Za datę odkrycia fosforu przyjmuje się zwykle rok 1669, choć istnieją przesłanki, że było ono znane już wcześniej. Gepher na przykład podaje, że alchemiczny rękopis ze zbioru przechowywanego w Bibliotece Paryskiej podaje, że około XII wieku. niejaki Alchid Bekhil uzyskał w drodze destylacji moczu z gliny i wapna substancję, którą nazwał „eskarbuklem”. Być może był to fosfor, który był wielką tajemnicą alchemików. W każdym razie wiadomo, że w poszukiwaniu kamienia filozoficznego alchemicy poddawali destylacji i innym operacjom wszelkiego rodzaju materiały, w tym mocz, odchody, kości itp.
Od czasów starożytnych fosforem nazywano substancje świecące w ciemności. W XVII wieku Znany był fosfor boloński - kamień znaleziony w górach niedaleko Bolonii; Po wypaleniu na węglach kamień nabył zdolność świecenia. Opisano także „fosfor Baldwina”, przygotowany przez majstra Volosta Alduina z kalcynowanej mieszaniny kredy i kwasu azotowego. Blask takich substancji wywołał ogromne zaskoczenie i został uznany za cud.
W 1669 roku alchemik-amator z Hamburga Brand, zbankrutowany kupiec, który marzył o poprawie swoich spraw za pomocą alchemii, przetworzył szeroką gamę produktów. Wysuwając teorię, że produkty fizjologiczne mogą zawierać „pierwotną materię”, uważaną za podstawę kamienia filozoficznego, Brand zainteresował się ludzkim moczem.
Och, jak bardzo był zafascynowany tą ideą, ile wysiłku włożył, aby ją wdrożyć! Wierząc, że odpady człowieka, „króla natury”, mogą zawierać tzw. energię pierwotną, niestrudzony eksperymentator rozpoczął destylację ludzkiego moczu na, można rzec, skalę przemysłową: w koszarach żołnierskich zebrał łącznie z tony! I odparował go do stanu syropu (oczywiście nie za jednym razem!), A po destylacji ponownie destylował powstały „olejek z moczu” i długo go kalcynował. W rezultacie w retorcie pojawił się biały pył, który osiadł na dnie i zaczął się żarzyć, dlatego Brand nazwał go „zimnym ogniem” (kaltes Feuer). Współcześni Brandowi nazywali tę substancję fosforem ze względu na jej zdolność świecenia w ciemności (starożytna greka: jwsjoroV).
W 1682 roku Brand opublikował wyniki swoich badań i obecnie słusznie uważany jest za odkrywcę pierwiastka nr 15. Fosfor był pierwszym pierwiastkiem, którego odkrycie zostało udokumentowane, a jego odkrywca jest znany.
Zainteresowanie nową substancją było ogromne, a Brand to wykorzystał – demonstrował fosfor wyłącznie za pieniądze lub wymieniał jego niewielkie ilości na złoto. Mimo licznych wysiłków hamburski kupiec nie był w stanie zrealizować swojego ukochanego marzenia – uzyskania złota z ołowiu za pomocą „zimnego ognia”, dlatego wkrótce sprzedał przepis na otrzymanie nowej substancji niejakiemu Kraftowi z Drezna za dwieście talarów. Nowemu właścicielowi udało się zgromadzić na fosforze znacznie większą fortunę - z „zimnym ogniem” podróżował po Europie i demonstrował ją naukowcom, osobistościom wysokiej rangi, a nawet członkom rodziny królewskiej, na przykład Robertowi Boyle, Gottfriedowi Leibnizowi, Karolowi II. Choć metodę otrzymywania fosforu trzymano w najściślejszej tajemnicy, w 1682 roku Robertowi Boyle’owi udało się ją uzyskać, ale swoją metodę także ogłosił dopiero na zamkniętym posiedzeniu Towarzystwa Królewskiego w Londynie. Metoda Boyle’a została upubliczniona po jego śmierci, w 1692 roku.
Wiosną 1676 roku Kraft zorganizował sesję doświadczeń z fosforem na dworze elektora brandenburskiego Fryderyka Wilhelma. 24 kwietnia o godzinie 21:00 w pomieszczeniu zgasły wszystkie świece, a Kraft pokazał obecne eksperymenty z „wiecznym płomieniem”, nie zdradzając jednak metody przygotowania tej magicznej substancji.
Wiosną następnego roku Kraft przybył na dwór księcia Johanna Friedricha w Hanowerze3, gdzie w tym czasie funkcję bibliotekarza pełnił niemiecki filozof i matematyk G. W. Leibniz (1646-1716). Również tutaj Kraft przeprowadził sesję eksperymentów z fosforem, pokazując zwłaszcza dwie butelki, które świeciły jak świetliki. Leibniz, podobnie jak Kunkel, był niezwykle zainteresowany nową substancją. Na pierwszej sesji zapytał Krafta, czy duży kawałek tej substancji byłby w stanie oświetlić całe pomieszczenie. Kraft zgodził się, że jest to całkiem możliwe, jednak byłoby niepraktyczne, ponieważ proces przygotowania substancji jest bardzo złożony.
Kto to miał? Miałem.
Próby Leibniza nakłonienia Krafta do sprzedania tajemnicy księciu nie powiodły się. Następnie Leibniz udał się do Hamburga, aby osobiście spotkać się z Brandem. Tutaj udało mu się zawrzeć umowę pomiędzy księciem Johannem Friedrichem a Brandem, zgodnie z którą ten pierwszy za ujawnienie tajemnicy był zobowiązany zapłacić 60 talarów marki. Od tego czasu Leibniz nawiązał regularną korespondencję z Brandem.
Mniej więcej w tym samym czasie do Hamburga przybył I.I. Becher (1635-1682), aby zwabić Branda do księcia Meklemburgii. Jednak Branda została ponownie przechwycona przez Leibniza i zabrana do Hanoweru do księcia Johanna Friedricha. Leibniz był całkowicie przekonany, że Brand jest już bardzo blisko odkrycia „kamienia filozoficznego”, dlatego radził księciu, aby nie wypuszczał go, dopóki nie wykona tego zadania. Brand natomiast pozostał w Hanowerze pięć tygodni, przygotował świeże zapasy fosforu poza miastem, zgodnie z umową pokazał tajemnicę produkcji i wyjechał.
