Фосфор қышқылы, оны алу әдістері. Азот тыңайтқышы және оның классификациясы

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы

МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

БӨЖ

Мамандық: 5В072000 «Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы»

Топ: ХН-301

Орындаған: Муслимханова Е.

Семей, 2015 ж

1. Фосфор қышқылы, оның қасиеттері, қолдануы, өндіріс әдісі, жай және екі еселенген суперфосфат. Қазіргі таңда фосфор қышқылдарының ішіндегі ең маңыздысы болып есептелетін ортофосфор қышқылының қасиеттері толық зерттелген. Фосфор қышқылын ең алғаш рет 1671 жылы Р. Бойл ашты. Термиялық фосфор қышқылы өндірісі басқа өндіріс түрлеріне қарағанда бейбіт іс болып табылады. Фосфор қышқылын алғашында әскери қажеттіліктер үшін қолданды. Ал қазіргі кезде көп бөлігі техникалық тұздар және тыңайтқыштар алуға қолданылады. Фосфор қышқылынан айырылған жерге ешбір өсімдік өсіп жетіле алмайды. Ортофосфор қышқылының молекулалық массасы - 98. Эмпириялық формуласы - Н ₃ РО ₄

Фосфор қышқылы екі әдіспен өндіріледі: экстракционды (күкірт қышқыл) және термиялық . Термиялық әдістің дамуы фосфор өндірісінің дамуымен тығыз байланысты. Әр түрлі мемлекеттерде алынатын фосфордың 70-тен 90%-ға дейінгісі фосфор қышқылына өңделеді. Фосфор қышқылы ауыл шаруашылығында (тыңайтқыштар, жем), өндірісте және техниканың басқа да салаларында, күнделікті өмірде (техникалық тұздар) кеңінен қолданылатын әр түрлі тұздар түрінде де тікелей қолданыла береді. Ортофосфор қышқылы триполифосфат, жемдік фосфаттар, фосфорлы және күрделі концентрлі тыңайтқыштар: қос суперфосфат, аммофос, нитроаммофос өндірістерінде қолданылады. Сонымен қатар ортофосфор қышқылы тағы да басқа бірнеше салаларда қолданыс табады:

сабын қайнату, синтетикалық жуғыш заттар алуда,
текстильді, азық-түлік, мұнай, шыны өндірісінде,
керамика өндірісінде,
целлюлоза өндірісінде ағашты тазалау үшін,
металл өңдеу өндірісінде.

Сусыз ортофосфор қышқылы жарық, мөлдір гигроскопиялық кристалл түрінде келеді, ол бөлме температурасында ауаға тарап кетеді. Қышқылдың кристаллдары гигроскопиялы, қоймалжың сұйықтыққа айнала отырып, ауаға тез таралады. Фосфор қышқылының ерітіндісі тез салқындайды. Салқын күйде ол тығыздығы 1, 88 г/см қою май тәрізді болып келеді. Фосфор қышқылы сумен кез келген концентрациясындада ерітінділерді түзе алады.

Жоғары концентрленген ерітінділерден ол 302, 45 К еритін 2Н ₃ РО ₄ ·Н ₂ О жартыгидрат түрінде кристалданады. Фосфор қышқылының қайнау температурасы, тығыздығы, жылу сыйымдылығы, электрөткізгіштігі, тұтқырлығы оның концентрациясына тәуелді.

Ортофосфор қышқылы үшнегізді қышқыл болып табылады, диссоцияцияның бірінші сатысына қарағанда күшті, екінші сатысына - орташа, үшіншісіне - әлсіз. Үш тұз-фосфаттарды береді: бір, екі, үш орын басқан. Қыздырылған фосфор қышқылы (температура 353 К және одан жоғары) көптеген металлдармен және олардың оксидтерімен реакцияға тез түсіп, конденсацияланған фосфат қоспалары бар ортофосфат қышқылдарынан тұратын коллоид сипатты қосылыстарды түзеді. Термиялық фосфор қышқылы агрессивті сұйықтық болып табылады. Фосфор қышқылдарының коррозиялық белсенділігі температура көтерілгенімен бірге тез артып отырады.

Су ерітінділерінен кристалданғанда фосфор қышқылы бірнеше кристаллогидраттарды түзеді: Н ₃ РО ₄ ·10Н ₂ О; Н ₃ РО ₄ ·7Н ₂ О; Н ₃ РО ₄ ·Н ₂ О.

