Cómo se obtiene el fósforo en la industria. Ácido fosfórico

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Es poco probable que los fanáticos de la bebida carbonatada "Coca-Cola" miren su composición, que tiene la adición de E338. Esta sustancia es el ácido fosfórico, que se utiliza no solo en la industria alimentaria, sino también en la textil, agrícola e incluso hace frente al óxido en la superficie de las piezas. ¿Cuáles son las propiedades de un compuesto químico, cuáles son las áreas de uso, qué necesita saber sobre seguridad? Vale la pena considerarlo con más detalle.

¿Qué es el ácido fosfórico?

A temperatura ambiente, estos son cristales higroscópicos, incoloros, en forma de diamante que son fácilmente solubles en agua. Un compuesto de ortofósforo se considera un ácido inorgánico de fuerza media. Una de sus formas, un líquido almibarado amarillento o incoloro, inodoro, es una solución acuosa con una concentración del 85%. Su otro nombre es ácido fosfórico blanco.

El compuesto químico de ortofósforo tiene las siguientes propiedades:

soluble en etanol, agua, solventes;
forma 3 filas de sales - fosfatos;
provoca quemaduras en contacto con la piel;
al interactuar con metales, forma hidrógeno combustible y explosivo;
el punto de ebullición depende de la concentración, de 103 a 380 grados;
la forma líquida es propensa a la hipotermia;
incompatible con materiales combustibles, metales puros, cal viva, alcohol, carburo de calcio, cloratos;
a una temperatura de 42,35 grados se derrite, pero no se descompone.

Fórmula

El ácido ortofosfórico es un compuesto inorgánico, que se describe con la fórmula H3PO4. Su masa molar es de 98 g/mol. Una micropartícula de una sustancia se construye en el espacio de tal manera que conecta los átomos de hidrógeno y oxígeno. La fórmula muestra que el químico tiene la siguiente composición:

Obtención de ácido fosfórico

Un compuesto químico tiene varios métodos de producción. Un método industrial muy conocido para la fabricación de ácido fosfórico es el térmico, que produce un producto puro de alta calidad. Se lleva a cabo el siguiente proceso:

oxidación durante la combustión con exceso de aire de fósforo a anhídrido fosfórico que tiene la fórmula P4O10;
hidratación, absorción de la sustancia resultante;
condensación de ácido fosfórico;
capturando la niebla de la fracción de gas.

Hay dos métodos más para la producción de un compuesto de ortofósforo:

Método de extracción, que es económico. Su base es la descomposición de minerales fosfatados naturales con ácido clorhídrico.
En condiciones de laboratorio, la sustancia se obtiene por la interacción del fósforo blanco, que es venenoso, con ácido nítrico diluido. El proceso requiere un estricto cumplimiento de las normas de seguridad.

Propiedades químicas

El compuesto inorgánico se considera tribásico y tiene una fuerza promedio. Las siguientes propiedades químicas del ácido fosfórico son características:

reacciona a los indicadores cambiando de color a rojo;
cuando se calienta, se convierte en ácido pirofosfórico;
en soluciones acuosas sufre una disociación en tres etapas;
al reaccionar con ácidos fuertes, forma fosforilos, sales complejas;
forma un precipitado amarillo que interactúa con el nitrato de plata;
se descompone térmicamente en ácido difosfórico;
en contacto con bases, hidróxidos amorfos, forma agua y sal.

Solicitud

El ácido ortofosfórico se utiliza en muchas áreas, desde la industria hasta la odontología. Los artesanos utilizan la herramienta como fundente al soldar, para limpiar la superficie del metal del óxido. Fluido aplicado:

para la investigación científica en biología molecular;
como catalizador de procesos de síntesis orgánica;
para la creación de recubrimientos anticorrosivos de metales;
en la producción de impregnaciones refractarias para madera.

La sustancia se utiliza:

en la industria petrolera;
en la fabricación de fósforos;
para la producción de películas;
para proteger contra la corrosión;
para clarificación de sacarosa;
en la fabricación de medicamentos;
en unidades de refrigeración como aglutinante en la composición de freón;
durante el procesamiento mecánico para pulir, limpiar metales;
en la industria textil en la producción de tejidos con impregnación ignífuga;
como componente en la producción de reactivos químicos;
en medicina veterinaria para el tratamiento de la urolitiasis en visones;
como componente para una imprimación sobre metal.

En la industria alimentaria

El uso de ácido fosfórico en la fabricación de productos alimenticios se ha generalizado. Está inscrito en el registro de aditivos alimentarios con el código E338. Cuando se usa en cantidades aceptables, la sustancia se considera segura. Las siguientes propiedades de la droga son útiles:

prevención de la ranciedad;
regulación de la acidez;
extensión de la vida útil;
preservación de las características gustativas;
potenciando la acción de los antioxidantes.

El ácido ortofosfórico como acidulante, levadura en polvo, antioxidante se utiliza en las industrias de panadería, carne y lácteos. Se utiliza en la producción de confitería, azúcar. La sustancia le da a los productos un sabor agrio y amargo. El aditivo E338 es parte de:

quesos procesados;
magdalenas;
bebidas carbonatadas - Pepsi-Cola, Sprite;
salchichas;
rollos;
Leche;
comida para bebé;
mermelada;
tortas

Los estudios han demostrado que el abuso de alimentos que contienen compuestos de fósforo, especialmente las bebidas carbonatadas, puede provocar problemas de salud. No se excluye:

lixiviación de calcio del cuerpo, lo que puede provocar la formación de osteoporosis;
violación del equilibrio ácido-base: el aditivo puede aumentar su acidez;
la aparición de enfermedades del tracto gastrointestinal;
exacerbación de la gastritis;
destrucción del esmalte dental;
desarrollo de caries;
la aparición de vómitos.

En la industria no alimentaria

El uso de ácido ortofosfórico se puede observar en muchas áreas de producción. A menudo esto se debe a las propiedades químicas del producto. El medicamento se utiliza para la fabricación de:

fertilizantes minerales fosfatados combinados;
Carbón activado;
sales de fosfato de sodio, amonio, manganeso;
pinturas ignífugas;
vidrio, cerámica;
detergentes sintéticos;
aglutinantes refractarios;
espuma de fosfato no combustible;
fluidos hidráulicos para la industria aeronáutica.

En medicina

Los dentistas usan una composición de ortofósforo para tratar la superficie interna de la corona. Esto ayuda durante la prótesis para mejorar su adherencia al diente. La sustancia es utilizada por los farmacéuticos para la preparación de medicamentos, cemento dental. En medicina, el uso de un compuesto de ortofósforo está asociado con la capacidad de grabar el esmalte dental. Esto es necesario cuando se utilizan materiales adhesivos de segunda y tercera generación para el relleno. Puntos importantes: después del grabado, la superficie debe ser:

Enjuagar;
seco.

aplicación de óxido

Un convertidor de óxido basado en ácido fosfórico crea una capa protectora en la superficie que protege contra la corrosión durante el uso posterior. Una característica del uso del compuesto es la seguridad del metal durante la aplicación. Hay varias formas de realizar la eliminación de óxido con ácido fosfórico, dependiendo del tamaño del daño:

aguafuerte con inmersión en baño, otro recipiente;
aplicación repetida de la composición al metal con una pistola rociadora, rodillo;
revestimiento superficial con limpieza mecánica pretratada.

El compuesto de ortofósforo convierte el óxido en fosfatos de hierro. La composición se puede utilizar para lavar y limpiar:

productos de metal laminado;
pozos;
superficies de tuberías;
generadores de vapor;
sistemas de suministro de agua, calefacción;
bobinas;
calderas;
calentadores de agua;
intercambiadores de calor;
calderas;
Partes de máquinas y mecanismos.

La interacción del ácido fosfórico

Las propiedades de una sustancia inorgánica determinan su interacción con otras sustancias y compuestos. Aquí es donde tienen lugar las reacciones químicas. La composición de ortofósforo interactúa con:

sales de ácidos débiles;
hidróxidos, entrando en una reacción de neutralización;
metales a la izquierda del hidrógeno en la serie de actividad con la formación de sal y la liberación de hidrógeno;
óxidos básicos, que participan en la reacción de intercambio;
hidróxido de amonio, creando hidrogenofosfato de amonio;
amoníaco para formar sales ácidas.