W tym samym czasie Brand przygotował znaczną ilość fosforu dla fizyka Christiaana Huygensa badającego naturę światła i wysłał dostawę fosforu do Paryża.
Brand był jednak bardzo niezadowolony z ceny, jaką wyznaczyli mu Leibniz i książę Johann Friedrich za ujawnienie tajemnicy produkcji fosforu. Wysłał Leibnizowi gniewny list, w którym uskarżał się, że otrzymana kwota nie wystarczy nawet na utrzymanie rodziny w Hamburgu i pokrycie kosztów podróży. Podobne listy wysłano do żony Leibniza i Branda, Margarity.
Brand był także niezadowolony z Krafta, do którego wyrażał swoją niechęć w listach, zarzucając mu, że odsprzedał tajemnicę za 1000 talarów Anglii. Kraft przekazał ten list Leibnizowi, który poradził księciu Johannowi Friedrichowi, aby nie drażnił Branda, lecz hojniej mu zapłacił za ujawnienie tajemnicy, w obawie, że autor odkrycia w akcie zemsty zdradzi przepis na wytwarzanie fosforu ktoś inny. Leibniz wysłał do samego Branda uspokajający list.
Podobno Brand otrzymał nagrodę, bo. w 1679 r. ponownie przybył do Hanoweru i pracował tam przez dwa miesiące, otrzymując tygodniową pensję w wysokości 10 talarów z dodatkiem na wyżywienie i koszty podróży. Korespondencja Leibniza z Brandem, sądząc po listach przechowywanych w Bibliotece Hanowerskiej, trwała do 1684 roku.
Wróćmy teraz do Kunkela. Jeśli wierzyć Leibnizowi, Kunkel poznał od Krafta przepis na wytwarzanie fosforu i zabrał się do pracy. Ale jego pierwsze eksperymenty zakończyły się niepowodzeniem. Wysyłał do Branda list za listem, w którym skarżył się, że przesłano mu przepis, który dla innej osoby był bardzo niezrozumiały. W liście napisanym w 1676 roku z Wittenbergi, gdzie wówczas mieszkał Kunkel, wypytywał Branda o szczegóły procesu.
Ostatecznie Kunkel odniósł sukces w swoich eksperymentach, nieznacznie modyfikując metodę Branda. Dodając odrobinę piasku do suchego moczu przed jego destylacją, uzyskał fosfor i... rościł sobie pretensje do niezależnego odkrycia. W tym samym roku, w lipcu, Kunkel opowiedział o swoich sukcesach swojemu przyjacielowi, profesorowi Uniwersytetu w Wittenberdze Casparowi Kirchmeyerowi, który opublikował na ten temat pracę pt. „Stała lampka nocna, czasem iskrząca, której poszukiwano od dawna , teraz odnalezione.” W tym artykule Kirchmeyer mówi o fosforze jako o od dawna znanym świecącym kamieniu, ale nie używa samego terminu „fosfor”, który oczywiście nie był jeszcze wówczas przyjęty.
W Anglii, niezależnie od Branda, Kunkela i Kirchmeyera, fosfor pozyskiwał w 1680 r. R. Boyle (1627-1691). Boyle wiedział o fosforze od tego samego Krafta. Już w maju 1677 roku w Royal Society of London wykazano obecność fosforu. Latem tego samego roku sam Kraft przyjechał do Anglii z fosforem. Boyle, według własnej historii, odwiedził Crafta i zobaczył znajdujący się w jego posiadaniu fosfor w postaci stałej i płynnej. W podzięce za ciepłe powitanie Kraft żegnając się z Boyle'em, zasugerował mu, że główną substancją jego fosforu jest coś nieodłącznie związanego z ludzkim ciałem. Najwyraźniej ta wskazówka wystarczyła, aby ożywić pracę Boyle’a. Po odejściu Krafta zaczął badać krew, kości, włosy, mocz i w 1680 roku jego wysiłki w celu uzyskania świetlistego pierwiastka zostały uwieńczone sukcesem.
Boyle zaczął wykorzystywać swoje odkrycie w towarzystwie asystenta, Niemca Gaukwitza. Po śmierci Boyle'a w 1691 r. Gaukwitz rozwinął produkcję fosforu, udoskonalając ją na skalę przemysłową. Sprzedając fosfor po trzy funty szterlingi za uncję i dostarczając go instytucjom naukowym i indywidualnym naukowcom w Europie, Gaukwitz dorobił się ogromnej fortuny. W celu nawiązania kontaktów handlowych podróżował po Holandii, Francji, Włoszech i Niemczech. W samym Londynie Gaukwitz założył firmę farmaceutyczną, która zasłynęła już za jego życia. Ciekawe, że pomimo wszystkich swoich eksperymentów z fosforem, czasem bardzo niebezpiecznych, Gaukwitz dożył 80 lat, przeżywając swoich trzech synów i wszystkich ludzi, którzy brali udział w pracach związanych z wczesną historią fosforu.
Od czasu odkrycia fosforu przez Kunkela i Boyle’a jego cena szybko zaczęła spadać w wyniku konkurencji między wynalazcami. W końcu spadkobiercy wynalazców zaczęli wprowadzać wszystkich w tajemnicę jego produkcji za 10 talarów, cały czas obniżając cenę. W 1743 roku A.S. Marggraff znalazł więcej Najlepszym sposobem produkcji fosforu z moczu i natychmiast to opublikował, ponieważ. rybołówstwo przestało być opłacalne.
Obecnie fosforu nie produkuje się nigdzie metodą Branda-Kunkela-Boyle'a, gdyż jest to całkowicie nieopłacalne. Ze względu na zainteresowanie historyczne nadal podamy opis ich metody.
Gnijący mocz odparowuje do stanu syropu. Powstałą gęstą masę wymieszać z trzykrotną ilością białego piasku, umieścić w retorcie wyposażonej w odbieralnik i podgrzewać przez 8 godzin na równym ogniu, aż do usunięcia substancji lotnych, po czym zwiększyć ogrzewanie. Odbiornik jest wypełniony białymi oparami, które następnie zamieniają się w niebieskawy stały i świecący fosfor.
Fosfor ma swoją nazwę ze względu na swoją właściwość świecenia w ciemności (z greckiego - świetlisty). Wśród niektórych rosyjskich chemików istniała chęć nadania pierwiastkowi czystości Imię rosyjskie: „klejnot”, „zapalniczka”, ale te nazwy się nie przyjęły.
