Par fosfora atklāšanas datumu parasti tiek uzskatīts 1669. gads, taču ir dažas pazīmes, ka tas bijis zināms agrāk. Gefers, piemēram, ziņo, ka alķīmiskā manuskriptā no kolekcijas, kas glabājas Parīzes bibliotēkā, teikts, ka ap 12. gs. kāds Alhids Behils, destilējot urīnu ar māliem un kaļķiem, ieguva vielu, ko viņš nosauca par "eskarbukli". Varbūt tas bija fosfors, kas bija lielais alķīmiķu noslēpums. Jebkurā gadījumā ir zināms, ka, meklējot filozofu akmeni, alķīmiķi pakļāva destilēšanai un citām operācijām visdažādākos materiālus, tostarp urīnu, ekskrementus, kaulus utt.
Kopš seniem laikiem fosfors ir saukts par vielām, kas var mirdzēt tumsā. 17. gadsimtā Bija zināms Boloņas fosfors – akmens, kas atrasts kalnos pie Boloņas; Pēc ogļu apdedzināšanas akmens ieguva spēju mirdzēt. Aprakstīts arī “Baldvina fosfors”, ko sagatavojis Volostas meistars Alduins no kalcinēta krīta un slāpekļskābes maisījuma. Šādu vielu mirdzums izraisīja ārkārtīgu pārsteigumu un tika uzskatīts par brīnumu.
1669. gadā Hamburgas amatieris alķīmiķis Brends, bankrotējis tirgotājs, kurš sapņoja uzlabot savas lietas ar alķīmijas palīdzību, apstrādāja visdažādākos produktus. Izvirzot teoriju, ka fizioloģiskie produkti varētu saturēt "sākotnējo matēriju", kas, domājams, ir filozofu akmens pamatā, Brends sāka interesēties par cilvēka urīnu.
Ak, cik viņš aizrāvās ar ideju, kādas pūles pielika, lai to īstenotu! Uzskatot, ka cilvēka, “dabas karaļa” atkritumi var saturēt tā saukto primāro enerģiju, nenogurstošais eksperimentētājs sāka destilēt cilvēka urīnu, varētu teikt, rūpnieciskā mērogā: karavīru kazarmās viņš savāca kop. tonnu no tā! Un viņš to iztvaicēja līdz sīrupveida stāvoklim (protams, ne vienā piegājienā!), Un pēc destilācijas viņš atkal destilēja iegūto “urīna eļļu” un ilgu laiku kalcinēja. Rezultātā retortā parādījās balti putekļi, kas nosēdās apakšā un kvēloja, tāpēc Brends to nosauca par “auksto uguni” (kaltes Feuer). Branda laikabiedri šo vielu sauca par fosforu, jo tā spēj spīdēt tumsā (sengrieķu: jwsjoroV).
1682. gadā Brends publicēja sava pētījuma rezultātus un tagad pamatoti tiek uzskatīts par elementa Nr.15 atklājēju. Fosfors bija pirmais elements, kura atklājums tika dokumentēts, un tā atklājējs ir zināms.
Interese par jauno vielu bija milzīga, un Brends to izmantoja - viņš demonstrēja fosforu tikai pret naudu vai iemainīja nelielu tā daudzumu pret zeltu. Neskatoties uz daudzajiem centieniem, Hamburgas tirgotājs nespēja īstenot savu loloto sapni - iegūt zeltu no svina, izmantojot “auksto uguni”, un tāpēc viņš drīz vien pārdeva jaunas vielas iegūšanas recepti kādam Kraftam no Drēzdenes par divsimt taleriem. Jaunajam īpašniekam izdevās uzkrāt daudz lielāku bagātību no fosfora - ar “auksto uguni” viņš apceļoja visu Eiropu un demonstrēja to zinātniekiem, augsta ranga cilvēkiem un pat karaliskajām personām, piemēram, Robertam Boilam, Gotfrīdam Leibnicam, Kārlim II. Lai gan fosfora pagatavošanas metode tika turēta visstingrākajā pārliecībā, 1682. gadā Robertam Boilam izdevās to iegūt, taču arī viņš par savu metodi ziņoja tikai slēgtā Londonas Karaliskās biedrības sanāksmē. Boila metode tika publiskota pēc viņa nāves, 1692. gadā.
1676. gada pavasarī Krafts Brandenburgas kūrfirsts Frederika Viljama galmā organizēja eksperimentu sesiju ar fosforu. 24. aprīlī pulksten 21.00 visas telpā esošās sveces tika nodzēstas, un Krafts klātesošajiem rādīja eksperimentus ar “mūžīgo liesmu”, tomēr neatklājot metodi, ar kādu šī maģiskā viela tika pagatavota.
Nākamā gada pavasarī Krafts ieradās hercoga Johana Frīdriha galmā Hannoverē,3 kur tolaik par bibliotekāru strādāja vācu filozofs un matemātiķis G. V. Leibnics (1646-1716). Arī šeit Krafts veica eksperimentu sesiju ar fosforu, īpaši parādot divas pudeles, kas kvēloja kā ugunspuķes. Leibnics, tāpat kā Kunkels, bija ārkārtīgi ieinteresēts jaunā viela. Pirmajā sesijā viņš jautāja Kraftam, vai liels šīs vielas gabals spētu apgaismot visu telpu. Krafts piekrita, ka tas ir pilnīgi iespējams, taču tas būtu nepraktiski, jo vielas sagatavošanas process ir ļoti sarežģīts.
Kam tas bija? Man bija.
Leibnica mēģinājumi pārliecināt Kraftu pārdot noslēpumu hercogam cieta neveiksmi. Tad Leibnics devās uz Hamburgu pie paša Branda. Šeit viņam izdevās noslēgt līgumu starp hercogu Johanu Frīdrihu un Brandu, saskaņā ar kuru pirmajam bija pienākums samaksāt Brendam 60 talrus par noslēpuma izpaušanu. Kopš šī laika Leibnics regulāri sarakstījās ar Brendu.
Aptuveni tajā pašā laikā I. I. Behers (1635-1682) ieradās Hamburgā ar mērķi pievilināt Brandu pie Mēklenburgas hercoga. Tomēr Brandu atkal pārtvēra Leibnics un aizveda uz Hanoveri pie hercoga Johana Frīdriha. Leibnics bija pilnībā pārliecināts, ka Brends ir ļoti tuvu “filozofa akmens” atklāšanai, un tāpēc ieteica hercogam viņu nelaist vaļā, kamēr viņš nebūs pabeidzis šo uzdevumu. Brends tomēr uzturējās Hannoverē piecas nedēļas, sagatavoja svaigus fosfora krājumus ārpus pilsētas, pēc vienošanās parādīja ražošanas noslēpumu un devās prom.