Seguridad ácida

El compuesto de ortofósforo pertenece a la clase de sustancias peligrosas y requiere precaución. El trabajo con la composición debe llevarse a cabo en una habitación especial equipada con ventilación de suministro y extracción, lejos de fuentes de fuego. La falta de equipo de protección personal es inaceptable.

Fósforo, producción y uso

(técnico). El material de partida para la producción industrial de F. es la sal de fosfato de calcio promedio Ca 3 (PO 4) 2, que se encuentra ampliamente distribuida en la naturaleza. En las plantas de fósforo, generalmente se convierte en una sal ácida Ca (H 2 PO 4) 2, que luego se mezcla con carbón y se calcina; mientras que Ca (H 2 RO 4) 2 primero libera agua y pasa a la sal metafosfórica:

Ca (H 2 PO 4) 2 \u003d Ca (PO 3) 2 + 2H 2 O,

y este último ya está reducido por el carbón:

3Ca (RO 3) 2 + 10C \u003d P 4 + Ca 3 (RO 4) 2 + 10CO.

Tal conversión preliminar de la sal de fósforo y calcio promedio en una sal ácida se basa en el hecho de que la sal promedio en sí misma es mucho más difícil de reducir con carbón. Como se puede ver en la ecuación de descomposición anterior, de esta manera se pueden aislar como máximo 2/3 del F. total disponible, y 1/3 de él permanece en los desechos. Para eliminar este inconveniente, a sugerencia de Wöhler, también se introduce sílice en la reacción:

2Ca(PO3)2 + 2SiO2 + 10C = P4 + 2CaSiO3 + 10CO,

pero entonces la operación requiere una temperatura tan alta, que solo se puede obtener económicamente en hornos eléctricos, que en los últimos tiempos están ganando cada vez más un lugar en la tecnología. El uso de electricidad para la producción de F. es de gran importancia en el sentido de que hizo posible utilizar para la reducción no la sal ácida Ca (H 2 PO 4) 2, sino directamente la sal media de fósforo y calcio Ca 3 ( RO 4) 2; Así, además de la integridad del aislamiento del fósforo, el uso de hornos eléctricos elimina la compleja operación de convertir Ca 3 (PO 4) 3 en Ca (H 2 PO 4) 2, que ocupa mucho espacio en el equipamiento habitual de las plantas de fósforo. En este artículo, primero consideraremos los métodos comúnmente practicados para fabricar F., y luego indicaremos aquellos métodos que se basan en el uso de electricidad. De todos los materiales a partir de los cuales se puede preparar la sal ácida de fósforo y calcio (ver Fertilizantes de fósforo), los huesos son los preferidos en las plantas de fósforo. Cuanto más denso es el hueso, cuanto más rico es en sales de fosfato, más se valora; p.ej. Los huesos de caballo, toro y oveja tienen una gran demanda. Por regla general, no se someten a ninguna operación previa (por ejemplo, para extraer grasa, etc.), sino que se queman directamente hasta que se convierten completamente en cenizas. La quema de huesos se realiza a menudo en tales hornos, que permiten realizar la operación de forma continua, y todo el proceso de combustión se realiza a expensas de las sustancias orgánicas contenidas en los huesos. Durante la cocción, se toman medidas para garantizar que los gases olorosos no quemados no se liberen a la atmósfera circundante. Según Fleck, bastante práctica es la disposición que se muestra en la fig. una.

A horno de cuba cargado con huesos a través de un orificio cerrado por una tapa a. Para encender la estufa, se utilizan agujeros. b, por donde se introduce la leña y se prende fuego. Estas aberturas tienen persianas, que permiten regular la cantidad de aire que ingresa al horno y, además, el material ya completamente quemado se extrae del horno a través de ellas. Los gases formados durante la combustión suben a la parte superior del horno. Con y aquí pasan por encima del fogón d, donde se queman por completo y luego sobre el jabalí A hacia el conducto de escape DE. sobre el cerdo A hay una fila de tinas de evaporación con soluciones asignadas para espesar. Según Fleck, por 100 partes de huesos frescos tomados, se obtienen 55 partes de ceniza (blanca) completamente quemada, que contiene 80-84% de fosfato de calcio, 2-3% de fosfato de magnesio, 10-14% de carbonato de calcio y fluoruro de calcio. Los huesos quemados se muelen y se tratan con ácido sulfúrico para convertir la sal de fósforo y calcio promedio en ácido; en este caso, el yeso CaSO 4 también se obtiene según la ecuación:

Ca s (PO 4) 2 + 2H 2 SO 4 \u003d Ca (H 2 PO 4) + 2CaSO 4.

Dado que el Ca (H 2 PO 4) 2 resultante es soluble en agua y el yeso es poco soluble, se pueden separar fácilmente. La operación se realiza en grandes cubas de madera (hasta 1,3 m de diámetro), revestidas de plomo y provistas de agitador. Para 100 horas de ceniza de huesos, según diversas fuentes, se toman de 66 a 90 horas de ácido sulfúrico fuerte. Habiendo cargado cenizas en la tina (hasta 140 kg), se vierte aquí tanta agua hirviendo que cubre las cenizas, y luego se agrega gradualmente ácido sulfúrico con agitación constante. Al mismo tiempo, la masa hace mucha espuma debido a la descomposición del carbonato de calcio. La descomposición termina en dos días con agitación; Luego se agrega agua a la cuba y se deja reposar durante 12 horas. El líquido sedimentado se drena mediante un sifón en sartenes de plomo para su evaporación; la masa no disuelta se lava varias veces con agua para posiblemente extraer completamente la sal ácida de fósforo y calcio, y el agua de lavado se agrega a la primera solución, excluyendo la última agua, que está destinada a humedecer una nueva porción de ceniza de hueso, que es descompuesto con ácido sulfúrico. Para utilizar la menor cantidad de agua posible para dicho lavado (ya que luego debe evaporarse), el lavado se lleva a cabo en un aparato de filtración especial; de éstas, las más sencillas son cajas de madera forradas de plomo por dentro con un fondo perforado, sobre las que se coloca arena, primero gruesa, y luego más y más fina, así como paja y lino basto. Tales cajas se colocan a veces una encima de otra a modo de terraza, lo que permite realizar una lixiviación metódica de la masa lavada. Para evaporar una solución de una sal ácida de fósforo y calcio, se usa el calor perdido de la quema de huesos y otros hornos, o vapor, y el líquido se mezcla constantemente. Esto se hace porque cuando la solución se espesa, se libera yeso, que está en la solución en una pequeña cantidad, que, cuando el líquido está en estado de calma, forma una corteza fuerte en las paredes de la olla, que no conduce bien el calor; esto no sucede al mezclar. Se continúa espesando la solución hasta ud. el peso no alcanzará 1.4-1.5 (que corresponde al contenido de 62% P 2 O 5). El yeso se separa por filtración y se agrega a la solución aproximadamente un 25% de coque grueso o polvo de carbón. La mezcla se seca en una marmita de hierro (según Fleck, de modo que queda aproximadamente un 5,5% de agua) y luego se somete a calcinación en retortas. Las retortas están hechas de arcilla refractaria y tienen forma de pera o cilíndrica y están diseñadas para cargar de 6 a 15 kg de la mezcla. Dependiendo de la productividad de la planta, el tipo de combustible, etc. , el diseño de hornos para calentar retortas es bastante diverso. Por lo general, las retortas se ubican en el horno no solas, sino en grupos, a veces en varias filas, una encima de la otra. En la Fig. 2 muestra una sección transversal de uno de estos hornos.

Está dispuesto para 36 autoclaves y tiene una longitud de 6,6-7 m, una anchura de 1,32 m y una altura de 1,61 m; ella tiene dos cámaras de combustión, que están separadas entre sí por una pared baja (0,286 metros por encima de la cámara de combustión) mi recorriendo todo el horno. rejilla del hogar a(0.55 m de largo) tiene rejas solo en su parte frontal, pero en el resto de su longitud es de ladrillo. Las autoclaves se encuentran horizontalmente a ambos lados de la pared longitudinal. mi apoyándose en ella con la espalda. Los gases de combustión, que abrazan las retortas, salen a las fresas. d(0,175 m de alto y 0,695 m de ancho) a través de los agujeros en el techo y enviado a la chimenea gramo; al mismo tiempo, detrás del horno, pasan por debajo de las ollas, donde se evaporan las soluciones de sal de fósforo y calcio. El cuello de cada autoclave sale del horno al exterior (a través de una pared desmontable para cada par de autoclaves) y se conecta a un receptor de condensación de ph.; este último consta de dos tapas de arcilla vidriada con tubos, con la ayuda de los cuales se conectan entre sí y con el cuello de la retorta. Cada tapa tiene una altura de 0,18 m, dia. 0,154 my se levanta sobre una base redonda de 0,01 m de altura. y 0,24 m de diámetro, llena de agua. En la Fig. 3 muestra un horno para autoclaves cilíndricos; ella también tiene 2 cámaras de combustión.