Lavoisier w wyniku szczegółowych badań spalania fosforu jako pierwszy rozpoznał go jako pierwiastek chemiczny.
Obecność fosforu w moczu dała chemikom powód do poszukiwania go w innych częściach ciała zwierzęcia. W 1715 roku w mózgu odkryto fosfor. Znacząca obecność w nim fosforu stała się podstawą do stwierdzenia, że „bez fosforu nie ma myśli”. W 1769 roku Yu.G. Gan odkrył fosfor w kościach, a dwa lata później K.V. Scheele udowodnił, że kości składają się głównie z fosforanu wapnia i zaproponował metodę pozyskiwania fosforu z popiołu pozostałego po spaleniu kości. Wreszcie w 1788 roku M. G. Klaproth i J. L. Proust wykazali, że fosforan wapnia jest minerałem niezwykle rozpowszechnionym w przyrodzie.
Alotropową modyfikację fosforu – fosfor czerwony – odkrył w 1847 roku A. Schrötter. W pracy zatytułowanej „A New Allotropic State of Phosphorus” Schrötter pisze, że światło słoneczne zmienia biały fosfor w czerwony, a czynniki takie jak wilgoć i powietrze atmosferyczne nie mają na to wpływu. Schrötter oddzielił czerwony fosfor, traktując go dwusiarczkiem węgla. Przygotował także fosfor czerwony, podgrzewając fosfor biały do temperatury około 250°C w gazie obojętnym. Jednocześnie stwierdzono, że dalszy wzrost temperatury ponownie prowadzi do powstania białej modyfikacji.
Bardzo interesujące jest to, że Schrötter jako pierwszy przewidział zastosowanie czerwonego fosforu w przemyśle zapałkowym. Na Wystawie Światowej w Paryżu w 1855 roku zademonstrowano wytwarzany już fabrycznie czerwony fosfor.
Rosyjski naukowiec A.A. Musin-Puszkin w 1797 roku otrzymał nową modyfikację fosforu - fosfor fioletowy. Odkrycie to błędnie przypisuje się I.V. Hittorfowi, który po niemal całkowitym powtórzeniu metody Musina-Puszkina uzyskał fioletowy fosfor dopiero w 1853 roku.
W 1934 roku profesor P. W. Bridgeman poddając fosfor biały działaniu ciśnienia do 1100 atm, zamienił go w czerń i uzyskał w ten sposób nową alotropową modyfikację pierwiastka. Wraz z kolorem, fizycznym i Właściwości chemiczne fosfor: na przykład biały fosfor zapala się samorzutnie w powietrzu, ale czarny, podobnie jak czerwony, nie ma tej właściwości.
źródła
H 3 PO 4 - silny, 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); wartości K 1 i K 2 zależą od temperatury. Dysocjacja w pierwszym etapie jest egzotermiczna, w drugim i trzecim – endotermiczna. Schemat fazowy układu H 3 PO 4 - H 2 O pokazano na ryc. 2. Maksimum krzywej krystalizacji występuje w temperaturze 302,4 K i zawartości H 3 PO 4 91,6% (faza stała - półhydrat). W tabeli Podano właściwości roztworów kwasu fosforowego.
CHARAKTERYSTYKA ROZTWORÓW WODNYCH H 3 PO 4
|
T. zamknięty., 0 C |
T. b., 0 C |
kJ/(kg·K) |
Pas (25 0 C) |
Oud. elektryczny przewodność, 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 W normalnych warunkach kwas osforowy jest nieaktywny i reaguje tylko z węglanami, wodorotlenkami i niektórymi metalami. W tym przypadku powstają jedno-, dwu- i trzypodstawione fosforany (patrz Fosforany nieorganiczne). Po podgrzaniu powyżej 80 0 C reaguje nawet z nieaktywnymi tlenkami, krzemionką i krzemianami. Na podwyższona temperatura kwas fosforowy jest słabym utleniaczem metali. Podczas działania na metal. Powierzchnia roztworu kwasu fosforowego z dodatkami Zn lub Mn tworzy warstwę ochronną (fosforanowanie). Kwas fosforowy po podgrzaniu. traci wodę tworząc kolejno związki piro- i metafosforowe:
Fosforan (ciekły bezwodnik fosforowy, kwas superfosforowy) obejmuje związki zawierające od 72,4 do 88,6% P 2 O 5 i jest układem równowagowym składającym się z orto-, piro-, tripoli-, tetrapoli- i innych związków fosforu (patrz Skondensowane fosforany). Po rozcieńczeniu kwasu superfosforowego wodą zostaje on uwolniony. ilość ciepła, a związki polifosforowe szybko zamieniają się w ortofosforowe.
H 3 PO 4 można odróżnić od innych związków fosforu po jego roztworze z AgNO 3 - wypada żółty osad Ag 3 PO 4. Pozostałe związki fosforu tworzą biały osad.
Paragon. Kwas fosforowy w laboratorium. warunkach łatwo otrzymać przez utlenienie fosforu 32% roztworem kwasu azotowego:
W przemyśle kwas fosforowy wytwarzany jest metodami termicznymi i ekstrakcyjnymi.
Termiczny metoda (pozwala na produkcję najczystszego kwasu fosforowego) obejmuje zasadę. etapy: spalanie (utlenianie) fosforu elementarnego w nadmiarze powietrza, uwodnienie i absorpcja powstałego P 4 O 10 (patrz Tlenki fosforu), kondensacja kwasu fosforowego i zebranie mgły z fazy gazowej. Istnieją dwie metody otrzymywania P 4 O 10: utlenianie pary P (rzadko stosowane w przemyśle) i utlenianie ciekłego P w postaci kropli lub filmu. Stan utlenienia P w ind. warunki zależą od temperatury w strefie utleniania, dyfuzji składników i innych czynników. Drugi etap uzyskiwania ciepła kwas fosforowy - hydratacja P 4 O 10 - odbywa się poprzez absorpcję tego samego (wody) lub intermod. P 4 O 10 para z parą wodną. Uwodnienie (P 4 O 10 + 6H 2 O4H 3 PO 4) przechodzi przez etapy tworzenia związków polifosforowych. Skład i stężenie powstałych produktów zależy od temperatury i ciśnienia cząstkowego pary wodnej.
