인산

인산은 두 가지 일반적인 경로를 통해 산업적으로 생산된다.^[16] 습식 공정에서 수산화인회석 칼슘과 같은 인산염 함유 광물은 황산으로 처리된다.^[17]

${\displaystyle {\ce {Ca5(PO4)3OH + 5H2SO4 -> 3H3PO4 + 5CaSO4v + H2O}}}$

플루오린인회석은 대체 원료이며, 이 경우에 플루오린화물은 불용성 화합물인 Na₂SiF₆로 제거된다. 인산 용액은 일반적으로 23–33% P₂O₅ (32–46% H₃PO₄)를 포함하고 있다. 이것은 약 54–62% P₂O₅ (75–85% H₃PO₄)를 함유하고 있는 상업용 인산을 생산하기 위해 농축될 수 있다. 추가로 물을 제거하면 P₂O₅ 농도가 70% 이상(거의 100% H₃PO₄에 해당)인 초인산이 생성된다. 부산물로 황산 칼슘(석고)이 생성되고, 인산부생석고로 제거된다.

식품용 인산을 생성하기 위해 먼저 인광석을 전기아크로에서 코크스와 함께 환원시켜 인 원소를 만든다. 실리카도 첨가되어 규산 칼슘 슬래그가 생성된다. 인 원소는 용광로에서 증류되어 공기와 함께 연소돼 고순도의 오산화 인이 생성되며, 이를 물에 용해시켜 인산을 만든다.

이러한 두 가지 공정에서 생산된 인산은 불순물인 비소 및 기타 잠재적인 독성 화합물을 제거하기 위해 추가로 정제할 수 있다.

3개의 수소는 모두 산성이며, 해리 상수 pK_a1 = 2.14, pK_a2 = 7.20, pK_a3 = 12.37이다. 따라서 수용액에서 인산은 매우 낮은 pH를 제외하고 대부분 3가지 음이온의 일부 조합으로 해리된다. 화학 평형식은 다음과 같다.

H₃PO₄ + H₂O ⇄ H₃O⁺ + H₂PO₄⁻ , K_a1= 7.25×10⁻³ , [pK_a1 = 2.14]

H₂PO₄⁻+ H₂O ⇄ H₃O⁺ + HPO₄²⁻ , K_a2= 6.31×10⁻⁸ , [pK_a2 = 7.20]

HPO₄²⁻+ H₂O ⇄ H₃O⁺ + PO₄³⁻ , K_a3= 3.98×10⁻¹³ , [pK_a3 = 12.37]

인산의 주된 용도는 비료이며, 생산량의 약 90%가 비료로 사용된다.^[18]

식품용 인산(첨가제 E338^[19])은 다양한 콜라, 잼과 같은 식품 및 음료를 산성화하는 데 사용되어 톡쏘는 신맛을 내게 한다. 인산은 또한 방부제 역할을 한다.^[20] 코카콜라를 포함하는 인산을 함유한 청량 음료는 때때로 인산염 소다 또는 인산염으로 불린다. 청량 음료의 인산은 치아 부식을 유발할 가능성이 있다.^[21] 인산은 또한 신장결석을 형성하는 데 기여할 가능성이 있는데, 특히 이전에 신장결석을 가지고 있었던 사람들에게 그러하다.^[22]

인산의 특정 용도들은 다음과 같다.

• 인산염 피막 처리 또는 부동태화에 의한 방청 처리
  • 파커라이징 공정을 통한 철 산화 방지
• 인-31 핵자기공명에 대한 외부 표준
• 인산형 연료 전지
• 활성탄 생산^[23]
• 화합물 반도체 공정에서 인듐 인화물에 대해 선택적으로 인듐 갈륨 비소화물을 에칭하기 위해^[24]
• 이산화 규소에 대해 선택적으로 질화 규소를 에칭하기 위한 미세 가공^[25]
• 화장품 및 스킨케어 제품의 pH 조절제^[26]
• 유제품, 식품 및 양조 산업에서의 살균제^[27]

장기간의 규칙적인 콜라 섭취와 중년 후반의 여성(남성은 아님)의 골다공증 사이에 연관성이 있는 것으로 나타났다.^[28] 이것은 인산의 존재 때문이라고 생각되었고, 여성에서의 위험성은 낮은 골밀도와 상관 관계가 있는 콜라를 많이 섭취하는 것과 함께 다이어트 콜라나 카페인이 없는 콜라보다 설탕과 카페인이 함유된 콜라에서 더 큰 것으로 나타났다.

적당한 농도의 인산 용액은 피부에 자극적이다. 농축된 용액과 접촉시 심각한 피부 화상과 영구적인 눈 손상을 일으킬 수 있다.^[29]

• 인산 암모늄 비료와 같은 인산염 비료
• 인산염
• 피로인산 (이인산)
• 삼인산

• Haynes, William M., 편집. (2011). 《CRC Handbook of Chemistry and Physics》 92판. CRC Press. ISBN 978-1439855119. 

위키미디어 공용에 관련된
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인산

• National pollutant inventory – Phosphoric acid fact sheet
• NIOSH Pocket guide to chemical hazards