Ang petsa ng pagkatuklas ng phosphorus ay karaniwang itinuturing na 1669, ngunit may ilang mga indikasyon na ito ay kilala nang mas maaga. Halimbawa, iniulat ni Gepher na ang isang manuskrito ng alchemical mula sa isang koleksyon na nakaimbak sa Paris Library ay nagsasaad na noong mga ika-12 siglo. nakuha ng isang Alchid Bekhil, sa pamamagitan ng pagdistill ng ihi gamit ang clay at dayap, isang substance na tinawag niyang "escarbucle." Marahil ito ay posporus, na siyang dakilang sikreto ng mga alchemist. Sa anumang kaso, alam na sa paghahanap ng bato ng pilosopo, ang mga alchemist ay sumailalim sa lahat ng uri ng mga materyales sa distillation at iba pang mga operasyon, kabilang ang ihi, dumi, buto, atbp.
Mula noong sinaunang panahon, ang posporus ay ang tawag sa mga sangkap na maaaring kumikinang sa dilim. Noong ika-17 siglo Ang Bolognese phosphorus ay kilala - isang bato na natagpuan sa mga bundok malapit sa Bologna; Pagkatapos magpaputok sa mga uling, nakuha ng bato ang kakayahang kuminang. Ang "Baldwin's phosphorus" ay inilarawan din, na inihanda ng volost foreman na si Alduin mula sa isang calcined mixture ng chalk at nitric acid. Ang ningning ng naturang mga sangkap ay nagdulot ng matinding sorpresa at itinuturing na isang himala.
Noong 1669, ang Hamburg amateur alchemist Brand, isang bangkarota na mangangalakal na nangangarap na mapabuti ang kanyang mga gawain sa tulong ng alchemy, ay nagproseso ng iba't ibang uri ng mga produkto. Sa teoryang ang mga produktong pisyolohikal ay maaaring naglalaman ng "primordial matter" na pinaniniwalaang batayan ng bato ng pilosopo, naging interesado si Brand sa ihi ng tao.
Oh, kung gaano siya kahanga-hanga tungkol sa ideya, kung anong mga pagsisikap ang ginawa niya upang maipatupad ito! Sa paniniwalang ang mga basurang produkto ng tao, ang "hari ng kalikasan," ay maaaring maglaman ng tinatawag na pangunahing enerhiya, ang walang pagod na eksperimento ay nagsimulang maglinis ng ihi ng tao, maaaring sabihin ng isa, sa isang pang-industriya na sukat: sa kuwartel ng mga sundalo ay nakolekta niya ang isang kabuuang ng isang tonelada nito! At sinipsip niya ito sa isang syrupy state (hindi sa isang go, siyempre!), At pagkatapos ng distillation, muli niyang distilled ang nagresultang "urine oil" at calcined ito sa loob ng mahabang panahon. Bilang isang resulta, lumitaw ang puting alikabok sa retort, tumira sa ilalim at kumikinang, kaya tinawag itong "malamig na apoy" (kaltes Feuer) ni Brand. Tinawag ng mga kontemporaryo ng brand ang sangkap na ito na phosphorus dahil sa kakayahang kuminang sa dilim (sinaunang Griyego: jwsjoroV).
Noong 1682, inilathala ni Brand ang mga resulta ng kanyang pagsasaliksik, at ngayon ay wastong itinuturing na tumutuklas ng elemento No. 15. Ang Phosphorus ang unang elemento na ang pagtuklas ay naidokumento, at kilala ang natuklasan nito.
Ang interes sa bagong sangkap ay napakalaki, at sinamantala ito ni Brand - ipinakita niya ang posporus para lamang sa pera o ipinagpalit ang maliit na dami nito para sa ginto. Sa kabila ng maraming pagsisikap, hindi napagtanto ng mangangalakal ng Hamburg ang kanyang minamahal na pangarap - upang makakuha ng ginto mula sa tingga gamit ang "malamig na apoy", at samakatuwid ay ibinenta niya ang recipe para sa pagkuha ng isang bagong sangkap sa isang tiyak na Kraft mula sa Dresden para sa dalawang daang thaler. Ang bagong may-ari ay nakakuha ng mas malaking kayamanan mula sa posporus - na may "malamig na apoy" ay naglakbay siya sa buong Europa at ipinakita ito sa mga siyentipiko, mataas na ranggo at maging royalty, halimbawa, Robert Boyle, Gottfried Leibniz, Charles II. Bagaman ang paraan ng paghahanda ng posporus ay pinananatiling mahigpit na kumpiyansa, noong 1682 ay nakuha ito ni Robert Boyle, ngunit iniulat din niya ang kanyang pamamaraan sa isang saradong pagpupulong ng Royal Society of London. Ang pamamaraan ni Boyle ay ginawang publiko pagkatapos ng kanyang kamatayan, noong 1692.
Noong tagsibol ng 1676, inayos ni Kraft ang isang sesyon ng mga eksperimento na may posporus sa hukuman ng Elector Frederick William ng Brandenburg. Sa ika-9 ng gabi noong Abril 24, ang lahat ng mga kandila sa silid ay pinatay, at ipinakita ni Kraft ang mga kasalukuyang eksperimento na may "walang hanggang apoy", nang hindi, gayunpaman, inihayag ang paraan kung saan inihanda ang mahiwagang sangkap na ito.
Noong tagsibol ng sumunod na taon, dumating si Kraft sa korte ni Duke Johann Friedrich sa Hanover,3 kung saan noong panahong iyon ang pilosopo at matematikong Aleman na si G. W. Leibniz (1646-1716) ay nagsilbi bilang isang librarian. Dito rin, nagsagawa si Kraft ng isang sesyon ng mga eksperimento na may posporus, na nagpapakita, sa partikular, ng dalawang bote na kumikinang na parang alitaptap. Si Leibniz, tulad ni Kunkel, ay labis na interesado sa bagong sangkap. Sa unang sesyon, tinanong niya si Kraft kung ang isang malaking piraso ng sangkap na ito ay makakapag-ilaw sa isang buong silid. Sumang-ayon si Kraft na ito ay lubos na posible, ngunit ito ay magiging hindi praktikal dahil ang proseso ng paghahanda ng sangkap ay napakasalimuot.
Sino ang nagkaroon nito? Nagkaroon ako.
Nabigo ang mga pagtatangka ni Leibniz na hikayatin si Kraft na ibenta ang sikreto sa Duke. Pagkatapos ay pumunta si Leibniz sa Hamburg upang makita mismo si Brand. Dito niya nagawang tapusin ang isang kontrata sa pagitan ng Duke Johann Friedrich at Brand, ayon sa kung saan ang una ay obligadong magbayad ng Brand 60 thaler para sa pagbubunyag ng lihim. Mula sa oras na ito, pumasok si Leibniz sa regular na pakikipag-ugnayan kay Brand.
Sa parehong oras, dumating si I.I. Becher (1635-1682) sa Hamburg na may layuning maakit si Brand sa Duke ng Mecklenburg. Gayunpaman, si Branda ay muling naharang ni Leibniz at dinala sa Hanover kay Duke Johann Friedrich. Buong tiwala si Leibniz na malapit nang matuklasan ni Brand ang "bato ng pilosopo", at samakatuwid ay pinayuhan ang Duke na huwag siyang pakawalan hanggang sa makumpleto niya ang gawaing ito. Si Brand, gayunpaman, ay nanatili sa Hanover sa loob ng limang linggo, naghanda ng mga sariwang suplay ng posporus sa labas ng lungsod, ipinakita, ayon sa kasunduan, ang lihim ng produksyon at umalis.