Wszystkie etapy procesu mogą. są połączone w jednym aparacie, z wyjątkiem zbierania mgły, które zawsze jest wytwarzane w oddzielnym aparacie. W przemyśle zwykle stosuje się schematy dwóch lub trzech podstawowych. urządzenia. W zależności od zasady chłodzenia gazu istnieją trzy metody wytwarzania energii cieplnej. kwas fosforowy: parowanie, obieg-parowanie, wymiana ciepła-parowanie. Odparować. systemy oparte na odprowadzeniu ciepła podczas odparowywania wody lub rozcieńczenia. kwas fosforowy, maks. prosty w konstrukcji sprzętu. Jednakże, ze względu na stosunkowo dużą ilość gazów odlotowych, stosowanie tego typu układów wskazane jest jedynie w instalacjach o małej jednostkowej wydajności.
Cyrkulacja – odparowanie. systemy umożliwiają połączenie w jednym aparacie etapów spalania P, chłodzenia fazy gazowej krążącego płynu i hydratacji P 4 O 10. Wadą tego schematu jest konieczność chłodzenia dużych objętości płynu. Wymiana ciepła – odparowanie. systemy łączą w sobie dwie metody odprowadzania ciepła: przez ścianę wież paleniskowych i chłodniczych, a także poprzez odparowanie wody z fazy gazowej; Istotną zaletą systemu jest brak obiegów cyrkulacyjnych do urządzeń pompujących i chłodniczych.
Do celów domowych. przedsiębiorstwa korzystają z technologii. obiegi z obiegiem-odparowaniem. metoda chłodzenia (system dwuwieżowy). Rozróżni. cechy programu: dostępność dodatkowychgnida. wieże do chłodzenia gazu, zastosowanie wydajnych płytowych wymienników ciepła w obiegach cyrkulacyjnych; aplikacja jest bardzo produktywna. dysze do spalania P, zapewniające równomierne drobne rozpylenie strumienia ciekłego P i jego całkowite spalenie bez tworzenia niższych tlenków.
Techn. Schemat instalacji o wydajności 60 tys. ton rocznie 100% H 3 PO 4 pokazano na ryc. 3. Stopiony żółty fosfor natryskuje się ogrzanym powietrzem pod ciśnieniem do 700 kPa przez dyszę w wieży paleniskowej nawadnianą przez dopływ obiegowy. Ciepło ogrzane w wieży jest schładzane przez wodę krążącą w płytowych wymiennikach ciepła. Mieszaninę produktową zawierającą 73-75% H 3 PO 4 usuwa się z obiegu cyrkulacyjnego do magazynu. Ponadto chłodzenie gazów z wieży spalania i absorpcja związków odbywa się w wieży chłodniczej (hydratacyjnej), co zmniejsza porody, obciążenie temperaturowe elektrofiltru i sprzyja efektywnemu oczyszczaniu gazów. Odprowadzanie ciepła w wieży hydratacyjnej odbywa się poprzez cyrkulację 50% H 3 PO 4, chłodzonego w płytowych wymiennikach ciepła. Gazy z wieży hydratacyjnej, po oczyszczeniu z mgły H 3 PO 4 w elektrofiltrze płytowym, są uwalniane do atmosfery. Na 1 tonę 100% H 3 PO 4 zużywa się 320 kg P.
Ryż. 3. Dwuwieżowy obwód cyrkulacyjny do produkcji ciepła. H 3 PO 4: 1 - kolektor wody kwaśnej; 2 - magazynowanie fosforu; 3,9 - kolektory obiegowe; 4.10 - pompy głębinowe; 5.11 - płytowe wymienniki ciepła; 6 - wieża spalania; 7 - dysza fosforowa; 8 - wieża hydratacyjna; 12 - elektrofiltr; 13 - wentylator.
Bardziej ekonomiczna metoda ekstrakcji do produkcji kwasu fosforowego opiera się na rozkładzie substancji naturalnych. fosforany (głównie siarkowe, w mniejszym stopniu azotowe i lekko solne). Roztwory kwasu fosforowego otrzymane w wyniku rozkładu kwasu azotowego przetwarzane są na nawozy złożone, a w wyniku rozkładu kwasu solnego w osad.
Rozkład surowców fosforanowych kwasem siarkowym [w krajach WNP Rozdz. przyr. Koncentrat apatytu Khibiny (patrz apatyt) i fosforyty Karatau] - zasada. metoda otrzymywania ekstrakcyjnego kwasu fosforowego stosowanego do produkcji stęż. fosfor i złożone nawozy. Istotą metody jest ekstrakcja (ekstrakcja) P 4 O 10 (zwykle stosuje się P 2 O 5) w postaci H 3 PO 4. Według tej metody, naturalne fosforany traktuje się H2SO4 po urodzeniu, filtrując powstałą masę celulozową w celu oddzielenia kwasu fosforowego od osadu siarczanu Ca. Część wybranej bazy. filtrat, jak również cały filtrat otrzymany po przemyciu placka filtracyjnego, zawraca się do procesu ekstrakcji ( roztwór rozcieńczający), aby zapewnić wystarczającą ruchliwość pulpy podczas jej mieszania i transportu. Stosunek masowy fazy ciekłej i stałej wynosi od 1,7:1 do 3,0:1.
Natura fosforany rozkładają się według następującego schematu:
Rozkładowi ulegają również towarzyszące im zanieczyszczenia: kalcyt, dolomit, syderyt, nefelin, glaukonit, kaolin i inne minerały. Prowadzi to do wzrostu zużycia stosowanego kwasu, a także zmniejsza ekstrakcję P 2 O 5 do produktu docelowego w wyniku tworzenia się nierozpuszczalnych fosforanów żelaza FeH 3 (PO 4) 2 2,5H 2 O przy stężeniach P 2 O 5 powyżej 40% (zawartość P 4 O 10 jest zwykle podawana w przeliczeniu na P 2 O 5) i FePO 4 · 2H 2 O - w niższych stężeniach. ZaznaczamCO 2 powstający podczas rozkładu węglanów tworzy w ekstraktorach stabilną pianę; Fosforany rozpuszczalne w pH Mg, Fe i Al zmniejszają aktywność kwasu fosforowego, a także w ostatnim czasie zmniejszają zawartość przyswajalnych form P 2 O 5 w nawozach. przeróbka kwasu fosforowego.