Tajā pašā laikā Brends sagatavoja ievērojamu daudzumu fosfora fiziķim Kristianam Haigensam, kurš pētīja gaismas dabu, un nosūtīja fosfora krājumus uz Parīzi.
Taču Brends bija ļoti neapmierināts ar cenu, ko Leibnics un hercogs Johans Frīdrihs viņam piešķīra par fosfora ražošanas noslēpuma atklāšanu. Viņš nosūtīja Leibnicam dusmīgu vēstuli, kurā sūdzējās, ka ar saņemto summu pat nepietiek, lai uzturētu ģimeni Hamburgā un apmaksātu ceļa izdevumus. Līdzīgas vēstules tika nosūtītas Leibnicam un Branda sievai Margaritai.
Brends bija arī neapmierināts ar Kraftu, kuram viņš vēstulēs pauda aizvainojumu, pārmetot viņam noslēpuma tālākpārdošanu par 1000 taleriem uz Angliju. Krafts šo vēstuli pārsūtīja Leibnicam, kurš ieteica hercogam Johanam Frīdriham nekaitināt Brendu, bet gan dāsnāk maksāt par noslēpuma izpaušanu, baidoties, ka atklājuma autors kā atriebības akts pastāstīs fosfora pagatavošanas recepti. kāds cits. Leibnics nosūtīja mierinošu vēstuli pašam Brendam.
Acīmredzot Brends saņēma atlīdzību, jo. 1679. gadā viņš atkal ieradās Hannoverē un strādāja tur divus mēnešus, saņemot iknedēļas algu 10 taleru apmērā ar papildus samaksu par ēdināšanu un ceļa izdevumiem. Leibnica sarakste ar Brendu, spriežot pēc Hannoveres bibliotēkā glabājamām vēstulēm, turpinājās līdz 1684. gadam.
Tagad atgriezīsimies pie Kunkela. Ja ticat Leibnicam, Kunkels caur Kraftu uzzināja fosfora pagatavošanas recepti un sāka strādāt. Bet viņa pirmie eksperimenti bija neveiksmīgi. Viņš sūtīja Brendam vēstuli pēc vēstules, kurā sūdzējās, ka viņam atsūtīta citam cilvēkam ļoti nesaprotama recepte. 1676. gadā rakstītajā vēstulē no Vitenbergas, kur Kunkels tolaik dzīvoja, viņš Brandam jautāja par procesa detaļām.
Galu galā Kunkels savos eksperimentos guva panākumus, nedaudz mainot Branda metodi. Pievienojot nedaudz smilšu sausajam urīnam pirms tā destilēšanas, viņš ieguva fosforu un... izvirzīja pretenzijas uz neatkarīgu atklājumu. Tajā pašā gadā, jūlijā, Kunkels par saviem panākumiem pastāstīja savam draugam, Vitenbergas universitātes profesoram Kasparam Kirhmeijeram, kurš par šo jautājumu publicēja darbu ar nosaukumu “Pastāvīga nakts lampa, dažreiz dzirkstoša, kas tika meklēta ilgu laiku. , tagad atrasts.” Šajā rakstā Kirhmeijers runā par fosforu kā sen zināmu gaismas akmeni, taču nelieto pašu terminu “fosfors”, kas acīmredzot līdz tam laikam vēl nebija pieņemts.
Anglijā neatkarīgi no Brenda, Kunkela un Kirhmeijera fosforu 1680. gadā ieguva R. Boils (1627-1691). Boils zināja par fosforu no tā paša Krafta. Jau 1677. gada maijā Londonas Karaliskajā biedrībā tika demonstrēts fosfors. Tā paša gada vasarā pats Krafts ieradās Anglijā ar fosforu. Boils, pēc paša stāsta, apmeklēja Craftu un ieraudzīja savā īpašumā fosforu cietā un šķidrā veidā. Pateicībā par sirsnīgo uzņemšanu Krafts, atvadoties no Boila, deva viņam mājienu, ka viņa fosfora galvenā viela ir kaut kas raksturīgs cilvēka ķermenim. Acīmredzot ar šo mājienu pietika, lai Boila darbu sāktu. Pēc Krafta aiziešanas viņš sāka pārbaudīt asinis, kaulus, matus, urīnu, un 1680. gadā viņa centieni iegūt gaismas elementu vainagojās panākumiem.
Boils sāka izmantot savu atklājumu kopā ar palīgu vācieti Gaukvicu. Pēc Boila nāves 1691. gadā Gaukvics komerciālā mērogā attīstīja fosfora ražošanu, uzlabojot to. Pārdodot fosforu par trīs mārciņām par unci un piegādājot to zinātniskajām iestādēm un atsevišķiem zinātniekiem Eiropā, Gaukvics nopelnīja milzīgu bagātību. Lai nodibinātu komerciālus sakarus, viņš ceļoja pa Holandi, Franciju, Itāliju un Vāciju. Pašā Londonā Gaukvics nodibināja farmācijas uzņēmumu, kas kļuva slavens viņa dzīves laikā. Interesanti, ka, neskatoties uz visiem saviem eksperimentiem ar fosforu, kas dažkārt bija ļoti bīstami, Gaukvics nodzīvoja līdz 80 gadu vecumam, pārdzīvojot savus trīs dēlus un visus cilvēkus, kas piedalījās darbā, kas saistīts ar fosfora agrīno vēsturi.
Kopš Kunkels un Boils atklāja fosforu, tā cena ātri sāka kristies izgudrotāju konkurences rezultātā. Beigās izgudrotāju mantinieki sāka visus iepazīstināt ar tā ražošanas noslēpumu par 10 taleriem, visu laiku pazeminot cenu. 1743. gadā A.S.Marggrafs atrada vairāk Labākais veids fosfora ražošanu no urīna un nekavējoties to publicēja, jo. zveja vairs nav rentabla.
Pašlaik fosfors nekur netiek ražots, izmantojot Brand-Kunkel-Boyle metodi, jo tas ir pilnīgi nerentabli. Vēsturiskās intereses labad mēs joprojām sniegsim to metodes aprakstu.
Tūvošais urīns tiek iztvaicēts līdz sīrupveida stāvoklim. Iegūto biezo masu sajauc ar trīskāršu balto smilšu daudzumu, ievieto retortē, kas aprīkota ar uztvērēju, un karsē 8 stundas uz vienmērīgas uguns, līdz tiek noņemtas gaistošās vielas, pēc tam karsēšanu palielina. Uztvērējs ir piepildīts ar baltiem tvaikiem, kas pēc tam pārvēršas zilganā cietā un mirdzošā fosforā.
