आमतौर पर फास्फोरस की खोज की तिथि 1669 मानी जाती है, लेकिन कुछ संकेत मिलते हैं कि यह पहले से ज्ञात था। गेफर, उदाहरण के लिए, रिपोर्ट करता है कि पेरिस लाइब्रेरी में संग्रहीत एक संग्रह से एक रासायनिक पांडुलिपि में, यह कहा जाता है कि 12 वीं शताब्दी के आसपास। एक निश्चित अल्खिद बेखिल ने मिट्टी और चूने के साथ मूत्र के आसवन द्वारा एक पदार्थ प्राप्त किया, जिसे उन्होंने "एस्कारब्यूकल" कहा। शायद यह फॉस्फोरस था, जो कीमियागरों का महान रहस्य है। किसी भी मामले में, यह ज्ञात है कि पारस पत्थर की खोज में, कीमियागर मूत्र, मल, हड्डियों आदि सहित सभी प्रकार की सामग्रियों को आसवन और अन्य कार्यों के अधीन करते हैं।
प्राचीन काल से, फॉस्फोर को पदार्थ कहा जाता है जो अंधेरे में चमक सकता है। 17वीं शताब्दी में बोलोग्नीस फॉस्फोरस ज्ञात था - बोलोग्ना के पास पहाड़ों में पाया जाने वाला एक पत्थर; अंगारों पर जलने के बाद, पत्थर ने चमकने की क्षमता हासिल कर ली। यह चाक और नाइट्रिक एसिड के कैलक्लाइंड मिश्रण से ज्वालामुखी फोरमैन एल्डुइन द्वारा तैयार "बाल्डविन के फास्फोरस" का भी वर्णन करता है। ऐसे पदार्थों की चमक से अत्यधिक आश्चर्य होता था और इसे चमत्कार माना जाता था।
1669 में, हैम्बर्ग शौकिया कीमियागर ब्रांड, एक दिवालिया व्यापारी, जिसने कीमिया की मदद से अपने मामलों में सुधार करने का सपना देखा था, ने विभिन्न प्रकार के उत्पादों को संसाधित किया। यह मानते हुए कि शारीरिक उत्पादों में "प्राथमिक पदार्थ" हो सकता है, जिसे पारस पत्थर का आधार माना जाता है, ब्रांड को मानव मूत्र में दिलचस्पी हो गई।
ओह, वह इस विचार से कैसे दूर हो गया, उसने इसे लागू करने के लिए क्या प्रयास किए! यह मानते हुए कि किसी व्यक्ति, "प्रकृति के राजा" की महत्वपूर्ण गतिविधि के उत्पादों में तथाकथित प्राथमिक ऊर्जा हो सकती है, अथक प्रयोग करने वाले ने मानव मूत्र को आसवित करना शुरू कर दिया, कोई औद्योगिक पैमाने पर कह सकता है: सैनिकों की बैरकों में , उसने कुल मिलाकर इसका एक पूरा टन एकत्र किया! और वह एक सिरप अवस्था में वाष्पित हो गया (एक बार में नहीं, बिल्कुल!), और आसवन के बाद, उसने फिर से परिणामी "मूत्र तेल" को आसुत कर दिया और इसे लंबे समय तक शांत किया। नतीजतन, मुंहतोड़ जवाब में सफेद धूल दिखाई दी, जो नीचे तक बस गई और चमक उठी, यही वजह है कि इसे ब्रांड द्वारा "कोल्ड फायर" (कलटेस फेउर) कहा गया। ब्रांड के समकालीनों ने इस पदार्थ को अंधेरे में चमकने की क्षमता के कारण फॉस्फोरस कहा (एक अन्य ग्रीक jwsjoroV)।
1682 में, ब्रांड ने अपने शोध के परिणामों को प्रकाशित किया, और अब उन्हें तत्व संख्या 15 का खोजकर्ता माना जाता है। फास्फोरस पहला तत्व था जिसकी खोज को प्रलेखित किया गया था, और इसके खोजकर्ता ज्ञात हैं।
नए पदार्थ में रुचि बहुत अधिक थी, और ब्रांड ने इसका लाभ उठाया - उसने केवल धन के लिए फॉस्फोरस का प्रदर्शन किया या सोने के लिए इसकी थोड़ी मात्रा का आदान-प्रदान किया। कई प्रयासों के बावजूद, हैम्बर्ग व्यापारी अपने पोषित सपने को पूरा नहीं कर सका - "ठंडी आग" का उपयोग करके सीसे से सोना प्राप्त करने के लिए, और इसलिए उसने जल्द ही ड्रेसडेन से एक निश्चित क्राफ्ट को दो सौ थालर्स के लिए एक नया पदार्थ प्राप्त करने का नुस्खा बेच दिया। नया मालिक फॉस्फोरस पर बहुत बड़ा भाग्य बनाने में कामयाब रहा - "ठंडी आग" के साथ उसने पूरे यूरोप की यात्रा की और इसे वैज्ञानिकों, उच्च-रैंकिंग और यहां तक कि शाही लोगों के लिए प्रदर्शित किया, उदाहरण के लिए, रॉबर्ट बॉयल, गॉटफ्रीड लीबनिज, चार्ल्स II। यद्यपि फॉस्फोरस तैयार करने की विधि को सबसे अधिक विश्वास में रखा गया था, 1682 में रॉबर्ट बॉयल इसे प्राप्त करने में कामयाब रहे, लेकिन उन्होंने रॉयल सोसाइटी ऑफ लंदन की एक बंद बैठक में ही अपनी विधि का खुलासा किया। बॉयल की पद्धति को उनकी मृत्यु के बाद 1692 में सार्वजनिक किया गया।
1676 के वसंत में, क्राफ्ट ने ब्रैंडनबर्ग के निर्वाचक फ्रेडरिक विल्हेम के दरबार में फास्फोरस के साथ प्रयोगों का एक सत्र आयोजित किया। 24 अप्रैल को रात 9 बजे, कमरे में सभी मोमबत्तियां बुझ गईं, और क्राफ्ट ने उन मौजूदा प्रयोगों को "शाश्वत आग" के साथ दिखाया, हालांकि, यह बताए बिना कि यह जादुई पदार्थ कैसे तैयार किया गया था।
अगले वर्ष के वसंत में, क्राफ्ट हनोवर3 में ड्यूक जोहान फ्रेडरिक के दरबार में आया, जहां उस समय जर्मन दार्शनिक और गणितज्ञ जी.डब्ल्यू. लीबनिज (1646-1716) ने लाइब्रेरियन के रूप में सेवा की। क्राफ्ट ने यहां फॉस्फोरस के साथ प्रयोगों का एक सत्र भी आयोजित किया, विशेष रूप से, दो फ्लास्क दिखाते हुए जो जुगनू की तरह चमकते थे। लीबनिज, कुंकेल की तरह, नए पदार्थ में अत्यधिक रुचि रखते थे। पहले सत्र में उन्होंने क्राफ्ट से पूछा कि क्या इस पदार्थ का एक बड़ा टुकड़ा पूरे कमरे को रोशन नहीं कर पाएगा। क्राफ्ट सहमत था कि यह काफी संभव था, लेकिन अव्यावहारिक होगा, क्योंकि पदार्थ तैयार करने की प्रक्रिया बहुत जटिल है।
यह किसके पास था? मैंने खा लिया।
ड्यूक को रहस्य बेचने के लिए क्राफ्ट को राजी करने के लीबनिज के प्रयास विफल रहे। तब लीबनिज खुद ब्रांड के लिए हैम्बर्ग गए। यहां वह ड्यूक जोहान फ्रेडरिक और ब्रांड के बीच एक अनुबंध समाप्त करने में कामयाब रहे, जिसके अनुसार पूर्व को रहस्य प्रकट करने के लिए ब्रांड 60 थालर्स का भुगतान करने के लिए बाध्य किया गया था। उस समय से, लीबनिज ने ब्रांड के साथ नियमित पत्राचार किया।
लगभग उसी समय, आई. आई. बेचर (1635-1682) मैक्लेनबर्ग के ड्यूक को ब्रांड को लुभाने के उद्देश्य से हैम्बर्ग पहुंचे। हालाँकि, ब्रांड को फिर से लीबनिज़ द्वारा रोक दिया गया और हनोवर में ड्यूक जोहान फ्रेडरिक के पास ले जाया गया। लीबनिज पूरी तरह से आश्वस्त थे कि ब्रांड "दार्शनिक के पत्थर" की खोज के बहुत करीब था, और इसलिए ड्यूक को सलाह दी कि जब तक वह इस कार्य को पूरा नहीं कर लेता तब तक उसे जाने न दें। ब्रांड, हालांकि, हनोवर में पांच सप्ताह तक रहा, शहर के बाहर फास्फोरस की ताजा आपूर्ति तैयार की, अनुबंध के अनुसार, उत्पादन का रहस्य दिखाया और छोड़ दिया।