Uwzględniając wpływ zanieczyszczeń, określono wymagania dla surowców fosforanowych, zgodnie z ich charakterem krymskim. fosforany o dużej zawartości związków. Fe, Al, Mg, węglany i org. substancje nie nadają się do produkcji kwasu fosforowego.
W zależności od temperatury i stężenia kwasu fosforowego w układzie CaSO 4 -H 3 PO 4 -H 2 O, siarczan Ca wytrąca się w postaci dihydratu (gipsu), półhydratu lub anhydrytu. W warunkach rzeczywistych osad jest zanieczyszczony zanieczyszczeniami P 2 O 5 w postaci nierozłożonych substancji naturalnych. fosforany, niemyty H 3 PO 4, współkrystalizowane fosforany rozkładające się. metale itp., dlatego powstające siarczany Ca nazywane są. odpowiednio fosfogips, półhydrat fosfogipsu i fosfoanhydryn. W zależności od rodzaju wytrąconego siarczanu wyróżnia się trzy bezpośrednie metody wytwarzania ekstrakcyjnego kwasu fosforowego: dihydrat, półhydrat (półhydrat) i anhydryt oraz kombinowane: półhydrat-dihydrat i dihydrat-półhydrat.
W WNP najbardziej W przemyśle rozwinięto metodę dihydratową, która charakteryzuje się wysokim uzyskiem P 2 O 5 (93-96,5%) w wolumenie produkcji; jednak stosunkowo niskiJakie stężenie kwasu fosforowego wymaga jego ostatniego. odparowanie. Podstawowy etapy procesu: ekstrakcja z zew. lub wewnętrzne cyrkulacja i chłodzenie próżniowe lub powietrzne masy ekstrakcyjnej, dojrzewanie pulpy za ekstraktorem, oddzielanie kwasu fosforowego na zbiorczych filtrach próżniowych. O efektywności procesu decyduje przede wszystkim:
Kwas ortofosforowy (czasami nazywany fosforowym) jest kwasem pochodzenia nieorganicznego, o średniej mocy. Ma prosty wzór chemiczny i jest oznaczony jako H3PO4.
W typowych warunkach i optymalnych temperaturach przechowywania ma postać czystych, higroskopijnych kryształów bez koloru. W przypadkach, gdy temperatura wzrośnie do poziomu od +42 do +213 stopni Celsjusza, wspomniana substancja przekształca się w kwas pirofosforowy o podobnym działaniu wzór chemiczny- H4P2O7.
Najczęściej kwas fosforowy jest roztworem wodnym zawierającym około 85% substancji, który jest bezwonny i ma średnio gęstą konsystencję przypominającą syrop. Oprócz wody wspomniany kwas dobrze rozpuszcza się również w alkoholu i innych popularnych rozpuszczalnikach.
Jak otrzymać kwas ortofosforowy
Aby otrzymać wspomniany związek chemiczny, nie trzeba mieć ich wiele Pieniądze lub czas. Podobnie jak kwas cytrynowy, kwas ortofosforowy jest obecnie bardzo poszukiwany i produkowany w ogromnych ilościach. Dziś eksperci znają trzy prawidłowe metody ekstrakcji kwasu ortofosforowego:
1. Hydroliza pięciochlorku fosforu;
2. Preparat z fosforanów (metoda ekstrakcyjna);
3. Przez zmieszanie tlenku fosforu(V) ze zwykłą wodą, otrzymywaną w wyniku spalania fosforu w tlenie (metoda termiczna).
Ponieważ reakcja z wodą jest bardzo energiczna, tlenek fosforu(V) traktuje się stężonym roztworem kwasu ortofosforowego ogrzanym do temperatury 200 stopni Celsjusza.
Niewielką ilość substancji można łatwo uzyskać w warunkach laboratoryjnych poprzez utlenienie fosforu. Aby jednak wyprodukować taki związek na poważną, przemysłową skalę, nie można obejść się bez metod ekstrakcyjnych i termicznych.
Kwas fosforowy w różnych obszarach życia człowieka: gdzie jest stosowany
Zakres zastosowania kwasu fosforowego jest dziś bardzo interesujący i różnorodny. Tak, wspomniane Substancja chemiczna jest niezastąpiony w różnych gałęziach przemysłu, także w przemyśle spożywczym.
Kwas ortofosforowy ma ledwie wyraźne właściwości kwasowe i łatwo reaguje z solami słabo aktywnych kwasów, wszystkimi rodzajami metali, zasadowymi tlenkami, zasadami i amoniakiem. Przystępna cena sprawiła, że kwas ortofosforowy jest poszukiwany w zupełnie innych obszarach.
Rolnictwo i hodowla
Związek jest bardzo powszechnym dodatkiem do produkcji popularnych nawozów fosforowych lub wieloskładnikowych: soli amonowych, wapniowych, sodowych, manganowych. Według statystyk około 90% rudy zawierającej fosfor wykorzystuje się do produkcji nawozów. Fosfor jest ważny dla roślin podczas tworzenia nasion i owoców. Jednocześnie za kraje produkujące takie nawozy uważa się Stany Zjednoczone Ameryki, Rosję i Maroko, a krajami zużywającymi są prawie wszystkie kraje Afryki, Azji i Unii Europejskiej.
W gospodarstwach lekarze weterynarii często zalecają żywienie zwierząt roztworem kwasu fosforowego, aby zapobiec powstawaniu kamieni nerkowych i pęcherzyk żółciowy, zwiększając poziom kwasowości żołądka.
Przemysł spożywczy
Szczególnie interesujące jest zastosowanie pierwiastków chemicznych, w tym kwasu fosforowego Przemysł spożywczy. Zatem w tym obszarze kwas ortofosforowy działa jako regulator kwasowości i jest oznaczony jako E338. Jest doskonałym przeciwutleniaczem, konserwuje kolor i przedłuża trwałość różnych napojów i potraw.
W szczególności dodatek E338 jest często dodawany do tak popularnych wśród ludności produktów: różnych kiełbas, serów topionych, proszku do pieczenia, wyrobów piekarniczych i cukierniczych, mleka i żywności dla niemowląt, słodzonych napojów gazowanych i tak dalej.