Фосфор қышқылын алу әдістері

Фосфор қышқылын алудың электротермиялық әдістерін жасау бірнеше бағытта жүзеге асты. Газды толық жағу (бірсатылы) және сұйық фосфорды жағу (екісатылы) әдістері салыстырмалы түрде тез меңгеріліп алынды. Басқа әдістер - электроайдаудың фосфорлы газдарын тотықтыру, фосфорды көмірсутек екі тотығымен, су буымен және қысыммен сумен тотықтыру - лабораториялық зерттеулер немесе жартылайзауыттық тексеріс кезеңдерінен әлі шықпады. Газды толық жағу әдісі фосфорлы газдар пештерден шығарда шаңнан тазартылып, ауа ағынында толығымен жанып кетуге негізделген. Осы кезде тек фосфор мен фосфорлы сутек қана емес, сонымен қатар көміртек тотығы, сутек, күкіртсутектер де жанып кетеді. Жоғарыда айтылғандай, өндіріс алғаш рет термиялық қышқылды алудың осы әдісін меңгеріп алды, себебі өндіріс онша үлкен болмаған кезде бұл өте қарапайым әлі үнемді әдіс болып келді: салыстырмалы аз капиталл салымы керек болды және қарапайым фосформен жүргізілетін күрделі және өртке қауіпті операциялар жүргізу талап етілмеді.

Фосфор қышқылын алудың бірсатылы процесін меңгере келе оның айтарлықтай кемшіліктері көріне бастады: газды өртеу мен салқындатуға керекті аппаратураның, фосфор қышқылы тұманын ұстауға арналған аппаратураның көлемінің үлкен болуы; электропеш пен қышқыл жүйе жұмыстарын қатаң синхронизациялау қажеттілігі; электропештің немесе қышқыл жүйе агрегаттарының біреуінің тоқтап қалуы бүкіл өндірістің тоқтауына алып келетін; фосфор мен көміртек тотығының жану жылуын пайдаға жаратылмай кетуі.

Айтылған кемшіліктер термиялық қышқыл өндірудің жаңа техникалық екісатылы әдісін жасауды талап етті. Ол бойынша фосфор электроайдау газдарынан конденсация арқылы алдын ала бөлініп алып, кейін фосфорқышқыл жүйелерінде жағылуы тиіс еді. Бұл әдістің негізгі артықшылықтары:

фосфорлы электропештер мен фосфорқышқыл жүйелер бір бірінен тәуелсіз жұмыс істейді;
салыстырмалы түрде қышқыл аппаратурасының көлемі айтарлықтай кішкентай;
шығатын газдар қолданылады (СО) ; фосфордың жылуфизикалық қасиеттерін қолдана отырып комплексті процесті жасау мүмкіндігі (жылу мен жану температурасының жоғары болуы) .

Ішінара тотықтыру әдісі бойынша фосфорлы электропештердің газдары фосфор мен фосфорлы сутекті тотықтыруға ғана қажетті ауамен немесе оттегімен араласады. Түзілген фосфор қышқылын бөліп алғаннан кейін құрамында көміртек тотығының барлық бастапқы мөлшері бар газ қалады.

Фосфорлы газдарды ішінара тотықтыруды зерттеу төмен температурада (300-350) фосфордың толық тотығуы болмайтынын көрсетті. Оған қоса, ауаның оттегісі толық қолданылмайды және фосфорлы сутек мүлдем тотықпайды. Жоғары температуралы процесс (900 - 1100) жақсырақ, бірақ қанағаттанарлықсыз нәтижелер береді. Фосфорлы қышқылда 6% - ға дейін фосфоритті қышқыл болады. Газды 1000 ⁰ С - қа дейін қыздыру немесе оларды электропештен осындай жоғары температурада шығару күрделі инженерлік проблема болып табылады. Оны шешу көптеген қиындықтарға алып келеді. Сонымен қатар, процестің жарылғыш қауіптілігін де айта кеткен жөн.