फिर ब्रांड ने भौतिक विज्ञानी क्रिश्चियन ह्यूजेंस के लिए फॉस्फोरस की एक महत्वपूर्ण मात्रा तैयार की, जिन्होंने प्रकाश की प्रकृति का अध्ययन किया और पेरिस को फॉस्फोरस की आपूर्ति भेजी।
ब्रांड, हालांकि, लीबनिज और ड्यूक जोहान फ्रेडरिक ने उन्हें फास्फोरस उत्पादन के रहस्य का खुलासा करने के लिए दी गई कीमत से बहुत असंतुष्ट था। उन्होंने लीबनिज को एक क्रोधित पत्र भेजा, शिकायत की कि प्राप्त राशि हैम्बर्ग में अपने परिवार का समर्थन करने और यात्रा व्यय का भुगतान करने के लिए भी पर्याप्त नहीं थी। इसी तरह के पत्र लीबनिज और ब्रांड की पत्नी मार्गरीटा को भेजे गए थे।
ब्रांड क्राफ्ट से भी असंतुष्ट था, जिसके लिए उसने पत्रों में नाराजगी व्यक्त की, इंग्लैंड को 1000 थालर्स के लिए रहस्य को फिर से बेचने के लिए उसे फटकार लगाई। क्राफ्ट ने इस पत्र को लीबनिज को भेज दिया, जिसने ड्यूक जोहान फ्रेडरिक को सलाह दी कि वह ब्रांड को परेशान न करें, उसे रहस्य प्रकट करने के लिए अधिक उदारता से भुगतान करने के लिए, इस डर से कि खोज के लेखक, बदले की कार्रवाई के रूप में, बनाने के लिए नुस्खा साझा करेंगे फास्फोरस किसी और के साथ। लाइबनिट्स ने खुद ब्रांड को एक आश्वस्त करने वाला पत्र भेजा।
जाहिर है, ब्रांड को एक इनाम मिला, टीके। 1679 में वह फिर से हनोवर आया और वहां दो महीने तक काम किया, टेबल और यात्रा खर्च के अतिरिक्त भुगतान के साथ 10 थालर्स का साप्ताहिक वेतन प्राप्त किया। हनोवर लाइब्रेरी में रखे गए पत्रों के आधार पर लीबनिज और ब्रांड के बीच पत्राचार 1684 तक जारी रहा।
आइए अब कुंकेल पर लौटते हैं। लीबनिज के अनुसार, कुंकेल ने क्राफ्ट के माध्यम से फॉस्फोरस बनाने की विधि सीखी और काम पर लग गए। लेकिन उनके पहले प्रयोग असफल रहे। उन्होंने ब्रांड को पत्र के बाद पत्र लिखा, शिकायत की कि उन्हें एक ऐसा नुस्खा भेजा गया था जो किसी अन्य व्यक्ति के लिए बहुत ही समझ से बाहर था। विटेनबर्ग से 1676 में लिखे एक पत्र में, जहां कुंकेल तब रह रहे थे, उन्होंने ब्रांड से प्रक्रिया के विवरण के बारे में पूछा।
अंत में, कुंकेल ने अपने प्रयोगों में सफलता हासिल की, कुछ हद तक ब्रांड की पद्धति को संशोधित किया। आसवित करने से पहले सूखे मूत्र में थोड़ी सी रेत मिलाकर, उन्होंने फास्फोरस प्राप्त किया और ... खोज की स्वतंत्रता का दावा किया। उसी वर्ष, जुलाई में, कुंकेल ने अपनी सफलताओं के बारे में अपने दोस्त, विटेनबर्ग यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर कास्पर किर्चमेयर को बताया, जिन्होंने इस मुद्दे पर "स्थायी नाइट लैंप, कभी-कभी स्पार्कलिंग, जो लंबे समय से खोजा गया था, अब मिल गया" शीर्षक के तहत एक काम प्रकाशित किया। " इस लेख में, किर्चमेयर फॉस्फोरस को एक लंबे समय से ज्ञात चमकदार पत्थर के रूप में बोलते हैं, लेकिन स्वयं "फॉस्फोरस" शब्द का उपयोग नहीं करते हैं, स्पष्ट रूप से उस समय के आदी नहीं हैं।
इंग्लैंड में, 1680 में ब्रांड, कंकेल और किर्चमेयर से स्वतंत्र रूप से, फास्फोरस आर. बॉयल (1627-1691) द्वारा प्राप्त किया गया था। उसी क्राफ्ट से बॉयल को फॉस्फोरस के बारे में पता चला था। मई 1677 की शुरुआत में, रॉयल सोसाइटी ऑफ लंदन में फास्फोरस का प्रदर्शन किया गया था। उसी वर्ष की गर्मियों में, क्राफ्ट स्वयं फास्फोरस के साथ इंग्लैंड आया था। बॉयल, अपने स्वयं के खाते के अनुसार, क्राफ्ट का दौरा किया और अपने ठोस और तरल रूप में फास्फोरस देखा। बॉयल को अलविदा कहते हुए, गर्मजोशी से स्वागत के लिए आभार व्यक्त करते हुए, उन्हें संकेत दिया कि उनके फास्फोरस का मुख्य पदार्थ मानव शरीर में निहित कुछ था। जाहिर है, यह इशारा बॉयल के काम को गति देने के लिए काफी था। क्राफ्ट के जाने के बाद, उन्होंने रक्त, हड्डियों, बालों, मूत्र का परीक्षण करना शुरू किया और 1680 में एक चमकदार तत्व प्राप्त करने के उनके प्रयासों को सफलता मिली।
बॉयल ने एक सहायक, जर्मन गौक्विट्ज़ की कंपनी में अपनी खोज का फायदा उठाना शुरू किया। 1691 में बॉयल की मृत्यु के बाद, गौकविट्ज़ ने व्यावसायिक स्तर पर सुधार करते हुए फॉस्फोरस का उत्पादन शुरू किया। फॉस्फोरस को तीन पाउंड स्टर्लिंग प्रति औंस पर बेचकर और इसके साथ वैज्ञानिक संस्थानों और यूरोप के व्यक्तिगत वैज्ञानिकों की आपूर्ति करके, गौक्विट्ज़ ने एक विशाल संपत्ति अर्जित की। व्यावसायिक संबंध स्थापित करने के लिए उन्होंने हॉलैंड, फ्रांस, इटली और जर्मनी की यात्रा की। लंदन में ही, Gaukwitz ने एक दवा कंपनी की स्थापना की, जो उनके जीवनकाल में ही प्रसिद्ध हो गई। यह उत्सुक है कि, फास्फोरस के साथ अपने सभी प्रयोगों के बावजूद, कभी-कभी बहुत खतरनाक, गॉकविट्ज़ 80 साल तक जीवित रहे, अपने तीन बेटों और उन सभी लोगों से आगे निकल गए, जिन्होंने फास्फोरस के प्रारंभिक इतिहास से संबंधित कार्य में भाग लिया था।
कुंकेल और बॉयल द्वारा फास्फोरस की खोज के बाद से, आविष्कारकों की प्रतिस्पर्धा के परिणामस्वरूप इसकी कीमत में तेजी से गिरावट आई है। अंत में, आविष्कारकों के उत्तराधिकारियों ने कीमत कम करते हुए सभी को 10 थालर्स के लिए इसके उत्पादन के रहस्य से परिचित कराना शुरू कर दिया। 1743 में, ए.एस. मार्गग्राफ ने मूत्र से फॉस्फोरस उत्पन्न करने का एक और भी बेहतर तरीका खोजा और इसे तुरंत प्रकाशित किया, क्योंकि। मछली पकड़ना अब लाभदायक नहीं है।
वर्तमान में, ब्रांड-कुंकेल-बॉयल विधि द्वारा कहीं भी फॉस्फोरस का उत्पादन नहीं किया जाता है, क्योंकि यह पूरी तरह से लाभहीन है। ऐतिहासिक अभिरुचि के लिए, हम फिर भी उनकी पद्धति का विवरण देंगे।
सड़ता हुआ मूत्र एक सिरप अवस्था में वाष्पित हो जाता है। परिणामी मोटी द्रव्यमान को सफेद रेत की तीन गुना मात्रा के साथ मिश्रित किया जाता है, जिसे एक रिसीवर से लैस मुंहतोड़ जवाब में रखा जाता है, और वाष्पशील पदार्थों को हटाने तक समान आग पर 8 घंटे तक गरम किया जाता है, जिसके बाद ताप बढ़ जाता है। रिसीवर सफेद वाष्प से भर जाता है, जो बाद में नीले रंग के ठोस और चमकदार फास्फोरस में बदल जाता है।
