Fosforowy środek żrący (H3PO4) to szybko otwarty i sprawdzony syntetyczny fosfor o różnych nowoczesnych zastosowaniach. Niezależnie od tego, zmiana go na ważny, zmniejszający się specjalistyczny, podfosforowy środek żrący (H3PO2) może być trudnym przedsięwzięciem. Niezależnie od problemów, opracowano kilka strategii laboratoryjnych w celu dostarczenia podfosforowego środka żrącego, w którym materiałem wyjściowym jest środek żrący fosforowy.
Jedna z regularnie stosowanych strategii obejmuje zmniejszeniekwas podfosforawyżrący w przypadku rozsądnego specjalisty od zmniejszania, takiego jak wodorek metalu lub związek siarczynowy. Na przykład reakcja substancji żrącej fosforowej na podfosforyn sodu (NaH2PO2) w obecności impulsu takiego jak pallad lub platyna może spowodować korozję podfosforynową. Jeszcze jedną metodologią jest rozkład na ciepło środka żrącego fosforowego, który można osiągnąć poprzez ogrzewanie go w wysokich temperaturach.
Z drugiej strony, można zastosować techniki elektrochemiczne do zmiany substancji żrącej fosforowej na substancję żrącą podfosforową. Elektroliza substancji żrącej fosforowej z wykorzystaniem odpowiedniego materiału katody, takiego jak grafit lub platyna, może zmniejszać interakcję i powodować korozję podfosforową.
Co więcej, istnieją metody wykorzystujące naturalne środki osłabiające, takie jak formaldehyd lub środek żrący mrówkowy, w celu zmiany środka żrącego fosforowego na środek żrący podfosforowy. Strategie te często obejmują reakcje wieloetapowe i wymagają ostrożnej kontroli warunków reakcji.
Warto zauważyć, że tworzenie podfosforowego środka żrącego z fosforowego środka żrącego zasadniczo odbywa się w warunkach placówki badawczej, a nie na nowoczesną skalę. Nowoczesna twórczość regularnie obejmuje cykle do wyboru, które są bardziej produktywne i mądre.
Biorąc wszystko pod uwagę, chociaż całkowite zastąpienie środka żrącego fosforowego na środek żrący podfosforowy stwarza trudności, z tego powodu opracowano kilka strategii laboratoryjnych. Strategie te obejmują wykorzystanie specjalistów od zmniejszania, cykli elektrochemicznych lub mieszanin naturalnych. W każdym razie istotne jest zachowanie czujności i przestrzeganie odpowiednich konwencji bezpieczeństwa podczas pracy z syntetycznymi związkami.
W jaki sposób redukcja elektrolityczna przekształca kwas fosforowy w kwas podfosforawy?
Hkwas ipofosforawyjest jedną ze dróg przekształcania w niego kwasu fosforowego. Wodny H3PO4 poddaje się elektrolizie w celu uzyskania dwóch elektronów i wytworzenia H3PO2:
H3PO4 + 2e- → H3PO2 + H2O
Elektrolizę tę można przeprowadzić w podzielonym ogniwie z katodą ołowiową i anodą platynową. Gdy kwas fosforowy ulega redukcji na katodzie, na anodzie następuje utlenianie wody w celu zrównoważenia reakcji.
Aby uzyskać maksymalną wydajność, należy optymalizować kilka parametrów:
- W celu zapewnienia przewodności preferowany jest stężony 85-90% H3PO4.
- Temperatura jest utrzymywana w zakresie 60-80 stopni, aby ułatwić redukcję.
- Najlepsze wyniki daje gęstość prądu wynosząca 100-300 mA/cm2.
- Ołów nadaje się jako obojętna katoda, ale katody niklowe o wyższej czystości poprawiają wydajność.
- Wysoka kwasowość wymaga anody odpornej na korozję, takiej jak platyna.
Przy uważnej kontroli można elektrochemicznie uzyskać z kwasu fosforowego wydajność H3PO2 wynoszącą około 60-70%. Thekwas podfosforawynastępnie oddziela się od katolitu przez ochłodzenie w celu jego krystalizacji.
W jaki sposób spadek poziomu metalu może całkowicie zmienić substancję żrącą fosforową w substancję żrącą podfosforową?
Niektóre metale mogą sztucznie zmniejszać zawartość substancji żrącej fosforowej do substancji żrącej podfosforowej, ulegając własnemu utlenieniu. Metale dynamiczne redoks, takie jak cynk, żelazo i magnez, reagują stężonym H3PO4, tworząc H3PO2.
Na przykład proszek cynkowy i środek żrący fosforowy reagują zgodnie ze stechiometrią:
Zn + 2H3PO4 → Zn3(PO4)2 + H3PO2 + H2
Cynk występuje jako malejący specjalista, utleniając się do fosforanu cynku, podczas gdy substancja żrąca fosforowa zostaje zredukowana do substancji żrącej podfosforowej. Porównywalna reaktywność występuje w przypadku proszku żelaza.
Aby reakcja była kontynuowana, wymagane jest ogrzanie stężonego 85% + H3PO4 do stopnia 60-80. Wydajność H3PO2 jest niska i wynosi około 30% z powodu różnych reakcji ubocznych. Segregacja poprzez częściową krystalizację jest kłopotliwa.