Fosfors savu nosaukumu ieguvis, pateicoties tā īpašībai mirdzēt tumsā (no grieķu valodas — gaismīgs). Dažu krievu ķīmiķu vidū bija vēlme piešķirt elementam tīru Krievu nosaukums: “dārgakmens”, “šķiltavas”, taču šie nosaukumi nepiekrita.
Lavuazjē, veicot detalizētu fosfora sadegšanas pētījumu, bija pirmais, kurš to atzina par ķīmisko elementu.
Fosfora klātbūtne urīnā deva ķīmiķiem iemeslu to meklēt citās dzīvnieka ķermeņa daļās. 1715. gadā smadzenēs tika atrasts fosfors. Nozīmīgā fosfora klātbūtne tajā kalpoja par pamatu apgalvojumam, ka “bez fosfora nav domas”. 1769. gadā Ju.G.Gans kaulos atrada fosforu, bet divus gadus vēlāk K.V.Šēle pierādīja, ka kauli sastāv galvenokārt no kalcija fosfāta, un ierosināja metodi, kā iegūt fosforu no pelniem, kas palikuši pēc kaulu dedzināšanas. Visbeidzot, 1788. gadā M. G. Klaprots un J. L. Prusts parādīja, ka kalcija fosfāts ir ārkārtīgi plaši izplatīts minerāls dabā.
Fosfora allotropo modifikāciju – sarkano fosforu – 1847. gadā atklāja A. Šrēters. Darbā ar nosaukumu “Jauns alotropiskais fosfora stāvoklis” Šrēters raksta, ka saules gaisma balto fosforu pārvērš sarkanā, un tādi faktori kā mitrums un atmosfēras gaiss neietekmē. Šrēters atdalīja sarkano fosforu, apstrādājot to ar oglekļa disulfīdu. Viņš arī sagatavoja sarkano fosforu, karsējot balto fosforu līdz aptuveni 250 ° C temperatūrai inertā gāzē. Tajā pašā laikā tika konstatēts, ka turpmāka temperatūras paaugstināšanās atkal noved pie baltas modifikācijas veidošanās.
Ļoti interesanti, ka Šrēters pirmais prognozēja sarkanā fosfora izmantošanu sērkociņu industrijā. 1855. gada Parīzes pasaules izstādē tika demonstrēts jau rūpnīcā ražotais sarkanais fosfors.
Krievu zinātnieks A.A.Musins-Puškins 1797.gadā saņēma jaunu fosfora modifikāciju – violeto fosforu. Šis atklājums kļūdaini tiek attiecināts uz I. V. Hittorfu, kurš, gandrīz pilnībā atkārtojis Musina-Puškina metodi, violeto fosforu ieguva tikai 1853. gadā.
1934. gadā profesors P. W. Bridžmens, pakļaujot balto fosforu spiedienam līdz 1100 atm, pārvērta to melnā krāsā un tādējādi ieguva jaunu elementa alotropu modifikāciju. Kopā ar krāsu, fiziskā un Ķīmiskās īpašības fosfors: piemēram, baltais fosfors gaisā spontāni uzliesmo, bet melnajam, tāpat kā sarkanajam, šīs īpašības nav.
avoti
H 3 PO 4 - spēcīgs, K 1 7,1 10 -3 (pK a 2,12), K 2 6,2 10 -8 (pK a 7,20), K 3 5,0 10 -13 (pK a 12,32); K 1 un K 2 vērtības ir atkarīgas no temperatūras. Disociācija pirmajā posmā ir eksotermiska, otrajā un trešajā – endotermiska. Sistēmas H 3 PO 4 - H 2 O fāzes diagramma ir parādīta attēlā. 2. Kristalizācijas līknes maksimums ir 302,4 K temperatūrā un H 3 PO 4 saturā 91,6% (cietā fāze - hemihidrāts). Tabulā Ir dotas fosforskābes šķīdumu īpašības.
ŪDENS ŠĶĪDUMU RAKSTUROJUMS H 3 PO 4
|
T. slēgts, 0 C |
T. b., 0 C |
kJ/(kg K) |
Pa s (25 0 C) |
Ud. elektrisks vadītspēja, S/m (25 0 C) |
|||||
|
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 |
||
F Normālos apstākļos osforskābe ir neaktīva un reaģē tikai ar karbonātiem, hidroksīdiem un noteiktiem metāliem. Šajā gadījumā veidojas viena, divu un trīs aizvietoti fosfāti (sk. Neorganiskie fosfāti). Sildot virs 80 0 C tas reaģē pat ar neaktīviem oksīdiem, silīcija dioksīdu un silikātiem. Plkst paaugstināta temperatūra fosforskābe ir vājš metālu oksidētājs. Darbojoties uz metālu. Fosforskābes šķīduma virsma ar Zn vai Mn piedevām veido aizsargplēvi (fosfatēšanu). Fosforskābe karsējot. zaudē ūdeni, secīgi veidojoties piro- un metafosforu savienojumiem:
Fosfolejs (šķidrais fosforskābes anhidrīds, superfosforskābe) ietver savienojumus, kas satur no 72,4 līdz 88,6% P 2 O 5, un tā ir līdzsvara sistēma, kas sastāv no orto-, piro-, tripoli-, tetrapoli- un citiem fosfora savienojumiem (sk. Kondensētie fosfora savienojumi). Atšķaidot superfosforskābi ar ūdeni, tā izdalās. siltuma daudzumu, un polifosfora savienojumi ātri pārvēršas ortofosforos.
H 3 PO 4 no citiem fosfora savienojumiem var atšķirt pēc tā šķīduma ar AgNO 3 - nokrīt dzeltenas Ag 3 PO 4 nogulsnes. Atlikušie fosfora savienojumi veido baltas nogulsnes.
Kvīts. Fosforskābe laboratorijā. apstākļos ir viegli iegūt, oksidējot fosforu ar 32% slāpekļskābes šķīdumu:
Rūpniecībā fosforskābi ražo ar termiskām un ekstrakcijas metodēm.
Termiskā metode (ļauj ražot vistīrāko fosforskābi) ietver bāzes. posmi: elementārā fosfora sadegšana (oksidēšana) gaisa pārpalikumā, iegūtā P 4 O 10 hidratācija un absorbcija (sk. Fosfora oksīdi), fosforskābes kondensācija un miglas savākšana no gāzes fāzes. Ir divi veidi, kā iegūt P 4 O 10: P tvaiku oksidēšana (reti izmanto rūpniecībā) un šķidrā P oksidēšana pilienu vai plēves veidā. P oksidācijas stāvoklis ind. apstākļus nosaka temperatūra oksidācijas zonā, komponentu difūzija un citi faktori. Otrais termiskās iegūšanas posms fosforskābe - P 4 O 10 hidratācija - tiek veikta, absorbējot to pašu (ūdens) vai inter-mod. tvaiki P 4 O 10 ar ūdens tvaiku. Hidratēšana (P 4 O 10 + 6H 2 O4H 3 PO 4) iziet cauri polifosforu savienojumu veidošanās posmiem. Veidoto produktu sastāvs un koncentrācija ir atkarīga no ūdens tvaiku temperatūras un daļējā spiediena.
