Kwas podfosforawy(H3PO2) jest umiarkowanie interesującym kwasem tlenowym fosforu, znanym ze swoich znacznych właściwości zmniejszających. Pomimo ograniczonego tworzenia w ogromnym zakresie, istnieje kilka strategii orkiestracji tego konkretnego związku nieorganicznego w placówce badawczej i nowoczesnych środowiskach. Te kursy związkowe obejmują kontrolowaną reakcję związków fosforu przy pomocy zmniejszających się specjalistów, prowadzącą do kwasu podfosforawego. W laboratorium kwas może być gotowy poprzez zmniejszenie stężenia trójchlorku lub pięciotlenku fosforu za pomocą soli podfosforynowych lub innych zmniejszających się specjalistów. Na nowoczesną skalę kwas jest powszechnie wytwarzany przez hydrolizę trójchlorku fosforu lub w reakcji fosfiny z wodą.
Ze względu na swoje malejące właściwości,podfosforowy kwasśledzi zastosowania w różnych dziedzinach, w tym w kombinacjach syntetycznych, platerowaniu metalem oraz jako specjalista równoważący dla określonych mieszanin. Jego nowatorskie walory sprawiają, że mimo umiarkowanie niskiego wolumenu twórczości odgrywa on znaczącą rolę w jednoznacznych cyklach nowożytnych.
Jak można przygotować kwas podfosforawy poprzez zakwaszenie fosforków metali?
Regularna strategia tworzeniakwas podfosforawyobejmuje reakcję fosforków metali z płynnymi kwasami mineralnymi. Rozpuszczalne fosforki metali nieszlachetnych, na przykład fosforek sodu i fosforek potasu, przechodzą reakcję z kwasowy lub siarkowy, powodujący korozję, dający H3PO2, jak wskazuje stechiometria:
NaPH2 + 2HCl → NaCl + H3PO2
Cykl rozpoczyna się od zawieszenia fosforku metalu w stężeniukwas podfosforawyi delikatnie ogrzewać mieszaninę pod chłodnicą zwrotną przez kilka godzin. Podczas tej reakcji kwas zostaje uwolniony i pozostaje w układzie rozłożony, podczas gdy chlorek metalu przyspiesza. Kolejny etap obejmuje filtrację w celu wyizolowania osadu, po czym H3PO2 można oddzielić od filtratu poprzez fragmentaryczną krystalizację po ochłodzeniu.
Metodologia do wyboru obejmuje wykorzystanie wstępnie oprawionego podfosforynu wapnia (Ca(H2PO2)2) jako materiału wyjściowego zamiast fosforku sodu. Pozwala to uniknąć konieczności zajmowania się receptywnymi fosforkami soli metali. Reakcja podfosforynu wapnia na działanie korozyjne siarki w wyniku zmiany soli nakwas podfosforawy, które można odłączyć od siarczanu wapnia, zachęcają do:
Ca(H2PO2)2 + H2SO4 → 2H3PO2 + CaSO4
W skrócie, obróbka korozyjna podfosforynów lub fosforków zapewnia bezpośrednią drogę do uzyskaniakwas podfosforawyw warunkach ośrodków badawczych. W każdym razie istotne jest zauważenie, że zajmowanie się niszczycielskimi kwasami na ogromną skalę stwarza krytyczne wyzwania.
Stosowanie fosforków metali lub wstępnie oprawionego podfosforynu wapnia uwzględnia tworzenie kwasu poprzez kontrolowane reakcje z kwasami mineralnymi. Niezależnie od prostoty tej strategii, należy starannie rozważyć realne rozważania dotyczące ochrony przed niszczącymi kwasami, a także podawania skutków ubocznych, jednocześnie zwiększając cykl tworzenia.
W jaki sposób elektroliza kwasu fosforawego jest wykorzystywana do produkcji kwasu podfosforawego?
We współczesnych cyklachkwas podfosforawypowstaje w wyniku elektrochemicznego zmniejszenia substancji żrącej fosforu (H3PO3). Technika ta obejmuje elektrolizę płynu H3PO3 w oddzielnym ogniwie z katodą ołowiową i anodą platynową:
H3PO3 + H2O + 2e- → H3PO2 + 2OH-
Podczas tej elektrolizy na katodzie zmniejsza się działanie żrące fosforu, podczas gdy na anodzie zachodzi utlenianie wody, aby zachować równowagę. Dalszy układ zawierakwas podfosforawyi wodorotlenek sodu. Następująca fermentacja powoduje wytrącanie się H3PO2, który jest następnie odkażany poprzez krystalizację.
