Axit hypophotpho(H3PO2) là một axit photpho oxy khá thú vị được biết đến với khả năng giảm đáng kể. Mặc dù việc sản xuất bị hạn chế với phạm vi rộng lớn, vẫn có một số phương pháp để điều phối hợp chất vô cơ đặc biệt này trong cơ sở nghiên cứu và môi trường hiện đại. Các quá trình kết hợp này bao gồm phản ứng có kiểm soát của các hợp chất phốt pho với các chất khử để tạo ra axit hypophotpho. Trong phòng thí nghiệm, axit có thể được tạo ra thông qua quá trình khử photpho triclorua hoặc photpho pentoxit bằng muối hypophosphite hoặc các chất khử photpho khác. Ở quy mô hiện đại, axit thường được tạo ra bằng cách thủy phân photpho triclorua hoặc bằng phản ứng của phosphine với nước.
Do tính chất giảm dần của nó,giảm phốt pho axittheo dõi các ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm kết hợp tổng hợp, mạ kim loại và với tư cách là chuyên gia cân bằng cho các hỗn hợp cụ thể. Những phẩm chất mới lạ của nó khiến nó trở thành một phần quan trọng trong các chu kỳ hiện đại rõ ràng bất chấp khối lượng sáng tạo tương đối thấp của nó.
Làm thế nào có thể điều chế axit hypophotpho bằng cách axit hóa photphua kim loại?
Một chiến lược thường xuyên để tạoaxit hypophotphobao gồm phản ứng của photphua kim loại với axit khoáng lỏng. Các photphua kim loại bazơ hòa tan, ví dụ, natri photphua và kali photphua, sẽ phản ứng với axit hoặc sunfuric ăn mòn để tạo ra H3PO2 như được biểu thị bằng phép đo lượng hóa học:
NaPH2 + 2HCl → NaCl + H3PO2
Chu trình bắt đầu bằng cách đình chỉ photphua kim loại ở nồng độaxit hypophotphovà đun sôi hỗn hợp một cách tinh tế trong vài giờ. Trong phản ứng này, axit được giải phóng và tiếp tục bị phân hủy trong hỗn hợp, trong khi clorua kim loại tăng tốc thoát ra ngoài. Giai đoạn tiếp theo bao gồm quá trình lọc để cô lập chất kích thích, sau đó H3PO2 có thể được tách khỏi dịch lọc thông qua quá trình kết tinh mảnh sau khi làm nguội.
Một phương pháp tự chọn bao gồm việc sử dụng canxi hypophotphit (Ca(H2PO2)2) được đóng khung sẵn làm nguyên liệu ban đầu thay vì natri photphua. Điều này tránh được sự cần thiết phải xử lý photphua kim loại muối dễ tiếp nhận. Phản ứng của canxi hypophotphit với chất ăn mòn sunfuric dẫn đến sự biến đổi muối thànhaxit hypophotpho, có thể bị ngắt kết nối khỏi canxi sunfat khuyến khích:
Ca(H2PO2)2 + H2SO4 → 2H3PO2 + CaSO4
Tóm lại, việc xử lý ăn mòn hypophotphit hoặc photphua tạo ra một con đường trực tiếp để thu đượcaxit hypophotphotrong môi trường trung tâm nghiên cứu. Trong mọi trường hợp, nhận thấy rằng việc xử lý các axit phá hủy ở quy mô lớn đặt ra những thách thức nghiêm trọng là rất quan trọng.
Việc sử dụng photphua kim loại hoặc canxi hypophotphit đóng khung sẵn có tính đến việc tạo ra axit thông qua các phản ứng có kiểm soát với axit khoáng. Bất chấp sự đơn giản của chiến lược này, những cân nhắc khả thi liên quan đến việc xử lý an toàn các axit phá hủy, cũng như quản lý các tác dụng phụ, cần được chăm sóc cẩn thận trong khi tăng chu kỳ sản xuất.
Phương pháp điện phân axit photpho để sản xuất axit hypophotphorơ được sử dụng như thế nào?
Trong chu kỳ hiện đại,axit hypophotphođược tạo ra thông qua quá trình khử điện hóa của chất ăn mòn phốt pho (H3PO3). Kỹ thuật này bao gồm dung dịch điện phân H3PO3 trong một tế bào riêng biệt có cực âm chì và cực dương bạch kim:
H3PO3 + H2O + 2e-→ H3PO2 + 2OH-
Trong quá trình điện phân này, chất ăn mòn phốt pho bị giảm ở cực âm trong khi quá trình oxy hóa nước xảy ra ở cực dương để duy trì sự cân bằng. Sự sắp xếp tiếp theo chứaaxit hypophotphovà natri hydroxit. Quá trình lên men tiếp theo sẽ tạo ra sự kết tủa của H3PO2, sau đó được khử nhiễm bằng phương pháp kết tinh.