Najpopularniejszym napojem zawierającym kwas fosforowy jest Coca-Cola. Jak wiadomo, taki napój może nawet oczyścić rdzę z powierzchni metalowych. Jednocześnie stężenie kwasu w tym napoju nie jest na tyle wysokie, aby spożywane w małych ilościach poważnie zaszkodzić ludzkiemu żołądkowi.
Produkcja chemii gospodarczej i materiałów budowlanych
Dzięki aktywnemu wykorzystaniu kwasu fosforowego i jego dostępności producenci wprowadzają na rynek materiałów budowlanych farby i lakiery ognioodporne, w tym: lakiery, emalie, impregnaty, deski drewniane i inne materiały budowlane i naprawcze. Kwas fosforowy jest również niezbędny do produkcji zapałek.
Roztwory kwasu ortofosforowego są aktywnie wykorzystywane przez rzemieślników w gospodarstwach stolarskich. Dzięki impregnacji drewna tą substancją drewno staje się ognioodporne.
Sole kwasu ortofosforowego doskonale zmiękczają wodę chlorowaną; są zawarte w wielu chemii gospodarczej. Są to na przykład proszki i żele do prania, detergenty do mycia naczyń, płyny do usuwania rdzy i tłuszczu z powierzchni i tak dalej.
Biologia molekularna
Używany przez specjalistów do przeprowadzania różnych eksperymentów i badań.
Medycyna
Co ciekawe, w medycynie kwas ortofosforowy jest składnikiem węgiel aktywowany. Od wielu lat aktywnie wykorzystuje się go także w stomatologii – do wypełnień. Związek ten występuje w niewielkich ilościach w pastach do zębów i wybielaczach zębów.
Niewiele osób zdaje sobie sprawę, że kwas fosforowy jest także składnikiem środków chemicznych stosowanych przy produkcji wodoodpornej i wiatroszczelnej odzieży wierzchniej, w szczególności kombinezonów narciarskich.
Czy kwas fosforowy jest szkodliwy dla ludzi?
Pamiętaj, że wszystko jest dobre z umiarem. Kwas fosforowy uważany jest za stosunkowo bezpieczny związek chemiczny, jeśli przestrzegane są normy jego spożycia. Nadmierne spożycie kwasu fosforowego z pożywieniem może prowadzić do: Czuję się niedobrze, niechęć do jedzenia, utrata masy ciała, łamliwość kości. Dlatego lepiej unikać nadmiernego spożycia pokarmów zawierających dodatek do żywności E338.
Jeśli kwas w postaci stężonego roztworu dostanie się na skórę i błony śluzowe osoby, możliwe są oparzenia. Ponadto niektórzy dentyści zauważyli, że kwas fosforowy uszkadza górną warstwę szkliwa zębów, jeśli jest często stosowany w leczeniu stomatologicznym.
W kontakcie z
Surowce do produkcji kwasu fosforowego
W przyrodzie znanych jest ponad 120 minerałów. Najpopularniejszymi i najważniejszymi przemysłowo minerałami z grupy apatytu są fluoroapatyt Ca 10 F 2 (PO 4) 6, hydroksydapatyt Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2, chlorapatyt.
Fosforany z grupy apatytu obejmują minerały z ogólna formuła Ca 10 R 2 (PO 4) 6, gdzie R oznacza F, Cl, OH.
Część Ca w apatytach jest zastępowana przez Sr, Ba, Mg, Mn, Fe i trójwartościowe pierwiastki ziem rzadkich w połączeniu z metalami alkalicznymi.
Miąższość warstw dochodzi do 200 m Minerały zawarte w rudzie różnią się właściwościami fizyczno-chemicznymi i flotacyjnymi, co pozwala na wzbogacenie powstałego koncentratu w wyniku flotacji o docelową zawartość produktu na poziomie 92-93%.
Czysty fluoroapatyt wapnia zawiera: 42,22% P 2 O 5; 55,6% CaO, 3,76% - F.
Fosforany są pochodzenia magmowego i osadowego. Skały magmowe, czyli właściwe skały apatytowe, powstały albo podczas bezpośredniego krzepnięcia stopionej magmy, albo w poszczególnych żyłach podczas krystalizacji stopionego stopu magmy (żyły hematytu), albo podczas izolacji z gorących roztworów wodnych (formacje hydrotermalne), albo podczas interakcji magmy z wapieniem (kontakt).
Skały apatytowe mają strukturę ziarnistą, grubokrystaliczną i charakteryzują się brakiem polidyspersyjności i mikroporowatości.
Fosforany osadowe - fosforyty. Powstały w wyniku wietrzenia skał, interakcji z innymi skałami i ich osadzania się zarówno w stanie rozproszonym, jak i przy tworzeniu się dużych nagromadzeń.
Rudy fosforytowe różnią się od rud apatytowych dużym rozproszeniem zawartych w nich minerałów fosforanowych i ich ścisłym przerostem z towarzyszącymi im minerałami (domieszkami). Fosforyty rozpuszczają się w kwasach szybciej niż apatytu.
Najlepszym surowcem do produkcji ekstrakcyjnego kwasu fosforowego jest koncentrat apatytu zawierający 2% R2O3 lub 5% całkowitej zawartości P2O5. Prawie nie zawiera węglanów. Dzięki temu do jego rozkładu zużywana jest najmniejsza ilość kwasu siarkowego (w porównaniu z innymi rodzajami surowców).
Podczas ekstrakcji kwasu fosforowego z fosforytów Karatau, które zawierają znaczną ilość węglanów, substancji żelaznych i ilastych, nie tylko zwiększa się zużycie kwasu siarkowego ze względu na konieczność rozkładu węglanów, ale także kwas fosforowy jest gorszej jakości. Zawiera siarczany i fosforany magnezu, żelaza i glinu, które neutralizują znaczną część (nawet połowę) kwasu fosforowego. Ponadto P 2 O 5 można z takich surowców wyekstrahować o 3-6% mniej niż z koncentratu apatytu. Tłumaczy się to głównie pogorszeniem warunków filtracji i przemywania fosfogipsu, który uwalnia się z roztworu w postaci drobnych kryształów, przesiąkniętych zanieczyszczeniami w postaci drobnych cząstek gliny.