Kasabay nito, naghanda si Brand ng malaking halaga ng phosphorus para sa physicist na si Christiaan Huygens, na nag-aaral ng kalikasan ng liwanag, at nagpadala ng supply ng phosphorus sa Paris.
Ang tatak, gayunpaman, ay labis na hindi nasisiyahan sa presyo na ibinigay sa kanya nina Leibniz at Duke Johann Friedrich para sa pagbubunyag ng sikreto ng produksyon ng posporus. Nagpadala siya kay Leibniz ng isang galit na liham kung saan nagreklamo siya na ang halagang natanggap ay hindi pa sapat upang suportahan ang kanyang pamilya sa Hamburg at magbayad ng mga gastos sa paglalakbay. Ang mga katulad na liham ay ipinadala kay Leibniz at sa asawa ni Brand, si Margarita.
Hindi rin nasisiyahan si Brand kay Kraft, kung saan nagpahayag siya ng sama ng loob sa mga liham, na sinisisi siya sa muling pagbebenta ng sikreto para sa 1000 thaler sa England. Ipinasa ni Kraft ang liham na ito kay Leibniz, na pinayuhan si Duke Johann Friedrich na huwag inisin si Brand, ngunit bayaran siya nang mas mapagbigay para sa pagbubunyag ng sikreto, sa takot na ang may-akda ng pagtuklas, bilang isang gawa ng paghihiganti, ay sasabihin ang recipe para sa paggawa ng posporus sa ibang tao. Nagpadala si Leibniz ng liham na nagbibigay-katiyakan kay Brand mismo.
Malamang, nakatanggap si Brand ng reward, kasi. noong 1679 muli siyang dumating sa Hanover at nagtrabaho doon ng dalawang buwan, tumatanggap ng lingguhang suweldo ng 10 thaler na may karagdagang bayad para sa mga gastos sa board at paglalakbay. Ang pakikipagsulatan ni Leibniz kay Brand, ayon sa mga liham na nakaimbak sa Hanover Library, ay nagpatuloy hanggang 1684.
Bumalik tayo ngayon sa Kunkel. Kung naniniwala ka kay Leibniz, natutunan ni Kunkel sa pamamagitan ng Kraft ang isang recipe para sa paggawa ng phosphorus at nagsimulang magtrabaho. Ngunit ang kanyang unang mga eksperimento ay hindi matagumpay. Nagpadala siya ng sulat ng Brand ng sulat, kung saan nagreklamo siya na pinadalhan siya ng recipe na hindi maintindihan ng ibang tao. Sa isang liham na isinulat noong 1676 mula sa Wittenberg, kung saan nakatira si Kunkel noong panahong iyon, tinanong niya si Brand tungkol sa mga detalye ng proseso.
Sa huli, nakamit ni Kunkel ang tagumpay sa kanyang mga eksperimento, bahagyang binago ang pamamaraan ng Brand. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng kaunting buhangin upang matuyo ang ihi bago ito i-distill, nakakuha siya ng phosphorus at... nag-claim ng independiyenteng pagtuklas. Sa parehong taon, noong Hulyo, sinabi ni Kunkel sa kanyang kaibigan, propesor sa Unibersidad ng Wittenberg Caspar Kirchmeyer, tungkol sa kanyang mga tagumpay, na naglathala ng isang gawain sa isyung ito na pinamagatang "Isang permanenteng lampara sa gabi, kung minsan ay kumikinang, na hinahangad nang mahabang panahon. , natagpuan na ngayon.” Sa artikulong ito, binanggit ni Kirchmeyer ang tungkol sa posporus bilang isang kilalang kumikinang na bato, ngunit hindi gumagamit ng terminong "posporus" mismo, na malinaw naman ay hindi pa pinagtibay noong panahong iyon.
Sa England, nang nakapag-iisa sa Brand, Kunkel at Kirchmeyer, ang posporus ay nakuha noong 1680 ni R. Boyle (1627-1691). Alam ni Boyle ang tungkol sa phosphorus mula sa parehong Kraft. Noong Mayo 1677, ang posporus ay ipinakita sa Royal Society of London. Sa tag-araw ng parehong taon, si Kraft mismo ay dumating sa England na may posporus. Si Boyle, ayon sa kanyang sariling kuwento, ay bumisita sa Craft at nakita ang posporus sa kanyang pag-aari sa solid at likidong anyo. Bilang pasasalamat sa mainit na pagtanggap, si Kraft, na nagpaalam kay Boyle, ay nagpahiwatig sa kanya na ang pangunahing sangkap ng kanyang posporus ay isang bagay na likas sa katawan ng tao. Tila sapat na ang pahiwatig na ito para simulan ang trabaho ni Boyle. Pagkaalis ni Kraft, sinimulan niyang suriin ang dugo, buto, buhok, ihi, at noong 1680 ang kanyang mga pagsisikap na makuha ang makinang na elemento ay nakoronahan ng tagumpay.
Sinimulan ni Boyle na pagsamantalahan ang kanyang natuklasan kasama ang isang katulong, ang German Gaukwitz. Pagkatapos ng kamatayan ni Boyle noong 1691, binuo ni Gaukwitz ang produksyon ng posporus, na pinahusay ito, sa isang komersyal na sukat. Nagbebenta ng phosphorus sa tatlong pounds sterling kada onsa at ibinibigay ito sa mga institusyong pang-agham at mga indibidwal na siyentipiko sa Europa, gumawa si Gaukwitz ng malaking kapalaran. Upang magtatag ng mga komersyal na koneksyon, naglakbay siya sa Holland, France, Italy at Germany. Sa London mismo, itinatag ni Gaukwitz ang isang pharmaceutical company na naging tanyag sa kanyang buhay. Nakakapagtataka na, sa kabila ng lahat ng kanyang mga eksperimento sa posporus, kung minsan ay lubhang mapanganib, si Gaukwitz ay nabuhay hanggang 80 taong gulang, na nabuhay sa kanyang tatlong anak na lalaki at lahat ng mga taong lumahok sa gawaing may kaugnayan sa unang bahagi ng kasaysayan ng posporus.
Mula nang matuklasan ni Kunkel at Boyle ang phosphorus, mabilis itong nagsimulang bumagsak sa presyo bilang resulta ng kompetisyon sa mga imbentor. Sa huli, ang mga tagapagmana ng mga imbentor ay nagsimulang ipakilala ang sikreto ng produksyon nito sa lahat para sa 10 thaler, sa lahat ng oras na nagpapababa ng presyo. Noong 1743, natagpuan ni A.S. Marggraff ang isang mas mahusay na paraan para sa paggawa ng posporus mula sa ihi at agad itong inilathala, dahil ang pangingisda ay hindi na kumikita.
Sa kasalukuyan, ang posporus ay hindi ginawa kahit saan gamit ang Brand-Kunkel-Boyle na pamamaraan, dahil ito ay ganap na hindi kumikita. Para sa kapakanan ng interes sa kasaysayan, magbibigay pa rin tayo ng paglalarawan ng kanilang pamamaraan.
