Hypofosforihappo(H3PO2) on kohtalaisen mielenkiintoinen fosforioksihappo, joka tunnetaan merkittävästi heikentävästä kapasiteetistaan. Huolimatta sen rajallisesta luomisesta valtavaan laajuuteen, on olemassa muutamia strategioita tämän epäorgaanisen yhdisteen järjestämiseksi tutkimuslaitoksessa ja nykyaikaisissa olosuhteissa. Näillä liittokursseilla fosforiyhdisteiden kontrolloitu vaste vähenevien asiantuntijoiden kanssa tuottaa hypofosforihappoa. Laboratoriossa happo voidaan valmistaa vähentämällä fosforitrikloridia tai fosforipentoksidia hypofosfiittisuoloilla tai muilla vähentymisasiantuntijoilla. Nykyaikaisessa mittakaavassa happoa tuotetaan yleisesti fosforitrikloridin hydrolyysillä tai fosfiinin reaktiolla veden kanssa.
Heikkenevien ominaisuuksiensa vuoksihypofosforinen happoajäljittää sovelluksia eri aloilla, mukaan lukien synteettinen yhdistelmä, metallipinnoitus ja tasapainotusasiantuntijana tiettyihin seoksiin. Sen uudet ominaisuudet tekevät siitä merkittävän osan yksiselitteisissä moderneissa sykleissä huolimatta sen kohtalaisen alhaisesta luomismäärästä.
Kuinka hypofosforihappoa voidaan valmistaa happamoittamalla metallifosfideja?
Tavallinen luomisstrategiahypofosforihapposisältää metallifosfidien vasteen nestemäisten mineraalihappojen kanssa. Liukoiset epäjalometallifosfidit, esimerkiksi natriumfosfidi ja kaliumfosfidi, käyvät läpi vasteen happoa tai rikkihappoa syövyttävä, jolloin saadaan H3PO2:ta, kuten stoikiometria osoittaa:
NaPH2 + 2HCl → NaCl + H3PO2
Kierto alkaa suspendoimalla metallifosfidi väkevöityynhypofosforihappoja refluksoi seosta varovasti muutaman tunnin ajan. Tämän vasteen aikana happo vapautuu ja pysyy hajotettuna järjestelyssä, kun taas metallikloridi kiihtyy ulos. Seuraava vaihe sisältää suodatuksen kannustimen eristämiseksi, minkä jälkeen H3PO2 voidaan erottaa suodoksesta fragmentaarisella kiteytyksellä jäähdytyksen jälkeen.
Valinnaiseen menetelmään kuuluu esikehystetyn kalsiumhypofosfiitin (Ca(H2PO2)2) käyttö lähtöaineena natriumfosfidin sijaan. Näin vältetään tarve käsitellä vastaanottavaisia suolametallifosfideja. Kalsiumhypofosfiitin vaste rikkihapolla syövyttävillä seurauksilla suolan muuttuessahypofosforihappo, joka voidaan irrottaa kalsiumsulfaatista, edistää:
Ca(H2PO2)2 + H2SO4 → 2H3PO2 + CaSO4
Yleisesti ottaen hypofosfiittien tai fosfidien syövyttävä käsittely antaa suoran tien päästähypofosforihappotutkimuskeskuksen tiloissa. Joka tapauksessa on merkittävää huomata, että tuhoavien happojen hoitaminen valtavassa laajuudessa aiheuttaa kriittisiä haasteita.
Metallifosfidien tai esikehystetyn kalsiumhypofosfiitin käyttö harkitsee hapon muodostumista kontrolloiduilla vasteilla mineraalihappojen kanssa. Huolimatta tämän strategian suoraviivaisuudesta, toteuttamiskelpoisia pohdintoja tuhoavien happojen suojatusta käsittelystä sekä sivuvaikutusten antamisesta tulisi harkita huolellisesti ja samalla lisätä luomissykliä.
Miten fosforihapon elektrolyysiä käytetään hypofosforihapon tuottamiseen?
Nykyaikaisissa sykleissähypofosforihapposyntyy fosforia syövyttävän aineen (H3PO3) sähkökemiallisen vähenemisen seurauksena. Tämä tekniikka sisältää nesteen H3PO3 elektrolysoinnin erillisessä kennossa lyijykatodilla ja platinaanodilla:
H3PO3 + H2O + 2e-→ H3PO2 + 2OH-
Tämän elektrolyysin aikana fosforin syövyttävä aine vähenee katodilla, kun taas anodilla tapahtuu veden hapettumista, jotta se pysyy tasapainossa. Myöhempi järjestely sisältäähypofosforihappoja natriumhydroksidi. Seuraava käyminen saa aikaan H3PO2:n saostumisen, joka sitten dekontaminoi- daan kiteyttämällä.