Visi procesa posmi var. ir apvienoti vienā aparātā, izņemot miglas savākšanu, kas vienmēr tiek ražota atsevišķā aparātā. Rūpniecībā viņi parasti izmanto divu vai trīs pamata shēmas. ierīces. Atkarībā no gāzes dzesēšanas principa ir trīs siltumenerģijas ražošanas metodes. fosforskābe: iztvaikošana, cirkulācija-iztvaicēšana, siltuma apmaiņa-iztvaikošana. Iztvaicē. sistēmas, kuru pamatā ir siltuma noņemšana ūdens iztvaicēšanas vai atšķaidīšanas laikā. fosforskābe, maks. vienkāršs aparatūras dizainā. Tomēr, ņemot vērā salīdzinoši lielo izplūdes gāzu daudzumu, šādu sistēmu izmantošana ir ieteicama tikai iekārtās ar mazu vienības jaudu.
Cirkulēt-iztvaikot. sistēmas ļauj vienā aparātā apvienot P sadegšanas, cirkulējošās vides gāzes fāzes dzesēšanas un P 4 O 10 hidratācijas posmus. Shēmas trūkums ir nepieciešamība atdzesēt lielu daudzumu šķidruma. Siltuma apmaiņa-iztvaikot. sistēmas apvieno divas siltuma noņemšanas metodes: caur degšanas un dzesēšanas torņu sienu, kā arī iztvaicējot ūdeni no gāzes fāzes; Būtiska sistēmas priekšrocība ir cirkulācijas ķēžu trūkums sūknēšanas un saldēšanas iekārtām.
Sadzīves vajadzībām. uzņēmumi izmanto tehnoloģiju. ķēdes ar cirkulāciju-iztvaicēšanu. dzesēšanas metode (divu torņu sistēma). Atšķirs. shēmas iezīmes: papildu pieejamībagnīda. torņi gāzes dzesēšanai, efektīvu plākšņu siltummaiņu izmantošana cirkulācijas ķēdēs; pielietojums ir ļoti produktīvs. sprauslas P sadedzināšanai, nodrošinot vienmērīgu šķidruma P strūklas smalku izsmidzināšanu un tās pilnīgu sadegšanu bez zemāku oksīdu veidošanās.
Tehn. Iekārtas diagramma ar jaudu 60 tūkstoši tonnu gadā 100% H 3 PO 4 ir parādīta attēlā. 3. Izkausētu dzelteno fosforu izsmidzina ar uzsildītu gaisu zem spiediena līdz 700 kPa caur sprauslu sadedzināšanas tornī, ko apūdeņo ar cirkulācijas padevi. Tornī uzkarsēto siltumu dzesē plākšņu siltummaiņos cirkulējošs ūdens. Produktu maisījums, kas satur 73-75% H 3 PO 4, tiek izņemts no cirkulācijas kontūras uz noliktavu. Turklāt gāzu dzesēšana no sadedzināšanas torņa un savienojumu absorbcija tiek veikta dzesēšanas (hidratācijas) tornī, kas samazina pēcdzemdību, temperatūras slodzi uz elektrostatisko nogulsnētāju un veicina efektīvu gāzes attīrīšanu. Siltuma noņemšana hidratācijas tornī tiek veikta, cirkulējot 50% H 3 PO 4, kas atdzesēts plākšņu siltummaiņos. Gāzes no hidratācijas torņa pēc attīrīšanas no H 3 PO 4 miglas plākšņu elektrostatiskajā nogulsnētājā tiek izlaistas atmosfērā. Uz 1 tonnu 100% H 3 PO 4 tiek patērēti 320 kg P.
Rīsi. 3. Divu torņu cirkulācijas ķēde siltuma ražošanai. H 3 PO 4: 1 - skābā ūdens savācējs; 2 - fosfora uzglabāšana; 3,9 - cirkulācijas kolektori; 4.10 - zemūdens sūkņi; 5.11 - plākšņu siltummaiņi; 6 - sadedzināšanas tornis; 7 - fosfora sprausla; 8 - hidratācijas tornis; 12 - elektriskais nogulsnētājs; 13 - ventilators.
Ekonomiskāka ekstrakcijas metode fosforskābes iegūšanai ir balstīta uz dabiskās sadalīšanās metodi. fosfāti (galvenokārt sērskābe, mazākā mērā slāpeklis un nedaudz sālsskābe). Fosforskābes šķīdumi, kas iegūti, sadaloties slāpekļskābei, tiek pārstrādāti kompleksos mēslošanas līdzekļos, bet sālsskābei sadaloties nogulsnēs.
Fosfātu izejvielu sērskābes sadalīšanās [NVS valstīs Ch. arr. Hibiņu apatīta koncentrāts (sk. Apatīts) un Karatau fosforīti] - bāze. ekstrakcijas fosforskābes iegūšanas metode, ko izmanto konc. fosfors un kompleksie mēslošanas līdzekļi. Metodes būtība ir P 4 O 10 (parasti izmanto P 2 O 5) ekstrakcija (ekstrakcija) H 3 PO 4 formā. Saskaņā ar šo metodi, dabisks fosfātus apstrādā ar H 2 SO 4 ar pēcdzemdību, filtrējot iegūto mīkstumu, lai atdalītu fosforskābi no Ca sulfāta nogulsnēm. Daļa no izvēlētās bāzes. filtrātu, kā arī visu filtrātu, kas iegūts, mazgājot filtra kūku, nodod atpakaļ ekstrakcijas procesā ( atšķaidīšanas šķīdums), lai nodrošinātu pietiekamu celulozes mobilitāti tās maisīšanas un transportēšanas laikā. Masu attiecība starp šķidro un cieto fāzi ir no 1,7:1 līdz 3,0:1.