Ang nabubulok na ihi ay sumingaw sa isang syrupy na estado. Paghaluin ang nagresultang makapal na masa na may tatlong beses na dami ng puting buhangin, ilagay ito sa isang retort na nilagyan ng isang receiver, at init sa loob ng 8 oras sa pantay na init hanggang sa maalis ang mga pabagu-bagong sangkap, pagkatapos ay tumaas ang pag-init. Ang receiver ay puno ng mga puting singaw, na pagkatapos ay nagiging mala-bughaw na solid at maliwanag na posporus.
Nakuha ng Phosphorus ang pangalan nito dahil sa pag-aari nito na kumikinang sa dilim (mula sa Greek - luminiferous). Sa ilang mga chemist ng Russia ay may pagnanais na bigyan ang elemento ng isang purong Ruso na pangalan: "hiyas", "mas magaan", ngunit ang mga pangalang ito ay hindi nakuha.
Ang Lavoisier, bilang isang resulta ng isang detalyadong pag-aaral ng pagkasunog ng posporus, ay ang unang nakilala ito bilang isang elemento ng kemikal.
Ang pagkakaroon ng phosphorus sa ihi ay nagbigay ng dahilan sa mga chemist na hanapin ito sa ibang bahagi ng katawan ng hayop. Noong 1715, natagpuan ang posporus sa utak. Ang makabuluhang presensya ng posporus dito ay nagsilbing batayan para sa pahayag na "kung walang posporus ay walang pag-iisip." Noong 1769, natagpuan ni Yu.G. Gan ang phosphorus sa mga buto, at pagkaraan ng dalawang taon, pinatunayan ng K.V. Scheele na ang mga buto ay pangunahing binubuo ng calcium phosphate, at nagmungkahi ng isang paraan para sa pagkuha ng phosphorus mula sa abo na natitira pagkatapos masunog ang mga buto. Sa wakas, noong 1788, ipinakita ng M. G. Klaproth at J. L. Proust na ang calcium phosphate ay isang napakalawak na mineral sa kalikasan.
Isang allotropic modification ng phosphorus - red phosphorus - ay natuklasan noong 1847 ni A. Schrötter. Sa isang akda na pinamagatang "A New Allotropic State of Phosphorus," isinulat ni Schrötter na binabago ng sikat ng araw ang puting phosphorus sa pula, at ang mga salik tulad ng dampness at atmospheric air ay walang epekto. Pinaghiwalay ni Schrötter ang pulang posporus sa pamamagitan ng pagtrato dito ng carbon disulfide. Naghanda din siya ng pulang phosphorus sa pamamagitan ng pag-init ng puting phosphorus sa temperatura na humigit-kumulang 250 ° C sa isang inert gas. Kasabay nito, natagpuan na ang isang karagdagang pagtaas sa temperatura muli ay humahantong sa pagbuo ng isang puting pagbabago.
Napaka-interesante na si Schrötter ang unang naghula ng paggamit ng pulang posporus sa industriya ng tugma. Sa Paris World Exhibition noong 1855, ipinakita ang pulang posporus, na ginawa na sa isang pabrika.
Ang siyentipikong Ruso na si A.A. Musin-Pushkin noong 1797 ay nakatanggap ng isang bagong pagbabago ng phosphorus - violet phosphorus. Ang pagtuklas na ito ay maling naiugnay kay I.V. Hittorf, na, nang paulit-ulit ang halos ganap na pamamaraan ng Musin-Pushkin, ay nakakuha lamang ng violet phosphorus noong 1853.
Noong 1934, si Propesor P. W. Bridgeman, na sumasailalim sa puting phosphorus sa presyon ng hanggang 1100 atm, ginawa itong itim at sa gayon ay nakakuha ng bagong allotropic modification ng elemento. Kasama ang kulay, ang pisikal at Mga katangian ng kemikal posporus: puting posporus, halimbawa, kusang nagniningas sa hangin, ngunit ang itim, tulad ng pula, ay walang pag-aari na ito.
pinagmumulan
H 3 PO 4 - malakas, 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); ang mga halaga ng K 1 at K 2 ay nakasalalay sa temperatura. Ang dissociation sa unang hakbang ay exothermic, sa pangalawa at pangatlo ito ay endothermic. Ang phase diagram ng H 3 PO 4 - H 2 O system ay ipinapakita sa Fig. 2. Ang maximum ng crystallization curve ay nasa temperatura na 302.4 K at isang H 3 PO 4 na nilalaman na 91.6% (solid phase - hemihydrate). Sa mesa Ang mga katangian ng mga solusyon sa phosphoric acid ay ibinibigay.
MGA KATANGIAN NG AQUEOUS SOLUTIONS H 3 PO 4
|
T. sarado., 0 C |
T. b., 0 C |
kJ/(kg K) |
Pa s (25 0 C) |
Ud. electric conductivity, 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 Sa normal na kondisyon, ang osphoric acid ay hindi aktibo at tumutugon lamang sa mga carbonate, hydroxides at ilang mga metal. Sa kasong ito, nabuo ang isa-, dalawa- at tatlong-substituted na phosphate (tingnan ang Inorganic phosphates). Kapag pinainit sa itaas 80 0 C ito ay tumutugon kahit na may mga hindi aktibong oxide, silica at silicates. Sa tumaas na temperatura Ang phosphoric acid ay isang mahinang oxidizing agent para sa mga metal. Kapag kumikilos sa metal. Ang ibabaw ng isang solusyon ng phosphoric acid na may Zn o Mn additives ay bumubuo ng isang proteksiyon na pelikula (phosphating). Phosphoric acid kapag pinainit. nawawalan ng tubig sa pagbuo ng sunud-sunod na pyro- at metaphosphoric compound:
Ang Phospholeum (liquid phosphoric anhydride, superphosphoric acid) ay kinabibilangan ng mga compound na naglalaman ng mula 72.4 hanggang 88.6% P 2 O 5, at isang equilibrium system na binubuo ng ortho-, pyro-, Tripoly-, tetrapoly- at iba pang phosphorus compound (tingnan ang Condensed phosphates). Kapag ang superphosphoric acid ay natunaw ng tubig, ito ay inilabas. dami ng init, at ang mga polyphosphoric compound ay mabilis na nagiging orthophosphoric.
Ang H 3 PO 4 ay maaaring makilala mula sa iba pang mga compound ng phosphorus sa pamamagitan ng solusyon nito na may AgNO 3 - isang dilaw na precipitate ng Ag 3 PO 4 ay bumagsak. Ang natitirang mga compound ng phosphorus ay bumubuo ng mga puting precipitates.
Resibo. Phosphoric acid sa laboratoryo. mga kondisyon na madaling makuha sa pamamagitan ng pag-oxidize ng phosphorus na may 32% na solusyon ng nitric acid:
Sa industriya, ang phosphoric acid ay ginawa ng mga thermal at extraction na pamamaraan.