Las réplicas se encuentran a uno y otro lado de la pared central. DE tres filas, con la fila inferior apoyada con la espalda en la pared, mientras que las filas superiores están soportadas por separadores X. Los gases de combustión suben al techo norte y a través de agujeros yo ir al cerdo A y luego en la tubería Ζ . garganta r cada tres autoclaves están conectadas a un receptor común op(por separado Fig. 4 para dos retortas) de hierro esmaltado.

Consiste en un tubo vertical. sobre con tubos laterales, que incluyen puntas montadas en la garganta de las autoclaves, y de la parte cilíndrica páginas dividido en tres secciones. Pares F. por tubería sobre entran en el compartimento superior llenos de agua, donde en su mayor parte se espesan, y el F. se recoge bajo el agua. Los vapores y gases no condensados, como se muestra en la FIG. flecha, van al compartimiento del medio, también lleno de agua, y luego a través del tubo ubicado aquí en el medio van al compartimiento inferior (con agua) y salen, incendiándose. F. se recoge bajo el agua en los tres compartimentos. Hay otros tipos de dispositivos, como hornos, autoclaves y receptores. La operación en sí se lleva a cabo de la siguiente manera: las retortas se cargan y untan en el horno; sus gargantas se insertan en recipientes y se untan con arcilla u otra masilla para que no haya grietas por donde escapen los vapores; luego comienzan a calentar gradualmente el horno (con un calentamiento rápido, las retortas pueden agrietarse). La temperatura sube gradualmente y F. comienza a destilar; junto con él, se liberan de los receptores gases desagradables y nocivos para la salud (fósforo de hidrógeno, monóxido de carbono, etc.); por ello, los receptores tratan de aislar y ventilar las estancias donde se ubican. Durante la destilación de F., se observa que no hay obstrucción en los recipientes, y se limpian de vez en cuando con una varilla de hierro. Después de un día, la carrera está muy debilitada, lo que se nota por la llama de gases que sale de los receptores; después de 1 1/2 - 2 días se detiene por completo, y luego se reduce gradualmente el calor en el horno. Cuando el horno se ha enfriado, los recipientes se separan de las retortas y se les une el extremo de la garganta de la retorta, donde normalmente se encuentra la f.; se desmonta la pared del horno, se saca la retorta y normalmente se tira a un lado, después de asegurarse de que no hay mezcla sin descomponer en ella. En su lugar, se presionan nuevas retortas cargadas en el horno. F. se selecciona de receptores y fragmentos de retortas bajo el agua con la ayuda de espátulas especiales. Raw F. tiene una apariencia rojiza o pardusca; según Fleck, resulta un 15,4%, contando las cenizas de hueso. Además de la mezcla de F. rojo, contiene varios compuestos de F. con carbón, silicio, etc. Para purificar F. bruto, se filtra en algunas plantas y se destila en otras. Para filtrar, F. se coloca en una bolsa de gamuza, que se coloca en agua calentada a 50-60 °; F. derretido se exprime de la bolsa con una prensa especial. En las fábricas francesas, el F. fundido se mezcla con polvo de carbón y se coloca en un cilindro de hierro con un tabique de arcilla porosa; al dejar entrar vapor en el cilindro a una presión conocida, el filtro es forzado a través de los poros de la partición, mientras que la mayoría de las impurezas permanecen con el carbón y, por lo tanto, no contaminan la placa porosa; el carbón restante se mezcla con una nueva porción de F. F. la destilación se lleva a cabo en retortas de hierro fundido, que se colocan en dos o tres en un horno (Fig. 5).

F. se funde en un caldero de cobre bajo el agua y se mezcla con arena (1/8 de su peso). Cuando la masa solidifica al enfriarse, se carga en autoclaves, a las que primero se les da la vuelta para que, si es posible, toda el agua sea de cristal, y luego se mete en el horno. La garganta de la retorta se sumerge 1,5-2 cm en una tina de agua, donde hay una copa de plomo con mango de hierro para recoger la F destilada. lentamente e intensificándose uniformemente; intentan eliminar el agua lo más completamente posible antes del inicio de la carrera, ya que sirve como material para la formación de fosfuro de hidrógeno, que se emite constantemente desde la retorta. Cuando termina la destilación, el horno se enfría, las retortas se sacan y se limpian. Las primeras porciones recolectadas de F. se asemejan al color de la cera blanqueada, las siguientes tienen una apariencia de color rojo amarillento y la última consiste en F rojo. Cuanto más cuidadosamente se lleva a cabo la carrera, más F. blanca se obtiene y mayor es su rendimiento en general. La pérdida durante la destilación alcanza el 10-15%. Claro F. y por la vía química. Para ello, según Readman, se funde en un recipiente de plomo bajo agua con vapor; habiendo escurrido lo más posible el agua, agregar sal potásica de dicromo al 4%, mezclar bien durante 1/2 hora y luego agregar la misma cantidad de ácido sulfúrico; los óxidos inferiores de F. se oxidan y se vuelve completamente blanco. Si la oxidación no ayuda, F. se somete a destilación. F. purificado resulta 8-11% para ceniza de hueso tomada. F. suele salir a la venta en forma de palos. Para moldearlo en Francia proceda de la siguiente manera. F. se derrite bajo el agua; luego el trabajador toma un tubo de vidrio con punta de hierro, provisto de un grifo, y, habiéndolo sumergido en F., lo succiona con la boca hacia el grifo, que luego se cierra; el grifo sirve para evitar que el F. fundido entre en la boca. Un trabajador tiene hasta 20 tubos de este tipo. Los tubos se enfrían y se empuja a F. fuera de ellos a través de la abertura del grifo con una varilla de hierro. Un trabajador puede preparar de esta forma hasta 100 kg de F. En las fábricas inglesas esta operación se realiza de forma más segura para los trabajadores. El aparato de moldeo consiste en una caja rectangular de cobre colocada en un caldero de hierro lleno de agua; contiene F., que se derrite cuando se calienta agua en un caldero. Dos tubos horizontales de latón se insertan en el fondo de la caja, pulidos por dentro. Estos tubos, después de atravesar las paredes de la caldera, ingresan con su extremo (hasta 3 cm) en una caja larga (2-3 metros), a través de la cual pasa una corriente de agua fría. F. se congela en el tubo, pero permanece bastante blanda y viscosa. Antes de comenzar a trabajar, se inserta un extremo doblado de un alambre de hierro en estos tubos, que envuelve la F congelada. Tirando del alambre, se puede sacar gradualmente una barra tan larga de F. del tubo hasta el tamaño de la caja permite (hasta 2-3 metros). Cuando ya no es posible sacarla más, se corta la F. casi a la altura del mismo tubo de latón, sin embargo, queda un pequeño trozo de ella, por lo que se sigue tirando de la nueva F. palo; el trabajo continúa así ininterrumpidamente. Se puede detener por la noche y luego continuar en el mismo orden. A veces, F. se hace en forma de mosaicos o círculos, que a menudo se componen de piezas separadas. F. el embalaje requiere muchas precauciones, en ausencia de las cuales puede encenderse durante el transporte y el almacenamiento. Los palitos F. se colocan en latas de 2,5 a 3 kilogramos, se llenan de agua y se sellan cuidadosamente para que el agua no se pueda aspirar en ninguna parte, como se convence sosteniendo la lata durante un tiempo sobre papel blanco. Al transportar un gran envío de F., por ejemplo. hasta 300 kilos, se coloca el número de latas correspondiente en una caja de madera forrada con hojalata; luego se llenan de agua. A veces, las latas con F. se transportan en pequeños barriles de vino; al mismo tiempo se llenan de agua con algo de alcohol para evitar que el agua se congele en invierno. Los barriles están echados, envueltos en heno y forrados con lona.