Daba fosfāti sadalās saskaņā ar šādu shēmu:
Sadalās arī saistītie piemaisījumi: kalcīts, dolomīts, siderīts, nefelīns, glaukonīts, kaolīns un citi minerāli. Tas palielina izmantotās skābes patēriņu, kā arī samazina P 2 O 5 ekstrakciju mērķa produktā, jo P koncentrācijās veidojas nešķīstoši dzelzs fosfāti FeH 3 (PO 4) 2 2,5 H 2 O. 2 O 5 virs 40% (saturs P 4 O 10 parasti tiek norādīts kā P 2 O 5) un FePO 4 · 2H 2 O - zemākās koncentrācijās. Es izceļuCO 2, kas izdalās karbonātu sadalīšanās laikā, ekstraktoros veido stabilas putas; PH šķīstošie fosfāti Mg, Fe un Al samazina fosforskābes aktivitāti, kā arī pēdējā laikā samazina sagremojamo P 2 O 5 formu saturu mēslošanas līdzekļos. fosforskābes apstrāde.
Ņemot vērā piemaisījumu ietekmi, ir noteiktas prasības fosfātu izejvielām, atbilstoši Krimas dabai. fosfāti ar augstu savienojumu saturu. Fe, Al, Mg, karbonāti un org. vielas nav piemērotas fosforskābes ražošanai.
Atkarībā no fosforskābes temperatūras un koncentrācijas CaSO 4 -H 3 PO 4 -H 2 O sistēmā Ca sulfāts tiek nogulsnēts dihidrāta (ģipša), hemihidrāta vai anhidrīta veidā. Reālos apstākļos nogulsnes ir piesārņotas ar P 2 O 5 piemaisījumiem nesadalījušos dabisko vielu veidā. fosfāti, nemazgāts H 3 PO 4, līdzkristalizēti fosfāti sadalās. metāli utt., tāpēc iegūtos Ca sulfātus sauc. resp. fosfoģipsis, fosfohemihidrāts un fosfoanhidrīts. Atkarībā no nogulsnētā sulfāta veida ir trīs tiešās metodes ekstrakcijas fosforskābes iegūšanai: dihidrāts, hemihidrāts (hemihidrāts) un anhidrīts, kā arī kombinētie: hemihidrāts-dihidrāts un dihidrāts-hemihidrāts.
NVS visvairāk Rūpniecībā ir izstrādāta dihidrāta metode, kas raksturojas ar augstu P 2 O 5 (93-96,5%) ienesīgumu ražošanas apjomā; tomēr salīdzinoši zemsKādai fosforskābes koncentrācijai ir nepieciešams pēdējais. iztvaikošana. Pamata procesa posmi: ekstrakcija no ext. vai iekšēji ekstrakcijas celulozes cirkulācija un vakuuma vai gaisa dzesēšana, celulozes nogatavināšana pēc ekstraktora, fosforskābes atdalīšana uz lielapjoma vakuuma filtriem. Procesa efektivitāti galvenokārt nosaka
Ortofosforskābe (dažkārt saukta par fosforskābi) ir neorganiskas izcelsmes, vidējas jaudas skābe. Tam ir vienkārša ķīmiskā formula, un to apzīmē kā H3PO4.
Ievērojot tipiskus apstākļus un optimālu uzglabāšanas temperatūru, tas izskatās kā glīti higroskopiski kristāli bez krāsas. Gadījumos, kad temperatūra sasilst līdz līmenim no +42 līdz +213 grādiem pēc Celsija, minētā viela pārvēršas pirofosforskābē ar līdzīgu ķīmiskā formula- H4P2O7.
Visbiežāk fosforskābe ir aptuveni 85% ūdens bāzes šķīdums, kas ir bez smaržas un vidēji biezs, sīrupam līdzīgs izskats. Papildus ūdenim minētā skābe labi šķīst arī spirtā un citos populāros šķīdinātājos.
Kā iegūt ortofosforskābi
Lai iegūtu minēto ķīmisko savienojumu, jums nav nepieciešams daudz Nauda vai laiks. Tāpat kā citronskābe, ortofosforskābe tagad ir ļoti pieprasīta un tiek ražota milzīgos daudzumos. Mūsdienās eksperti zina trīs pareizās ortofosforskābes ekstrakcijas metodes:
1. Fosfora pentahlorīda hidrolīze;
2. Preparāts no fosfāta (ekstrakcijas metode);
3. Sajaucot fosfora(V) oksīdu ar parasto ūdeni, kas iegūts, sadedzināt fosforu skābeklī (termiskā metode).
Tā kā reakcija ar ūdeni ir ļoti spēcīga, fosfora(V) oksīdu apstrādā ar koncentrētu ortofosforskābes šķīdumu, kas uzkarsēts līdz 200 grādiem pēc Celsija.
Nelielu vielas daudzumu var viegli iegūt laboratorijas apstākļos, oksidējot fosforu. Bet, lai ražotu šādu savienojumu nopietnā rūpnieciskā mērogā, nevar iztikt bez ekstrakcijas un termiskām metodēm.
Fosforskābe dažādās cilvēka dzīves jomās: kur to izmanto
Fosforskābes pielietošanas joma mūsdienās ir ļoti interesanta un daudzveidīga. Jā, minēts Ķīmiskā viela ir neaizstājams dažādās nozarēs, tostarp pārtikā.
Ortofosforskābei ir tikko izteiktas skābās īpašības un tā viegli reaģē ar vāji aktīvo skābju sāļiem, visu veidu metāliem, bāziskiem oksīdiem, bāzēm un amonjaku. Pieejamā cena ir padarījusi ortofosforskābi pieprasītu pilnīgi dažādās jomās.
Lauksaimniecība un lauksaimniecība
Savienojums ir ļoti izplatīta piedeva populāru fosfora vai kombinēto mēslojumu ražošanā: amonija, kalcija, nātrija, mangāna sāļus. Saskaņā ar statistiku aptuveni 90% fosforu saturošās rūdas izmanto mēslošanas līdzekļu ražošanai. Fosfors ir svarīgs augiem sēklu un augļu veidošanās laikā. Tajā pašā laikā par šādu mēslošanas līdzekļu ražotājvalstīm tiek uzskatītas Amerikas Savienotās Valstis, Krievija un Maroka, bet par patērētājvalstīm ir gandrīz visas Āfrikas, Āzijas un Eiropas Savienības valstis.
Lauku saimniecībās veterinārārsti bieži iesaka dzīvniekus barot ar fosforskābes šķīdumu, lai novērstu nierakmeņu rašanos un žultspūšļa, paaugstinot kuņģa skābuma līmeni.
Pārtikas rūpniecība
Īpaši interesanti ir ķīmisko elementu, tostarp fosforskābes, izmantošana Pārtikas rūpniecība. Tādējādi šajā jomā ortofosforskābe darbojas kā skābuma regulators un tiek apzīmēta ar E338. Tas ir lielisks antioksidants, saglabā krāsu un pagarina dažādu dzērienu un ēdienu glabāšanas laiku.