Thermal pamamaraan (pinapayagan ang paggawa ng pinaka purong phosphoric acid) kasama ang basic. mga yugto: pagkasunog (oxidation) ng elemental na posporus sa sobrang hangin, hydration at pagsipsip ng nagreresultang P 4 O 10 (tingnan ang Phosphorus oxides), condensation ng phosphoric acid at koleksyon ng mist mula sa gas phase. Mayroong dalawang paraan upang makakuha ng P 4 O 10: oksihenasyon ng P singaw (bihirang ginagamit sa industriya) at oksihenasyon ng likidong P sa anyo ng mga patak o pelikula. Katayuan ng oksihenasyon ng P sa ind. ang mga kondisyon ay tinutukoy ng temperatura sa oxidation zone, ang pagsasabog ng mga bahagi at iba pang mga kadahilanan. Ang ikalawang yugto ng pagkuha ng thermal phosphoric acid - hydration ng P 4 O 10 - ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagsipsip ng parehong (tubig) o inter-mod. singaw P 4 O 10 na may singaw ng tubig. Hydration (P 4 O 10 + 6H 2 O4H 3 PO 4) nagpapatuloy sa mga yugto ng pagbuo ng mga polyphosphoric compound. Ang komposisyon at konsentrasyon ng mga produktong nabuo ay nakasalalay sa temperatura at bahagyang presyon ng singaw ng tubig.
Ang lahat ng mga yugto ng proseso ay maaaring. ay pinagsama sa isang apparatus, maliban sa fog collection, na palaging ginagawa sa isang hiwalay na apparatus. Sa industriya, kadalasang gumagamit sila ng mga scheme ng dalawa o tatlong pangunahing mga scheme. mga device. Depende sa prinsipyo ng paglamig ng gas, mayroong tatlong paraan para sa paggawa ng thermal energy. phosphoric acid: evaporation, circulation-evaporation, heat exchange-evaporation. sumingaw. mga sistema batay sa pag-alis ng init sa panahon ng pagsingaw ng tubig o dilute. phosphoric acid, max. simple sa disenyo ng hardware. Gayunpaman, dahil sa medyo malaking dami ng mga basurang gas, ang paggamit ng mga naturang sistema ay ipinapayong lamang sa mga pag-install ng maliit na kapasidad ng yunit.
Circulate-evaporate. Ginagawang posible ng mga system na pagsamahin sa isang apparatus ang mga yugto ng pagkasunog ng P, paglamig ng gas phase ng circulating medium at hydration ng P 4 O 10. Ang kawalan ng scheme ay ang pangangailangan upang palamig ang malalaking volume ng likido. Pagpapalitan ng init - sumingaw. Pinagsasama ng mga sistema ang dalawang paraan ng pag-alis ng init: sa pamamagitan ng dingding ng pagkasunog at paglamig ng mga tore, pati na rin sa pamamagitan ng pagsingaw ng tubig mula sa bahagi ng gas; Ang isang makabuluhang bentahe ng system ay ang kawalan ng mga circuit ng sirkulasyon sa pumping at refrigeration equipment.
Para sa domestic na layunin. ang mga negosyo ay gumagamit ng teknolohiya. mga circuit na may sirkulasyon-pagsingaw. paraan ng paglamig (two-tower system). Makikilala. mga tampok ng scheme: pagkakaroon ng karagdagangnit. mga tore para sa paglamig ng gas, paggamit ng mga mahusay na plate heat exchanger sa mga sirkulasyon ng sirkulasyon; ang aplikasyon ay lubos na produktibo. mga nozzle para sa pagsunog ng P, na nagbibigay ng pare-parehong pinong atomization ng isang jet ng likidong P at ang kumpletong pagkasunog nito nang walang pagbuo ng mas mababang mga oksido.
Technol. Ang diagram ng pag-install na may kapasidad na 60 libong tonelada bawat taon ng 100% H 3 PO 4 ay ipinapakita sa Fig. 3. Ang tunaw na dilaw na posporus ay sinasabog ng pinainit na hangin sa ilalim ng presyon hanggang sa 700 kPa sa pamamagitan ng isang nozzle sa isang combustion tower na pinatubigan ng isang circulating supply. Ang init na pinainit sa tore ay pinalamig sa pamamagitan ng nagpapalipat-lipat na tubig sa mga plate heat exchanger. Ang pinaghalong produkto, na naglalaman ng 73-75% H 3 PO 4, ay inalis mula sa circulation circuit patungo sa warehouse. Bilang karagdagan, ang paglamig ng mga gas mula sa combustion tower at pagsipsip ng mga compound ay isinasagawa sa isang cooling (hydration) tower, na binabawasan ang afterbirth, ang temperatura load sa electrostatic precipitator at nagtataguyod ng epektibong paglilinis ng gas. Ang pag-alis ng init sa hydration tower ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagpapalipat-lipat ng 50% H 3 PO 4, na pinalamig sa mga plate heat exchanger. Ang mga gas mula sa hydration tower, pagkatapos maalis sa H 3 PO 4 fog sa isang plate electrostatic precipitator, ay inilalabas sa atmospera. Para sa 1 tonelada ng 100% H 3 PO 4, 320 kg P ang natupok.
kanin. 3. Double-tower circulation circuit para sa thermal production. H 3 PO 4: 1 - acidic water collector; 2 - imbakan ng posporus; 3.9 - mga kolektor ng sirkulasyon; 4.10 - mga submersible pump; 5.11 - plate heat exchangers; 6 - combustion tower; 7 - phosphorus nozzle; 8 - hydration tower; 12 - electric precipitator; 13 - tagahanga.
Ang isang mas matipid na paraan ng pagkuha para sa paggawa ng phosphoric acid ay batay sa agnas ng natural. mga pospeyt (karamihan ay sulpuriko, sa mas mababang antas ng nitrogen at bahagyang hydrochloric). Ang mga solusyon sa phosphoric acid na nakuha sa pamamagitan ng agnas ng nitric acid ay pinoproseso sa mga kumplikadong pataba, at sa pamamagitan ng agnas ng hydrochloric acid sa isang namuo.
Sulfuric acid decomposition ng phosphate raw materials [sa mga bansang CIS Ch. arr. Khibiny apatite concentrate (tingnan ang Apatite) at Karatau phosphorite] - base. paraan ng pagkuha ng phosphoric acid na ginagamit para sa produksyon ng conc. posporus at kumplikadong mga pataba. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay ang pagkuha (pagkuha) ng P 4 O 10 (karaniwang ginagamit ang P 2 O 5) sa anyo ng H 3 PO 4. Ayon sa pamamaraang ito, natural ang mga pospeyt ay ginagamot sa H 2 SO 4 kasama ang panganganak, sinasala ang nagresultang pulp upang paghiwalayin ang phosphoric acid mula sa Ca sulfate precipitate. Bahagi ng napiling base. ang filtrate, gayundin ang buong filtrate na nakuha sa pamamagitan ng paghuhugas ng filter cake, ay ibinalik sa proseso ng pagkuha (dilution solution) upang matiyak ang sapat na kadaliang mapakilos ng pulp sa panahon ng paghahalo at transportasyon nito. Ang mass ratio sa pagitan ng likido at solid na mga phase ay mula 1.7:1 hanggang 3.0:1.
