Photpho là gì? Vai trò của photpho trong thực tiễn
Photpho được xác định là một trong những nguyên liệu hóa học được ứng dụng phổ biến nhất. Người ta sử dụng photpho trong nhiều ngành sản xuất khác nhau, cũng như phục vụ các hoạt động sinh hoạt khác. Vậy chính xác thì nguyên tố photpho là gì? Vai trò của photpho trong thực tiễn được biểu hiện như thế nào?
Nội Dung Chính
1. Photpho là gì?
Photpho (Phốt pho) là một nguyên tố hóa học rất cần thiết cho mọi tế bào sống. Hợp chất phosphatic hữu cơ axit deoxyribonucleic (DNA) cung cấp mã di truyền cho sự sống. Và adenosine triphosphate (ATP) cần thiết cho quá trình chuyển đổi năng lượng tế bào. Trong nông nghiệp, phốt pho cùng với nitơ và kali là một trong ba chất dinh dưỡng chính của cây trồng.
Phốt pho nguyên tố thường được gọi là phốt pho trắng – P4 chỉ cần thiết để sản xuất một số lượng hóa chất hạn chế. Và hầu hết photpho được tiêu thụ trên toàn thế giới ở dạng phốt phát.
2. Đặc điểm của nguyên tốt photpho
Photpho (P) là nguyên tố hóa học phi kim thuộc họ nitơ. Nó thuộc nhóm 15 [Va] của bảng tuần hoàn. Khi ở nhiệt độ phòng, photpho là chất rắn dạng sáp không màu. Nó chuyển sang bán trong suốt, mềm và phát sáng trong bóng tối.
Một số đặc trưng nguyên tố của photpho là gì?
- Số nguyên tử: 15
- Trọng lượng nguyên tử: 30.9738
- Điểm nóng chảy đối với photpho trắng: 44.1°C (111.4 °F)
- Điểm sôi đối với photpho trắng: 280 °C (536 °F)
3. Vai trò của photpho trong thực tiễn
Photpho là gì và có những vai trò nào trong đời sống?
Có nhiều dạng phốt pho đa hướng khác nhau nhưng chỉ có hai dạng có ý nghĩa thương mại. Đó là phốt pho trắng và đỏ. Trong đó phốt pho trắng là quan trọng nhất, chiếm 99% nhu cầu tiêu thụ trên toàn thế giới.
Hầu hết phốt pho được sử dụng để tạo ra axit photphoric có độ tinh khiết cao. Đây là nguyên liệu cần thiết cho một số công tác chế biến thực phẩm. Và để khắc chế các chất bán dẫn. Nó được gọi là axit photphoric nhiệt. Nó được tạo ra bằng cách đốt cháy photpho trong không khí ẩm. Tuy nhiên, hầu hết axit photphoric cần thiết để sản xuất phân bón không cần phải quá tinh khiết. Chúng rẻ hơn khi được làm trực tiếp từ quặng photphat chứ không qua nguyên tố.
Phốt pho nguyên tố cũng được sử dụng để sản xuất các chất hóa học trung gian khác. Axit photphoric và photphat được sử dụng rất rộng rãi. Phốt pho đỏ được sử dụng trong pháo hoa và diêm. Nó cũng được sử dụng như một chất chống cháy trong nhựa. Đặc biệt là polyamit, nơi quá trình oxy hóa nhanh chóng của nó tiêu thụ tất cả oxy hiện có. Do đó nó có khả năng ngăn chặn đám cháy.
4. Các hợp chất photpho phổ biến
Photpho triclorua
Tổng khối lượng phốt pho trichloride được sản xuất mỗi năm là khoảng 700 000 tấn bằng phản ứng trực tiếp giữa phốt pho và clo.