De amigo métodos de producción F. puede señalar el método propuesto por Fleck, quien tenía en mente utilizar los constituyentes orgánicos de los huesos para la preparación de la cola. Los huesos frescos se trituran en pedazos del tamaño de una nuez y se mantienen durante algún tiempo en agua tibia a 50-60 ° para separar la grasa; luego se colocan en cestas y se sumergen en ácido clorhídrico. latidos en. 1,05 durante una semana hasta que se vuelvan ligeramente transparentes y flexibles; luego se colocan en ácido clorhídrico. latidos en. 1.02 hasta que estén completamente blandas. El residuo que no se disuelve en el ácido se transforma en pegamento; la solución se evapora en vasijas de barro, aprovechando el calor perdido de los hornos de retorta, hasta que comienza a cristalizar el fosfato cálcico ácido; luego, el líquido se enfría en tinas de madera, la sal liberada se separa del licor madre, se exprime, se seca a 100 ° y se mezcla con polvo de carbón. Del licor madre, primero, con una mayor evaporación, se separa una sal de fósforo y calcio ácida impura, y luego, agregando cal, el ácido fosfórico restante se aísla en forma de una sal de calcio promedio. En el futuro, se vuelve a procesar en una sal ácida junto con el resto de las retortas. Una cantidad significativa de evaporación, que se introduce con este método, generalmente paga poco por el dispositivo de producción de pegamento, y no podría suplantar el antiguo método de producción de F. con la ayuda de ácido sulfúrico. Este último método también tiene muchas desventajas. En primer lugar, con él se requiere tener cerca una planta de ácido sulfúrico para no pagar mucho por su transporte; luego es necesario tener un taller para la producción de retortas, que duran poco y rinden hasta 1/2-1 kg F.; un inconveniente importante es el almacenamiento de líquidos ácidos, la evaporación y filtración de soluciones, la eliminación de yeso, etc. Ridlin propuso realizar extracción de F. en un horno eléctrico. El material de partida es fosfato natural; se muele, se mezcla con arena y carbón y se apaga con corriente eléctrica. F. desaparece a medida que se forma y se recoge en un recipiente especial; el resto da escoria líquida, que sale del horno, y en su lugar viene una nueva porción de la mezcla de fosforita con carbón y arena, etc. La producción continúa continuamente. El horno que sirve para este propósito en una fábrica inglesa (en Wednesfield "e) tiene el siguiente dispositivo (Fig. 6).

F. - horno de cuba, encima del cual hay un embudo para cargar material a con amortiguadores PERO y tornillo A para introducirlo en el horno. La corriente eléctrica se introduce en el horno mediante electrodos de carbono. DE", reforzado en mangas de metal DE. Se utilizan electrodos delgados para iniciar la formación de un arco voltaico. C2(carbono o metal) que se encuentran al lado de los electrodos DE", o pasar por ellos. Los vapores y gases resultantes salen por el orificio. gramo, y la escoria fluye hacia H. Los agujeros se utilizan para controlar el progreso de la operación. X; a través de ellos, los electrodos se rocían con polvo de carbón para protegerlos más o menos de la combustión. Según Colardo, se toma una mezcla de 310 horas de sal media fósforo-cálcica, 260 horas de cal y 160 horas de carbón (todo en polvo) y se calcina en un horno eléctrico. Sujeta a esta proporción de los reactivos, se obtiene una mezcla de carbonato de calcio (carburo) y fósforo de calcio; solo una parte insignificante de F. se libera en forma de vapor junto con el monóxido de carbono. Para no espesar el fósforo de aquí, los vapores se pasan por cal caliente, que absorbe el fósforo.La mezcla resultante de carburo con fósforo de calcio se descompone con agua, y se obtiene acetileno y fosfuro de hidrógeno. Estos gases pasan primero a través de una retorta calentada o un tubo de carbono lleno de carbón, donde el fosfuro de hidrógeno se descompone en F. e hidrógeno, luego pasan a través de una serie de aparatos de lavado en los que F. sedimenta y el acetileno se separa del hidrógeno (mediante absorción, por ejemplo, con acetona). El hidrógeno se utiliza para la calefacción. Hay una patente de Billaudot bastante complicada, donde se obtienen simultáneamente F. y carburo. La idea principal de la patente es la construcción de condensadores especiales para vapores de F., donde la condensación se produce sin contacto de F. en estado calentado con agua, como se practica habitualmente, lo que permite evitar pérdidas de F. (desde su interacción con el agua) y elimina la necesidad de una mayor purificación. F. (por filtración, etc.) Simultáneamente con F., también se obtiene carburo de calcio. Diehl (Dill) propuso descomponer una mezcla de ácido fosfórico con polvo de carbón mediante corriente. A una solución concentrada de latidos de ácido fosfórico. peso 50-60 ° agregar 1/4 - 1/5 en peso de carbón y esta mezcla se carga en un cilindro de arcilla a través de un embudo especial. El cilindro se apoya sobre un soporte hecho de un conductor de electricidad, a través del cual ingresa electricidad positiva al electrodo de carbón. El otro electrodo ingresa al cilindro a través del tapón en la parte superior; se puede subir y bajar por medio de un dispositivo de tornillo. Los pares de F. salen por un tubo de salida en el condensador; operar con una corriente de 80-150 amperios con un voltaje de 120 voltios. Cuando se ha liberado la mayor parte de la F., la corriente se interrumpe por un tiempo, se carga una nueva porción de la mezcla y luego se continúa el trabajo nuevamente. De otros métodos de obtención de F., destacamos la propuesta de Frank y Rossel para realizar la reducción de ácido. f-sin-calc. sales de aluminio en presencia de sílice:

3Ca(PO3)2 + 10Al + 3SiO2 = 6P + 5Al2O3 + 3CaSiO3.

Por sugerencia de Shearer y Clapp, se toma fosfato de aluminio natural Al 2 O 3 P 2 O 5, se mezcla con sal común y carbón, y se calcina en una corriente de cloruro de hidrógeno HCl; en este caso, se forma una sal doble de cloruro de aluminio con cloruro de sodio Al 2 Cl 6 4NaCl y se liberan F., monóxido de carbono CO e hidrógeno. La reacción se puede representar mediante la siguiente ecuación:

Al 2 O 3 P 2 O 5 + 4NaCl + 6HCl + 8C \u003d Al 2 Cl 6 NaCl + 8CO + 3Η 2 + 2P.

Los materiales tomados deben estar bien triturados. Primero se lleva a cabo la calcinación durante unas 10 horas a fuego rojo oscuro hasta que dejan de liberarse monóxido de carbono e hidrógeno, luego se eleva la temperatura a fuego blanco y solo entonces comienza a destilarse F. La carrera dura hasta 30 horas, dependiendo de la cantidad de F. Alfred Kraus sugirió calcinar una mezcla de fosfatos con minerales de hierro, por ejemplo. hematita, y así preparar fósforo de hierro; este último se alea luego con pirita; F. al mismo tiempo se evapora y espesa, y queda sulfuro de hierro. Se deja madurar al aire libre y se oxida gradualmente en sulfato de hierro, etc. White F. generalmente contiene una mezcla de arsénico (0.5-3.5 °); en él se encuentran azufre, carbón, calcio, etc.. Para obtener en grandes formatos rojo el fósforo se usa a menudo por el método propuesto en 1845 por Schrötter. En el horno F(Fig. 7) dos calderas se colocan una dentro de la otra, el espacio entre los cuales se llena con una aleación de estaño y plomo norte(en cantidades iguales).