Kalikasan Ang mga phosphate ay nabubulok ayon sa sumusunod na pamamaraan:
Ang mga nauugnay na impurities ay napapailalim din sa agnas: calcite, dolomite, siderite, nepheline, glauconite, kaolin at iba pang mineral. Ito ay humahantong sa pagtaas ng pagkonsumo ng acid na ginamit, at binabawasan din ang pagkuha ng P 2 O 5 sa target na produkto dahil sa pagbuo ng hindi matutunaw na iron phosphates FeH 3 (PO 4) 2 2.5H 2 O sa mga konsentrasyon ng P 2 O 5 sa itaas 40% (nilalaman P 4 O 10 ay karaniwang ibinibigay sa mga tuntunin ng P 2 O 5) at FePO 4 · 2H 2 O - sa mas mababang konsentrasyon. highlight koAng CO 2, na inilabas sa panahon ng agnas ng carbonates, ay bumubuo ng isang matatag na foam sa mga extractor; Ang pH-soluble phosphates Mg, Fe at Al ay binabawasan ang aktibidad ng phosphoric acid, at binabawasan din ang nilalaman ng mga natutunaw na anyo ng P 2 O 5 sa mga pataba sa huling panahon. pagproseso ng phosphoric acid.
Isinasaalang-alang ang impluwensya ng mga impurities, ang mga kinakailangan para sa mga hilaw na materyales ng pospeyt ay natukoy, ayon sa kalikasan ng Crimean. mga phosphate na may mataas na nilalaman ng mga compound. Fe, Al, Mg, carbonates at org. ang mga sangkap ay hindi angkop para sa paggawa ng phosphoric acid.
Depende sa temperatura at konsentrasyon ng phosphoric acid sa sistema ng CaSO 4 -H 3 PO 4 -H 2 O, ang Ca sulfate ay namuo sa anyo ng dihydrate (gypsum), hemihydrate o anhydrite. Sa totoong mga kondisyon, ang sediment ay kontaminado ng P 2 O 5 impurities sa anyo ng mga undecomposed natural substances. phosphates, hindi nahugasan H 3 PO 4, co-crystallized phosphates decomp. metal, atbp., samakatuwid ang mga nagresultang Ca sulfate ay tinatawag. resp. phosphogypsum, phosphohemihydrate at phospho-anhydrite. Depende sa uri ng precipitated sulfate, mayroong tatlong direktang paraan para sa paggawa ng extraction phosphoric acid: dihydrate, hemihydrate (hemihydrate) at anhydrite, pati na rin ang pinagsamang: hemihydrate-dihydrate at dihydrate-hemihydrate.
Sa CIS karamihan Ang pamamaraan ng dihydrate ay binuo sa industriya, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na ani ng P 2 O 5 (93-96.5%) sa dami ng produksyon; gayunpaman medyo mababaAnong konsentrasyon ng phosphoric acid ang nangangailangan ng huling nito. pagsingaw. Basic mga yugto ng proseso: pagkuha mula sa ext. o panloob sirkulasyon at vacuum o air cooling ng extraction pulp, ripening ng pulp pagkatapos ng extractor, paghihiwalay ng phosphoric acid sa bulk vacuum filter. Ang kahusayan ng proseso ay pangunahing tinutukoy ng
Ang orthophosphoric (minsan ay tinatawag na phosphoric) acid ay isang acid na may di-organikong pinagmulan, na may katamtamang kapangyarihan. Mayroon itong simpleng pormula ng kemikal at tinutukoy bilang H3PO4.
Alinsunod sa mga tipikal na kondisyon at pinakamainam na temperatura ng imbakan, lumilitaw ito bilang mga malinis na hygroscopic na kristal na walang kulay. Sa mga kaso kung saan ang temperatura ay tumataas sa mga antas mula +42 hanggang +213 degrees Celsius, ang nabanggit na sangkap ay binago sa pyrophosphoric acid na may katulad na pormula ng kemikal - H4P2O7.
Kadalasan, ang phosphoric acid ay humigit-kumulang 85% water-based na solusyon na walang amoy at may katamtamang makapal, parang syrup na hitsura. Bilang karagdagan sa tubig, ang nabanggit na acid ay natutunaw din sa alkohol at iba pang mga sikat na solvents.
Paano makakuha ng orthophosphoric acid
Upang makuha ang nabanggit na chemical compound, hindi mo kailangang magkaroon ng maraming pera o oras. Tulad ng citric acid, ang orthophosphoric acid ay nasa malaking demand na ngayon at ginawa sa napakalaking dami. Ngayon, alam ng mga eksperto ang tatlong tamang pamamaraan para sa pagkuha ng orthophosphoric acid:
1. Hydrolysis ng phosphorus pentachloride;
2. Paghahanda mula sa pospeyt (pamamaraan ng pagkuha);
3. Sa pamamagitan ng paghahalo ng phosphorus(V) oxide sa ordinaryong tubig, na nakuha sa pamamagitan ng pagsunog ng phosphorus sa oxygen (thermal method).
Dahil ang reaksyon sa tubig ay napakalakas, ang phosphorus(V) oxide ay ginagamot sa isang concentrated solution ng orthophosphoric acid na pinainit hanggang 200 degrees Celsius.
Ang isang maliit na halaga ng sangkap ay madaling makuha sa mga kondisyon ng laboratoryo sa pamamagitan ng oksihenasyon ng posporus. Ngunit upang makagawa ng naturang tambalan sa isang seryoso, pang-industriya na sukat, hindi magagawa ng isa nang walang pagkuha at mga thermal na pamamaraan.
Phosphoric acid sa iba't ibang bahagi ng buhay ng tao: kung saan ito ginagamit
Ang saklaw ng aplikasyon ng phosphoric acid ngayon ay lubhang kawili-wili at magkakaibang. Kaya, ang nabanggit na kemikal ay kailangang-kailangan sa iba't ibang industriya, kabilang ang industriya ng pagkain.
Ang orthophosphoric acid ay halos hindi binibigkas ang acidic na mga katangian at madaling tumutugon sa mga asing-gamot ng mahinang aktibong mga acid, lahat ng uri ng mga metal, pangunahing oksido, base, at ammonia. Ang abot-kayang presyo ay gumawa ng orthophosphoric acid sa demand sa ganap na magkakaibang mga lugar.
Agrikultura at pagsasaka
Ang tambalan ay isang pangkaraniwang additive para sa paggawa ng mga sikat na posporus o pinagsamang mga pataba: ammonium, calcium, sodium, manganese salts. Ayon sa istatistika, halos 90% ng mineral na naglalaman ng posporus ay ginagamit para sa paggawa ng mga pataba. Ang posporus ay mahalaga para sa mga halaman sa panahon ng pagbuo ng mga buto at prutas. Kasabay nito, ang mga bansang gumagawa ng naturang mga pataba ay itinuturing na Estados Unidos ng Amerika, Russia at Morocco, at ang mga bansang kumukonsumo ay halos lahat ng mga bansa ng Africa, Asia at European Union.
Sa mga bukid, madalas na pinapayuhan ng mga beterinaryo ang pagpapakain sa mga hayop na may solusyon ng phosphoric acid upang maiwasan ang paglitaw ng bato at gallstones at mapataas ang antas ng acidity ng tiyan.
Industriya ng pagkain
Ang partikular na interes ay ang paggamit ng mga elemento ng kemikal, kabilang ang phosphoric acid, sa industriya ng pagkain. Kaya, sa lugar na ito, ang orthophosphoric acid ay gumaganap bilang isang acidity regulator at itinalagang E338. Ito ay isang mahusay na antioxidant, pinapanatili ang kulay at pinapalawak ang buhay ng istante ng iba't ibang inumin at pagkain.
Sa partikular, ang E338 additive ay madalas na idinagdag sa mga sikat na produkto sa populasyon: iba't ibang mga sausage, naprosesong keso, baking powder, panaderya at mga produktong confectionery, gatas at pagkain ng sanggol, matamis na carbonated na inumin, at iba pa.
