Fosforik aşındırıcı (H3PO4), çeşitli modern uygulamalara sahip, anında açık ve bilgili bir fosfor sentetiktir. Ancak bunu önemli bir azalan uzman hipofosfor aşındırıcıya (H3PO2) dönüştürmek zor bir girişim olabilir. Sorunlara rağmen, başlangıç malzemesi olarak fosforik aşındırıcıyı içeren hipofosforlu aşındırıcıyı sağlamak için birkaç laboratuvar stratejisi oluşturuldu.
Düzenli olarak kullanılan stratejilerden biri,hipofosfor asitmetal hidrit veya sülfit bileşiği gibi makul bir azaltma uzmanıyla aşındırıcıdır. Örneğin, paladyum veya platin gibi bir ivme karşısında fosforik aşındırıcının sodyum hipofosfit (NaH2PO2) ile tepkisi, hipofosforlu aşındırıcı verebilir. Bir diğer yöntem ise fosforik aşındırıcının sıcak parçalanmasıdır ve bu, yüksek sıcaklıklarda ısıtılarak gerçekleştirilebilir.
Öte yandan, fosforik aşındırıcıyı hipofosforlu aşındırıcıya dönüştürmek için elektrokimyasal teknikler kullanılabilir. Grafit veya platin gibi makul bir katot malzemesi kullanılarak fosforik aşındırıcının elektrolizi, azaltıcı etkileşimle çalışabilir ve hipofosforlu aşındırıcı üretebilir.
Ayrıca, fosforik aşındırıcıyı hipofosforlu aşındırıcıya dönüştürmek için formaldehit veya formik aşındırıcı gibi doğal azaltma uzmanlarından yararlanan yöntemler de vardır. Bu stratejiler sıklıkla çok adımlı yanıtları içerir ve yanıt koşullarının dikkatli bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir.
Fosforik aşındırıcıdan hipofosforlu aşındırıcının oluşturulmasının, modern ölçeğin aksine, temel olarak araştırma tesisi ortamlarında yapıldığını dikkate almak oldukça anlamlıdır. Modern yaratım düzenli olarak daha üretken ve anlayışlı seçmeli döngüleri içerir.
Her şeyi hesaba katarak, fosforik aşındırıcıyı tamamen hipofosforlu aşındırıcıya çevirmek zorluklar sunarken, bu nedenle birkaç laboratuvar stratejisi üretilmiştir. Bu stratejiler, azaltma uzmanlarının, elektrokimyasal döngülerin veya doğal karışımların kullanımını içerir. Her durumda, bu sentetik bileşiklerle çalışırken pratik yapmak ve uygun güvenlik kurallarına bağlı kalmak çok önemlidir.
Elektrolitik indirgeme fosforik asidi hipofosfor asite nasıl dönüştürür?
Hhipofosfor asitfosforik asidi ona dönüştürmenin bir yoludur. Sulu H3PO4, iki elektron kazanmak ve H3PO2 oluşturmak için elektrolize edilir:
H3PO4 + 2e- → H3PO2 + H2O
Bu elektroliz, kurşun katot ve platin anotlu bölünmüş bir hücrede gerçekleştirilebilir. Fosforik asit katotta indirgendikçe reaksiyonu dengelemek için anotta su oksidasyonu meydana gelir.
Maksimum verim için çeşitli parametrelerin optimizasyonu gerekir:
- İletkenliği sağlamak için konsantre %85-90 H3PO4 tercih edilir.
- Azaltmayı kolaylaştırmak için sıcaklık 60-80 derece arasında tutulur.
- 100-300 mA/cm2'lik akım yoğunluğu en iyi sonuçları verir.
- Kurşun inert bir katot olarak uygundur ancak daha yüksek saflıkta nikel katotlar verimliliği artırır.
- Yüksek asitlik, platin gibi korozyona dayanıklı bir anot gerektirir.
Dikkatli kontrol ile fosforik asitten elektrokimyasal olarak %60-70 civarında bir H3PO2 verimi elde edilebilir.hipofosfor asitdaha sonra kristalleştirmek için soğutularak katolitten izole edilir.
Metalin azalması fosforik aşındırıcıyı tamamen hipofosforlu aşındırıcıya nasıl değiştirebilir?
Bazı metaller, kendilerini oksitleyerek fosforik aşındırıcıyı hipofosforlu aşındırıcıya yapay olarak azaltabilir. Çinko, demir ve magnezyum gibi redoks dinamik metaller, H3PO2 oluşturmak için konsantre H3PO4 ile tepki verir.
Örneğin çinko tozu ve fosforik aşındırıcı stokiyometrinin gösterdiği şekilde tepki verir:
Zn + 2H3PO4 → Zn3(PO4)2 + H3PO2 + H2
Çinko, azalan uzman olarak hareket eder, çinko fosfata oksitlenirken, fosforik aşındırıcı hipofosfor aşındırıcıya azalır. Demir tozunda da benzer bir reaktivite meydana gelir.
Yanıtın devam etmesi için konsantre %85+ H3PO4'ün 60-80 dereceye kadar ısıtılması gerekir. Farklı yan tepkiler nedeniyle H3PO2 verimi %30 civarında düşüktür. Kısmi kristalizasyon yoluyla segregasyon zahmetlidir.