En la caldera interior METRO hay una tapa GRAMO atornillado S.S hasta los bordes de la caldera exterior. en la caldera METRO hay arena B, en el que se ubica la tercera caldera portátil DE con receptor de vidrio o porcelana R. En la tapa de la misma mi extremos de tubo curvos de hierro o cobre j que pasa por la tapa GRAMO y con su otro extremo se sumerge en agua o mercurio en un recipiente k; ella tiene un grifo X. debajo del tubo j hay una lámpara de alcohol para calentarlo en caso de bloqueo F. Tapa mi sostenido por un resorte S, que, con una repentina alta presión dentro de la caldera DE se suministra y la tapa se puede levantar. La operación de convertir F. blanca en roja es muy sencilla con este aparato. Se colocan piezas secas de F. en un caldero. DE pon la tapa en su lugar Ε y GRAMO y empezar a calentar poco a poco. Aire de la caldera DE salir por el tubo j. La temperatura se eleva a 260 ° (se determina mediante un termómetro sumergido en el metal fundido NORTE), y conservar durante varios días (hasta 10), tras los cuales se enfría el horno cerrando previamente el grifo X, y romper el aparato de F. Schrötter rojo resultante fue sometido a numerosas modificaciones. Coignet en Lyon realiza la misma operación en una olla de hierro. F. roja obtenida por el método descrito generalmente contiene trazas de F. blanca. En una muestra de F. roja cruda Fresenius y Luk (Suerte) encontraron F. blanca 0.56%, ácido fosforoso. 1,302%, ácido fosfórico. 0,880%, agua y otras impurezas 4,622% y F. roja 92,63%. Se utilizan varios medios para eliminar F.. La F. roja cruda se trata con disulfuro de carbono, que disuelve la F. blanca sin tocar la roja. F. se aísla de esta solución por destilación de disulfuro de carbono, que luego se utiliza de nuevo. El fosfato a veces se ve obligado a oxidarse lentamente en el aire a ácido fosfórico y fosforoso, y luego se lava con agua. Por sugerencia de Nickles, F. se agita en una solución de cloruro de calcio. peso 1,95; el F. blanco, al ser más claro, flota hacia la superficie y el rojo se acumula en el fondo. Luego se lava con agua y se seca. La masa principal de F. extraída en la técnica se utiliza para la producción de fósforos; una cierta cantidad se destina a la obtención de anhídrido fosfórico, a la preparación de explosivos, etc.

S.Vukolov. Δ.

Fósforo(médico) - De las dos modificaciones de F. rojo, o amorfa, insoluble en los fluidos tisulares y, por tanto, fisiológicamente completamente indiferente, incluso cuando se utiliza en grandes dosis; amarillo blanco F. cristalino u oficial se disuelve, aunque en cantidades muy pequeñas, en agua, alcohol, grasas y bilis y tiene propiedades tóxicas pronunciadas. En 100 partes de agua tibia se disuelven 0,00027 F; la solubilidad en las grasas intestinales y la bilis es de 0,01 a 0,026 por 100. El efecto de F. oficial en el cuerpo parece ser completamente diferente, dependiendo principalmente del tamaño de la dosis y la duración del uso. Con la introducción de dosis muy pequeñas durante mucho tiempo, F. exhibe un efecto irritante casi exclusivamente sobre las sustancias formadoras de huesos, y esta irritación no conduce a la degeneración de los tejidos afectados, sino a su proliferación. Wegner, administrando durante semanas a animales jóvenes en crecimiento cantidades tan pequeñas de F., que son incapaces de causar trastornos del estado general, encontró en la sangre de los experimentados cambios extremadamente notables. Resultó que en todos aquellos lugares donde, en condiciones normales, se desarrolla a partir del cartílago una sustancia ósea esponjosa de bucle ancho con un rico contenido de tejido cerebral rojo, bajo la influencia de F., se obtiene un tejido denso y fuerte completamente uniforme, en su apariencia, estructura microscópica y composición química (según la proporción de sustancias orgánicas e inorgánicas, en términos del contenido de sales de fosfato) no es diferente del tejido óseo compacto de la capa cortical de los huesos tubulares. La sustancia ósea esponjosa formada antes, antes de alimentar a F., permanece al mismo tiempo completamente sin cambios. El tejido óseo que se forma del lado del periostio, es decir, el que provoca el crecimiento del hueso en espesor, sufre un proceso similar de engrosamiento, aunque menos pronunciado. Sin embargo, si se administran pequeñas cantidades de F. al animal durante demasiado tiempo, primero se absorbe la sustancia esponjosa que permanece sin cambios y, posteriormente, la sustancia ósea formada artificialmente se somete al mismo proceso de rarefacción, con la formación de tejido encefálico rojo. en ambos casos. Tales son los fenómenos que ocurren con la administración repetida de dosis muy pequeñas de fósforo. Las observaciones de varios investigadores establecieron además que si el fósforo se administra en dosis moderadas pero gradualmente crecientes, o si los vapores de fósforo se inhalan con frecuencia, como es el caso en las fábricas de fósforos, entonces, como un resultado cambios inflamatorios muy pronunciados en los huesos, lo que lleva a su necrosis. Observado entre los trabajadores de las fábricas de fósforos, los llamados. La necrosis fosfórica de los maxilares generalmente proviene de dientes cariados o encías ulceradas (ver. ). Los datos obtenidos por Wegner, confirmados por otros investigadores, sirvieron como punto de partida para el uso terapéutico de dosis muy pequeñas de F. en ciertas condiciones patológicas del sistema esquelético, especialmente con un retraso o desarrollo insuficiente del esqueleto óseo en la infancia ( con raquitismo), con osteomalacia, con osificación insuficiente de callos, después de fracturas; Los adultos reciben de 0,0003 gramos a 0,001 gramos por dosis de 1 a 3 veces al día (la dosis más grande por día es de 0,005 gramos), a los niños no se les da más de 0,0005 gramos por día. Si se exceden las dosis de precaución indicadas, entonces envenenamiento, la razón de esto rara vez es negligencia, en su mayoría - intento de suicidio. Para este último propósito, generalmente usan las cabezas de fósforos de fósforo, con menos frecuencia: pasta de fósforo, que se usa para matar ratas (una mezcla de F. con masa ordinaria, con la adición de grasa). En los años 50-70. del siglo pasado, cuando los fósforos suecos preparados con la ayuda de la inofensiva F. roja aún no estaban en uso, el envenenamiento por F., especialmente en Alemania y Francia, era un hecho bastante común. En Francia en 1851-71. entre 793 envenenamientos, 267 (38%) caen en envenenamiento por F. Las piezas enteras grandes de F. pueden, sin disolverse, pasar a través de los intestinos sin mucho daño. Los ataques de envenenamiento se detectan ya unas pocas horas después de la introducción del veneno, expresados en una sensación de sed, dolor intenso en el estómago, vómitos con olor a ajo y masas que brillan en la oscuridad. Con dosis relativamente pequeñas de F., el asunto se limita a esto, especialmente si la mayor parte del veneno fue excretado por vómitos o extracción artificial del contenido del estómago. En los casos más graves, los fenómenos locales descritos primero ceden durante 3 o 4 días, pero después de esta aparente calma, el envenenamiento se convierte en un cuadro grave de un trastorno general de la alimentación. Los trastornos gastrointestinales se reanudan, el hígado se agranda, la piel y la esclerótica adquieren un color amarillento, el estado general empeora, la actividad cardíaca se altera cada vez más, el paciente se queja de dolor muscular y debilidad general, simultáneamente de todas las membranas mucosas, de la nariz. , los intestinos, el útero aparecen sangrando; El sangrado menstrual y el inducido artificialmente son muy abundantes y por lo general no se detienen. La cantidad de orina excretada disminuye gradualmente, el pigmento biliar, los ácidos biliares, las proteínas se abren en él y, en los últimos días de la enfermedad, el epitelio renal, la sangre y los cilindros grasos. La excreción de nitrógeno en la orina aumenta de manera muy significativa, a menudo tres veces en contra de la norma, el contenido de urea, por el contrario, disminuye muy bruscamente, en casos severos, se encuentran en la orina ácido láctico, peptona, a menudo leucina y tirosina. La conciencia en su mayor parte permanece hasta el final, en otros casos, uno o dos días antes de la muerte, se producen trastornos cerebrales, somnolencia, delirio y fenómenos convulsivos. La muerte generalmente ocurre 7-8 días después del envenenamiento. Con la introducción de veneno en una dosis muy grande, el paciente puede morir en unas pocas horas por parálisis cardíaca. Sin embargo, se conocen casos de recuperación que duraron de 4 a 6 semanas y se acompañaron de un aumento de la producción de orina. Diagnóstico anatómico post-mortem caracterizado por 1) numerosas hemorragias en la piel, tejido subcutáneo e intermuscular, membranas mucosas, peritoneo, pleura y 2) degeneración grasa del hígado, riñones, corazón, páncreas, glándulas de las membranas mucosas del estómago (gastroadenitis) e intestinos, músculos esqueléticos y paredes de los vasos. La esencia de los cambios patológicos en el envenenamiento agudo por F. radica en un trastorno metabólico profundo, que se basa en una disminución de los procesos oxidativos en el cuerpo y una mayor descomposición de proteínas. Según Bauer, bajo la influencia de F., la liberación de ácido carbónico disminuye en un 47% y la absorción de oxígeno en un 45%. Debido a una oxidación insuficiente, las sustancias proteicas no se convierten en productos finales ordinarios, sino que forman sustancias intermedias, de las cuales las sustancias difusibles (ácido láctico, peptona, etc.) se excretan en la orina, mientras que las sustancias coloidales, como las grasas, se depositan en la orina. tejidos La ictericia se debe a la presión que ejercen las células del hígado graso agrandadas sobre los conductos biliares. La causa del sangrado radica en la degeneración grasa de las paredes de todos los vasos, incluso los más pequeños, y en la coagulabilidad inherente muy baja de la sangre que salió de los vasos durante el envenenamiento por F. Tratamiento de intoxicaciones agudas F. Tal vez la eliminación mecánica temprana del veneno por medio de una bomba gástrica o emético. El mejor emético es el sulfato de cobre, que actúa simultáneamente como antídoto. Se da en 0,2 gr. cada 5 minutos hasta que ocurra el vómito, y luego continuar administrando después de 1/4 de hora, 0,05 g cada uno, como antídoto. El cobre cubre las partículas de F. con una capa de cobre fósforo poco soluble y, por lo tanto, inactivo. En vista de la lenta absorción de F. de los intestinos, también se puede contar con laxantes; sin embargo, es necesario evitar cuidadosamente los laxantes aceitosos, así como la introducción de cualquier sustancia grasa (leche, huevos) o que contenga alcohol. Un excelente antídoto es también el aceite de trementina crudo que contiene oxígeno (1,0-2,0 g cada 1/4 - 1/2 hora, solo 5-10 g). Si el veneno ya ha logrado ser absorbido y comienza el colapso, entonces, en primer plano, aparecerán agentes que estimulan la actividad del corazón. En la apertura forense F. Las masas sospechosas (contenidos del estómago, intestinos, productos alimenticios, bebidas, etc.) se destilan, según Mitcherlich, en un cuarto oscuro después de su acidificación preliminar con ácido sulfúrico diluido. En el caso de la presencia de F., se nota un brillo característico en el extremo enfriado del tubo de vapor. 1 miligramo es suficiente para mostrar la reacción. F. en 200.000 partes de líquido. Sin embargo, un resultado negativo no habla en contra de la presencia de F., ya que la presencia en la masa de prueba de muchas sustancias, como aceite de trementina, cloroformo, éter, benceno, cloro, ácido sulfuroso, sulfuro de hidrógeno y aceites esenciales, evita la luminiscencia. Según Dussard, las masas a ensayar se calientan en un aparato similar al de Marchev, con zinc puro y ácido sulfúrico; El fósforo de hidrógeno, que se libera del tubo de salida de gas durante la presencia de F., se quema con un hermoso color verde esmeralda cuando se enciende. La llama se ve en una habitación oscura contra un plato de porcelana blanca. Esta reacción tan sensible se modifica en parte, enmascarada en parte cuando algunas sustancias orgánicas volátiles (sulfuro de hidrógeno, alcohol de vino, éter) están presentes en la masa de prueba y, por lo tanto, según Blondlot, es recomendable pasar el gas liberado durante este método. primero a través de una solución de álcali cáustico, y luego a través de una solución de nitrato de plata y la sustancia resultante (fosfito de plata) se descompone nuevamente con zinc y ácido sulfúrico. Casarse Wegner, "Der Einfluss des Phosphors auf den Organismus" ("Arch. für Pathol. Anatomie und caet.", 1872 v. 55, p. 11); Kassowitz, "Die normale Ossification und die Erkrankungen des Knochensystems bei Rachitis und hereditärer Syphilis" (1882); H. Korsakov, "Sobre la patogenia de la enfermedad inglesa" (disertación, 1883); Mandelstam, "Doctor" (1889, Nos. 5, 7, 9, 10 y 11); Shabanova, "Doctor" (1889, núms. 16-19); Busch, "Sitzungsber. der Niederrheins. Geschichte für Natur und Heilkunde" (1881); Voit, "Zeitschrift für Biologie" (1880, vol. XVI, p. 55); "Eulenhurg" s Real-Encyclop. "(1888, vol. XV, pp. 549 y 554); "Maschk" s "Handbuch" (1888, vol. II, pp. 176-228); Bauer, "Der Stoffamsatz bei der Phosphorvergiftung" ("Zeits. für Biologie", 1871, vol. VII, p. 63); Bamberger, "Zur Theorie und Behandlung der acuten Phosphorverg." ("Wirzburg. medicin. Zeitung" (1867); Gager, "Manual a la práctica farmacéutica y médico-quirúrgica” (1893). Ver también guías sobre farmacología (Binz, Rossbach y Notnagel, etc.) y toxicología (Kobert, Hoffmann, etc.).