Ang pinakasikat na inumin na naglalaman ng phosphoric acid ay Coca-Cola. Tulad ng alam mo, ang gayong inumin ay maaari ring linisin ang kalawang mula sa mga ibabaw ng metal. Kasabay nito, ang konsentrasyon ng acid sa inumin na ito ay hindi masyadong mataas na seryosong makapinsala sa tiyan ng tao kapag natupok sa maliit na dami.
Produksyon ng mga kemikal sa bahay at mga materyales sa gusali
Salamat sa aktibong paggamit ng phosphoric acid at pagkakaroon nito, ang mga tagagawa ay naglalabas ng mga pintura at barnis na lumalaban sa sunog sa merkado ng mga materyales sa gusali, kabilang ang: barnisan, enamel, impregnations, wooden board at iba pang mga materyales para sa pagtatayo at pagkumpuni. Ang phosphoric acid ay kailangan din para sa paggawa ng mga posporo.
Ang mga solusyon sa orthophosphoric acid ay aktibong ginagamit ng mga craftsmen sa woodworking farm. Salamat sa pagpapabinhi ng kahoy na may sangkap na ito, ang kahoy ay nagiging lumalaban sa sunog.
Ang mga asing-gamot na orthophosphoric acid ay perpektong nagpapalambot ng chlorinated na tubig; ang mga ito ay nakapaloob sa maraming mga kemikal sa sambahayan. Halimbawa, ito ay mga washing powder at gels, dishwashing detergent, likido para sa pag-alis ng kalawang at grasa sa mga ibabaw, at iba pa.
Molecular biology
Ginagamit ng mga espesyalista upang magsagawa ng iba't ibang mga eksperimento at pananaliksik.
Gamot
Kapansin-pansin, sa medisina, ang phosphoric acid ay isang bahagi ng activated carbon. Ito rin ay aktibong ginagamit sa dentistry sa loob ng maraming taon - para sa mga pagpuno. Ang komposisyon na ito ay naroroon sa maliit na dami sa mga toothpaste at mga pampaputi ng ngipin.
Ilang tao ang nakakaalam na ang phosphoric acid ay isa ring elemento ng mga kemikal na ginagamit sa paggawa ng hindi tinatagusan ng tubig at windproof na panlabas na damit, sa partikular na mga ski suit.
Ang phosphoric acid ba ay nakakapinsala sa mga tao?
Tandaan na ang lahat ay mabuti sa katamtaman. Ang phosphoric acid ay itinuturing na isang medyo ligtas na kemikal na tambalan kung ang mga pamantayan ng pagkonsumo nito ay sinusunod. Ang labis na pagkonsumo ng phosphoric acid sa pamamagitan ng pagkain ay maaaring humantong sa masama ang pakiramdam, pag-ayaw sa pagkain, pagbaba ng timbang, malutong na buto. Kaya naman, mas mabuting iwasan ang labis na pagkonsumo ng mga pagkain na may pampalasa E338.
Kung ang acid sa anyo ng isang puro solusyon ay nakukuha sa balat at mauhog na lamad ng isang tao, posible ang pagkasunog. Gayundin, napansin ng ilang dentista na sinisira ng phosphoric acid ang tuktok na layer ng enamel ng ngipin kapag madalas na ginagamit para sa paggamot sa ngipin.
Sa pakikipag-ugnayan sa
Mga hilaw na materyales para sa paggawa ng phosphoric acid
Mahigit sa 120 mineral ang kilala sa kalikasan. Ang pinakakaraniwan at mahalagang industriyal na mineral ng apatite group ay fluorapatite Ca 10 F 2 (PO 4) 6, hydroxydapatite Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2, chlorapatite.
Ang mga phosphate ng apatite group ay kinabibilangan ng mga mineral na may pangkalahatang formula na Ca 10 R 2 (PO 4) 6, kung saan ang R ay F, Cl, OH.
Ang ilan sa Ca sa apatite ay pinalitan ng Sr, Ba, Mg, Mn, Fe at trivalent rare earth elements kasama ng alkali metals.
Ang kapal ng mga layer ay umabot sa 200 m. Ang mga mineral na kasama sa ore ay naiiba sa pisikal-kemikal at mga katangian ng flotation, na nagpapahintulot sa flotation na pagyamanin ang nagresultang concentrate na may target na nilalaman ng produkto na 92-93%.
Ang purong calcium fluorapatite ay naglalaman ng: 42.22% P 2 O 5; 55.6% CaO, 3.76% - F.
Phosphates ay igneous at sedimentary pinagmulan. Ang igneous, o apatite na bato, ay nabuo alinman sa panahon ng direktang solidification ng molten magma, o sa mga indibidwal na ugat sa panahon ng pagkikristal ng magmatic melt (hematite veins), o sa panahon ng paghihiwalay mula sa mainit na tubig na solusyon (hydrothermal formations), o sa panahon ng pakikipag-ugnayan. ng magma na may limestone (contact).
Ang mga apatite na bato ay may butil-butil, magaspang-kristal na istraktura at nailalarawan sa pamamagitan ng kakulangan ng polydispersity at microporosity.
Mga sedimentary phosphate - phosphorite. Ang mga ito ay nabuo bilang isang resulta ng pag-weather ng mga bato, pakikipag-ugnayan sa iba pang mga bato - at ang kanilang pagtitiwalag kapwa sa isang dispersed na estado at sa pagbuo ng malalaking akumulasyon.
Ang phosphorite ores ay naiiba sa apatite ores sa mataas na dispersion ng mga phosphate mineral na taglay nito at ang kanilang malapit na intergrowth na may kasamang mga mineral (impurities).
Ang pinakamahusay na hilaw na materyal para sa paggawa ng pagkuha ng phosphoric acid ay apatite concentrate na naglalaman ng 2% R2O3 o 5% ng kabuuang nilalaman ng P2O5. Naglalaman ito ng halos walang carbonates. Bilang resulta, ang pinakamaliit na halaga ng sulfuric acid (kumpara sa iba pang mga uri ng hilaw na materyales) ay natupok para sa agnas nito.
Kapag kumukuha ng phosphoric acid mula sa Karatau phosphorite, na naglalaman ng isang malaking halaga ng carbonates, ferrous at clayey substance, hindi lamang ang pagkonsumo ng sulfuric acid ay tumataas dahil sa pangangailangan na mabulok ang mga carbonate, ngunit ang phosphoric acid ay mas mahirap din ang kalidad. Naglalaman ito ng mga sulpate at pospeyt ng magnesiyo, bakal at aluminyo, na neutralisahin ang isang makabuluhang bahagi (hanggang kalahati) ng phosphoric acid. Bilang karagdagan, ang P 2 O 5 ay maaaring makuha mula sa naturang mga hilaw na materyales ng 3-6% na mas mababa kaysa sa apatite concentrate. Ito ay higit sa lahat ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkasira ng mga kondisyon para sa pag-filter at paghuhugas ng phosphogypsum, na inilabas mula sa solusyon sa anyo ng mga maliliit na kristal, na natatakpan ng mga impurities ng pinong mga particle ng luad.
