חומצה זרחתית, הידועה גם בשם חומצה אורתופוספורית, היא חומצה אנאורגנית נפוצה, חומצה בינונית חזקה, נוסחה כימית H3PO4, משקל מולקולרי 97.994. לא קל להנדיד, להתפרק, ואין לו כמעט חמצון. יש לו את המאפיין המשותף של חומצה. זוהי חומצה חלשה טרינרית, שהיא חלשה יותר מחומצה הידרוכלורית, חומצה גופרתית, חומצה חנקתית, אך חזקה יותר מחומצה אצטית, חומצה בורית וכו'. חומצה זרחתית ניתנת בקלות לאוויר. חומצה פירו-זרחתית מתקבלת על ידי חימום, וחומצה מטא-פוספורית מתקבלת על ידי התייבשות נוספת. חומצה זרחתית משמשת בעיקר בתעשיות תרופות, מזון, דשנים ותעשיות אחרות, כולל כמעכב חלודה, תוסף מזון, כירורגיה דנטלית ואורתופדית, חומר קורוזיה EDIC, אלקטרוליט, שטף, חומר מפזר, חומר קורוזיה תעשייתי, חומרי גלם ורכיבי דשן, ניקוי ביתי מוצרים, כמו גם ריאגנטים כימיים.
אורתופוספט היא חומצה זרחתית המורכבת מטטרהדרון חמצן זרחני יחיד. במולקולת החומצה הזרחתית, אטום P הוא היברידי sp3, ושלושה אורביטלים היברידיים יוצרים שלושה עם אטום החמצן σ הקשר PO השני מורכב מ-σ ושני קשרי dp מחמצן לזרחן. σ קשר התיאום נוצר על ידי תיאום של זוג אלקטרונים בודדים על אטום הזרחן למסלול הריק של אטום החמצן. קשר D ← p נוצר על ידי חפיפה של שני זוגות של אלקטרונים בודדים על האורביטלים py ו-pz של אטום חמצן ואורביטלים ריקים dxz ו-dyz של אטום זרחן. מכיוון שרמת האנרגיה התלת מימדית של אטום הזרחן גבוהה בהרבה מרמת האנרגיה 2p של אטום החמצן, האורביטל המולקולרי הנוצר אינו יעיל במיוחד, ולכן הקשר PO הוא קשר משולש במספר, אלא בין קשר יחיד לקשר כפול מבחינת הקשר. אנרגיה ואורך קשר. גם ל-H3PO4 הטהור וגם להידרט הגבישי שלו יש קשרי מימן, וזו אולי הסיבה לכך שתמיסת החומצה הזרחתית המרוכזת היא צמיגה.
מוליכות ספציפית
בטמפרטורת החדר (219K), כאשר הריכוז של תמיסת H3PO4 הוא 45 אחוז - 47 אחוזים, המוליכות הספציפית היא המקסימלית.
נקודת התגבשות:
חומצה זרחתית שייכת לחומצה בינונית חזקה, ונקודת ההתגבשות שלה (נקודת הקפאה) היא 21 מעלות. כאשר הוא נמוך מטמפרטורה זו, הוא יזרז גבישי המיהידראט (קרח). כמובן, חומצה זרחתית בדרך כלל לא יוצרת גבישים (קרח) בטמפרטורות מעל 10 מעלות או אפילו מתחת. הסיבה לכך היא שלחומצה זרחתית יש את המאפיינים של קירור-על, כלומר, כאשר החומצה הזרחתית בפועל בשוק היא מתחת ל-21 מעלות, היא תחרוג מנקודת הגביש (קרח) היווצרותה ולא תיצור גבישים (קרח) באופן מיידי. עם זאת, כל עוד טמפרטורה נמוכה כזו נשמרת למשך תקופה, קל לייצר גבישי קרח בחומצה זרחתית במצב סטטי.
גביש חומצה זרחתית, כמו גבישים נוזליים אחרים, שייך לשינוי פיזי ולא לשינוי כימי. תכונותיו הכימיות לא ישתנו עקב התגבשות, כלומר תכונות החומצה הזרחתית לא יושפעו עקב ההתגבשות. זה עדיין יכול לשמש כרגיל כל עוד הטמפרטורה ניתנת להמסה או שמשתמשים במים מחוממים כדי לדלל ולהמיס.
מאפייני התגבשות: ריכוז חומצה זרחתית גבוה, טוהר גבוה וגבישות גבוהה. על פי הניסיון, כאשר הטמפרטורה מעל או מתחת ל-4 מעלות והריכוז גבוה מ-85 אחוז, הגבישיות שלו עולה. אם הוא מעורבב בטעות עם חומצה זרחתית גבישית, זה יגרום לחומצה הזרחתית ללא גביש (קרח) להדביק מיד וליצור גביש (קרח). יתרה מכך, גביש הפוספט (קרח) מהיר בצורה בלתי רגילה, מה שיגרום לרוב מכלי האחסון של חומצה זרחתית ליצור גביש (קרח). לאחר היווצרות גבישי החומצה הזרחתית (קרח), החומצה הזרחתית בחלק העליון הופכת לדולל, והגביש האצילי מושקע בחלק התחתון. על פי הניסיון, 75 אחוז חומצה זרחתית קשה ליצור גבישים (קרח) גם בטמפרטורה נמוכה (בסביבות 4 מעלות), לכן מומלץ להשתמש בחומצה זרחתית של 75 אחוז בטמפרטורה נמוכה.
כמו הקפאת מים, גביש חומצה זרחתית (קרח) הוא תכונה פיזית משלו ותכונה אינהרנטית, שאינה ניתנת לשינוי. רק שימור וטיפול נכונים יכולים למנוע היווצרות גבישים (קרח). חומצה זרחתית מסחרית היא תמיסה מרוכזת צמיגה המכילה 85 אחוז H3PO4. התגבשות מתמיסה מרוכזת תיצור את ההידרט למחצה 2H3PO4 · H2O (נקודת התכה 302.3K).
חקלאות: חומצה זרחתית היא חומר הגלם לייצור דשן פוספט חשוב (סידן סופר-פוספט, אשלגן דימימן פוספט ועוד), וגם חומר הגלם לייצור חומר הזנה למזון (סידן דימימן פוספט).
תעשייה: חומצה זרחתית היא חומר גלם כימי חשוב, ותפקידיה העיקריים הם כדלקמן:
1. משטח המתכת מטופל ליצירת סרט פוספט בלתי מסיס על פני המתכת כדי להגן על המתכת מפני קורוזיה.
2. הוא מעורבב עם חומצה חנקתית כחומר ליטוש כימי כדי לשפר את החלקות של משטח המתכת.
3. פוספט אסטר, חומר הגלם לייצור מוצרי כביסה וחומרי הדברה.
4. חומרי גלם לייצור זרחן המכיל מעכבי בעירה.
מזון: חומצה זרחתית היא אחד מתוספי המזון. כחומר חמוץ וחומר מזין שמרים במזון, הקולה מכילה חומצה זרחתית. פוספט הוא גם תוסף מזון חשוב, שיכול לשמש כמשפר רכיבים תזונתיים.
רפואה: חומצה זרחתית יכולה לשמש לייצור תרופות המכילות זרחן, כגון סודיום גליצרופוספט.