چگونه از اسید فسفریک اسید هیپوفسفری بسازیم؟

خورنده فسفریک (H3PO4) یک ماده مصنوعی فسفر به سرعت باز و باهوش با کاربردهای مختلف مدرن است. با وجود این، تغییر آن به خورنده متخصص کاهش دهنده مهم هیپوفسفری (H3PO2) می تواند کار دشواری باشد. صرف نظر از مشکلات، چند استراتژی آزمایشگاهی برای ارائه مواد خورنده هیپوفسفری که شامل خورنده فسفر به عنوان ماده اولیه است، ایجاد شده است.

یکی از استراتژی هایی که به طور منظم مورد استفاده قرار می گیرد شامل کاهش استاسید هیپوفسفرخورنده با متخصص کاهش معقول، مانند هیدرید فلز یا ترکیب سولفیت. به عنوان مثال، پاسخ خورنده فسفریک با هیپوفسفیت سدیم (NaH2PO2) در مقابل محرکی مانند پالادیوم یا پلاتین می تواند باعث ایجاد خورنده هیپوفسفری شود. یک روش دیگر، تجزیه گرم خورنده فسفریک است که می تواند با گرم کردن آن در دماهای بالا انجام شود.

از طرف دیگر، تکنیک های الکتروشیمیایی را می توان برای تبدیل خورنده فسفری به خورنده هیپوفسفری استفاده کرد. الکترولیز خورنده فسفریک با استفاده از یک ماده کاتدی معقول، مانند گرافیت یا پلاتین، می تواند با کاهش اندرکنش کار کند و خورنده هیپوفسفری تولید کند.

علاوه بر این، روش هایی وجود دارد که از متخصصان کاهش دهنده طبیعی مانند فرمالدئید یا خورنده فرمیک برای تبدیل خورنده فسفریک به خورنده هیپوفسفری استفاده می کنند. این استراتژی‌ها اغلب شامل پاسخ‌های چند مرحله‌ای هستند و نیازمند کنترل محتاطانه شرایط پاسخ هستند.

به این معنی است که توجه داشته باشید که ایجاد خورنده هیپوفسفری از خورنده فسفریک اساساً در تنظیمات تأسیسات تحقیقاتی انجام می شود و برخلاف مقیاس مدرن. خلاقیت مدرن به طور منظم شامل چرخه های انتخابی است که سازنده تر و باهوش تر هستند.

با در نظر گرفتن همه چیز، در حالی که تغییر خورنده فسفری به طور کامل به خورنده هیپوفسفری مشکلاتی را ایجاد می کند، چند استراتژی آزمایشگاهی به همین دلیل تولید شده است. این استراتژی ها شامل استفاده از متخصصان کاهش دهنده، چرخه های الکتروشیمیایی یا مخلوط های طبیعی است. در هر صورت، هنگام کار با این ترکیبات مصنوعی، برای تمرین هشدار و پایبندی به قراردادهای امنیتی مناسب بسیار مهم است.

احیای الکترولیتی چگونه اسید فسفریک را به اسید هیپوفسفر تبدیل می کند؟

Hاسید یپوفسفریکی از مسیرهای تبدیل اسید فسفریک به آن است. H3PO4 آبی برای به دست آوردن دو الکترون و تولید H3PO2 الکترولیز می شود:

H3PO٪ 7b٪ 7b1٪ 7d٪ 7de- ٪ e2٪ 86٪ 92 H3PO٪ 7b٪ 7b4٪ 7d٪ 7d H2O

این الکترولیز را می توان در یک سلول تقسیم شده با کاتد سرب و آند پلاتین انجام داد. همانطور که اسید فسفریک در کاتد کاهش می یابد، اکسیداسیون آب در آند رخ می دهد تا واکنش را متعادل کند.

چندین پارامتر برای حداکثر بازده نیاز به بهینه سازی دارند:

- 85-90% H3PO4 غلیظ برای اطمینان از رسانایی ترجیح داده می شود.