Các ranh giới chu trình khác nhau như độ pH, nhiệt độ, độ dày dòng điện và việc lựa chọn cực âm được sắp xếp hợp lý một cách tỉ mỉ để cải thiện năng suất và hiệu quả. Ăn mòn phốt pho được ưa chuộng hơn ăn mòn phốt pho làm vật liệu ban đầu vì điều kiện tiên quyết về điện áp thấp hơn để giảm.
Phương pháp điện hóa này mang lại khả năng tạo ra axit hypophosphoric có độ tinh khiết cao mà không cần đến axit phá hủy. Nó được nhiều người coi là phương pháp được ưa chuộng để sản xuất hiện đại ở quy mô lớn vì khả năng tạo ra axit có độ tinh khiết cao một cách nhất quán, đáp ứng các yêu cầu khắt khe về chất lượng của các ứng dụng hiện đại. Hơn nữa, kỹ thuật này đảm bảo sự an toàn và thành thạo trong việc phát triển axit, đồng thời là chiến lược quyết định sản xuất quy mô hiện đại.
Làm thế nào quá trình oxy hóa kim loại có thể tạo ra axit hypophotpho?
Axit hypophosphorous có thể được tạo ra trong quá trình oxy hóa các kim loại cụ thể, chẳng hạn như sắt hoặc kẽm dưới tác dụng của muối ăn mòn photphoric hoặc muối photphat, thu lợi từ chuyển động oxi hóa khử của các kim loại này.
Ví dụ, khi làm nóng bột kẽm bằng chất ăn mòn photphoric, phản ứng đột ngột tạo ra kẽm photphat và axit:
Zn + 2H3PO4 → Zn3(PO4)2 + H3PO2 + H2
Ngoài ra, sắt cũng phản ứng với axit photphoric để tạo ra axit hypophotpho. Việc tách H3PO2 khỏi tổ hợp vật phẩm có thể được thực hiện bằng cách sử dụng khả năng hòa tan thấp của nó trong H3PO4 đậm đặc.
Cách tiếp cận dựa trên oxi hóa khử này cho phép sử dụng các kim loại có hiệu quả về mặt tài chính như sắt và kẽm thay vì phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu phốt pho đắt tiền. Tuy nhiên, hiệu suất axit sử dụng kỹ thuật này hơi thấp và chu trình tách đang gặp khó khăn do phản ứng của các bên cạnh tranh. Trong mọi trường hợp, phương pháp này cung cấp một phương pháp trực tiếp để thu được một lượng nhỏ axit trong môi trường phòng thí nghiệm.
Phần kết luận
Haxit ypophosphoricUnion kết hợp ba chiến lược thiết yếu: xử lý ăn mòn photphua, khử điện hóa chất ăn mòn phốt pho và oxy hóa kim loại kết hợp với ăn mòn photphoric. Trong môi trường hiện đại, các phương pháp điện hóa được sử dụng rộng rãi để tạo dựng doanh nghiệp vì tính thành thạo và khả năng thích ứng của chúng. Ngoài ra, trong phương pháp phòng thí nghiệm ở phạm vi hạn chế, các nhà phân tích thường chọn các phản ứng ăn mòn bao gồm photphua hoặc oxi hóa khử từ kim loại và muối photphat để trộn axit.
Việc xử lý ăn mòn photphua bao gồm phản ứng của photphua kim loại với axit khoáng để tạo raaxit hypophotpho, một chu kỳ đòi hỏi các điều kiện được kiểm soát để ngăn chặn các phản ứng phụ và đảm bảo năng suất lý tưởng. Sự khử điện của ăn mòn phốt pho liên quan đến việc sử dụng năng lượng để biến đổi ăn mòn phốt pho thành axit, đưa ra một phương pháp đơn giản và hiệu quả hơn để tạo ra phạm vi rộng lớn. Quá trình oxy hóa kim loại kết hợp với ăn mòn photphoric tạo ra một quá trình tự chọn để tạo ra axit bằng cách sử dụng tính chất oxi hóa khử của kim loại trong tầm nhìn của chất ăn mòn photphoric.
Người giới thiệu
1. Becker, GW (1983). Phốt phát và axit photphoric. Marcel Dekker, Inc.
2. Holleman, AF, Wiberg, E., & Wiberg, N. (2001). Hóa học vô cơ. Nhà xuất bản học thuật.
3. Vua, RB (1998). Bách khoa toàn thư về hóa học vô cơ, Tập 6. John Wiley & Sons.
4. Nie, Y., Tu, Q., Đặng, H., Fu, J., & Wang, J. (2012). Một quy trình cải tiến cho quá trình điện tổng hợp axit hypophotpho trong lò phản ứng ép lọc liên tục. Nghiên cứu và Thiết kế Kỹ thuật Hóa học, 90(4), 563-569.
5. Stecher, H. (1968). Chỉ số Hóa chất và Dược phẩm của Merck. Công ty Hợp nhất Merck & Company.