अंधेरे में चमकने की संपत्ति के कारण फास्फोरस को इसका नाम मिला (ग्रीक से - चमकदार)। कुछ रूसी रसायनज्ञों में तत्व को विशुद्ध रूप से रूसी नाम देने की इच्छा थी: "रत्न", "लाइटर", लेकिन इन नामों ने जड़ नहीं ली।
Lavoisier, फास्फोरस के दहन के विस्तृत अध्ययन के परिणामस्वरूप, इसे रासायनिक तत्व के रूप में पहचानने वाले पहले व्यक्ति थे।
मूत्र में फास्फोरस की उपस्थिति ने रसायनज्ञों को जानवरों के शरीर के अन्य भागों में इसकी तलाश करने का कारण दिया। 1715 में मस्तिष्क में फॉस्फोरस पाया गया। इसमें फॉस्फोरस की महत्वपूर्ण उपस्थिति ने दावा के आधार के रूप में कार्य किया कि "फॉस्फोरस के बिना कोई विचार नहीं है।" 1769 में, यू.जी. गण ने हड्डियों में फॉस्फोरस पाया, और दो साल बाद, के.वी. शेहेल ने साबित किया कि हड्डियों में मुख्य रूप से कैल्शियम फॉस्फेट होता है, और हड्डियों को जलाने के बाद बची हुई राख से फॉस्फोरस प्राप्त करने के लिए एक विधि प्रस्तावित की। अंत में, 1788 में, एमजी क्लाप्रोथ और जेएल प्राउस्ट ने दिखाया कि कैल्शियम फॉस्फेट प्रकृति में एक अत्यंत व्यापक खनिज है।
फॉस्फोरस - लाल फॉस्फोरस के अलॉट्रोपिक संशोधन की खोज 1847 में ए। श्रेट्टर द्वारा की गई थी। "ए न्यू एलोट्रोपिक स्टेट ऑफ फॉस्फोरस" नामक एक काम में, श्रेटर लिखते हैं कि सूरज की रोशनी सफेद फॉस्फोरस को लाल रंग में बदल देती है, और नमी, वायुमंडलीय हवा जैसे कारकों का कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। Schretter ने कार्बन डाइसल्फ़ाइड के साथ उपचार करके लाल फॉस्फोरस को अलग कर दिया। उन्होंने सफेद फास्फोरस को एक अक्रिय गैस में लगभग 250 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म करके लाल फास्फोरस भी तैयार किया। उसी समय, यह पाया गया कि तापमान में और वृद्धि फिर से एक सफेद संशोधन के गठन की ओर ले जाती है।
यह बहुत दिलचस्प है कि माचिस उद्योग में लाल फास्फोरस के उपयोग की भविष्यवाणी करने वाला श्रोएटर सबसे पहले था। 1855 में पेरिस में विश्व प्रदर्शनी में, कारखाने द्वारा पहले से प्राप्त लाल फास्फोरस का प्रदर्शन किया गया था।
1797 में रूसी वैज्ञानिक ए.ए. मुसिन-पुश्किन ने फॉस्फोरस का एक नया संशोधन प्राप्त किया - वायलेट फॉस्फोरस। इस खोज को गलत तरीके से आई. वी. गिटोर्फ को जिम्मेदार ठहराया गया है, जिन्होंने मुसिन-पुश्किन पद्धति को लगभग पूरी तरह से दोहराया, केवल 1853 में वायलेट फास्फोरस प्राप्त किया।
1934 में, प्रोफेसर पी.डब्ल्यू. ब्रिजमैन ने, सफेद फास्फोरस को 1100 एटीएम तक के दबाव के अधीन करते हुए, इसे काले रंग में बदल दिया और इस प्रकार तत्व का एक नया एलोट्रोपिक संशोधन प्राप्त किया। रंग के साथ, भौतिक और रासायनिक गुणफास्फोरस: सफेद फास्फोरस, उदाहरण के लिए, अनायास हवा में प्रज्वलित होता है, और काले, जैसे लाल, में यह गुण नहीं होता है।
सूत्रों का कहना है
एच 3 पीओ 4 - मजबूत एसिड, के 1 7.1 10 -3 (पीकेए 2.12), के 2 6.2 10 -8 (पीकेए 7.20), के 3 5.0 10 -13 (पीकेए 12.32); K 1 और K 2 के मान t-ry पर निर्भर करते हैं। पहले चरण में पृथक्करण एक्ज़ोथिर्मिक है, दूसरे और तीसरे में - एंडोथर्मिक। एच 3 पीओ 4 - एच 2 ओ सिस्टम का चरण आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 2. क्रिस्टलीकरण वक्र का अधिकतम t-re 302.4 K और H 3 PO 4 91.6% (ठोस चरण - हेमीहाइड्रेट) की सामग्री है। तालिका में। सेंट आइलैंड्स फॉस्फोरिक एसिड के समाधान दिए जाते हैं।
एच 3 पीओ 4 जलीय घोल की विशेषताएं
|
टी शटर, 0 सी |
टी. बी., 0 सी |
केजे / (किग्रा के) |
पीए एस (25 0 सी) |
ऊद। इलेक्ट्रिक चालकता, एस / एम (25 0 सी) |
|||||
|
H3PO4 |
P2O5 |
||||||||
|
5 |
3,62 |
0,8 |
100,10 |
4,0737 |
0,0010 |
10,0 |
3129,1 |
||
|
10 |
7,24 |
2,10 |
100,20 |
3,9314 |
0,0011 |
18,5 |
3087,7 |
||
|
20 |
14,49 |
6,00 |
100,80 |
3,6467 |
0,0016 |
18,3 |
2986,4 |
||
|
30 |
21,73 |
11,80 |
101,80 |
3,3411 |
0,0023 |
14,3 |
2835,7 |
||
|
40 |
28,96 |
21,90 |
103,90 |
3,0271 |
0,0035 |
11,0 |
2553,1 |
||
|
50 |
36,22 |
41,90 |
104,00 |
2,7465 |
0,0051 |
8,0 |
2223,8 |
||
|
60 |
43,47 |
76,9 |
114,90 |
2,4995 |
0,0092 |
7,2 |
1737,1 |
||
|
70 |
50,72 |
43,00 |
127,10 |
2,3278 |
0,0154 |
6,3 |
1122,6 |
||
|
75 |
54,32 |
17,55 |
135,00 |
2,2692 |
0,0200 |
5,8 |
805,2 |
||
एफ सामान्य परिस्थितियों में ओस्फोरिक एसिड निष्क्रिय होता है और केवल कार्बोनेट्स, हाइड्रॉक्साइड्स और कुछ धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है। इस मामले में, एक-, दो- और तीन-प्रतिस्थापित फॉस्फेट बनते हैं (अकार्बनिक फॉस्फेट देखें)। लोड करते समय 80 0 C से ऊपर निष्क्रिय ऑक्साइड, सिलिका और सिलिकेट के साथ भी प्रतिक्रिया करता है। पर बढ़ा हुआ तापमानफॉस्फोरिक एसिड धातुओं के लिए एक कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट है। धातु पर अभिनय करते समय Zn या Mn के योग के साथ फॉस्फोरिक एसिड का सतही घोल एक सुरक्षात्मक फिल्म (फॉस्फेटिंग) बनाता है। गर्म करने पर फॉस्फोरिक एसिड। क्रमिक पायरो- और मेटाफॉस्फोरिक एसिड के गठन के साथ पानी खो देता है:
फॉस्फोरियम (तरल फॉस्फोरिक एनहाइड्राइड, सुपरफॉस्फोरिक एसिड) में टू-यू शामिल है जिसमें 72.4 से 88.6% पी 2 ओ 5 होता है, और यह एक संतुलन प्रणाली है जिसमें ऑर्थो-, पायरो-, त्रिपोली-, टेट्रापोली- और अन्य फॉस्फोरिक टू-टी शामिल हैं (देखें) संघनित फॉस्फेट)। जब सुपरफॉस्फोरस के पानी से पतला किया जाता है, तो यह बाहर खड़ा हो जाता है। गर्मी की मात्रा, और पॉलीफॉस्फोरिक टू-आप जल्दी से ऑर्थोफॉस्फोरिक में बदल जाते हैं।
अन्य फॉस्फोरिक से-टी एच 3 पीओ 4 को एग्नो 3 के साथ पी-टियन द्वारा प्रतिष्ठित किया जा सकता है - एजी 3 पीओ 4 का एक पीला अवक्षेप गिरता है। शेष फॉस्फोरिक अम्ल सफेद अवक्षेप बनाते हैं।
रसीद।प्रयोगशाला में फॉस्फोरिक एसिड। शर्तों, नाइट्रिक एसिड के 32% समाधान के साथ फास्फोरस के ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त करना आसान है:
उद्योग में, फॉस्फोरिक एसिड थर्मल और निष्कर्षण विधियों द्वारा प्राप्त किया जाता है।