Jo īpaši E338 piedeva bieži tiek pievienota tik iecienītiem produktiem iedzīvotāju vidū: dažādām desām, kausētiem sieriem, cepamajam pulverim, maizes un konditorejas izstrādājumiem, pienam un bērnu pārtikai, saldinātiem gāzētiem dzērieniem utt.
Populārākais dzēriens, kas satur fosforskābi, ir Coca-Cola. Kā zināms, šāds dzēriens spēj pat notīrīt rūsu no metāla virsmām. Tajā pašā laikā skābes koncentrācija šajā dzērienā nav tik augsta, lai, lietojot nelielos daudzumos, nopietni kaitētu cilvēka kuņģim.
Sadzīves ķīmijas un būvmateriālu ražošana
Pateicoties aktīvajai fosforskābes izmantošanai un tās pieejamībai, ražotāji būvmateriālu tirgū laiž ugunsdrošas krāsas un lakas, tai skaitā: lakas, emalju, impregnējumus, koka dēļus un citus celtniecības un remonta materiālus. Fosforskābe ir neaizstājama arī sērkociņu ražošanā.
Kokapstrādes saimniecībās amatnieki aktīvi izmanto ortofosforskābes šķīdumus. Pateicoties koksnes impregnēšanai ar šo vielu, koksne kļūst ugunsizturīga.
Ortofosforskābes sāļi lieliski mīkstina hlorētu ūdeni, tos satur daudzas sadzīves ķimikālijas. Piemēram, tie ir veļas pulveri un želejas, trauku mazgāšanas līdzekļi, šķidrumi rūsas un tauku noņemšanai uz virsmām utt.
Molekulārā bioloģija
Izmanto speciālisti dažādu eksperimentu un pētījumu veikšanai.
Medicīna
Interesanti, ka medicīnā ortofosforskābe ir sastāvdaļa aktivētā ogle. To jau daudzus gadus aktīvi izmanto arī zobārstniecībā – plombēšanai. Šis sastāvs nelielā daudzumā ir zobu pastās un zobu balinātājos.
Tikai daži cilvēki saprot, ka fosforskābe ir arī ķīmisko vielu sastāvdaļa, ko izmanto ūdensnecaurlaidīgu un vēja necaurlaidīgu virsdrēbju, jo īpaši slēpošanas tērpu, ražošanā.
Vai fosforskābe ir kaitīga cilvēkiem?
Atcerieties, ka mērenībā viss ir labs. Fosforskābe tiek uzskatīta par samērā drošu ķīmisku savienojumu, ja tiek ievēroti tās patēriņa standarti. Pārmērīgs fosforskābes patēriņš ar pārtiku var izraisīt slikta pašsajūta, nepatika pret pārtiku, svara zudums, trausli kauli. Tāpēc labāk ir izvairīties no pārmērīga pārtikas patēriņa ar pārtikas piedeva E338.
Ja skābe koncentrēta šķīduma veidā nokļūst uz cilvēka ādas un gļotādām, ir iespējami apdegumi. Tāpat daži zobārsti ir pamanījuši, ka fosforskābe bojā zobu emaljas augšējo slāni, ja to bieži lieto zobu ārstēšanai.
Saskarsmē ar
Izejvielas fosforskābes ražošanai
Dabā ir zināmi vairāk nekā 120 minerāli. Visizplatītākie un rūpnieciski nozīmīgākie apatītu grupas minerāli ir fluorapatīts Ca 10 F 2 (PO 4) 6, hidroksidapatīts Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2, hlorapatīts.
Apatītu grupas fosfāti ietver minerālvielas ar vispārējā formula Ca10R2(PO4)6, kur R ir F, Cl, OH.
Daļa Ca apatītos ir aizstāta ar Sr, Ba, Mg, Mn, Fe un trīsvērtīgiem retzemju elementiem kombinācijā ar sārmu metāliem.
Slāņu biezums sasniedz 200 m.Rūdā iekļautie minerāli atšķiras pēc fizikāli ķīmiskajām un flotācijas īpašībām, kas ļauj flotējot iegūto koncentrātu bagātināt ar mērķa produkta saturu 92-93%.
Tīrs kalcija fluorapatīts satur: 42,22% P 2 O 5; 55,6% CaO, 3,76% - F.
Fosfāti ir magmatisko un nogulumu izcelsmes. Magnētiskie jeb apatīta ieži veidojās vai nu tiešas izkausētas magmas sacietēšanas laikā, vai atsevišķās dzīslās magmatiskā kausējuma kristalizācijas laikā (hematīta dzīslas), vai izolējot no karstiem ūdens šķīdumiem (hidrotermiski veidojumi), vai mijiedarbības laikā. no magmas ar kaļķakmeni (kontakts).
Apatīta iežiem ir granulēta, rupji kristāliska struktūra, un tiem raksturīgs polidispersitātes un mikroporainības trūkums.
Nogulumiežu fosfāti - fosforīti. Tie veidojušies iežu dēdēšanas, mijiedarbības ar citiem iežiem un to nogulsnēšanās rezultātā gan izkliedētā stāvoklī, gan veidojoties lieliem uzkrājumiem.
Fosforīta rūdas atšķiras no apatīta rūdām ar tajās esošo fosfātu minerālu augsto izkliedi un to ciešo saaugšanu ar pavadošajiem minerāliem (piemaisījumiem).Fosforīti skābēs izšķīst ātrāk nekā apatīti.
Labākā izejviela ekstrakcijas fosforskābes ražošanai ir apatīta koncentrāts, kas satur 2% R2O3 jeb 5% no kopējā P2O5 satura. Tas gandrīz nesatur karbonātus. Tā rezultātā tās sadalīšanai tiek patērēts vismazākais sērskābes daudzums (salīdzinājumā ar cita veida izejvielām).
Ekstrahējot fosforskābi no Karatau fosforītiem, kas satur ievērojamu daudzumu karbonātu, dzelzs un mālainu vielu, ne tikai palielinās sērskābes patēriņš karbonātu sadalīšanas nepieciešamības dēļ, bet arī fosforskābe ir sliktākas kvalitātes. Tas satur magnija, dzelzs un alumīnija sulfātus un fosfātus, kas neitralizē ievērojamu daļu (līdz pusei) fosforskābes. Turklāt no šādām izejvielām P 2 O 5 var iegūt par 3-6% mazāk nekā no apatīta koncentrāta. Tas galvenokārt skaidrojams ar fosfoģipša filtrēšanas un mazgāšanas apstākļu pasliktināšanos, kas no šķīduma izdalās mazu kristāliņu veidā, caurstrāvotas ar smalku māla daļiņu piemaisījumiem.