- برای تسهیل کاهش دما بین 60-80 درجه حفظ می شود.

- چگالی جریان 100-300 mA/cm2 بهترین نتایج را می دهد.

- سرب به عنوان یک کاتد بی اثر مناسب است اما کاتدهای نیکل با خلوص بالاتر کارایی را بهبود می بخشد.

- اسیدیته بالا نیاز به آندی دارد که مانند پلاتین در برابر خوردگی مقاوم باشد.

با کنترل دقیق، بازده H3PO2 در حدود 60-70% را می‌توان به صورت الکتروشیمیایی از اسید فسفریک به دست آورد. رااسید هیپوفسفرسپس با سرد کردن از کاتولیت جدا می شود تا کریستال شود.

چگونه ممکن است کاهش فلز، خورنده فسفر را به طور کامل به خورنده هیپوفسفری تبدیل کند؟

برخی از فلزات می توانند با اکسید شدن خود به طور مصنوعی خورنده فسفر را به خورنده هیپوفسفری کاهش دهند. فلزات دینامیک ردوکس مانند روی، آهن و منیزیم با H3PO4 غلیظ پاسخ می دهند تا H3PO2 ایجاد کنند.

به عنوان مثال، پودر روی و خورنده فسفر همانطور که توسط استوکیومتری نشان داده شده است، پاسخ می دهند:

Zn ٪ 7b٪ 7b0٪ 7d٪ 7dH3PO4 ٪ e2٪ 86٪ 92 Zn3 (PO4) ٪ 7b٪ 7b5٪ 7d٪ 7d H3PO٪ 7b٪ 7b7٪ 7d٪ 7d H2

روی به عنوان متخصص کاهش می یابد و به فسفات روی اکسید می شود در حالی که خورنده فسفریک به خورنده هیپوفسفره کاهش می یابد. واکنش قابل مقایسه با پودر آهن اتفاق می افتد.

برای ادامه پاسخ، گرم کردن 85% + H3PO4 تا {4}} درجه مورد نیاز است. بازده H3PO2 به دلیل پاسخ‌های جانبی مختلف در حدود 30 درصد پایین است. جداسازی از طریق تبلور جزئی مشکل ساز است.

با وجود معایب، استفاده از فلزات متوسط، این را به یک دوره محدود محتاطانه برای رسیدن به مواد خورنده هیپوفسفر در آزمایشگاه بدون الکترولیز تبدیل می کند.

چگونه ممکن است کمک خورنده هیدرودیکی خورنده هیپوفسفری از خورنده فسفریک تولید کند؟

متخصصان کاهش جامد مانند خورنده هیدرودی (Hello) می توانند خورنده فسفری را به خورنده هیپوفسفری بر اساس پاسخ ردوکس کاهش دهند:

2HI ٪ 2b H3PO4 ٪ e2٪ 86٪ 92 H3PO٪ 7b٪ 7b5٪ 7d٪ 7d I٪ 7b٪ 7b6٪ 7d٪ 7d H2O

این روش از نواحی اصلی قدرت برای نیروی خورنده هیدرودیدی برای به دست آوردن الکترون های مورد نیاز برای کاهش H3PO4 استفاده می کند.

به طور آزمایشی، ترتیبات متمرکز Hello و H3PO4 به عنوان یکی تحت گرم شدن و یک محیط نهفته ترکیب می شوند. ید و آب ایجاد شده تصفیه می شوند و اجازه جداسازی H3PO2 را می دهند.

فسفر قرمز نیز می تواند خورنده هیدرودیدی را در این پاسخ پر کند. قرمز P به عنوان متخصص کاهش می یابد.

محیط واکنش عمیق اسیدی نیاز به ظروف خاصی دارد و در عین حال امکان رسیدن به H3PO2 را در یک مرحله انفرادی فراهم می کند. افزایش بازده یک آزمون باقی می ماند.