Erilaiset syklien rajat, kuten pH, lämpötila, virran paksuus ja katodien valinta, on huolella virtaviivaistettu tuoton ja tehokkuuden parantamiseksi. Fosfori-syövyttäjä on suositeltavampi kuin fosfori-syövyttäjä lähtömateriaalina, koska sen jännite on pienempi alenemisen edellytyksenä.
Tämä sähkökemiallinen metodologia tarjoaa jatkuvan korkean tahrattoman hypofosforihapon luomisen ilman tuhoavien happojen tarvetta. Sitä pidetään laajalti suositeltuna strategiana valtavan laajuuden nykyaikaiselle luomiselle, koska se pystyy tuottamaan korkealaatuista happoa johdonmukaisesti, mikä täyttää nykyaikaisten sovellusten vakavat hyveet. Lisäksi tämä tekniikka takaa hyvinvoinnin ja osaamisen hapon kehittämisessä, ja sen mukana kulkee nykyaikaisen mittakaavan tuotannon päätösstrategia.
Kuinka metallien hapetus voi tuottaa hypofosforihappoa?
Hypofosforihappoa voidaan saada tuloksena tiettyjen metallien, esimerkiksi raudan tai sinkin, hapettumisen aikana syövyttävien fosfori- tai fosfaattisuolojen näkyvissä, mikä hyötyy näiden metallien redox-liikkeestä.
Esimerkiksi kun sinkkijauhetta lämmitetään fosforipitoisella syövyttimellä, vaste tuottaa yhtäkkiä sinkkifosfaattia ja happoa:
Zn + 2H3PO4 → Zn3(PO4)2 + H3PO2 + H2
Lisäksi rauta reagoi myös syövyttävillä fosforiaineilla ja vapauttaa hypofosforihappoa. H3PO2:n irrottaminen tuoteyhdistelmästä voidaan saada aikaan käyttämällä sen alhaista liukenevuutta väkevään H3PO4:ään.
Tämä redox-pohjainen lähestymistapa ottaa huomioon taloudellisesti järkevien metallien, kuten raudan ja sinkin, käytön sen sijaan, että se riippuisi kalliista fosforilähtöaineista. Joka tapauksessa tätä tekniikkaa hyödyntävän hapon saanto on jonkin verran alhainen ja katkaisujakso yrittää kilpailevien sivureaktioiden vuoksi. Joka tapauksessa tämä lähestymistapa tarjoaa suoran menetelmän saada pieniä määriä happoa laboratorioasetuksissa.
Johtopäätös
Hypofosforihappoliitto sisältää kolme olennaista strategiaa: fosfidien syövyttävä käsittely, fosforin syövyttävän aineen sähköpelkistys ja metallin hapetus yhdistettynä fosforipitoiseen syövyttämiseen. Nykyaikaisissa ympäristöissä sähkökemiallisia menetelmiä hyödynnetään ylivoimaisesti yritysten perustamisessa niiden ammattitaitonsa ja sopeutumiskykynsä vuoksi. Vaihtoehtoisesti rajoitetun laajuuden laboratoriomenetelmissä analyytikot valitsevat usein syövyttäviä reaktioita, mukaan lukien fosfidit tai redox-ikä metalleista ja fosfaattisuoloista hapon sekoittamiseksi.
Fosfidien syövyttävä käsittely sisältää metallifosfidien vasteen mineraalihapoilla tuoton saamiseksihypofosforihappo, sykli, joka vaatii kontrolloituja olosuhteita sivureaktioiden estämiseksi ja ihanteellisen sadon takaamiseksi. Fosfori syövyttävän aineen sähköpelkistys sisältää voiman käytön fosforin syövyttävän aineen vaihtamiseksi hapoksi, mikä tarjoaa yksinkertaisemman ja tehokkaamman strategian valtavan laajuuden luomiseen. Metallin hapetus yhdistettynä fosforipitoiseen syövyttämiseen antaa valinnaisen kurssin valmistaa happoa käyttämällä metallien redox-ominaisuuksia fosforia syövyttävän aineen näköpiirissä.
Viitteet
1. Becker, GW (1983). Fosfaatit ja fosforihappo. Marcel Dekker, Inc.
2. Holleman, AF, Wiberg, E., & Wiberg, N. (2001). Epäorgaaninen kemia. Akateeminen Lehdistö.
3. King, RB (1998). Encyclopedia of Inorganic Chemistry, osa 6. John Wiley & Sons.
4. Nie, Y., Tu, Q., Deng, H., Fu, J. ja Wang, J. (2012). Parannettu prosessi hypofosforihapon sähkösynteesiin jatkuvatoimisessa suodatinpuristinreaktorissa. Chemical Engineering Research and Design, 90(4), 563-569.
5. Stecher, H. (1968). Merckin kemikaalien ja lääkkeiden indeksi. Merck & Company Incorporated.