Dezavantajlara rağmen, mütevazı metallerin kullanımı, bunu laboratuarda elektroliz olmadan hipofosforlu aşındırıcıya ulaşmak için ihtiyatlı, sınırlı kapsamlı bir yol haline getiriyor.
Hidroiyodik aşındırıcı yardım, fosforik aşındırıcıdan hipofosforlu aşındırıcıyı nasıl üretebilir?
Hidroiyodik aşındırıcı (Merhaba) gibi katı azaltıcı uzmanlar, redoks tepkisine göre fosforik aşındırıcıyı hipofosforlu aşındırıcıya azaltabilir:
2HI + H3PO4 → H3PO2 + I2 + H2O
Bu yaklaşım, H3PO4 azalması için gereken elektronları elde etmek amacıyla hidroiyodik aşındırıcı kuvvetinin ana güç alanlarını kullanır.
Geçici olarak, Hello ve H3PO4'ün konsantre düzenlemeleri, tek bir ısınma ve gizli ortam olarak birleştirilir. Oluşturulan iyot ve su, H3PO2'nin ayrılmasına izin verecek şekilde arıtılır.
Kırmızı fosfor da bu tepkide hidroiyodik aşındırıcının yerini alabilir. Red P azalan uzman olarak hareket ediyor.
Son derece asidik tepki ortamı, özel tabak setleri gerektirir ancak tek bir adımda H3PO2'ye ulaşmaya izin verir. Verim artışı bir test olarak kalır.
Çözüm
Fosforik aşındırıcı, hipofosforlu aşındırıcı oluşturmak için en iyi başlangıç malzemesi olmasa da, bunu sağlamak için birkaç laboratuvar tekniği oluşturulmuştur. Bu stratejiler elektro-indirgeme, metal redoks tepkileri veya hidroiyodik aşındırıcılar gibi azaltma uzmanlarını içerir (Selamlar). Öyle olsa bile, her stratejinin verim, uyum sağlama ve arınma ile ilgili kısıtlamaları vardır.
Elektro-indirgeme tekniğinde, fosforik aşındırıcının azalma döngüsü ile çalışmak için makul bir katot malzemesi kullanılır. Bu yaklaşım makul miktarda hipofosforlu aşındırıcı verim sağlayabilir ancak donanım engelleri nedeniyle büyük kapsam oluşturmaya uyarlanamayabilir.
Metal redoks tepkileri, fosforik aşındırıcıdan hipofosforlu aşındırıcı üretmek için kullanılabilecek bir tekniktir. Bu teknik, fosforik aşındırıcıyı azaltmak için paladyum veya platin gibi azalan bir metal itici gücünün kullanılmasını içerir. Yanıt, düşük verim ve sterilizasyon sorunlarına yol açarak düzene koymaya çalışmak olabilir.
Merhaba gibi azalan uzmanlar, fosforik aşındırıcıyı hipofosforlu aşındırıcıya dönüştürmek için de kullanılabilir. Bu teknik biraz basit ve etkilidir; farklı stratejilerle karşılaştırıldığında daha iyi getiri sağlar. Yine de Howdy ile uğraşmak riskli olabilir ve dikkatli güvenlik tedbirleri gerektirir.
Bu kısıtlamalara bakılmaksızın, bu araştırma tesisi teknikleri, karmaşık modern döngülere gerek kalmadan, hipofosforlu aşındırıcıya önemli ölçüde sınırlı kapsam kabulü sağlar. Bu tekniklerin üretkenliği ve arıtımı üzerinde çalışılarak, H3PO2 gibi yararlı fosfor yoğunlaşmalarına ulaşmak için H3PO4'ün tasarlanmış kullanımı genişletilebilir.
Bu hedefe ulaşmak için, iyileştirilmiş müdahale koşulları, temizleme prosedürleri ve çok yönlülük konusunda daha fazla araştırma yapılması esastır. Ayrıca, fosfor bileşiklerinin farklı uygulamalara entegrasyonu için daha güvenli ve daha ekonomik stratejiler oluşturmak, alanın ilerlemesi açısından temel önemdedir.
Sonuç olarak, hipofosforlu aşındırıcının fosforik aşındırıcıdan laboratuvar planlaması zorluklar çıkarsa da, buna ulaşmak için farklı stratejiler oluşturulmuştur. Her tekniğin kendi kısıtlamaları vardır, ancak bunlar H3PO4'ün mühendislik faydasının önemli ölçüde anlaşılmasını sağlar. Daha fazla araştırma ve geliştirme, fosfor bileşiklerinin birleştirilmesi için daha yetkin ve uygulanabilir teknikleri teşvik edebilir.
Referanslar
1. Holleman, AF, Wiberg, E. ve Wiberg, N. (2001). İnorganik kimya. Akademik Basın.
2. Kral, RB (1998). İnorganik Kimya Ansiklopedisi, Cilt 6. John Wiley & Sons.
3. Nie, Y., Tu, Q., Deng, H., Fu, J. ve Wang, J. (2012). Sürekli bir filtre pres reaktöründe asit elektrosentezi için geliştirilmiş bir işlem. Kimya Mühendisliği Araştırma ve Tasarımı, 90(4), 563-569.
4. Stecher, H. (1968). Merck Endeksi: Kimyasallar ve ilaçlarla ilgili bir ansiklopedi. Merck.
5. Wilson, CL ve Wilson, DW (1964). Kapsamlı Analitik Kimya (Cilt 1B). Elsevier.