थर्मल विधि (आपको सबसे शुद्ध फॉस्फोरिक एसिड का उत्पादन करने की अनुमति देता है) में डॉस शामिल है। चरण: अतिरिक्त हवा में प्राथमिक फास्फोरस का दहन (ऑक्सीकरण), परिणामस्वरूप पी 4 ओ 10 (फास्फोरस ऑक्साइड देखें) का जलयोजन और अवशोषण, फॉस्फोरिक एसिड का संघनन और गैस चरण से कोहरे का फंसना। पी 4 ओ 10 प्राप्त करने के दो तरीके हैं: पी वाष्प का ऑक्सीकरण (उद्योग में शायद ही कभी उपयोग किया जाता है) और तरल पी का ऑक्सीकरण बूंदों या फिल्मों के रूप में होता है। प्रोम में ऑक्सीकरण पी की डिग्री। स्थितियां ऑक्सीकरण क्षेत्र में टी-झुंड, घटकों के प्रसार और अन्य कारकों द्वारा निर्धारित की जाती हैं। थर्मल प्राप्त करने का दूसरा चरण। फॉस्फोरिक एसिड - हाइड्रेशन पी 4 ओ 10 - अवशोषण द्वारा किया जाता है-वह (पानी) या आपसी मोड। वाष्प पी 4 ओ 10 जल वाष्प के साथ। जलयोजन (पी 4 ओ 10 + 6 एच 2 ओ4एच 3 पीओ 4) पॉलीफोस्फोरिक एसिड के गठन के चरणों के माध्यम से आगे बढ़ता है। परिणामी उत्पादों की संरचना और एकाग्रता तापमान और जल वाष्प के आंशिक दबाव पर निर्भर करती है।
प्रक्रिया के सभी चरण हो सकते हैं। एक उपकरण में संयुक्त, कोहरे को पकड़ने के अलावा, एक कट हमेशा एक अलग उपकरण में उत्पन्न होता है। उद्योग में, आमतौर पर दो या तीन मुख्य योजनाओं का उपयोग किया जाता है। उपकरण। गैस कूलिंग के सिद्धांत के आधार पर थर्मल उत्पादन के तीन तरीके हैं। फॉस्फोरिक एसिड: बाष्पीकरणीय, संचलन-बाष्पीकरणीय, गर्मी विनिमय-बाष्पीकरणीय। लुप्त हो जाना पानी या पतला के वाष्पीकरण के दौरान गर्मी को हटाने के आधार पर सिस्टम। फॉस्फोरिक एसिड, मैक्स। हार्डवेयर डिजाइन में सरल। हालांकि, अपेक्षाकृत बड़ी मात्रा में निकास गैसों के कारण, ऐसी प्रणालियों का उपयोग केवल छोटी इकाई क्षमता के प्रतिष्ठानों में ही उचित है।
परिसंचारी-वाष्पीकरण। प्रणालियाँ एक उपकरण में P को जलाने के चरणों को संयोजित करने की अनुमति देती हैं, परिसंचारी के गैस चरण को एक-एक और जलयोजन P 4 O 10 को ठंडा करती हैं। सर्किट का नुकसान बड़ी मात्रा में k-you को ठंडा करने की आवश्यकता है। हीट एक्सचेंज-वाष्पीकरण। सिस्टम गर्मी हटाने के दो तरीकों को जोड़ती है: दहन और कूलिंग टावरों की दीवार के साथ-साथ गैस चरण से पानी को वाष्पित करके; सिस्टम का एक महत्वपूर्ण लाभ पम्पिंग और रेफ्रिजरेशन उपकरण के साथ आपके लिए सर्कुलेशन सर्किट की अनुपस्थिति है।
पितृभूमि पर। उद्यम प्रौद्योगिकी संचालित करते हैं। संचलन के साथ योजनाएं-वाष्पीकरण। शीतलन विधि (दो-टॉवर प्रणाली)। अंतर करना। योजना की विशेषताएं: अतिरिक्त की उपस्थितिनिट। गैस कूलिंग टावर्स, सर्कुलेशन सर्किट में कुशल प्लेट हीट एक्सचेंजर्स का उपयोग; उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोग। पी को जलाने के लिए नोजल, तरल पी के जेट का एक समान ठीक परमाणुकरण प्रदान करता है और निचले ऑक्साइड के गठन के बिना इसका पूर्ण दहन होता है।
प्रौद्योगिकी। चित्र 1 में 100% H 3 PO 4 के प्रति वर्ष 60,000 टन की क्षमता वाले संयंत्र का आरेख दिखाया गया है। 3. पिघले हुए पीले फास्फोरस को परिसंचारी फिल्टर द्वारा सिंचित दहन टॉवर में नोजल के माध्यम से 700 kPa तक के दबाव में गर्म हवा के साथ मिलाया जाता है। टावर में गर्म करने के लिए प्लेट हीट एक्सचेंजर्स में पानी परिचालित करके ठंडा किया जाता है। उत्पादक टू-टा, जिसमें 73-75% H 3 PO 4 होता है, को सर्कुलेशन सर्किट से वेयरहाउस में डिस्चार्ज किया जाता है। इसके अलावा, दहन टॉवर से गैसों का ठंडा होना और आप का अवशोषण कूलिंग टॉवर (हाइड्रेशन) में किया जाता है, जो इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर पर तापमान भार को कम करता है और प्रभावी गैस शोधन में योगदान देता है। प्लेट हीट एक्सचेंजर्स में ठंडा 50% एच 3 पीओ 4 को परिचालित करके हाइड्रेशन टावर में गर्मी हटाने का काम किया जाता है। एक प्लेट इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर में H3PO4 मिस्ट से साफ होने के बाद हाइड्रेशन टावर से निकलने वाली गैसों को वातावरण में छोड़ दिया जाता है। 100% H 3 PO 4 के 1 टन के लिए 320 किग्रा P की खपत होती है।
चावल। 3. थर्मल के उत्पादन के लिए परिसंचरण डबल टावर योजना। एच 3 पीओ 4: 1 - खट्टा पानी कलेक्टर; 2 - फास्फोरस का भंडारण; 3.9 - संचलन संग्राहक; 4.10 - सबमर्सिबल पंप; 5.11 - प्लेट हीट एक्सचेंजर्स; 6 - दहन टॉवर; 7 - फास्फोरस नोजल; 8 - जलयोजन टॉवर; 12 - इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर; 13 - पंखा।
फॉस्फोरिक एसिड प्राप्त करने के लिए एक अधिक किफायती निष्कर्षण विधि प्रकृति के अपघटन पर आधारित है। फॉस्फेट टू-टैमी (मुख्य रूप से सल्फ्यूरिक, कुछ हद तक नाइट्रिक और थोड़ा हाइड्रोक्लोरिक)। नाइट्रिक एसिड के अपघटन द्वारा प्राप्त फॉस्फोरिक एसिड के घोल को जटिल उर्वरकों में, हाइड्रोक्लोरिक एसिड के अपघटन द्वारा - अवक्षेप में संसाधित किया जाता है।
फॉस्फेट कच्चे माल के सल्फ्यूरिक एसिड अपघटन [सीआईएस देशों में च। गिरफ्तार। खबीनी एपेटाइट ध्यान (एपेटाइट देखें) और करातौ फॉस्फोराइट्स] - मुख्य। सान्द्र के उत्पादन के लिए प्रयुक्त निष्कर्षण फॉस्फोरिक एसिड प्राप्त करने की विधि। फॉस्फेट और जटिल उर्वरक। विधि का सार एच 3 पीओ 4 के रूप में पी 4 ओ 10 (आमतौर पर एफ-लू पी 2 ओ 5 का उपयोग किया जाता है) का निष्कर्षण (निष्कर्षण) है। इस पद्धति के अनुसार, फॉस्फेट को एच 2 एसओ 4 के साथ इलाज किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप सीए सल्फेट अवक्षेप से फॉस्फोरिक एसिड को अलग करने के लिए परिणामी लुगदी का छान लिया जाता है। चयनित कोर का हिस्सा। छनना, साथ ही फिल्टर पर अवक्षेप को धोने से प्राप्त संपूर्ण छनना, इसके मिश्रण और परिवहन के दौरान लुगदी की पर्याप्त गतिशीलता सुनिश्चित करने के लिए निष्कर्षण प्रक्रिया (कमजोर पड़ने वाले घोल) में वापस आ जाता है। 1.7:1 से 3.0:1 तक तरल और ठोस चरणों के बीच द्रव्यमान अनुपात।
प्राकृतिक फॉस्फेट योजना के अनुसार विघटित होते हैं:
साथ में आने वाली अशुद्धियाँ भी टैमी में विघटित हो जाती हैं: कैल्साइट, डोलोमाइट, साइडराइट, नेफलाइन, ग्लूकोनाइट, काओलिन और अन्य खनिज। यह आपके लिए उपयोग की जाने वाली खपत में वृद्धि की ओर जाता है, और अघुलनशील लौह फॉस्फेट FeH 3 (PO 4) 2 2.5H 2 O के P 2 पर बनने के कारण लक्ष्य उत्पाद में P 2 O 5 के निष्कर्षण को भी कम करता है। O 5 सांद्रता 40% से ऊपर (सामग्री P 4 O 10 आमतौर पर P 2 O 5 के संदर्भ में दी जाती है) और FePO 4 · 2H 2 O - कम सांद्रता पर। मैं अकेला हूँसीओ 2, जो कार्बोनेट के अपघटन के दौरान जारी किया जाता है, एक्सट्रैक्टर्स में स्थिर फोम बनाता है; Mg, Fe और Al के p-rime फॉस्फेट फॉस्फोरिक एसिड की गतिविधि को कम करते हैं, और अंतिम के दौरान उर्वरकों में P2O5 के आत्मसात रूपों की सामग्री को भी कम करते हैं। फॉस्फोरिक एसिड का प्रसंस्करण
क्रीमिया पीआर के अनुसार, अशुद्धियों के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, फॉस्फेट कच्चे माल की आवश्यकताओं को निर्धारित किया जाता है। एक उच्च सामग्री कॉम के साथ फॉस्फेट। Fe, Al, Mg, कार्बोनेट और org। इन-इन फॉस्फोरिक एसिड के उत्पादन के लिए अनुपयुक्त है।
सीएएसओ 4-एच 3 पीओ 4-एच 2 ओ सिस्टम में फॉस्फोरिक एसिड के तापमान और एकाग्रता के आधार पर, सीए सल्फेट डाइहाइड्रेट (जिप्सम), हेमीहाइड्रेट या एनहाइड्राइट के रूप में अवक्षेपित होता है। वास्तविक परिस्थितियों में अवक्षेप अविघटित प्रकृति के रूप में P2O5 अशुद्धियों से दूषित होता है। फॉस्फेट्स, अंडरवाश्ड एच 3 पीओ 4, को-क्रिस्टलीकृत फॉस्फेट डीकंप। धातु, आदि, इसलिए परिणामी सीए सल्फेट्स कहा जाता है। सम्मान। फॉस्फोगाइप्सम, फॉस्फोहेमीहाइड्रेट और फॉस्फो-एनहाइड्राइट। अवक्षेपित सल्फेट के प्रकार के आधार पर, फॉस्फोरिक एसिड के निष्कर्षण के लिए तीन प्रत्यक्ष विधियाँ हैं: डाइहाइड्रेट, हेमीहाइड्रेट (हेमीहाइड्रेट) और एनहाइड्राइट, साथ ही संयुक्त: हेमीहाइड्रेट-डाइहाइड्रेट और डाइहाइड्रेट-हेमीहाइड्रेट।
सीआईएस में, नायब। उद्योग में डाइहाइड्रेट विधि का काम किया गया है, यह उत्पादन में पी 2 ओ 5 (93-96.5%) की उच्च उपज से अलग है; हालांकि अपेक्षाकृत कमफॉस्फोरिक एसिड की किस सांद्रता को इसके अंतिम की आवश्यकता होती है। वाष्पीकरण। मुख्य प्रक्रिया कदम: ext के साथ निष्कर्षण। या int। निष्कर्षण लुगदी का संचलन और वैक्यूम या एयर कूलिंग, चिमटा के बाद लुगदी का पकना, बल्क वैक्यूम फिल्टर पर फॉस्फोरिक एसिड का पृथक्करण। प्रक्रिया की दक्षता मुख्य में निर्धारित की जाती है।
ऑर्थोफोस्फोरिक (कभी-कभी नाम फॉस्फोरिक) एसिड मध्यम शक्ति का अकार्बनिक मूल का एक एसिड होता है। यह एक सरल रासायनिक सूत्र है और इसे इस रूप में निरूपित किया जाता है H3PO4.
विशिष्ट भंडारण स्थितियों और इष्टतम भंडारण तापमान के तहत, यह साफ, रंगहीन, हीड्रोस्कोपिक क्रिस्टल के रूप में दिखाई देता है। ऐसे मामलों में जहां तापमान +42 से +213 डिग्री सेल्सियस तक गर्म होता है, उल्लिखित पदार्थ एक समान रासायनिक सूत्र - H4P2O7 के साथ पाइरोफॉस्फोरिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है।
फॉस्फोरिक एसिड को अक्सर लगभग 85% पानी-आधारित समाधान के रूप में संदर्भित किया जाता है, जिसमें कोई सुगंध नहीं होती है और यह मामूली मोटी सिरप जैसी उपस्थिति की विशेषता होती है। पानी के अलावा, उल्लिखित एसिड अल्कोहल और अन्य लोकप्रिय सॉल्वैंट्स में भी पूरी तरह से घुलनशील है।
फॉस्फोरिक एसिड कैसे प्राप्त किया जाता है?
उल्लिखित रासायनिक यौगिक प्राप्त करने के लिए, आपको बहुत अधिक धन या समय की आवश्यकता नहीं है। साइट्रिक एसिड की तरह, ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड अब बहुत मांग में है और भारी मात्रा में उत्पादित होता है। आज तक, विशेषज्ञ फॉस्फोरिक एसिड के निष्कर्षण के लिए तीन सही तरीके जानते हैं:
1. फास्फोरस पेंटाक्लोराइड का हाइड्रोलिसिस;
2. फॉस्फेट (निष्कर्षण विधि) से प्राप्त करना;
3. फॉस्फोरस (V) ऑक्साइड को साधारण पानी के साथ मिलाकर, फॉस्फोरस को ऑक्सीजन (थर्मल विधि) में जलाकर प्राप्त किया जाता है।
चूंकि पानी के साथ प्रतिक्रिया बहुत सक्रिय है, फास्फोरस (वी) ऑक्साइड को 200 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किए गए फॉस्फोरिक एसिड के एक केंद्रित समाधान के साथ इलाज किया जाता है।
फास्फोरस के ऑक्सीकरण द्वारा पदार्थ की थोड़ी मात्रा प्रयोगशाला में आसानी से प्राप्त की जा सकती है। लेकिन एक गंभीर, औद्योगिक पैमाने पर इस तरह के एक यौगिक के उत्पादन के लिए, कोई निष्कर्षण और थर्मल विधि के बिना नहीं कर सकता है।
मानव जीवन के विभिन्न क्षेत्रों में ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड: जहां इसका उपयोग किया जाता है
फॉस्फोरिक एसिड का दायरा आज बहुत ही रोचक और विविध है। इस प्रकार, उल्लिखित रासायनिक पदार्थ विभिन्न उद्योगों में अनिवार्य है, जिनमें से भोजन है।
ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड ने मुश्किल से अम्लीय गुणों का उच्चारण किया है, आसानी से कमजोर एसिड के लवण, सभी प्रकार की धातुओं, मूल ऑक्साइड, क्षार, अमोनिया के साथ प्रतिक्रिया करता है। सस्ती कीमत ने विभिन्न क्षेत्रों में फॉस्फोरिक एसिड की मांग को बढ़ा दिया है।
कृषि और खेती
लोकप्रिय फॉस्फेट या संयुक्त उर्वरकों के निर्माण के लिए यौगिक एक बहुत ही सामान्य योजक है: अमोनियम, कैल्शियम, सोडियम, मैंगनीज लवण। आंकड़ों के अनुसार, लगभग 90% फास्फोरस युक्त अयस्क का उपयोग उर्वरकों के उत्पादन के लिए किया जाता है। फास्फोरस पौधों के लिए बीज और फलों के निर्माण में महत्वपूर्ण है। वहीं, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस और मोरक्को को ऐसे उर्वरकों के उत्पादक देश माना जाता है, और अफ्रीका, एशिया और यूरोपीय संघ के लगभग सभी देशों को खपत करने वाले देश माना जाता है।
खेतों पर, पशु चिकित्सक अक्सर गुर्दे और पित्त पथरी के गठन को रोकने और पेट के एसिड के स्तर को बढ़ाने के लिए जानवरों को फॉस्फोरिक एसिड के घोल के साथ खिलाने की सलाह देते हैं।
खाद्य उद्योग