Inne rodzaje fosforytów - piaszczyste (Aktobe, Shchigrovsky), gliniasto-glaukonitowe (Vyatka, Ryazan-Egoryevsky) nawet po osiągnięciu wzbogacenia nowoczesne metody, nie są obecnie wykorzystywane do produkcji kwasu fosforowego. Można je stosować w mieszaninie z koncentratem apatytu. Ilość dodanego apatytu powinna zapewniać taki stosunek R2O3:P2O5, który pozwala na prowadzenie procesu przy minimalnych stratach.
Termiczna metoda wytwarzania kwasu ortofosforowego
Metoda termiczna polega na wysokotemperaturowej redukcji fosforanów i sublimacji fosforu elementarnego w piecach elektrycznych w obecności węgla i krzemionki
Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 2SiO 2 = P 2 + 5CO + Ca 3 Si 2 O 7 - 1460 kJ/mol.
Powstały fosfor utlenia się do bezwodnika fosforu, a następnie ten ostatni uwadnia się wodą; w rezultacie powstaje kwas ortofosforowy
2Р2 + 5О2 = 2Р2О5; P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.
W oparciu o zasadę chłodzenia gazu procesy wytwarzania fosforanów na bazie fosforu elementarnego można podzielić na układy ze zmianą stanu skupienia czynnika chłodniczego oraz układy bez zmiany stanu skupienia czynnika chłodniczego. Czynnikami chłodniczymi są w każdym przypadku woda lub kwas fosforowy
Główną zaletą metody termicznej w porównaniu z metodą ekstrakcyjną jest możliwość przetworzenia dowolnego rodzaju surowca, w tym także fosforytów niskiej jakości, i uzyskania kwasu o wysokiej czystości.
Metoda ekstrakcyjna wytwarzania kwasu fosforowego
Metoda kwasowa polega na wypieraniu kwasu fosforowego z fosforanów mocnymi kwasami. W praktyce najczęściej stosowaną metodą jest ekstrakcja kwasem siarkowym.
Proces przebiega według następującego podsumowującego równania:
Ca 5 F(PO 4) 3 + 5H 2 SO 4 = 5CaSO 4 (stały) + 3H 3 PO 4 + HF.
W zależności od temperatury procesu i stężenia P2O5 w roztworze, siarczan wapnia (fosfogips) uwalnia się w postaci CaSO4 · 2H2O (tryb odwodniony), CaSO4 · 0,5H2O (tryb półhydratowy) i CaSO4 (tryb bezwodnikowy). Pierwsze dwa tryby znalazły dystrybucję przemysłową.
Powstały fluorowodór reaguje z H2SiO3
4HF + H2SiO3 = SiF4 + 3H2O.
W tym przypadku SiF4 jest częściowo uwalniany do fazy gazowej, a częściowo pozostaje w roztworze EPA w postaci H2SiF6.
Zwykle powstały kwas ekstrakcyjny jest zanieczyszczony zanieczyszczeniami surowca i ma niskie stężenie (25-32% P 2 O 5), dlatego należy go odparować do wyższego stężenia.
Głównymi zaletami procesu ekstrakcji jest jego prostota i możliwość wyprodukowania tańszego H 3 PO 4. Wada - powstały EPA jest zanieczyszczony domieszką półtoratlenków (Al2O3, Fe2O3), związków fluoru i CaSO4.
Produkcja kwasu fosforowego metodami dwuwodnymi i półhydratowymi
Istnieją różne metody wytwarzania kwasu fosforowego o różnych stężeniach z uwalnianiem dwuwodnego siarczanu wapnia. Najwygodniejsza klasyfikacja i ocena różne sposoby w zależności od stężenia powstałego kwasu, ponieważ jest to główny wskaźnik jakości produktu i jeden z głównych parametrów technologicznych determinujących wszystkie inne - temperatura, czas oddziaływania odczynników, kształt i właściwości filtracyjne uwolnionych kryształów siarczanu wapnia itp.
Obecnie H 3 PO 4 produkowany jest metodą dwuhydratową z zawartością 20-25% P 2 O 5 (najczęściej z surowców niskiej jakości - ubogich w fosforyty) i 30-32% P 2 O 5 (z surowców wysokiej jakości surowiec - koncentrat apatytu)
Przy wytwarzaniu kwasu zawierającego 30-32% P 2 O 5 metodą półhydratu-odwodnienia proces przebiega dwuetapowo. Pierwszy etap – rozkład fosforanu – przeprowadza się w takich warunkach, gdy uwalnia się siarczan wapnia w postaci stosunkowo trwałego półhydratu, który nie ulega uwodnieniu w procesie ekstrakcji do gipsu. W drugim etapie uwolniony półhydrat, nieoddzielony od fazy ciekłej, poddaje się rekrystalizacji w zawiesinie reakcyjnej do dihydratu w obecności kryształów zaszczepiających gipsu, uwalniając duże, dobrze uformowane i szybko filtrujące kryształy.
Zaletami tej metody jest maksymalna (do 98,5%) ekstrakcja kwasu fosforowego z surowca do roztworu przy minimalnym zużyciu kwasu siarkowego i otrzymanie wysokiej jakości gipsu zawierającego nie więcej niż 0,3% całkowitego P 2 O 5 ( zamiast zwykłych 0,5-1,5%) i 0,02-0,08% rozpuszczalnego w wodzie P 2 O 5. Wyjaśnia to zapobieganie podstawieniu jonami siarczanowymi w sieci krystalicznej osadu i uwolnieniu jonów HPO4-, które zostały zatrzymane (adsorbowane na powierzchni początkowo uwolnionych cząstek fazy stałej, ponieważ półhydrat wcześniej przeszedł w fazę ciekłą.
W odróżnieniu od obecnie stosowanej metody dihydratowej, metodą półhydratową można otrzymać kwas zawierający 45-50% P 2 O 5 . Pozwala to zwiększyć wydajność istniejących warsztatów o 1,5 - 1,8 razy i nieznacznie zmniejszyć ilość odpadów - pozostałości po siarczanach.
Do produkcji skoncentrowanych nawozów fosforowych i złożonych nawozów potrzebny jest kwas fosforowy zawierający 37-55% P2O5 i więcej, a do produkcji polifosforanów amonu i skoncentrowanych nawozów płynnych wymagany jest kwas zawierający 72-83% P2O5. Dlatego w wielu przypadkach ekstrakcja kwasu fosforowego jest zatężana przez odparowanie.