M. B. Kotsyn.

Fósforo en organismos vivos forma parte de tres sustancias orgánicas que tienen un significado fisiológico muy importante: la lecitina, la nucleína y el glicerol-fósforo. agrio Además, el ácido fosfórico se encuentra en el cuerpo en combinación con sodio, potasio, cal y magnesia. El predominio de fosfatos en la sangre es uno de los rasgos característicos de los carnívoros, mientras que en la sangre de los herbívoros predominan los compuestos carbónicos y, al igual que las sales de potasio, el ácido fosfórico se encuentra principalmente en los glóbulos sanguíneos, en los músculos y en el cerebro. Finalmente, el mismo ácido fosfórico en combinación con la cal constituye la mayor parte de las sustancias inorgánicas que forman los huesos y los dientes. Los fosfatos se encuentran en todos los fluidos corporales; pero son especialmente ricas en orina, con la que se excretan del organismo, al menos en los carnívoros y en los animales de dieta mixta. Los herbívoros, por otro lado, excretan fosfatos principalmente junto con las erupciones intestinales. En el sistema nervioso humano es de unos 12 gr. ácido fosfórico, en el sistema muscular 130 gr., en los huesos del esqueleto 1400 gr. - El fosfato se excreta del cuerpo en forma de fosfatos, que se forman a partir de la descomposición de la lecitina, la nucleína y el glicerol del ácido fosfórico y la oxidación de los productos de esta división que contienen fósforo. Una persona excreta diariamente de 2,50 a 3,50 gramos. ácido fosfórico. La mayor parte de la F. se excreta del cuerpo en forma de una sal ácida de fosfato de potasio, que le da a la orina de carnívoros y animales con una dieta mixta una reacción ácida; además, gracias a la misma sal ácida, los fosfatos de las tierras en la orina se encuentran en estado disuelto. F. orina se refiere al nitrógeno total de la orina aproximadamente como 1 a 6 o 7; pero esta relación, por supuesto, varía según la naturaleza del alimento. A juzgar por el hecho de que F. forma parte de compuestos tan importantes como la lecitina y la nucleína y, además del hecho de que es parte integral de los órganos y principalmente del sistema nervioso, los músculos y las gónadas, su importancia para la vida debe ser muy sobresaliente F. y figura entre los elementos biogénicos. La formación de fosfatos ácidos a partir de los neutros se explica por los muchos efectos sobre estos últimos ácidos orgánicos formados durante la actividad de los órganos.

diccionario enciclopédico

- (lat. Fósforo) P, un elemento químico del Grupo V del sistema periódico de Mendeleev, número atómico 15, masa atómica 30.97376, no metálico. F. natural consta de un isótopo estable 31P; recibió seis radioactivos artificiales ... ... Gran enciclopedia soviética

Fósforo (P) Número atómico 15 Apariencia de una sustancia simple Fósforo blanco blanco, ceroso, ligeramente fosforescente Propiedades del átomo Masa atómica (masa molar) 30.973762 a. e.m. (g/mol) El radio del átomo... Wikipedia

- (plata viva, Hydrargirum, Quecksilber, mercure), Hg es uno de los 7 metales conocidos en la antigüedad: oro, plata, cobre, hierro, plomo, estaño y R. En comparación con los otros 6 metales, el hombre, con toda probabilidad , … … Diccionario Enciclopédico F.A. Brockhaus e I. A. Efrón

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El ácido fosfórico, más precisamente, ortofosfórico tiene la fórmula química H3PO4. Se trata de cristales incoloros, muy higroscópicos, muy solubles en agua. Cuando se calienta por encima de los 200 grados, el proceso de deshidratación del ácido ortofosfórico comienza con la formación de ácido pirofosfórico, según el siguiente mecanismo: 2H3PO4 = H4P2O7 + H2O. ¿Cómo se puede obtener ortofósforo? ácido?