Iba pang mga uri ng phosphorite - sandy (Aktobe, Shchigrovsky), clayey-glauconite (Vyatka, Ryazan-Egoryevsky) kahit na matapos ang pagpapayaman na nakamit makabagong pamamaraan, ay kasalukuyang hindi ginagamit para sa produksyon ng phosphoric acid. Maaari silang magamit sa pinaghalong may apatite concentrate. Ang halaga ng idinagdag na apatite ay dapat magbigay ng ganoong ratio ng R2O3: P2O5, na nagpapahintulot sa proseso na maisagawa nang may kaunting pagkalugi.
Thermal na paraan para sa paggawa ng orthophosphoric acid
Ang thermal method ay binubuo ng mataas na temperatura na pagbabawas ng phosphates at sublimation ng elemental phosphorus sa electric furnaces sa pagkakaroon ng carbon at silica
Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 2SiO 2 = P 2 + 5CO + Ca 3 Si 2 O 7 - 1460 kJ/mol.
Ang nagresultang posporus ay na-oxidized sa phosphorus anhydride, at pagkatapos ay ang huli ay hydrated sa tubig; bilang isang resulta, ang orthophosphoric acid ay nabuo
2Р2 + 5О2 = 2Р2О5; P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.
Batay sa prinsipyo ng paglamig ng gas, ang mga proseso para sa paggawa ng mga phosphate batay sa elemental na posporus ay maaaring mauri sa mga sistema na may pagbabago sa pinagsama-samang estado ng nagpapalamig at mga sistema nang walang pagbabago sa pinagsama-samang estado ng nagpapalamig. Ang mga nagpapalamig sa anumang kaso ay tubig o phosphoric acid.
Ang pangunahing bentahe ng thermal na pamamaraan, kumpara sa paraan ng pagkuha, ay ang kakayahang magproseso ng anumang uri ng hilaw na materyal, kabilang ang mababang kalidad na phosphorite, at makakuha ng mataas na kadalisayan na acid.
Paraan ng pagkuha para sa paggawa ng phosphoric acid
Ang paraan ng acid ay batay sa pag-aalis ng phosphoric acid mula sa mga phosphate na may malakas na acids. Ang pinaka-malawak na ginagamit na paraan sa pagsasanay ay sulfuric acid extraction.
Ang proseso ay nagpapatuloy ayon sa sumusunod na summary equation:
Ca 5 F(PO 4) 3 + 5H 2 SO 4 = 5CaSO 4 (tv) + 3H 3 PO 4 + HF.
Depende sa temperatura ng proseso at ang konsentrasyon ng P2O5 sa solusyon, ang calcium sulfate (phosphogypsum) ay inilabas sa anyo ng CaSO4 2H2O (dehydrate mode), CaSO4 0.5H2O (hemihydrate mode) at CaSO4 (anhydride mode). Nakita ng unang dalawang mode ang pamamahagi ng industriya.
Ang nagreresultang hydrogen fluoride ay tumutugon sa H2SiO3
4HF + H 2 SiO 3 = SiF 4 + 3H 2 O.
Sa kasong ito, ang SiF4 ay bahagyang inilabas sa bahagi ng gas, at bahagyang nananatili sa solusyon ng EPA sa anyo ng H2SiF6.
Karaniwan, ang nagreresultang acid sa pagkuha ay kontaminado ng mga impurities ng hilaw na materyal at may mababang konsentrasyon (25-32% P 2 O 5), kaya dapat itong sumingaw sa mas mataas na konsentrasyon.
Ang pangunahing bentahe ng proseso ng pagkuha ay ang pagiging simple nito at ang kakayahang makagawa ng mas murang H 3 PO 4. Disadvantage - ang nagreresultang EPA ay kontaminado ng isang admixture ng sesquioxides (Al2O3, Fe2O3), fluorine compound at CaSO 4.
Produksyon ng phosphoric acid sa pamamagitan ng dihydrate at hemihydrate na pamamaraan
Mayroong iba't ibang mga pamamaraan para sa paggawa ng phosphoric acid na may iba't ibang konsentrasyon na may paglabas ng calcium sulfate dihydrate. Ang pinaka-maginhawang pag-uuri at pagsusuri iba't ibang paraan depende sa konsentrasyon ng nagresultang acid, dahil ito ang pangunahing tagapagpahiwatig ng kalidad ng produkto at isa sa mga pangunahing teknolohikal na mga parameter na tumutukoy sa lahat ng iba pa - temperatura, tagal ng pakikipag-ugnayan ng mga reagents, hugis at pag-filter ng mga katangian ng inilabas na mga kristal na calcium sulfate. , atbp.
Sa kasalukuyan, ang H 3 PO 4 ay ginawa gamit ang dihydrate method na may nilalaman na 20-25% P 2 O 5 (karaniwan ay mula sa mababang uri ng hilaw na materyales - mahihirap na phosphorite) at 30-32% P 2 O 5 (mula sa mataas na kalidad. hilaw na materyales - apatite concentrate)
Kapag gumagawa ng acid na naglalaman ng 30-32% P 2 O 5 sa pamamagitan ng hemihydrate-dehydrate method, ang proseso ay isinasagawa sa dalawang yugto. Ang unang yugto - ang agnas ng pospeyt - ay isinasagawa sa ilalim ng naturang mga kondisyon kapag ang calcium sulfate ay inilabas sa anyo ng isang medyo matatag na hemihydrate na hindi na-hydrated sa panahon ng proseso ng pagkuha sa dyipsum. Sa ikalawang yugto, ang pinakawalan na hemihydrate, na hindi hiwalay sa likidong bahagi, ay na-recrystallize sa reaksyong slurry sa isang dihydrate sa pagkakaroon ng mga kristal na buto ng dyipsum, na naglalabas ng malalaking, mahusay na nabuo at mabilis na pagsala ng mga kristal.
Ang mga bentahe ng pamamaraang ito ay ang maximum (hanggang 98.5%) na pagkuha ng phosphoric acid mula sa hilaw na materyal sa solusyon na may kaunting pagkonsumo ng sulfuric acid at ang paggawa ng mataas na kalidad na dyipsum na naglalaman ng hindi hihigit sa 0.3% ng kabuuang P 2 O 5 ( sa halip na karaniwang 0.5-1 .5%) at 0.02-0.08% na nalulusaw sa tubig P 2 O 5. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pag-iwas sa pagpapalit ng mga ion ng sulfate sa kristal na sala-sala ng namuo at ang pagpapakawala ng mga ion ng HPO4-, na napanatili (na-adsorbed sa ibabaw ng unang inilabas na mga particle ng solidong bahagi, dahil ang hemihydrate ay dati nang lumipas. sa likidong bahagi.
Sa kaibahan sa kasalukuyang ginagamit na paraan ng dihydrate, ang paraan ng hemihydrate ay maaaring gamitin upang maghanda ng acid na naglalaman ng 45-50% P 2 O 5 . Ginagawa nitong posible na dagdagan ang kapasidad ng mga umiiral na workshop ng 1.5 - 1.8 beses at bahagyang bawasan ang dami ng basura - nalalabi ng sulfate.
Para sa paggawa ng puro posporus at kumplikadong pataba, kinakailangan ang phosphoric acid na naglalaman ng 37-55% P2O5 o higit pa, at para sa produksyon ng ammonium polyphosphate at puro likidong pataba, kinakailangan ang acid na naglalaman ng 72-83% P2O5. Samakatuwid, sa maraming mga kaso, ang pagkuha ng phosphoric acid ay puro sa pamamagitan ng pagsingaw.