Produkcja kwasu fosforowego o zawartości do 55% P 2 O 5 metodą anhydrytową (bez odparowania) znajduje się na etapie pilotażowym. Najłatwiej otrzymać kwas zawierający 53-55% P 2 O 5, ponieważ proces sprowadza się jedynie do odparowania wody i nie towarzyszy mu odwodnienie kwasu fosforowego i utworzenie się bezwodnika fosforowego nie w formie orto. Jednakże proces ten komplikuje silna korozja sprzętu i uwalnianie się zanieczyszczeń zawartych w kwasie.
Gorący kwas fosforowy ma silne działanie korozyjne na większość znanych metali, stopów i materiałów krzemianowo-ceramicznych. Osady uwalniane w procesie odparowania mogą zatkać sprzęt, powodując gwałtowne zmniejszenie jego wydajności. Utrudnia to stosowanie standardowych i powszechnych instalacji wyparnych do odparowywania kwasu fosforowego. Kwas zawierający 53 - 55% P2O5 można otrzymać ze stosunkowo słabo zanieczyszczonych fosforanów - koncentratu apatytu lub wzbogaconych wysokiej jakości fosforytów
Produkcja kwasu fosforowego innymi metodami
W przemyśle interesująca jest metoda wytwarzania H3PO4, oparta na utlenianiu fosforu parą wodną na katalizatorze miedziowo-cyrkonowym, optymalne warunki procesu: t = 973°C, stosunek pary wodnej do fosforu 20:1
P 4 + 16H 2 O = 4H 3 PO 4 + 10H 2 + 1306,28 kJ.
W warunkach laboratoryjnych otrzymuje się H3PO4
3P + 5HNO 3 + 2H 2O = 3H 3PO 4 + 5NO
Ekstrakcja kwasu fosforowego z fosforanów kwasem siarkowym ma istotne wady: duże zużycie kwasu siarkowego (2,5 - 3,1 tony monohydratu na 1 tonę P2O5) oraz konieczność przetworzenia lub składowania znacznej ilości odpadów - fosfogipsu (4,5 -6,0 ton na 1 t P2O5 w przeliczeniu na suchą masę), którego przerób na Kwas Siarkowy wiąże się z jednoczesną produkcją znacznych ilości cementu czy wapna, które nie wszędzie znajdują wystarczającą sprzedaż. Dlatego stale poszukuje się możliwości ekstrakcji kwasu fosforowego innymi kwasami nieorganicznymi – azotowym, solnym, fluorowodorowym i fluorokrzemowym.
Główną trudnością w rozkładzie fosforanu za pomocą kwasu azotowego lub solnego jest oddzielenie kwasu fosforowego od dobrze rozpuszczalnego azotanu i chlorku wapnia. Podczas stosowania kwasów fluorokrzemowego lub fluorowodorowego wydziela się osad, który można łatwo oddzielić przez filtrację. Jednak w tym przypadku regeneracja kwasu wymaga zastosowania wysokie temperatury, ale możliwe jest prowadzenie procesu bez dodatkowych odczynników - kwasów, wykorzystując fluor zawarty w surowcach.
Przygotowanie fosforanów
Zawartość różnych form anionowych w roztworze zależy od pH roztworu. Wszystkie fosforany metali alkalicznych i amonu są dobrze rozpuszczalne w wodzie. W przypadku innych metali rozpuszczalne są tylko diwodorofosforany. Roztwory fosforanów metali alkalicznych o średniej masie mają odczyn silnie zasadowy w wyniku hydrolizy. (0,1 M roztwór Na3PO4 ma pH 12,7). W tych warunkach, w obecności jako odczynnika średnich fosforanów metali alkalicznych, nie jest możliwe otrzymanie przeciętnych fosforanów innych metali - z roztworów wytrącają się albo zasadowe sole, albo wodorotlenki i tlenki:
4Na 3 PO 4 + 5CaCl 2 + H 2 O = Ca 5 (PO 4) 3 OH + 10NaCl + Na 2 HPO 4
2AgNO 3 + 2Na 3 PO 4 + H 2 O = Ag 2 O + 2Na 2HPO 4 + 2NaNO 3
Dlatego, aby otrzymać średnie sole kwasu fosforowego, konieczne jest obniżenie pH. Osiąga się to za pomocą roztworu wodorofosforanu sodu w obecności amoniaku:
2Na 2 HPO 4 + CaCl 2 + 2 NH 3 = Ca 3 (PO 4) 2 + 2 NH 4 Cl + 4NaCl
Fosforany (zarówno średnie, jak i kwaśne) można również otrzymać poprzez reakcje wymiany, w których występuje wiele różnych odmian odczynników:
1. Bezpośrednie oddziaływanie metalu z kwasem fosforowym:
2H3PO4+3Ca= Ca3(PO4)2+ 3H2
2. Reakcja pomiędzy zasadowym tlenkiem i kwasem fosforowym:
2H 3 PO 4 + 3CaO = Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 O
3. Reakcja wymiany między solami, z których jedna koniecznie zawiera anion fosforanowy lub diwodorofosforanowy:
2Na 3PO 4 + 3CaCl 2 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6NaCl.
4. Reakcja wymiany pomiędzy kwasem fosforowym i wodorotlenkiem:
2H 3 PO 4 + 3Ca(OH) 2 = CaHPO 4 2H 2 O
2H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
5. Reakcja wymiany fosforanów i wodorotlenków:
2Na 3 PO 4 + 3Ca(OH) 2 = Ca 3 (PO 4) 2 + 3 NaOH
6. Oddziaływanie diwodorofosforanów lub wodorofosforanów z zasadami:
Fosforan można otrzymać bezpośrednio z prostej substancji fosforu. Fosfor biały rozpuszcza się w zasadowym roztworze nadtlenku wodoru:
P 4 + 10H 2 O 2 + 12NaOH = 4Na 3 PO 4 + 16H 2 O
Główną metodą monitorowania czystości powstałego nierozpuszczalnego w wodzie fosforanu jest jego obfite przemywanie wodą podczas filtrowania osadu. Jeśli chodzi o rozpuszczalne w wodzie fosforany amonu i metali alkalicznych, konieczna jest ostrożna i powtarzana krystalizacja w celu kontroli czystości, a także wstępna filtracja roztworu z ewentualnych nierozpuszczalnych zanieczyszczeń.
Wszystkie powyższe metody syntezy fosforanów mają zastosowanie zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i przemysłowych.