Instrucción

En la industria, existen dos métodos principales: térmico y de extracción. Cuando se usa térmicamente, el oxígeno oxida el fósforo (durante la combustión) a anhídrido fosfórico de esta manera:
4P + 5O2 = P4O10

Luego, el anhídrido fosfórico resultante se hidrata, lo que conduce a la producción de ácido fosfórico:
P4O10 + 6H2O = 4H3PO4 Con este método, se obtiene el ácido fosfórico más puro.

El método de extracción consiste en el aislamiento (extracción) de ácido fosfórico con ácido sulfúrico concentrado procedente de la molienda de minerales fosfatados naturales. De forma muy simplificada, esta reacción, para el caso en que el mineral consistiera principalmente en fosfato de calcio, se puede escribir como:
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = 2H3PO4 + 3CaSO4

El ácido sulfúrico, al ser mucho más fuerte, desplaza fácilmente al ácido fosfórico débil de sus sales. El sulfato de calcio resultante, al ser una sustancia poco soluble, se separa por filtración. El ácido ortofosfórico se purifica de las impurezas.

En el laboratorio, esta sustancia se puede obtener haciendo reaccionar fósforo blanco con ácido nítrico diluido. La reacción se desarrolla de la siguiente manera: 3Р + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO El peligro de este método es que es necesario utilizar fósforo blanco, una sustancia extremadamente tóxica. Por lo tanto, al llevar a cabo es necesario recordar las precauciones.

Aviso util

El ácido fosfórico se utiliza como materia prima para la producción de fertilizantes minerales, como, por ejemplo, superfosfato simple (mezcla de Ca(H2PO4)2 y una mezcla innecesaria de CaSO4) y doble (Ca(H2PO4)2). También se utiliza en la industria alimentaria, se utiliza para eliminar el óxido de los metales, se utiliza en la producción de porcelana, en algunos tipos de síntesis, como elemento secante y como catalizador, en tecnología dental, etc.

Materias primas para la producción de ácido fosfórico

Se conocen más de 120 minerales en la naturaleza. Los minerales más comunes e industrialmente importantes del grupo de las apatitas son la fluorapatita Ca 10 F 2 (PO 4) 6, la hidroxiapatita Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 y la clorapatita.

Los fosfatos del grupo de la apatita incluyen minerales con la fórmula general Ca 10 R 2 (PO 4) 6, donde R es F, Cl, OH.

Una parte del Ca en las apatitas se reemplaza por Sr, Ba, Mg, Mn, Fe y elementos trivalentes de tierras raras en combinación con metales alcalinos.

El espesor de las vetas alcanza los 200 m Los minerales incluidos en el mineral difieren en sus propiedades fisicoquímicas y de flotación, lo que permite enriquecer el concentrado resultante con un contenido de producto objetivo de 92-93% durante la flotación.

La fluorapatita cálcica pura contiene: 42,22% P 2 O 5 ; 55,6% CaO, 3,76% - F.

Por origen, los fosfatos son ígneos y sedimentarios. Las rocas ígneas o de apatita propiamente dicha se formaron por solidificación directa del magma fundido, o en vetas individuales en el proceso de cristalización del fundido magmático (venas de hematita), o por separación de soluciones acuosas calientes (formaciones hidrotermales), o por interacción del magma. con caliza (contacto).

Las rocas de apatita tienen una estructura macrocristalina granular y se caracterizan por la ausencia de polidispersidad y microporosidad.

Fosfatos sedimentarios - fosforitas. Se formaron como resultado de la meteorización de las rocas, la interacción con otras rocas y su deposición tanto en estado disperso como con la formación de grandes acumulaciones.

Los minerales de fosforita difieren de la apatita en la alta dispersión de los minerales de fosfato contenidos en ellos y su intercrecimiento cercano con los minerales acompañantes (impurezas).Las fosforitas se disuelven más rápido en ácidos que las apatitas.

La mejor materia prima para extraer ácido fosfórico es un concentrado de apatita que contenga 2% de R2O3 o 5% del contenido total de P 2 O 5. Casi no contiene carbonatos. Como resultado, la cantidad más pequeña (en comparación con otros tipos de materias primas) de ácido sulfúrico se gasta en su descomposición.

Durante la extracción de ácido fosfórico de fosforitas de Karatau que contienen una cantidad importante de carbonatos, sustancias ferruginosas y arcillosas, no solo aumenta el consumo de ácido sulfúrico, debido a la necesidad de descomposición de los carbonatos, sino que también el ácido fosfórico es de peor calidad. Contiene sulfatos y fosfatos de magnesio, hierro y aluminio, lo que provoca la neutralización de una parte importante (hasta la mitad) del ácido fosfórico. Además, el P 2 O 5 se puede extraer de tales materias primas en un 3-6 % menos que del concentrado de apatita. Esto se debe principalmente al deterioro de las condiciones de filtrado y lavado del fosfoyeso, que se libera de la solución en forma de pequeños cristales, penetrados por las impurezas de las finas partículas de arcilla.

Otros tipos de fosforitas: arenosas (Aktobe, Shchigrovka), arcillosas-glauconitas (Vyatka, Ryazan-Egorievsk), incluso después del enriquecimiento logrado por métodos modernos, no se utilizan actualmente para producir ácido fosfórico. Se pueden utilizar en mezcla con concentrado de apatito. La cantidad de apatita añadida debe proporcionar tal relación de R2O3:P2O5, que permita llevar a cabo el proceso con pérdidas mínimas.

Método térmico para la producción de ácido fosfórico

El método térmico consiste en la reducción a alta temperatura de fosfatos y sublimación en hornos eléctricos de fósforo elemental en presencia de carbono y sílice

Ca 3 (RO 4) 2 + 5C + 2SiO 2 = P 2 + 5CO + Ca 3 Si 2 O 7 - 1460 kJ / mol.

El fósforo resultante se oxida a anhídrido fosfórico, y luego este último se hidrata con agua; resultando en la formación de ácido fosfórico

2P2 + 5O2 = 2P2O5; P2O5 + 3H2O = 2H3RO4.

Según el principio de refrigeración de gases, los procesos de obtención de fosfatos a partir de fósforo elemental se pueden clasificar en sistemas con cambio de estado de agregación del refrigerante y sistemas sin cambio de estado de agregación del refrigerante. Los refrigerantes son siempre agua o ácido fosfórico.

La principal ventaja del método térmico, frente al método de extracción, es la posibilidad de procesar cualquier tipo de materia prima, incluidas las fosforitas de baja calidad, y obtener un ácido de alta pureza.

Método de extracción para la obtención de ácido fosfórico

El método ácido se basa en el desplazamiento del ácido fosfórico de los fosfatos por ácidos fuertes. El método de extracción de ácido sulfúrico ha encontrado la mayor distribución en la práctica.

El proceso procede de acuerdo con la siguiente ecuación de resumen:

Ca 5 F (PO 4) 3 + 5H 2 SO 4 \u003d 5CaSO 4 (tv) + 3H 3 RO 4 + HF.

Dependiendo de la temperatura del proceso y la concentración de P2O5 en la solución, el sulfato de calcio (fosfoyeso) se libera en forma de CaSO4 2H2O (modo deshidratado), CaSO4 0.5H2O (modo hemihidratado) y CaSO4 (modo anhídrido). Las dos primeras modalidades han encontrado distribución industrial.

El fluoruro de hidrógeno resultante interactúa con H2SiO3

4HF + H 2 SiO 3 \u003d SiF 4 + 3H 2 O.

En este caso, el SiF4 se libera parcialmente en la fase gaseosa y permanece parcialmente en la solución EPA en forma de H2SiF6.

Por lo general, el ácido de extracción resultante está contaminado con impurezas de materia prima y tiene una concentración baja (25-32% P 2 O 5), por lo que debe evaporarse a una concentración más alta.

Las principales ventajas del proceso de extracción son su sencillez y la posibilidad de producir H 3 PO 4 más barato. La desventaja es que el EPA resultante está contaminado con una mezcla de sesquióxidos (Al2O3, Fe2O3), compuestos de flúor y CaSO 4 .

Producción de ácido fosfórico por métodos de dihidrato y hemihidrato.

Hay varias formas de obtener ácido fosfórico de diferentes concentraciones con la liberación de sulfato de calcio dihidrato. Es más conveniente clasificar y evaluar diferentes métodos según la concentración del ácido resultante, ya que es el principal indicador de la calidad del producto y uno de los principales parámetros tecnológicos que determinan todos los demás: temperatura, duración de la interacción de los reactivos. , forma y propiedades filtrantes de los cristales de sulfato de calcio liberados, etc. .P.