विशेष रुचि खाद्य उद्योग में फॉस्फोरिक एसिड सहित रासायनिक तत्वों का उपयोग है। तो, इस क्षेत्र में, फॉस्फोरिक एसिड एक अम्लता नियामक के रूप में कार्य करता है और अंकन E338 द्वारा इंगित किया जाता है। यह एक उत्कृष्ट एंटीऑक्सीडेंट है, रंग बरकरार रखता है और विभिन्न पेय और खाद्य पदार्थों के शेल्फ जीवन को बढ़ाता है।
विशेष रूप से, E338 योजक को अक्सर ऐसे उत्पादों में जोड़ा जाता है जो आबादी के बीच मांग में हैं: विभिन्न सॉसेज, प्रसंस्कृत चीज, बेकिंग पाउडर, बेकरी और कन्फेक्शनरी उत्पाद, दूध और बच्चे का भोजन, मीठे कार्बोनेटेड पेय, और इसी तरह।
फॉस्फोरिक एसिड युक्त सबसे लोकप्रिय पेय कोका-कोला है। जैसा कि आप जानते हैं, ऐसा पेय धातु की सतहों को जंग से भी साफ कर सकता है। वहीं, इस पेय में एसिड की मात्रा इतनी अधिक नहीं होती है कि कम मात्रा में सेवन करने पर यह मानव पेट को गंभीर रूप से नुकसान पहुंचा सके।
घरेलू रसायनों और निर्माण सामग्री का उत्पादन
फॉस्फोरिक एसिड के सक्रिय उपयोग और इसकी उपलब्धता के लिए धन्यवाद, निर्माता निर्माण सामग्री बाजार पर आग प्रतिरोधी पेंट और वार्निश लॉन्च कर रहे हैं, जिनमें शामिल हैं: वार्निश, तामचीनी, संसेचन, लकड़ी के बोर्ड और निर्माण और मरम्मत के लिए अन्य सामग्री। माचिस के उत्पादन के लिए फॉस्फोरिक एसिड भी अपरिहार्य है।
लकड़ी के खेतों में कारीगरों द्वारा ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड समाधान सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। इस पदार्थ के साथ लकड़ी के संसेचन के कारण लकड़ी आग प्रतिरोधी हो जाती है।
फॉस्फोरिक एसिड के लवण क्लोरीनयुक्त पानी को पूरी तरह से नरम कर देते हैं, वे कई घरेलू रसायनों में निहित होते हैं। उदाहरण के लिए, ये वाशिंग पाउडर और जैल, डिशवॉशिंग तरल पदार्थ, सतहों पर जंग और ग्रीस हटाने के लिए तरल पदार्थ आदि हैं।
आणविक जीव विज्ञान
इसका उपयोग विशेषज्ञों द्वारा विभिन्न प्रयोगों और अध्ययनों के लिए किया जाता है।
दवा
दिलचस्प है, चिकित्सा में, फॉस्फोरिक एसिड सक्रिय कार्बन का एक घटक है। साथ ही कई वर्षों से इसे दंत चिकित्सा में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है - भरने के लिए। कम मात्रा में यह यौगिक टूथपेस्ट और टूथ व्हाइटनर में मौजूद होता है।
कुछ लोगों को पता है कि फॉस्फोरिक एसिड जलरोधक और विंडप्रूफ बाहरी कपड़ों के निर्माण के लिए विशेष रूप से स्की सूट के निर्माण के लिए भी एक तत्व है।
क्या फॉस्फोरिक एसिड मनुष्य के लिए हानिकारक है?
याद रखें कि मॉडरेशन में सब कुछ अच्छा है। ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड को अपेक्षाकृत सुरक्षित रासायनिक यौगिक माना जाता है, इसकी खपत के मानदंडों के अधीन। भोजन के साथ फॉस्फोरिक एसिड के अधिक सेवन से हो सकता है बीमार महसूस कर रहा है, भोजन के प्रति अरुचि, वजन में कमी, भंगुर हड्डियां। इसलिए बेहतर होगा कि अधिक मात्रा में खाद्य पदार्थों के सेवन से बचें खाद्य योज्य E338।
यदि एक केंद्रित समाधान के रूप में एसिड किसी व्यक्ति की त्वचा और श्लेष्म झिल्ली पर हो जाता है, तो जलन संभव है। इसके अलावा, कुछ दंत चिकित्सकों ने देखा है कि दंत चिकित्सा के लिए अक्सर उपयोग किए जाने पर फॉस्फोरिक एसिड दाँत तामचीनी की शीर्ष परत को नुकसान पहुंचाता है।
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फॉस्फोरिक एसिड के उत्पादन के लिए कच्चा माल
प्रकृति में 120 से अधिक खनिज ज्ञात हैं। एपेटाइट समूह के सबसे आम और औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण खनिज फ्लोरापाटाइट सीए 10 एफ 2 (पीओ 4) 6, हाइड्रॉक्साइडापेटाइट सीए 10 (पीओ 4) 6 (ओएच) 2, क्लोरापैटाइट हैं।
एपेटाइट समूह के फॉस्फेट में सामान्य सूत्र सीए 10 आर 2 (पीओ 4) 6 के साथ खनिज शामिल हैं, जहां आर एफ, सीएल, ओएच है।
एपेटाइट्स में Ca का कुछ हिस्सा Sr, Ba, Mg, Mn, Fe और क्षार धातुओं के संयोजन में दुर्लभ दुर्लभ पृथ्वी तत्वों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
सीम की मोटाई 200 मीटर तक पहुंच जाती है। अयस्क में शामिल खनिज उनके भौतिक-रासायनिक और प्लवनशीलता गुणों में भिन्न होते हैं, जो प्लवनशीलता के दौरान 92-93% की लक्ष्य उत्पाद सामग्री के साथ परिणामी ध्यान को समृद्ध करना संभव बनाता है।
शुद्ध कैल्शियम फ्लोरापैटाइट में शामिल हैं: 42.22% P2O5; 55.6% सीएओ, 3.76% - एफ।
मूल रूप से, फॉस्फेट आग्नेय और अवसादी होते हैं। आग्नेय, या उचित एपेटाइट चट्टानों का निर्माण या तो पिघले हुए मैग्मा के सीधे जमने से हुआ है, या अलग-अलग नसों में मैग्मैटिक पिघल (हेमेटाइट नसों) के क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया में, या गर्म जलीय घोल (हाइड्रोथर्मल फॉर्मेशन) से अलग होने से, या परस्पर क्रिया से होता है। मैग्मा चूना पत्थर (संपर्क) के साथ।
एपेटाइट चट्टानों में एक दानेदार मैक्रोक्रिस्टलाइन संरचना होती है और इसकी विशेषता पॉलीडिसपर्सिटी और माइक्रोप्रोसिटी की अनुपस्थिति होती है।
तलछटी फॉस्फेट - फॉस्फोराइट्स। वे चट्टानों के अपक्षय, अन्य चट्टानों के साथ बातचीत - और उनके बिखराव की स्थिति में और बड़े संचय के गठन के परिणामस्वरूप बने थे।
फॉस्फोराइट अयस्कों में निहित फॉस्फेट खनिजों के उच्च फैलाव में और साथ में खनिजों (अशुद्धियों) के साथ उनके घनिष्ठ अंतर में एपेटाइट से भिन्न होते हैं। फॉस्फोराइट्स एपेटाइट्स की तुलना में एसिड में तेजी से घुलते हैं।
फॉस्फोरिक एसिड निकालने के लिए सबसे अच्छा कच्चा माल 2% R2O3 या कुल P2O5 सामग्री का 5% युक्त एपेटाइट सान्द्र है। इसमें लगभग कोई कार्बोनेट नहीं होता है। नतीजतन, इसके अपघटन पर सल्फ्यूरिक एसिड की सबसे छोटी (अन्य प्रकार की कच्ची सामग्री की तुलना में) मात्रा खर्च की जाती है।
कार्बोनेट, लौह और मिट्टी के पदार्थों की एक महत्वपूर्ण मात्रा वाले कराटौ फॉस्फोराइट्स से फॉस्फोरिक एसिड के निष्कर्षण के दौरान, कार्बोनेट के अपघटन की आवश्यकता के कारण न केवल सल्फ्यूरिक एसिड की खपत बढ़ जाती है, बल्कि फॉस्फोरिक एसिड भी खराब गुणवत्ता का होता है। इसमें मैग्नीशियम, लोहा और एल्यूमीनियम के सल्फेट्स और फॉस्फेट होते हैं, जो फॉस्फोरिक एसिड के एक महत्वपूर्ण हिस्से (आधे तक) के बेअसर होने का कारण बनता है। इसके अलावा, पी 2 ओ 5 को ऐसे कच्चे माल से एपेटाइट ध्यान से 3-6% कम निकाला जा सकता है। यह मुख्य रूप से फॉस्फोगाइप्सम को छानने और धोने की स्थितियों के बिगड़ने के कारण होता है, जो छोटे क्रिस्टल के रूप में घोल से निकलता है, जो महीन मिट्टी के कणों की अशुद्धियों द्वारा प्रवेश करता है।