Cita veida fosforīti - smilšaini (Aktobe, Ščigrovskis), mālaini glaukonīti (Vjatka, Rjazaņa-Egorjevskis) pat pēc bagātināšanas. modernas metodes, pašlaik netiek izmantoti fosforskābes ražošanai. Tos var lietot maisījumā ar apatīta koncentrātu. Pievienotā apatīta daudzumam jānodrošina tāda R2O3:P2O5 attiecība, kas ļauj procesu veikt ar minimāliem zudumiem.
Termiskā metode ortofosforskābes iegūšanai
Termiskā metode sastāv no fosfātu reducēšanas augstā temperatūrā un elementārā fosfora sublimācijas elektriskās krāsnīs oglekļa un silīcija dioksīda klātbūtnē.
Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 2SiO 2 = P 2 + 5CO + Ca 3 Si 2 O 7 - 1460 kJ/mol.
Iegūtais fosfors tiek oksidēts par fosfora anhidrīdu, un pēc tam pēdējais tiek hidratēts ar ūdeni; rezultātā veidojas ortofosforskābe
2Р2 + 5О2 = 2Р2О5; P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.
Pamatojoties uz gāzes dzesēšanas principu, fosfātu ražošanas procesus, kuru pamatā ir elementārais fosfors, var klasificēt sistēmās ar izmaiņām aukstumaģenta agregātstāvoklī un sistēmās, kurās netiek mainīts dzesētāja kopējais stāvoklis. Aukstumaģenti jebkurā gadījumā ir ūdens vai fosforskābe.
Termiskās metodes galvenā priekšrocība, salīdzinot ar ekstrakcijas metodi, ir iespēja apstrādāt jebkura veida izejvielas, tostarp zemas kvalitātes fosforītus, un iegūt augstas tīrības pakāpes skābi.
Ekstrakcijas metode fosforskābes iegūšanai
Skābās metodes pamatā ir fosforskābes pārvietošana no fosfātiem ar stiprām skābēm. Praksē visplašāk izmantotā metode ir sērskābes ekstrakcija.
Process notiek saskaņā ar šādu kopsavilkuma vienādojumu:
Ca 5F(PO 4) 3 + 5H 2 SO 4 = 5CaSO 4 (tv) + 3H 3 PO 4 + HF.
Atkarībā no procesa temperatūras un P2O5 koncentrācijas šķīdumā kalcija sulfāts (fosfoģipsis) izdalās CaSO4 2H2O (dehidrāta režīms), CaSO4 0.5H2O (hemihidrāta režīms) un CaSO4 (anhidrīda režīms) formā. Pirmie divi veidi atrada rūpniecisko izplatību.
Iegūtais fluorūdeņradis reaģē ar H2SiO3
4HF + H 2 SiO 3 = SiF 4 + 3H 2 O.
Šajā gadījumā SiF4 daļēji izdalās gāzes fāzē un daļēji paliek EPA šķīdumā H2SiF6 formā.
Parasti iegūtā ekstrakcijas skābe ir piesārņota ar izejmateriāla piemaisījumiem un tai ir zema koncentrācija (25-32% P 2 O 5), tāpēc tā ir jāiztvaicē līdz lielākai koncentrācijai.
Ekstrakcijas procesa galvenās priekšrocības ir tā vienkāršība un iespēja ražot lētāku H 3 PO 4. Trūkums – iegūtais EPA ir piesārņots ar seskvioksīdu (Al2O3, Fe2O3), fluora savienojumu un CaSO 4 piejaukumu.
Fosforskābes iegūšana ar dihidrāta un hemihidrāta metodēm
Pastāv dažādas metodes dažādu koncentrāciju fosforskābes iegūšanai, atbrīvojot kalcija sulfāta dihidrātu. Ērtākā klasifikācija un novērtēšana Dažādi ceļi atkarībā no iegūtās skābes koncentrācijas, jo tieši tas ir galvenais produkta kvalitātes rādītājs un viens no galvenajiem tehnoloģiskajiem parametriem, kas nosaka visus pārējos - temperatūru, reaģentu mijiedarbības ilgumu, izdalīto kalcija sulfāta kristālu formu un filtrēšanas īpašības. utt.
Pašlaik H 3 PO 4 tiek ražots, izmantojot dihidrāta metodi ar 20-25% P 2 O 5 saturu (parasti no zemas kvalitātes izejvielām - sliktiem fosforītiem) un 30-32% P 2 O 5 (no augstas kvalitātes). izejvielas - apatīta koncentrāts)
Ražojot skābi, kas satur 30-32% P 2 O 5, ar hemihidrāta-dehidrāta metodi, process tiek veikts divos posmos. Pirmais posms - fosfāta sadalīšana - tiek veikts tādos apstākļos, kad kalcija sulfāts tiek atbrīvots relatīvi stabila hemihidrāta veidā, kas netiek hidratēts ekstrakcijas procesā uz ģipsi. Otrajā posmā izdalītais, no šķidrās fāzes neatdalītais pushidrāts ģipša sēklu kristālu klātbūtnē reakcijas suspensijā tiek pārkristalizēts dihidrātā, atbrīvojot lielus, labi veidotus un ātri filtrējošus kristālus.
Šīs metodes priekšrocības ir maksimālā (līdz 98,5%) fosforskābes ekstrakcija no izejmateriāla šķīdumā ar minimālu sērskābes patēriņu un augstas kvalitātes ģipša ražošana, kas satur ne vairāk kā 0,3% no kopējā P 2 O 5 ( ierasto 0,5-1,5% vietā un 0,02-0,08% ūdenī šķīstošā P 2 O 5. Tas izskaidrojams ar to, ka nogulšņu kristāliskajā režģī tiek novērsta aizstāšana ar sulfāta joniem un HPO4-jonu izdalīšanos, kas saglabājās (adsorbējās uz cietās fāzes sākotnēji atbrīvoto daļiņu virsmas, jo pushidrāts iepriekš bija izgājis cauri. nonāk šķidrā fāzē.
Atšķirībā no pašlaik izmantotās dihidrāta metodes, ar hemihidrāta metodi var pagatavot skābi, kas satur 45-50% P 2 O 5. Tas dod iespēju 1,5 - 1,8 reizes palielināt esošo cehu jaudu un nedaudz samazināt atkritumu - sulfātu atlikumu daudzumu.
Koncentrēta fosfora un komplekso mēslošanas līdzekļu ražošanai nepieciešama fosforskābe, kas satur 37-55% P2O5 vai vairāk, bet amonija polifosfātu un koncentrēta šķidrā mēslošanas līdzekļu ražošanai nepieciešama skābe, kas satur 72-83% P2O5. Tāpēc daudzos gadījumos ekstrakcijas fosforskābe tiek koncentrēta iztvaicējot.