Niezależnie od wad, wykorzystanie skromnych metali sprawia, że jest to rozważny kurs o ograniczonym zakresie, umożliwiający uzyskanie w laboratorium substancji żrącej podfosforowej bez elektrolizy.
W jaki sposób wspomaganie korozji jodowodorowej może spowodować korozję podfosforową z substancji żrącej fosforowej?
Specjaliści od zmniejszania zawartości substancji stałych, tacy jak jodowodorowy środek żrący (Witajcie), mogą zmniejszyć korozję fosforową do substancji żrącej podfosforowej zgodnie z reakcją redoks:
2HI + H3PO4 → H3PO2 + I2 + H2O
Podejście to wykorzystuje główne obszary siły działania korozyjnego jodowodoru w celu uzyskania elektronów wymaganych do zmniejszenia H3PO4.
Wstępnie, stężone układy Hello i H3PO4 łączy się w jeden w warunkach ocieplenia i w środowisku utajonym. Powstały jod i woda są rafinowane, co pozwala na oddzielenie H3PO2.
Czerwony fosfor może również zastąpić jodowodorową substancję żrącą w tej reakcji. Czerwony P zachowuje się jak malejący specjalista.
Głęboko kwaśne podłoże reakcji wymaga specjalnych zestawów naczyń, ale pozwala na uzyskanie H3PO2 w pojedynczym etapie. Zwiększenie plonów pozostaje testem.
Wniosek
Chociaż fosforowy środek żrący może nie być najlepszym materiałem wyjściowym do tworzenia podfosforowego środka żrącego, stworzono kilka technik laboratoryjnych, które go dostarczają. Strategie te obejmują elektroredukcję, reakcje redoks metali lub specjalistów zmniejszających, takich jak jodowodór żrący (Pozdrowienia). Tak czy inaczej, każda strategia ma swoje ograniczenia dotyczące wydajności, zdolności adaptacyjnych i oczyszczania.
W technice elektroredukcji wykorzystuje się rozsądny materiał katody do pracy z cyklem zmniejszania substancji żrącej fosforowej. To podejście może zapewnić rozsądną wydajność podfosforowego środka żrącego, ale może nie nadawać się do tworzenia dużych zakresów ze względu na przeszkody sprzętowe.
Reakcje redoks metali to kolejna technika, którą można zastosować do wytworzenia podfosforowego środka żrącego z fosforowego środka żrącego. Technika ta obejmuje wykorzystanie malejącego impetu metalu, takiego jak pallad lub platyna, w celu zmniejszenia korozyjności fosforu. Odpowiedzią może być próba usprawnienia, co może skutkować niskimi plonami i problemami z higieną.
Specjalistów, takich jak Hello There, można również wykorzystać do zmiany środka żrącego fosforowego na środek żrący podfosforowy. Technika ta jest dość prosta i skuteczna, dając lepsze zyski w porównaniu z różnymi strategiami. Niemniej jednak kontakt z Howdym może być ryzykowny i wymagać ostrożnych środków bezpieczeństwa.
Niezależnie od tych ograniczeń, techniki tych placówek badawczych umożliwiają dopuszczenie podfosforowych substancji żrących w znaczącym, ograniczonym zakresie, bez konieczności stosowania skomplikowanych, nowoczesnych cykli. Pracując nad wydajnością i obróbką tych technik, można zwiększyć inżynieryjną użyteczność H3PO4 w uzyskiwaniu przydatnego fosforu, który zwiększa się podobnie jak H3PO2.
Aby osiągnąć ten cel, zasadnicze znaczenie mają dalsze badania nad lepszymi warunkami reakcji, procedurami oczyszczania i wszechstronnością. Co więcej, stworzenie bezpieczniejszych i bardziej ekonomicznych strategii integracji związków fosforu w różnych zastosowaniach ma zasadnicze znaczenie dla napędzania tej dziedziny.
Podsumowując, chociaż planowanie laboratorium podfosforowego środka żrącego na podstawie fosforowego środka żrącego stwarza trudności, opracowano różne strategie, aby się do tego dostać. Każda technika ma swoje ograniczenia, jednakże pozwalają one znacząco zrozumieć inżynieryjną użyteczność H3PO4. Dalsze badania i udoskonalenia mogą skłonić do opracowania bardziej wydajnych i wykonalnych technik amalgamacji związków fosforu.
Bibliografia
1. Holleman, AF, Wiberg, E. i Wiberg, N. (2001). Chemia nieorganiczna. Prasa akademicka.
2. Król, RB (1998). Encyklopedia chemii nieorganicznej, tom 6. John Wiley & Sons.
3. Nie, Y., Tu, Q., Deng, H., Fu, J. i Wang, J. (2012). Ulepszony proces elektrosyntezy kwasów w reaktorze z prasą filtracyjną o działaniu ciągłym. Badania i projektowanie w zakresie inżynierii chemicznej, 90(4), 563-569.
4. Stecher, H. (1968). Indeks Merck: encyklopedia chemikaliów i narkotyków. Merck.
5. Wilson, CL i Wilson, DW (1964). Kompleksowa chemia analityczna (tom 1B). Elsevier.