अन्य प्रकार के फॉस्फोराइट्स रेतीले (एक्टोब, शचीग्रोव्स्की), मिट्टी-ग्लॉकोनाइट (व्याटका, रियाज़ान-एगोरिवेस्क) संवर्धन प्राप्त करने के बाद भी हैं आधुनिक तरीके, वर्तमान में फॉस्फोरिक एसिड के उत्पादन के लिए उपयोग नहीं किया जाता है। इन्हें एपेटाइट कॉन्सेंट्रेट के साथ मिलाकर इस्तेमाल किया जा सकता है। अतिरिक्त एपेटाइट की मात्रा को R2O3: P2O5 का ऐसा अनुपात प्रदान करना चाहिए, जो प्रक्रिया को न्यूनतम नुकसान के साथ पूरा करने की अनुमति देता है।
फॉस्फोरिक एसिड के उत्पादन के लिए थर्मल विधि
थर्मल विधि में कार्बन और सिलिका की उपस्थिति में प्राथमिक फास्फोरस की विद्युत भट्टियों में फॉस्फेट के उच्च तापमान में कमी और उच्च बनाने की क्रिया होती है।
सीए 3 (आरओ 4) 2 + 5 सी + 2 एसआईओ 2 = पी 2 + 5 सीओ + सीए 3 सी 2 ओ 7 - 1460 केजे / एमओएल।
परिणामी फास्फोरस को फॉस्फोरिक एनहाइड्राइड में ऑक्सीकृत किया जाता है, और फिर बाद वाले को पानी से हाइड्रेट किया जाता है; जिसके परिणामस्वरूप फॉस्फोरिक एसिड बनता है
2P2 + 5O2 = 2P2O5; P2O5 + 3H2O = 2H3RO4।
गैस कूलिंग के सिद्धांत के अनुसार, प्राथमिक फास्फोरस के आधार पर फॉस्फेट प्राप्त करने की प्रक्रियाओं को रेफ्रिजरेंट के एकत्रीकरण की स्थिति में बदलाव के साथ और रेफ्रिजरेंट के एकत्रीकरण की स्थिति को बदले बिना सिस्टम में वर्गीकृत किया जा सकता है। रेफ्रिजरेंट्स हमेशा पानी या फॉस्फोरिक एसिड होते हैं।
निष्कर्षण विधि की तुलना में थर्मल विधि का मुख्य लाभ, निम्न-गुणवत्ता वाले फॉस्फोराइट्स सहित किसी भी प्रकार के कच्चे माल को संसाधित करने और उच्च शुद्धता वाला एसिड प्राप्त करने की संभावना है।
फॉस्फोरिक एसिड प्राप्त करने के लिए निष्कर्षण विधि
एसिड विधि मजबूत एसिड द्वारा फॉस्फेट से फॉस्फोरिक एसिड के विस्थापन पर आधारित होती है। सल्फ्यूरिक एसिड निष्कर्षण की विधि ने व्यवहार में सबसे बड़ा वितरण पाया है।
प्रक्रिया निम्नलिखित सारांश समीकरण के अनुसार आगे बढ़ती है:
सीए 5 एफ (पीओ 4) 3 + 5 एच 2 एसओ 4 \u003d 5सीएएसओ 4 (टीवी) + 3 एच 3 आरओ 4 + एचएफ।
समाधान में प्रक्रिया तापमान और P2O5 सांद्रता के आधार पर, कैल्शियम सल्फेट (फॉस्फोगाइप्सम) CaSO4 2H2O (डिहाइड्रेट मोड), CaSO4 0.5H2O (हेमीहाइड्रेट मोड) और CaSO4 (एनहाइड्राइड मोड) के रूप में जारी किया जाता है। पहले दो तरीकों में औद्योगिक वितरण पाया गया है।
परिणामी हाइड्रोजन फ्लोराइड H2SiO3 के साथ परस्पर क्रिया करता है
4HF + H 2 SiO 3 \u003d SiF 4 + 3H 2 O।
इस मामले में, SiF4 को आंशिक रूप से गैस चरण में छोड़ा जाता है, और आंशिक रूप से H2SiF6 के रूप में EPA समाधान में रहता है।
आमतौर पर, परिणामी निष्कर्षण एसिड कच्चे माल की अशुद्धियों से दूषित होता है और इसकी कम सांद्रता (25-32% P 2 O 5) होती है, इसलिए इसे उच्च सांद्रता में वाष्पित किया जाना चाहिए।
निष्कर्षण प्रक्रिया के मुख्य लाभ इसकी सरलता और सस्ते H 3 PO 4 के उत्पादन की संभावना हैं। इसका नुकसान यह है कि परिणामी EPA sesquioxides (Al2O3, Fe2O3), फ्लोरीन यौगिकों और CaSO4 के मिश्रण से दूषित होता है।
डायहाइड्रेट और हेमीहाइड्रेट विधियों द्वारा फॉस्फोरिक एसिड का उत्पादन
कैल्शियम सल्फेट डाइहाइड्रेट की रिहाई के साथ विभिन्न सांद्रता के फॉस्फोरिक एसिड प्राप्त करने के विभिन्न तरीके हैं। सबसे सुविधाजनक वर्गीकरण और मूल्यांकन विभिन्न तरीकेपरिणामी एसिड की एकाग्रता के आधार पर, क्योंकि यह उत्पाद की गुणवत्ता का मुख्य संकेतक है और मुख्य तकनीकी मापदंडों में से एक है जो अन्य सभी को निर्धारित करता है - तापमान, अभिकर्मकों की बातचीत की अवधि, अवक्षेपित कैल्शियम के आकार और फ़िल्टरिंग गुण सल्फेट क्रिस्टल, आदि
वर्तमान में, डाइहाइड्रेट विधि 20-25% P 2 O 5 (आमतौर पर निम्न-श्रेणी के कच्चे माल - खराब फॉस्फोराइट्स से) और 30-32% P 2 O 5 (उच्च गुणवत्ता वाले कच्चे माल से) की सामग्री के साथ H 3 RO 4 का उत्पादन करती है। - एपेटाइट ध्यान)
30-32% पी 2 ओ 5 हेमीहाइड्रेट-डिहाइड्रेट विधि युक्त एसिड प्राप्त होने पर, प्रक्रिया दो चरणों में की जाती है। पहला चरण - फॉस्फेट का अपघटन - ऐसी परिस्थितियों में किया जाता है कि कैल्शियम सल्फेट अपेक्षाकृत स्थिर हेमीहाइड्रेट के रूप में जारी किया जाता है, जो जिप्सम के निष्कर्षण के दौरान हाइड्रेटेड नहीं होता है। दूसरे चरण में, अलग किए गए हेमीहाइड्रेट, जो तरल चरण से अलग नहीं होते हैं, बड़े, अच्छी तरह से गठित और तेजी से फ़िल्टरिंग क्रिस्टल की रिहाई के साथ जिप्सम बीज क्रिस्टल की उपस्थिति में एक डाइहाइड्रेट में रिएक्शन पल्प में पुन: व्यवस्थित होते हैं।
इस पद्धति के फायदे अधिकतम (98.5% तक) कच्चे माल से सल्फ्यूरिक एसिड की न्यूनतम खपत के साथ समाधान में फॉस्फोरिक एसिड का निष्कर्षण और उच्च गुणवत्ता वाले जिप्सम का उत्पादन होता है जिसमें कुल पी 2 का 0.3% से अधिक नहीं होता है। O 5 (सामान्य 0.5-1 .5% के बजाय) और 0.02-0.08% पानी में घुलनशील P 2 O 5। यह अवक्षेप के क्रिस्टल जाली में सल्फेट आयनों द्वारा प्रतिस्थापन की रोकथाम और HPO4- आयनों की रिहाई के कारण है, जिन्हें बनाए रखा गया था (ठोस चरण के प्रारंभिक अवक्षेपित कणों की सतह पर सोख लिया गया था, क्योंकि हेमीहाइड्रेट पहले पारित हो गया था) तरल चरण।
वर्तमान में उपयोग की जाने वाली डायहाइड्रेट विधि के विपरीत, हेमीहाइड्रेट विधि 45-50% P 2 O 5 युक्त एसिड सिखा सकती है। यह मौजूदा कार्यशालाओं की क्षमता को 1.5 - 1.8 गुना बढ़ाना और अपशिष्ट-सल्फेट अवशेषों की मात्रा को कुछ हद तक कम करना संभव बनाता है।
केंद्रित फास्फोरस और जटिल उर्वरकों के उत्पादन के लिए, 37-55% P2O5 या अधिक वाले फॉस्फोरिक एसिड की आवश्यकता होती है, और अमोनियम पॉलीफॉस्फेट और केंद्रित तरल उर्वरकों के उत्पादन के लिए, 72-83% P2O5 युक्त एसिड की आवश्यकता होती है। इसलिए, कई मामलों में, निष्कर्षण फॉस्फोरिक एसिड वाष्पीकरण द्वारा एकाग्रता के अधीन होता है।