Fosforskābes, kas satur līdz 55% P 2 O 5, ražošana ar anhidrīta metodi (bez iztvaicēšanas) ir izmēģinājuma izstrādes stadijā. Vieglākais veids, kā iegūt skābi, kas satur 53–55% P 2 O 5, jo process tiek reducēts tikai līdz ūdens iztvaicēšanai, un tam nav pievienota fosforskābes dehidratācija un fosforskābes anhidrīta veidošanās, kas nav orto formā. Taču šo procesu sarežģī iekārtu spēcīga korozija un skābē esošo piemaisījumu izdalīšanās.
Karstajai fosforskābei ir spēcīga kodīga iedarbība uz lielāko daļu zināmo metālu, sakausējumu un silikātkeramikas materiālu. Iztvaikošanas procesā izdalītās nogulsnes var aizsprostot iekārtu, kā rezultātā krasi samazinās tā produktivitāte. Tas apgrūtina standarta un plaši izplatītu iztvaicēšanas iekārtu izmantošanu fosforskābes iztvaicēšanai. Skābi, kas satur 53 - 55% P2O5, var iegūt no salīdzinoši nedaudz piesārņotiem fosfātiem - apatīta koncentrāta vai bagātinātiem augstas kvalitātes fosforītiem
Fosforskābes iegūšana ar citām metodēm
Rūpniecībā interesanta ir H3PO4 iegūšanas metode, kuras pamatā ir fosfora oksidēšana ar ūdens tvaikiem uz vara-cirkonija katalizatora, optimālie procesa apstākļi: t = 973°C, ūdens tvaiku attiecība pret fosforu ir 20:1.
P 4 + 16H 2 O = 4H 3 PO 4 + 10 H 2 + 1306,28 kJ.
Laboratorijas apstākļos iegūst H3PO4
3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO
Fosforskābes ekstrakcijai no fosfātiem ar sērskābi ir būtiski trūkumi: liels sērskābes patēriņš (2,5 - 3,1 tonnas monohidrāta uz 1 tonnu P2O5) un nepieciešamība pārstrādāt vai uzglabāt ievērojamu daudzumu atkritumu - fosfoģipsi (4,5 -6,0 tonnas). uz 1 t P2O5 sausnas izteiksmē), kuru pārstrāde par sērskābe ir saistīta ar vienlaicīgu ievērojama cementa vai kaļķa daudzuma ražošanu, kas ne visur tiek pārdots pietiekamā daudzumā. Tāpēc nepārtraukti tiek meklētas iespējas iegūt fosforskābi ar citām neorganiskām skābēm – slāpekļskābi, sālsskābi, fluorūdeņražskābi un fluorsilicskābi.
Galvenās grūtības fosfāta sadalīšanā ar slāpekļskābi vai sālsskābi ir fosforskābes atdalīšana no labi šķīstošā nitrāta un kalcija hlorīda. Lietojot fluorsilīcijskābi vai fluorūdeņražskābi, izdalās nogulsnes, kuras viegli atdala filtrējot. Tomēr šajā gadījumā skābes reģenerācijai ir jāizmanto augstas temperatūras, bet procesu iespējams veikt bez papildus reaģentiem – skābēm, izmantojot izejvielās esošo fluoru.
Fosfātu sagatavošana
Dažādu anjonu formu saturs šķīdumā ir atkarīgs no šķīduma pH. Visi sārmu metālu un amonija fosfāti labi šķīst ūdenī. Citiem metāliem šķīst tikai dihidrogēnfosfāti. Vidējo sārmu metālu fosfātu šķīdumiem hidrolīzes dēļ ir ļoti sārmaina reakcija. (0,1 M Na3PO4 šķīduma pH ir 12,7). Šādos apstākļos, kā reaģentu klātesot vidējiem sārmu metālu fosfātiem, nav iespējams iegūt vidējos citu metālu fosfātus - vai nu bāzes sāļus, vai hidroksīdus un oksīdus no šķīdumiem izgulsnējas:
4Na 3 PO 4 + 5CaCl 2 + H 2 O = Ca 5 (PO 4) 3 OH + 10 NaCl + Na 2 HPO 4
2AgNO 3 + 2Na 3 PO 4 + H 2 O = Ag 2 O + 2Na 2 HPO 4 + 2 NaNO 3
Tāpēc, lai iegūtu fosforskābes vidējus sāļus, ir jāsamazina pH. To panāk, izmantojot nātrija hidrogēnfosfāta šķīdumu amonjaka klātbūtnē:
2Na 2 HPO 4 + CaCl 2 + 2 NH 3 = Ca 3 (PO 4) 2 + 2 NH 4 Cl + 4NaCl
Fosfātus (gan vidējus, gan skābos) var iegūt arī apmaiņas reakcijās, kur ir daudz dažādu reaģentu variāciju:
1. Metāla tieša mijiedarbība ar fosforskābi:
2H3PO4+3Ca= Ca3(PO4)2+ 3H2
2. Reakcija starp bāzisko oksīdu un fosforskābi:
2H 3PO 4 + 3CaO = Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 O
3. Apmaiņas reakcija starp sāļiem, no kuriem viens obligāti satur fosfāta vai dihidrogēnfosfāta anjonu:
2Na 3 PO 4 + 3CaCl 2 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6NaCl.
4. Apmaiņas reakcija starp fosforskābi un hidroksīdu:
2H 3 PO 4 + 3 Ca(OH) 2 = CaHPO 4 2H 2 O
2H 3 PO 4 + 3 NaOH = Na 3 PO 4 + 3 H 2 O
5. Fosfātu un hidroksīdu apmaiņas reakcija:
2Na 3 PO 4 + 3Ca(OH) 2 = Ca 3 (PO 4) 2 + 3 NaOH
6. Dihidrogēnfosfātu vai hidrogēnfosfātu mijiedarbība ar sārmu:
Fosfātu iespējams iegūt tieši no vienkāršās vielas fosfora. Baltais fosfors tiek izšķīdināts ūdeņraža peroksīda sārmainā šķīdumā:
P4 + 10H2O2 + 12NaOH = 4Na3PO4 + 16H2O
Galvenā iegūtā ūdenī nešķīstošā fosfāta tīrības uzraudzības metode ir tā bagātīga mazgāšana ar ūdeni, filtrējot nogulsnes. Attiecībā uz ūdenī šķīstošiem amonija un sārmu metālu fosfātiem ir nepieciešama rūpīga un atkārtota kristalizācija, lai kontrolētu tīrību, kā arī iepriekšēja šķīduma filtrēšana no iespējamiem nešķīstošiem piemaisījumiem.
Visas iepriekš minētās fosfātu sintēzes metodes ir pielietojamas gan laboratorijas apstākļos, gan rūpniecībā.