วิธีสร้างกรดไฮโปฟอสฟอรัส

กรดไฮโปฟอสฟอรัส(H3PO2) เป็นฟอสฟอรัสออกซีซิดที่น่าสนใจปานกลาง ซึ่งเป็นที่รู้จักจากความสามารถในการลดลงอย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าจะมีการจำกัดขอบเขตการผลิตในขอบเขตอันมหาศาล แต่ก็มีกลยุทธ์บางประการสำหรับการเตรียมสารประกอบอนินทรีย์นี้ในศูนย์วิจัยและสภาพแวดล้อมสมัยใหม่ หลักสูตรการรวมกลุ่มเหล่านี้ประกอบด้วยการควบคุมการตอบสนองของสารประกอบฟอสฟอรัสกับผู้เชี่ยวชาญที่ลดลงเพื่อให้ได้กรดไฮโปฟอสฟอรัส ในห้องปฏิบัติการ กรดสามารถเตรียมได้โดยการลดฟอสฟอรัสไตรคลอไรด์หรือฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ด้วยเกลือไฮโปฟอสไฟต์หรือผู้เชี่ยวชาญอื่นๆ ที่ลดลง ในปัจจุบัน กรดมักเกิดจากการไฮโดรไลซิสของฟอสฟอรัส ไตรคลอไรด์ หรือจากการตอบสนองของฟอสฟีนกับน้ำ

เนื่องจากคุณสมบัติลดลงไฮโปฟอสฟอรัส กรดติดตามการใช้งานในด้านต่างๆ รวมถึงส่วนผสมสังเคราะห์ การชุบโลหะ และในฐานะผู้เชี่ยวชาญด้านการปรับสมดุลสำหรับส่วนผสมเฉพาะ คุณสมบัติใหม่ของมันทำให้เป็นส่วนสำคัญในวัฏจักรสมัยใหม่ที่ชัดเจน โดยไม่คำนึงถึงปริมาณการสร้างที่ต่ำปานกลาง

สามารถเตรียมกรดไฮโปฟอสฟอรัสโดยการทำให้โลหะฟอสไฟด์เป็นกรดได้อย่างไร

กลยุทธ์ปกติสำหรับการสร้างกรดไฮโปฟอสฟอรัสรวมถึงการตอบสนองของฟอสไฟด์ของโลหะกับกรดแร่ของเหลว ฟอสไฟด์โลหะฐานที่ละลายน้ำได้ เช่น โซเดียมฟอสไฟด์ และโพแทสเซียมฟอสไฟด์ จะต้องผ่านการตอบสนองกับ กรดหรือซัลฟิวริกกัดกร่อนเพื่อให้ได้ H3PO2 ตามที่ระบุโดยปริมาณสัมพันธ์:

NaPH2 + 2HCl → NaCl + H3PO2

วัฏจักรเริ่มต้นด้วยการระงับโลหะฟอสไฟด์ให้เข้มข้นกรดไฮโปฟอสฟอรัสและค่อยๆ ไหลย้อนส่วนผสมเป็นเวลาสองสามชั่วโมง ในระหว่างการตอบสนองนี้ กรดจะถูกปลดปล่อยและคงสลายอยู่ในการจัดเรียง ในขณะที่โลหะคลอไรด์จะเร่งออกมา ขั้นต่อมารวมถึงการกรองเพื่อแยกแรงกระตุ้น หลังจากนั้นสามารถแยก H3PO2 ออกจากสิ่งที่กรองผ่านการตกผลึกแบบเป็นชิ้นเป็นอันหลังจากการทำความเย็น

วิธีการเลือกประกอบด้วยการใช้แคลเซียมไฮโปฟอสไฟต์ (Ca(H2PO2)2) ที่เตรียมไว้ล่วงหน้าเป็นวัสดุตั้งต้น แทนที่จะเป็นโซเดียมฟอสไฟด์ วิธีนี้ช่วยหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการจัดการกับฟอสไฟด์ของโลหะเกลือที่รับได้ การตอบสนองของแคลเซียมไฮโปฟอสไฟต์กับผลการกัดกร่อนของซัลฟิวริกในการเปลี่ยนแปลงของเกลือเป็นกรดไฮโปฟอสฟอรัสซึ่งสามารถตัดการเชื่อมต่อจากแคลเซียมซัลเฟตได้:

Ca(H2PO2)2 + H2SO4 → 2H3PO2 + CaSO4

โดยสรุปแล้ว การบำบัดไฮโปฟอสไฟต์หรือฟอสไฟด์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนนั้นเป็นหนทางโดยตรงในการได้รับกรดไฮโปฟอสฟอรัสในการตั้งค่าศูนย์วิจัย ไม่ว่าในกรณีใด การสังเกตว่าการดูแลกรดทำลายล้างในวงกว้างทำให้เกิดความท้าทายที่สำคัญเป็นสิ่งสำคัญ

การใช้โลหะฟอสไฟด์หรือแคลเซียมไฮโปฟอสไฟต์สำเร็จรูปจะพิจารณาถึงการสร้างกรดผ่านการควบคุมการตอบสนองกับกรดแร่ แม้จะมีความตรงไปตรงมาของกลยุทธ์นี้ แต่การไตร่ตรองอย่างจริงจังเกี่ยวกับการบำบัดกรดทำลายที่ได้รับการป้องกัน เช่นเดียวกับการให้ผลข้างเคียง ควรได้รับการดูแลอย่างระมัดระวังในขณะที่เพิ่มวงจรการสร้าง

อิเล็กโทรไลซิสของกรดฟอสฟอรัสใช้ในการผลิตกรดไฮโปฟอสฟอรัสได้อย่างไร

ในวัฏจักรสมัยใหม่กรดไฮโปฟอสฟอรัสถูกสร้างขึ้นโดยการลดการกัดกร่อนของฟอสฟอรัสด้วยไฟฟ้าเคมี (H3PO3) เทคนิคนี้รวมถึงของไหลด้วยไฟฟ้า H3PO3 ในเซลล์ที่แยกจากกันโดยมีแคโทดตะกั่วและแอโนดแพลทินัม:

H3PO3 + H2O + 2e-→ H3PO2 + 2OH-

ในระหว่างอิเล็กโทรลิซิสนี้ การกัดกร่อนของฟอสฟอรัสจะลดลงที่แคโทด ในขณะที่การเกิดออกซิเดชันของน้ำที่ขั้วบวกเพื่อรักษาสมดุล ข้อตกลงภายหลังประกอบด้วยกรดไฮโปฟอสฟอรัสและโซเดียมไฮดรอกไซด์ การหมักที่ตามมาทำให้เกิดการตกตะกอนของ H3PO2 ซึ่งจากนั้นจะถูกกำจัดการปนเปื้อนโดยการตกผลึก

ขอบเขตวงจรต่างๆ เช่น pH อุณหภูมิ ความหนากระแสไฟฟ้า และการเลือกแคโทด ได้รับการปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อปรับปรุงผลผลิตและประสิทธิภาพ การกัดกร่อนของฟอสฟอรัสเป็นที่ต้องการมากกว่าการกัดกร่อนของฟอสฟอริกเป็นวัสดุเริ่มต้นเนื่องจากมีข้อกำหนดเบื้องต้นเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าในการลด

วิธีการเคมีไฟฟ้านี้นำเสนอการสร้างกรดไฮโปฟอสฟอรัสที่มีความไม่มีที่ติสูงอย่างต่อเนื่องโดยไม่จำเป็นต้องใช้กรดทำลาย มันถูกมองอย่างกว้างๆ ว่าเป็นกลยุทธ์ที่ได้รับความนิยมสำหรับการสร้างสรรค์สมัยใหม่ในขอบเขตขนาดใหญ่ เนื่องจากมีความสามารถในการผลิตกรดที่มีความไม่มีที่ติสูงอย่างสม่ำเสมอ ตอบสนองความต้องการคุณธรรมอันเข้มงวดของการใช้งานสมัยใหม่ นอกจากนี้ เทคนิคนี้ยังรับประกันความเป็นอยู่ที่ดีและความชำนาญในการพัฒนากรด ควบคู่ไปกับกลยุทธ์ในการตัดสินใจสำหรับการผลิตในระดับสมัยใหม่

ออกซิเดชันของโลหะสามารถผลิตกรดไฮโปฟอสฟอรัสได้อย่างไร?

กรดไฮโปฟอสฟอรัสสามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างการออกซิเดชันของโลหะจำเพาะ เช่น เหล็กหรือสังกะสีในบริเวณที่มีการกัดกร่อนของฟอสฟอริกหรือเกลือฟอสเฟต ซึ่งได้ประโยชน์จากการเคลื่อนที่รีดอกซ์ของโลหะเหล่านี้

ตัวอย่างเช่น เมื่อผงสังกะสีถูกทำให้ร้อนด้วยสารกัดกร่อนฟอสฟอริก การตอบสนองอย่างฉับพลันจะทำให้เกิดซิงค์ฟอสเฟตและกรด:

สังกะสี + 2H3PO4 → Zn3(PO4)2 + H3PO2 + H2

นอกจากนี้ เหล็กยังทำปฏิกิริยากับการกัดกร่อนของฟอสฟอริกเพื่อส่งกรดไฮโปฟอสฟอรัสอีกด้วย การปลด H3PO2 ออกจากการรวมรายการสามารถทำได้โดยการใช้ความสามารถในการละลายต่ำใน H3PO4 ที่มีความเข้มข้น

วิธีการที่ใช้รีดอกซ์นี้คำนึงถึงการใช้ประโยชน์ของโลหะที่เชี่ยวชาญด้านการเงิน เช่น เหล็กและสังกะสี แทนที่จะขึ้นอยู่กับวัสดุตั้งต้นฟอสฟอรัสที่มีราคาแพง ไม่ว่าในกรณีใด ผลผลิตของกรดที่ใช้เทคนิคนี้จะค่อนข้างต่ำ และวงจรการตัดการเชื่อมต่อกำลังเกิดขึ้นเนื่องจากการตอบสนองข้างที่แข่งขันกัน ไม่ว่าในกรณีใด วิธีการนี้จะนำเสนอวิธีการโดยตรงในการรับกรดปริมาณเล็กน้อยในห้องปฏิบัติการ

บทสรุป

Hกรดวายโปฟอสฟอรัสยูเนี่ยนประกอบด้วยกลยุทธ์ที่สำคัญ 3 ประการ ได้แก่ การบำบัดด้วยการกัดกร่อนของฟอสไฟด์ การลดการกัดกร่อนของฟอสฟอรัสด้วยไฟฟ้า และการออกซิเดชันของโลหะรวมกับการกัดกร่อนของฟอสฟอริก ในสภาวะแวดล้อมสมัยใหม่ วิธีการทางเคมีไฟฟ้าถูกนำมาใช้อย่างล้นหลามในการสร้างธุรกิจ เนื่องจากมีความเชี่ยวชาญและความสามารถในการปรับตัว อีกวิธีหนึ่ง ในวิธีการในห้องปฏิบัติการที่มีขอบเขตจำกัด นักวิเคราะห์มักเลือกการตอบสนองที่มีฤทธิ์กัดกร่อน รวมถึงฟอสไฟด์หรืออายุรีดอกซ์จากโลหะและเกลือฟอสเฟตเพื่อผสมกรด

การบำบัดด้วยการกัดกร่อนของฟอสไฟด์รวมถึงการตอบสนองของฟอสไฟด์ของโลหะกับกรดแร่เพื่อให้ได้ผลผลิตกรดไฮโปฟอสฟอรัสซึ่งเป็นวงจรที่ต้องมีเงื่อนไขควบคุมเพื่อขัดขวางการตอบสนองด้านข้างและรับประกันผลผลิตในอุดมคติ การลดการกัดกร่อนด้วยฟอสฟอรัสด้วยไฟฟ้านั้นรวมถึงการใช้พลังงานเพื่อเปลี่ยนการกัดกร่อนของฟอสฟอรัสให้เป็นกรด ซึ่งเป็นแนวทางที่ตรงไปตรงมาและมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการสร้างขอบเขตขนาดมหึมา การออกซิเดชันของโลหะรวมกับการกัดกร่อนของฟอสฟอริกทำให้เกิดทางเลือกในการผลิต กรดโดยใช้คุณสมบัติรีดอกซ์ของโลหะในบริเวณที่มีการกัดกร่อนของฟอสฟอริก

อ้างอิง

1. เบกเกอร์, GW (1983) ฟอสเฟตและกรดฟอสฟอริก มาร์เซล เด็กเกอร์ อิงค์

2. Holleman, AF, Wiberg, E. และ Wiberg, N. (2001) เคมีอนินทรีย์. สำนักพิมพ์วิชาการ.

3. คิง แอร์เบ (1998) สารานุกรมเคมีอนินทรีย์เล่มที่ 6 John Wiley & Sons

4. Nie, Y., Tu, Q., Deng, H., Fu, J. และ Wang, J. (2012) กระบวนการที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับการสังเคราะห์ด้วยกรดไฮโปฟอสฟอรัสในเครื่องปฏิกรณ์แบบกรองแบบต่อเนื่อง การวิจัยและการออกแบบวิศวกรรมเคมี, 90(4), 563-569

5. สเตเชอร์, เอช. (1968). ดัชนีเคมีภัณฑ์และยาของเมอร์ค บริษัท เมอร์ค แอนด์ คอมพานี จำกัด