نتیجه

در حالی که خورنده فسفریک ممکن است بهترین ماده اولیه برای ایجاد خورنده هیپوفسفری نباشد، چند تکنیک آزمایشگاهی برای ارائه آن ایجاد شده است. این استراتژی‌ها شامل کاهش الکتریکی، واکنش‌های اکسیداسیون و کاهش فلزات، یا متخصصان کاهشی مانند خورنده هیدرویدیک (با سلام) هستند. به هر حال، هر استراتژی دارای محدودیت هایی در مورد بازده، سازگاری و پاکسازی است.

در روش الکتروداکشن، از یک ماده کاتدی مناسب برای کار با چرخه کاهش خورنده فسفر استفاده می شود. این رویکرد می‌تواند بازده معقولی از خورنده‌های هیپوفسفری به دست آورد، اما ممکن است به دلیل موانع سخت‌افزاری، برای ایجاد دامنه وسیع قابل تطبیق نباشد.

واکنش‌های ردوکس فلزی یکی دیگر از تکنیک‌هایی است که می‌توان از آن برای تولید خورنده هیپوفسفری از خورنده فسفر استفاده کرد. این تکنیک شامل استفاده از یک محرک فلزی در حال کاهش، مانند پالادیوم یا پلاتین، برای کاهش خورنده فسفر است. پاسخ می‌تواند تلاش برای ساده‌سازی باشد، که باعث بازده پایین و مسائل بهداشتی شود.

متخصصان کاهشی مانند Hello there نیز می توانند برای تبدیل خورنده فسفریک به خورنده هیپوفسفری استفاده شوند. این تکنیک تا حدودی ساده و موثر است و بازده بهتری را در تضاد با استراتژی های مختلف به ارمغان می آورد. با این وجود، برخورد با هاودی می‌تواند مخاطره‌آمیز باشد و به اقدامات ایمنی محتاطانه نیاز دارد.

صرف‌نظر از این محدودیت‌ها، این تکنیک‌های تأسیسات تحقیقاتی امکان پذیرش محدود قابل توجهی را برای خورنده هیپوفسفری بدون نیاز به چرخه‌های پیچیده مدرن فراهم می‌کنند. با کار بر روی بهره‌وری و درمان این تکنیک‌ها، کاربرد مهندسی H3PO4 برای رسیدن به فسفر مفید مانند H3PO2 را می‌توان افزایش داد.

برای دستیابی به این هدف، کاوش بیشتر در مورد بهبود شرایط واکنش، روش های پاکسازی و تطبیق پذیری اساسی است. علاوه بر این، ایجاد استراتژی‌های ایمن‌تر و مقرون به صرفه‌تر برای ادغام ترکیبات فسفر در کاربردهای مختلف برای پیش‌برد این میدان اساسی است.

در مجموع، در حالی که برنامه ریزی آزمایشگاهی خورنده هیپوفسفری از خورنده فسفری با مشکلاتی مواجه است، استراتژی های مختلفی برای رسیدن به آن ایجاد شده است. هر تکنیک محدودیت های خود را دارد، با این حال آنها درک قابل توجهی از کاربرد مهندسی H3PO4 می دهند. اکتشاف و بهبود بیشتر می‌تواند تکنیک‌های ماهرتر و عملی‌تری را برای ادغام ترکیبات فسفر ایجاد کند.

منابع

1. Holleman, AF, Wiberg, E., & Wiberg, N. (2001). شیمی معدنی مطبوعات دانشگاهی.

2. کینگ، RB (1998). دایره المعارف شیمی معدنی، جلد 6. جان وایلی و پسران.

3. Nie, Y., Tu, Q., Deng, H., Fu, J., & Wang, J. (2012). یک فرآیند بهبود یافته برای الکتروسنتز اسید در یک راکتور فیلتر پرس پیوسته. تحقیقات و طراحی مهندسی شیمی، 90(4)، 563-569.

4. Stecher, H. (1968). شاخص مرک: دایره المعارفی از مواد شیمیایی و داروها. مرک.

5. Wilson, CL, & Wilson, DW (1964). شیمی تحلیلی جامع (جلد 1 ب). الزویر.