Ang produksyon ng phosphoric acid na naglalaman ng hanggang 55% P 2 O 5 sa pamamagitan ng anhydrite method (nang walang evaporation) ay nasa pilot development stage. Ang pinakamadaling paraan upang makakuha ng acid na naglalaman ng 53-55% P 2 O 5, dahil ang proseso ay nabawasan lamang sa pagsingaw ng tubig at hindi sinamahan ng dehydration ng phosphoric acid at ang pagbuo ng phosphoric anhydrite na wala sa ortho form. Gayunpaman, ang prosesong ito ay kumplikado sa pamamagitan ng matinding kaagnasan ng kagamitan at ang paglabas ng mga impurities na nakapaloob sa acid.
Ang mainit na phosphoric acid ay may malakas na kinakaing unti-unting epekto sa karamihan sa mga kilalang metal, haluang metal at silicate-ceramic na materyales. Ang mga precipitates na inilabas sa panahon ng proseso ng pagsingaw ay maaaring makabara sa kagamitan, na nagreresulta sa isang matalim na pagbawas sa pagiging produktibo nito. Ito ay nagpapahirap sa paggamit ng karaniwan at malawakang pagsingaw ng mga halaman para sa pagsingaw ng phosphoric acid. Ang acid na naglalaman ng 53 - 55% P2O5 ay maaaring makuha mula sa medyo bahagyang kontaminadong phosphate - apatite concentrate o enriched high-grade phosphorite
Produksyon ng phosphoric acid sa pamamagitan ng iba pang mga pamamaraan
Ang interes sa industriya ay ang paraan para sa paggawa ng H3PO4, batay sa oksihenasyon ng posporus na may singaw ng tubig sa isang tansong-zirconium catalyst, pinakamainam na kondisyon ng proseso: t = 973°C, ratio ng singaw ng tubig sa posporus ay 20:1
P 4 + 16H 2 O = 4H 3 PO 4 + 10H 2 + 1306.28 kJ.
Sa mga kondisyon ng laboratoryo ay nakuha ang H3PO4
3P + 5HNO 3 + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO
Ang pagkuha ng phosphoric acid mula sa mga pospeyt na may sulfuric acid ay may mga makabuluhang disadvantages: mataas na pagkonsumo ng sulfuric acid (2.5 - 3.1 tonelada ng monohydrate bawat 1 tonelada ng P2O5) at ang pangangailangan na magproseso o mag-imbak ng isang malaking halaga ng basura - phosphogypsum (4.5 -6.0 tonelada bawat 1 t ng P2O5 sa mga tuntunin ng tuyong bagay), ang pagproseso ng kung saan sa sulfuric acid ay nauugnay sa sabay-sabay na paggawa ng makabuluhang dami ng semento o dayap, na hindi nakakahanap ng sapat na mga benta sa lahat ng dako. Samakatuwid, ang mga posibilidad ng pagkuha ng phosphoric acid sa iba pang mga inorganic acid - nitric, hydrochloric, hydrofluoric at hydrofluorosilicic - ay patuloy na hinahanap.
Ang pangunahing kahirapan sa agnas ng pospeyt na may nitric o hydrochloric acid ay ang paghihiwalay ng phosphoric acid mula sa mataas na natutunaw na nitrate at calcium chloride. Kapag gumagamit ng mga fluorosilicic o hydrofluoric acid, may ilalabas na precipitate na madaling mahihiwalay sa pamamagitan ng pagsasala. Gayunpaman, sa kasong ito, ang acid regeneration ay nangangailangan ng paggamit ng mataas na temperatura, ngunit posible na isagawa ang proseso nang walang karagdagang mga reagents - mga acid, gamit ang fluorine na nakapaloob sa mga hilaw na materyales.
Paghahanda ng mga phosphate
Ang nilalaman ng iba't ibang anionic na anyo sa solusyon ay nakasalalay sa pH ng solusyon. Ang lahat ng alkali metal at ammonium phosphate ay lubos na natutunaw sa tubig. Para sa iba pang mga metal, ang mga dihydrogen phosphate lamang ang natutunaw. Ang mga solusyon ng medium alkali metal phosphates ay may mataas na alkaline na reaksyon dahil sa hydrolysis. (0.1 M Na3PO4 solution ay may pH na 12.7). Sa ilalim ng mga kundisyong ito, sa pagkakaroon ng mga average na phosphate ng alkali metal bilang isang reagent, hindi posible na makakuha ng average na mga phosphate ng iba pang mga metal - alinman sa mga pangunahing asin o hydroxides at oxides ay namuo mula sa mga solusyon:
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 2 HPO 4 + 2NaNO 3
Samakatuwid, upang makakuha ng mga medium na asing-gamot ng phosphoric acid, kinakailangan upang bawasan ang pH. Ito ay nakamit gamit ang isang solusyon ng sodium hydrogen phosphate sa pagkakaroon ng ammonia:
2Na 2 HPO 4 + CaCl 2 + 2 NH 3 = Ca 3 (PO 4) 2 + 2 NH 4 Cl + 4NaCl
Maaari ka ring makakuha ng mga phosphate (parehong katamtaman at acidic) sa pamamagitan ng mga reaksyon ng palitan, kung saan mayroong maraming iba't ibang mga pagkakaiba-iba ng mga reagents:
1. Direktang pakikipag-ugnayan ng metal sa phosphoric acid:
2H3PO4+3Ca= Ca3(PO4)2+ 3H2
2. Reaksyon sa pagitan ng basic oxide at phosphoric acid:
2H 3 PO 4 + 3CaO = Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 O
3. Palitan ng reaksyon sa pagitan ng mga asin, na ang isa ay kinakailangang naglalaman ng phosphate o dihydrogen phosphate anion:
2Na 3 PO 4 + 3CaCl 2 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6NaCl.
4. Palitan ng reaksyon sa pagitan ng phosphoric acid at hydroxide:
2H 3 PO 4 + 3Ca(OH) 2 = CaHPO 4 2H 2 O
2H 3 PO 4 + 3NaOH = Na 3 PO 4 + 3H 2 O
5. Phosphate at hydroxide exchange reaction:
2Na 3 PO 4 + 3Ca(OH) 2 = Ca 3 (PO 4) 2 + 3 NaOH
6. Pakikipag-ugnayan ng dihydrogen phosphates o hydrogen phosphates sa alkali:
Posibleng makakuha ng pospeyt nang direkta mula sa simpleng sangkap na posporus. Ang puting posporus ay natunaw sa isang alkalina na solusyon ng hydrogen peroxide:
P 4 + 10H 2 O 2 + 12NaOH = 4Na 3 PO 4 + 16H 2 O
Ang pangunahing paraan ng pagsubaybay sa kadalisayan ng nagresultang tubig na hindi matutunaw na pospeyt ay ang masaganang paghuhugas ng tubig kapag sinasala ang namuo. Tulad ng para sa nalulusaw sa tubig na ammonium at alkali metal phosphate, ang maingat at paulit-ulit na pagkikristal ay kinakailangan upang makontrol ang kadalisayan, pati na rin ang paunang pagsasala ng solusyon mula sa posibleng hindi matutunaw na mga impurities.
Ang lahat ng mga pamamaraan sa itaas para sa synthesis ng mga pospeyt ay naaangkop kapwa sa mga kondisyon ng laboratoryo at sa industriya.