Różne granice cykli, takie jak pH, temperatura, grubość prądu i dobór katod, są pieczołowicie ulepszane w celu poprawy wydajności i wydajności. Jako materiał wyjściowy preferowany jest środek żrący fosforowy w stosunku do środka żrącego fosforowego ze względu na niższy warunek obniżenia napięcia.
Ta metodologia elektrochemiczna umożliwia trwałe tworzenie kwasu podfosforawego o wysokiej czystości, bez konieczności stosowania niszczycielskich kwasów. Jest powszechnie postrzegana jako preferowana strategia w przypadku nowoczesnych dzieł o ogromnym zakresie, ze względu na jej zdolność do ciągłego wytwarzania kwasu o wysokiej nieskazitelności, spełniając surowe wymagania współczesnych zastosowań. Co więcej, technika ta gwarantuje dobre samopoczucie i biegłość w opracowywaniu kwasu, co wiąże się ze strategią podejmowania decyzji w przypadku produkcji na nowoczesną skalę.
W jaki sposób utlenianie metali może spowodować powstanie kwasu podfosforawego?
Kwas podfosforawy można otrzymać w wyniku utleniania określonych metali, na przykład żelaza lub cynku, w obecności żrących soli fosforowych lub fosforanowych, czerpiąc korzyści z ruchu redoks tych metali.
Na przykład, gdy proszek cynkowy zostanie ogrzany za pomocą żrącego środka fosforowego, w odpowiedzi nagle powstaje fosforan cynku i kwas:
Zn + 2H3PO4 → Zn3(PO4)2 + H3PO2 + H2
Ponadto żelazo reaguje również żrącym związkiem fosforowym, wytwarzając kwas podfosforawy. Oddzielenie H3PO2 od kombinacji elementów można osiągnąć poprzez wykorzystanie jego niskiej rozpuszczalności w stężonym H3PO4.
To podejście oparte na redukcji redoks uwzględnia wykorzystanie opłacalnych metali, takich jak żelazo i cynk, zamiast polegać na kosztownych materiałach wyjściowych z fosforu. W każdym razie wydajność kwasu przy zastosowaniu tej techniki jest nieco niska, a cykl odłączania jest trudny ze względu na rywalizujące reakcje uboczne. W każdym razie podejście to zapewnia bezpośrednią metodę uzyskiwania niewielkich ilości kwasu w warunkach laboratoryjnych.
Wniosek
Hkwas ipofosforawyunion obejmuje trzy podstawowe strategie: obróbkę korozyjną fosforków, elektroredukcję środka żrącego fosforu i utlenianie metali w połączeniu ze środkiem żrącym fosforowym. We współczesnych warunkach metody elektrochemiczne są w przeważającej mierze wykorzystywane do tworzenia przedsiębiorstw ze względu na ich biegłość i możliwości adaptacji. Alternatywnie, w metodologii laboratoryjnej o ograniczonym zakresie, analitycy często wybierają reakcje korozyjne, w tym fosforki lub wiek redoks z metali i soli fosforanowych, aby zmieszać kwas.
Obróbka korozyjna fosforków obejmuje reakcję fosforków metali z kwasami mineralnymi w celu uzyskaniakwas podfosforawy, cykl wymagający kontrolowanych warunków, aby zapobiec reakcjom ubocznym i zagwarantować idealny plon. Elektroredukcja substancji żrącej fosforu obejmuje wykorzystanie energii do przemiany substancji żrącej fosforowej w kwas, co zapewnia prostszą i skuteczniejszą strategię tworzenia ogromnych możliwości. Utlenianie metali w połączeniu ze środkiem żrącym fosforowym daje planowy przebieg produkcji kwasu, wykorzystując właściwości redoks metali w świetle substancji żrących fosforu.
Bibliografia
1. Becker, GW (1983). Fosforany i kwas fosforowy. Marcel Dekker, Inc.
2. Holleman, AF, Wiberg, E. i Wiberg, N. (2001). Chemia nieorganiczna. Prasa akademicka.
3. Król, RB (1998). Encyklopedia chemii nieorganicznej, tom 6. John Wiley & Sons.
4. Nie, Y., Tu, Q., Deng, H., Fu, J. i Wang, J. (2012). Ulepszony proces elektrosyntezy kwasu podfosforawego w reaktorze z prasą filtracyjną o działaniu ciągłym. Badania i projektowanie w zakresie inżynierii chemicznej, 90(4), 563-569.
5. Stecher, H. (1968). Indeks chemikaliów i leków firmy Merck. Spółka Merck & Company zarejestrowana.