Actualmente, el método de dihidrato produce H 3 RO 4 con un contenido de 20-25% P 2 O 5 (generalmente a partir de materias primas de baja calidad - fosforitas pobres) y 30-32% P 2 O 5 (a partir de materias primas de alta calidad). - concentrado de apatita)

Al recibir un ácido que contiene 30-32% de P 2 O 5 método semihidratado-deshidratado, el proceso se lleva a cabo en dos etapas. La primera etapa, la descomposición del fosfato, se lleva a cabo en condiciones tales que el sulfato de calcio se libera en forma de un hemihidrato relativamente estable, que no se hidrata durante la extracción a yeso. En la segunda etapa, el hemihidrato separado, que no se separa de la fase líquida, se recristaliza en la pulpa de reacción en un dihidrato en presencia de cristales semilla de yeso con la liberación de cristales grandes, bien formados y de filtrado rápido.

Las ventajas de este método son la extracción máxima (hasta el 98,5 %) de ácido fosfórico de la materia prima a la solución con un consumo mínimo de ácido sulfúrico y la producción de yeso de alta calidad que no contiene más del 0,3 % del total de P 2 O 5 (en lugar del habitual 0,5-1,5 %) y 0,02-0,08 % de P 2 O 5 soluble en agua. Esto se debe a la prevención del reemplazo por iones sulfato en la red cristalina del precipitado y la liberación de iones HPO4-, que fueron retenidos (adsorbidos en la superficie de las partículas inicialmente precipitadas de la fase sólida, ya que el hemihidrato pasó previamente a la fase líquida.

En contraste con el método de dihidrato usado actualmente, el método de hemihidrato puede enseñar un ácido que contiene 45-50% de P2O5. Esto permite aumentar la capacidad de los talleres existentes entre 1,5 y 1,8 veces y reducir un poco la cantidad de desechos: residuos de sulfato.

Para la producción de fósforo concentrado y fertilizantes complejos, se requiere ácido fosfórico que contenga 37-55% P2O5 o más, y para la producción de polifosfatos de amonio y fertilizantes líquidos concentrados, se requiere ácido que contenga 72-83% P2O5. Por ello, en muchos casos, la extracción del ácido fosfórico se somete a concentración por evaporación.

En etapa de desarrollo experimental se encuentra la producción de ácido fosfórico que contenga hasta un 55% de P 2 O 5 por el método de la anhidrita (sin evaporación). La forma más fácil de obtener un ácido que contiene 53-55% P 2 O 5 porque el proceso se reduce solo a la evaporación del agua y no se acompaña de deshidratación de ácido fosfórico y la formación de anhidrita de fósforo no está en la forma orto. Sin embargo, este proceso también se complica por la corrosión severa del equipo y la liberación de impurezas contenidas en el ácido.

El ácido fosfórico caliente tiene un fuerte efecto corrosivo en la mayoría de los metales, aleaciones y materiales cerámicos de silicato conocidos. Los precipitados liberados durante el proceso de evaporación pueden obstruir el equipo, lo que resulta en una fuerte disminución de su productividad. Esto dificulta el uso de evaporadores típicos y ampliamente utilizados para la evaporación de ácido fosfórico. El ácido que contiene 53 - 55 % de P2O5 se puede obtener a partir de fosfatos relativamente poco contaminados: concentrado de apatita o fosforitos de alto grado enriquecidos.

Producción de ácido fosfórico por otros métodos

De interés industrial es el método de obtención de H3PO4, basado en la oxidación de fósforo con vapor sobre un catalizador de cobre-zirconio, las condiciones óptimas de proceso son: t = 973°C, la relación vapor y fósforo es 20:1

P 4 + 16H 2 O \u003d 4H 3 RO 4 + 10H 2 + 1306.28 kJ.

En el laboratorio se obtiene H3PO4

3P + 5HNO 3 + 2H 2 O \u003d 3H 3 RO 4 + 5NO

La extracción de ácido fosfórico a partir de fosfatos con ácido sulfúrico tiene desventajas significativas: un gran consumo de ácido sulfúrico (2,5 - 3,1 toneladas de monohidrato por 1 tonelada de P2O5) y la necesidad de procesar o almacenar una cantidad significativa de residuos - fosfoyeso (4,5 - 6,0 toneladas por 1 tonelada de P2O5 en términos de materia seca), cuya transformación en ácido sulfúrico está asociada con la liberación de cantidades significativas de cemento o cal al mismo tiempo, que no siempre se comercializan ampliamente. Por lo tanto, continuamente se buscan las posibilidades de extraer ácido fosfórico con otros ácidos inorgánicos - ácidos nítrico, clorhídrico, fluórico y fluorosilícico.

La principal dificultad en la descomposición del fosfato por el ácido nítrico o clorhídrico es la separación del ácido fosfórico del nitrato y cloruro de calcio altamente solubles. Cuando se utilizan ácidos fluorosilícico o fluorhídrico, se forma un precipitado que se separa fácilmente por filtración. Sin embargo, en este caso, la regeneración ácida requiere el uso de altas temperaturas, pero es posible llevar a cabo el proceso sin reactivos adicionales: ácidos, utilizando flúor contenido en la materia prima.

Obtención de fosfatos

El contenido de varias formas aniónicas en la solución depende del pH de la solución. Todos los fosfatos de metales alcalinos y de amonio son altamente solubles en agua. Para otros metales, solo los fosfatos de dihidrógeno son solubles. Las soluciones de fosfatos medios de metales alcalinos debido a la hidrólisis tienen una reacción fuertemente alcalina. (La solución de Na3PO4 0,1 M tiene un pH de 12,7). En estas condiciones, en presencia de fosfatos de metales alcalinos medianos como reactivo, no es posible obtener fosfatos medianos de otros metales, ya sea sales básicas o hidróxidos y óxidos precipitados de soluciones:

4Na 3 PO 4 + 5CaCl 2 + H 2 O \u003d Ca 5 (PO 4) 3 OH + 10NaCl + Na 2 HPO 4

2AgNO 3 + 2Na 3 PO 4 + H 2 O \u003d Ag 2 O + 2Na 2 HPO 4 + 2NaNO 3

Por tanto, para obtener sales medias de ácido fosfórico, es necesario reducir el pH. Esto se logra mediante el uso de una solución de hidrógeno fosfato de sodio en presencia de amoníaco:

2Na 2 HPO 4 + CaCl 2 + 2 NH 3 = Ca 3 (PO 4) 2 + 2 NH 4 Cl + 4NaCl

Los fosfatos (tanto medios como ácidos) también se pueden obtener mediante reacciones de intercambio, donde hay muchas variaciones diferentes de reactivos:

1. Interacción directa de metal con ácido fosfórico:

2H3PO4+3Ca= Ca3(PO4)2+ 3H2

2. Reacción entre óxido básico y ácido fosfórico:

2H 3 PO 4 + 3CaO \u003d Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 O

3. Reacción de intercambio entre sales, una de las cuales contiene necesariamente un anión fosfato o dihidrofosfato:

2Na 3 PO 4 + 3CaCl 2 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6NaCl.

4. Reacción de intercambio de ácido fosfórico e hidróxido:

2H 3 PO 4 + 3Ca(OH) 2 \u003d CaHPO 4 2H 2 O

2H 3 PO 4 + 3NaOH \u003d Na 3 PO 4 + 3H 2 O

5. Reacción de intercambio de fosfato e hidróxido:

2Na 3 PO 4 + 3Ca(OH) 2 = Ca 3 (PO 4) 2 + 3 NaOH

6. Interacción de dihidrofosfatos o hidrofosfatos con álcali:

Es posible obtener fosfato directamente de la sustancia simple de fósforo. El fósforo blanco se disuelve en una solución alcalina de peróxido de hidrógeno:

P 4 + 10H 2 O 2 + 12NaOH \u003d 4Na 3 PO 4 + 16H 2 O

El método principal para controlar la pureza del fosfato insoluble en agua obtenido es su abundante lavado con agua mientras se filtra el precipitado. Con respecto a los fosfatos de amonio y de metales alcalinos solubles en agua, es necesaria una cristalización precisa y repetida para controlar la pureza, así como una prefiltración de la solución de posibles impurezas insolubles.

Todos los métodos anteriores para la síntesis de fosfatos son aplicables tanto en condiciones de laboratorio como en la industria.