प्रायोगिक विकास के चरण में एनहाइड्राइट विधि (वाष्पीकरण के बिना) द्वारा 55% P 2 O 5 तक युक्त फॉस्फोरिक एसिड का उत्पादन होता है। 53-55% P 2 O 5 युक्त एसिड प्राप्त करने का सबसे आसान तरीका है क्योंकि प्रक्रिया केवल पानी के वाष्पीकरण तक कम हो जाती है और फॉस्फोरिक एसिड के निर्जलीकरण के साथ नहीं होती है और फॉस्फोरस एनहाइड्राइट का निर्माण ऑर्थो रूप में नहीं होता है। हालांकि, यह प्रक्रिया उपकरण के गंभीर क्षरण और एसिड में निहित अशुद्धियों की रिहाई से भी जटिल है।
गर्म फॉस्फोरिक एसिड का अधिकांश ज्ञात धातुओं, मिश्र धातुओं और सिलिकेट-सिरेमिक सामग्री पर एक मजबूत संक्षारक प्रभाव होता है। वाष्पीकरण प्रक्रिया के दौरान निकलने वाले अवक्षेप उपकरण को रोक सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप इसकी उत्पादकता में तेज कमी आ सकती है। इससे फॉस्फोरिक एसिड वाष्पीकरण के लिए विशिष्ट और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले बाष्पीकरणकर्ताओं का उपयोग करना मुश्किल हो जाता है। एसिड युक्त 53 - 55% P2O5 अपेक्षाकृत कम दूषित फॉस्फेट से प्राप्त किया जा सकता है - एपेटाइट केंद्रित या समृद्ध उच्च श्रेणी के फॉस्फोराइट्स
अन्य तरीकों से फॉस्फोरिक एसिड का उत्पादन
उद्योग में रुचि H3PO4 प्राप्त करने की विधि है, कॉपर-जिरकोनियम उत्प्रेरक पर भाप के साथ फास्फोरस के ऑक्सीकरण के आधार पर, इष्टतम प्रक्रिया की स्थिति हैं: t = 973°C, भाप और फास्फोरस का अनुपात 20: 1 है
पी 4 + 16 एच 2 ओ \u003d 4 एच 3 आरओ 4 + 10 एच 2 + 1306.28 केजे।
प्रयोगशाला में H3PO4 प्राप्त होता है
3P + 5HNO 3 + 2H 2 O \u003d 3H 3 RO 4 + 5NO
सल्फ्यूरिक एसिड के साथ फॉस्फेट से फॉस्फोरिक एसिड के निष्कर्षण के महत्वपूर्ण नुकसान हैं: सल्फ्यूरिक एसिड की एक बड़ी खपत (2.5–3.1 टन मोनोहाइड्रेट प्रति 1 टन P2O5) और अपशिष्ट की एक महत्वपूर्ण मात्रा को संसाधित या संग्रहीत करने की आवश्यकता - फॉस्फोजिप्सम (4.5– 6.0 टन प्रति 1 टन P2O5 शुष्क पदार्थ के संदर्भ में), जिसका सल्फ्यूरिक एसिड में प्रसंस्करण एक ही समय में महत्वपूर्ण मात्रा में सीमेंट या चूने की रिहाई के साथ जुड़ा हुआ है, जो हमेशा व्यापक रूप से बेचा नहीं जाता है। इसलिए, अन्य अकार्बनिक एसिड - नाइट्रिक, हाइड्रोक्लोरिक, फ्लोरिक और फ्लोरोसिलिकिक एसिड के साथ फॉस्फोरिक एसिड निकालने की संभावनाएं तलाशी जा रही हैं।
नाइट्रिक या हाइड्रोक्लोरिक एसिड द्वारा फॉस्फेट के अपघटन में मुख्य कठिनाई अत्यधिक घुलनशील कैल्शियम नाइट्रेट और क्लोराइड से फॉस्फोरिक एसिड को अलग करना है। फ्लोरोसिलिकिक या हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का उपयोग करते समय, एक अवक्षेप बनता है, जिसे छानने से आसानी से अलग किया जा सकता है। हालांकि, इस मामले में, एसिड पुनर्जनन के उपयोग की आवश्यकता होती है उच्च तापमान, लेकिन कच्चे माल में निहित फ्लोरीन का उपयोग करके अतिरिक्त अभिकर्मकों - एसिड के बिना प्रक्रिया को पूरा करना संभव है।
फॉस्फेट प्राप्त करना
समाधान में विभिन्न आयनिक रूपों की सामग्री समाधान के पीएच पर निर्भर करती है। सभी क्षार धातु और अमोनियम फॉस्फेट पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं। अन्य धातुओं के लिए, केवल डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट घुलनशील होते हैं। हाइड्रोलिसिस के कारण क्षार धातुओं के मध्यम फॉस्फेट के समाधान में जोरदार क्षारीय प्रतिक्रिया होती है। (0.1 M Na3PO4 विलयन का pH 12.7 है)। इन शर्तों के तहत, अभिकर्मक के रूप में मध्यम क्षार धातु फॉस्फेट की उपस्थिति में, अन्य धातुओं के मध्यम फॉस्फेट प्राप्त करना संभव नहीं है - या तो मूल लवण या हाइड्रॉक्साइड और ऑक्साइड समाधान से अवक्षेपित होते हैं:
4Na 3 PO 4 + 5CaCl 2 + H 2 O \u003d Ca 5 (PO 4) 3 OH + 10NaCl + Na 2 HPO 4
2AgNO 3 + 2Na 3 PO 4 + H 2 O \u003d Ag 2 O + 2Na 2 HPO 4 + 2NaNO 3
इसलिए, फॉस्फोरिक एसिड के मध्यम लवण प्राप्त करने के लिए पीएच को कम करना आवश्यक है। यह अमोनिया की उपस्थिति में सोडियम हाइड्रोजन फॉस्फेट के घोल का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है:
2Na 2 HPO 4 + CaCl 2 + 2 NH 3 = Ca 3 (PO 4) 2 + 2 NH 4 Cl + 4NaCl
फॉस्फेट्स (मध्यम और अम्लीय दोनों) विनिमय प्रतिक्रियाओं द्वारा भी प्राप्त किए जा सकते हैं, जहां अभिकर्मकों के विभिन्न प्रकार होते हैं:
1. फॉस्फोरिक एसिड के साथ धातु का सीधा संपर्क:
2H3PO4+3Ca= Ca3(PO4)2+ 3H2
2. बेसिक ऑक्साइड और फॉस्फोरिक एसिड के बीच प्रतिक्रिया:
2एच 3 पीओ 4 + 3सीएओ \u003d सीए 3 (पीओ 4) 2 + 3एच 2 ओ
3. लवणों के बीच विनिमय प्रतिक्रिया, जिनमें से एक में आवश्यक रूप से फॉस्फेट या डाइहाइड्रोफॉस्फेट आयन होता है:
2Na 3 PO 4 + 3CaCl 2 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6NaCl।
4. फॉस्फोरिक एसिड और हाइड्रोक्साइड की विनिमय प्रतिक्रिया:
2एच 3 पीओ 4 + 3सीए(ओएच) 2 \u003d सीएएचपीओ 4 2एच 2 ओ
2H 3 PO 4 + 3NaOH \u003d Na 3 PO 4 + 3H 2 O
5. फॉस्फेट और हाइड्रोक्साइड विनिमय प्रतिक्रिया:
2एनए 3 पीओ 4 + 3सीए (ओएच) 2 = सीए 3 (पीओ 4) 2 + 3 नाओएच
6. क्षार के साथ डाइहाइड्रोफॉस्फेट या हाइड्रोफॉस्फेट की सहभागिता:
फॉस्फोरस के साधारण पदार्थ से सीधे फॉस्फेट प्राप्त करना संभव है। सफेद फास्फोरस हाइड्रोजन पेरोक्साइड के एक क्षारीय घोल में घुल जाता है:
पी 4 + 10 एच 2 ओ 2 + 12NaOH \u003d 4Na 3 PO 4 + 16H 2 O
प्राप्त जल-अघुलनशील फॉस्फेट की शुद्धता को नियंत्रित करने की मुख्य विधि अवक्षेप को छानते समय पानी से इसकी प्रचुर मात्रा में धुलाई है। पानी में घुलनशील अमोनियम और क्षार धातु फॉस्फेट के संबंध में, शुद्धता को नियंत्रित करने के लिए सटीक और गैर-डिस्पोजेबल क्रिस्टलीकरण आवश्यक है, साथ ही संभावित अघुलनशील अशुद्धियों से समाधान का पूर्व-निस्पंदन।
फॉस्फेट के संश्लेषण के लिए उपरोक्त सभी विधियाँ प्रयोगशाला स्थितियों और उद्योग दोनों में लागू होती हैं।