Фосфорды көміртектің екі тотығымен тотықтыру фосфор буының қоспасы мен СО ₂ -ні 800 ⁰ С-тан жоғары температураға дейін қыздыруға негізделген. Фосфор фосфорлы ангидридке дейін тотығады, ал СО ₂ көміртек тотығына дейін қалпына келеді деп болжанады. Бірақ іс жүзінде, процесс соңына дейін жүрмейді. Негізгі өнім ретінде суда ерігенде метафосфорлы және фосфоритті қышқыл беретін фосфор төрттотығы алынады:

$Р_{4} + 8{СО}_{2} = Р_{4}О_{8} + 8СО$

$Р_{4}О_{8} + 4Н_{2}О = 2НРО_{3} + 2Н_{3}{РО}_{3}$

Фосфорды су буымен тотықтыру . Бұл әдістің негізінде 600 ⁰ С - ден артық қыздырылған фосфор буы мен су қоспасы катализатор қабаты арқылы жіберіледі. Процесс 1000 ⁰ С температурада катализаторсыз-ақ жүре алады. Фосфор су буымен әрекеттесіп, фосфорлы қышқыл мен сутекті түзеді:

$Р_{4} + 16Н_{2}О = 4Н_{3}{РО}_{4}$

Бұл әдіс құрамында фосфоры бар газдарды тотықтыруға да жарамды, әрі құрамында фосфоры бар газдары ішінара тотықтыру мен фосфорды көмірсутектің екі тотығымен тотықтыру әдістеріне қарағанда болашағы зор болып табылады. Оны зерттеу өзектілігі әлі жоғалмады, себебі алынатын сутек (тазаланғаннан кейін) аммиакты синтездеу үшін және басқа да процестерде де қолданыла алады. Кейбір жағдайларда фосфорды тотықтыру арқылы алынатын көміртек басқа жолмен алынатын көмірсутектермен бәсекелесе алатынын да ескеру керек.

Тыңайтқыштардағы фосфор оның оксидінін (Р ₂ О ₅ ) мөлшері арқылы өлшенеді. Фосфорит ұны - майдаланған кальций фосфориті Са ₃ (РО ₄ ) ₂ ақ нс сұр түсті ұнтақ. Оның құрамында 16 - 35% Р ₂ О ₅ бар. Өте арзан тыңайтқыш.

Фосфорит ұны суда нашар ериді. Сондықтан оны қышқылдағы жоғары топыраққа пайдаланған жөн.

Жай суперфосфат - Са(Н ₂ РО ₄ ) ₂ + 2Са3О ₄ . Оны фосфоритке не апатитке күкірт қышқылын қосу арқылы алады:

Са ₃ (РО ₄ ) ₂ +2Н ₂ SO ₄ =Са(H ₂ РO ₄ ) ₂ + 2СаSO ₄

Мұның құрамында 14 - 20% Р ₂ О ₅ болады. Бұл топырақта, суда жақсы еріп, өсімдікке жақсы сіңіріледі. Алайда құрамыңдағы ерімейтін кальций сульфаты тыңайтқыштың құнын арттырады.

Қос суперфосфат Са(H ₂ РО ₄ ) ₂ - кұрамында Р ₂ O ₅ мөлшері жай суперфосфатқа қарағанда екі есе жоғары, яғни 40 - 50%. Оны алу ушін фосфоритті фосфор қышқылымен өндейді:

Са ₃ (РО ₄ ) ₂ +4Н ₃ РО ₄ = 3Са(Н ₂ РО ₄ ) ₂

Әдістің кемшіліктеріне сутекті фосфиннен күрделі тазалау қажеттігі мен ортофосфорлы қышқылда фосфоритті қышқылдың кездесуі жатады. Оған қоса, жоғары температурады фосфор қышқылы өте агрессивті болып келеді, және катализаторлар мен оларды тасмалдағыштарды бұзады.

Катазизатор ретінде фосфорлы қышқылмен байытылғаннан кейін тыңайтқыш ретінде қолдануға келетін фосфорит пен әктасты қолдау ұсынылған болатын. Бірақ минералды катализаторлар жеткілікті түрде эффективті болмады, ал процесс температурасы ерітілген күйде фосфаттарды алуды қамтамасыз етпеді.

2. Азот тыңайтқышы және оның классификациясы. Нитрат аммоний өндірісі. Азот - жер бетіндегі ең көп тараған элемент. Ол табиғатта бос күйінде және қосылыстар түрінде де кездеседі. Ауа құрамының 78 проценті осы газ болса, жер қыртысында 0, 04 процент қосылысқан азот кездеседі, өсімдіктер мен жануарлардың организміндегі азот органикалық қосылыстардан тұрады. Тірі организм азотсыз өмір сүре алмайды, өсімдіктер, жан-жануарлардың денесін құрайтын клеткалар, оның құрамдас бөлігі протоплазма белок заттарынан немесе құрамында азоты бар заттардан тұрады. Демек, белоксыз тіршілік жоқ. Ал азотсыз белок жоқ.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.