Nó phản ứng mạnh với độ ẩm trong khí quyển và được vận chuyển trong các bình có lót chì, thủy tinh hoặc niken. Phốt pho trichloride có một số ứng dụng quan trọng bao gồm sản xuất ra:
Phốt pho oxychloride (POCl3)
Điều này được thực hiện bằng phản ứng trực tiếp với oxy:
POCl3 được sử dụng như một chất khử clo.
Axit photpho (H3PO3)
Trong những năm gần đây, ứng dụng quan trọng nhất của PCl3 là sản xuất glyphosate diệt cỏ, đòi hỏi nó phải được chuyển đổi thành axit phốt pho.
- Phụ gia cho nhựa, dầu bôi trơn, sơn và các ngành công nghiệp khác
- Photpho pentachlorua (PCl5)
Trykyl phosphite
Trimethyl phosphite là một ví dụ quan trọng được sử dụng để sản xuất thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu và chất làm chậm cháy của phân lân hữu cơ.
Axit clorua
Những sản phẩm kể trên đều được sử dụng trong tổng hợp dược phẩm.
Axit photphorous
Hợp chất này được thực hiện bằng cách thủy phân triclorua phốt pho trong axit phốt pho loãng. Axit được cô đặc trong thiết bị bay hơi và sản phẩm nóng chảy được làm lạnh. Sau đó nó đông đặc lại thành từng mảng.
Axit photphorous được sử dụng trong sản xuất glyphosat diệt cỏ.
Glyphosate là hóa chất có giá trị thương mại và được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới đối với cây trồng. Nó được sản xuất bằng cách đun nóng hỗn hợp axit photpho với glyxin (axit 2-aminoethanoic) và sau đó thêm metan.
Phốt pho sulfua
Phốt pho trắng phản ứng với lưu huỳnh tạo thành nhiều loại sunfua, P4S10, P4S7, P4S5, P4S3. Cho đến nay, chất quan trọng nhất trong số này là P4S10, thường được gọi là photpho pentasulfua, P2S5. Nó được sử dụng để làm phụ gia dầu bôi trơn hoạt động như chất chống oxy hóa, chất ức chế ăn mòn và phụ gia chống mài mòn, và như một chất trung gian trong sản xuất thuốc diệt côn trùng như thuốc trừ sâu phốt pho hữu cơ gốc lưu huỳnh.
Natri hypophosphit
Natri hypophosphite monohydrat (SHPM) là muối natri của axit hypophosphite HOP (O) H2. Đầu tiên, muối canxi được tạo ra bằng cách cho photpho trắng phản ứng với một hỗn hợp vôi tôi ở nhiệt độ sôi. Sau đó, muối canxi phản ứng với natri sunfat để tạo thành SHPM. Điều này có một số ứng dụng thương mại, nhưng quan trọng nhất là đối với mạ niken không điện (ENP). Trong đó nó hoạt động như một chất khử. ENP chiếm khoảng 90% nhu cầu tiêu thụ. Lĩnh vực phát triển chính của ENP là sản xuất ổ đĩa cứng cho máy tính.
Phosphine
Phốt pho trắng được đun nóng dưới áp suất trong nước. Sau đó được axit hóa bởi axit photphoric ở khoảng 550 K để tạo ra photphin:
Phốt pho trắng tạo thành dạng hình màu đỏ trước khi phản ứng thêm. Phản ứng được thực hiện trong lò phản ứng mẻ graphit.
Khoảng 1500 tấn phosphine được tạo ra mỗi năm. Chúng được sử dụng để tạo ra các dẫn xuất chống cháy và kiểm soát dịch hại. Ví dụ, khí được sử dụng trong các silo chứa ngũ cốc lớn để bảo vệ ngũ cốc.
Phosphides
Phốt pho đỏ được đun nóng với các kim loại dạng bột để tạo ra photphua. Ví dụ như nhôm photphua, AlP, kẽm photphua, Zn3P2 và canxi photphua, Ca3P2. Công dụng chính của chúng là tiêu diệt các loài gặm nhấm như chuột và làm chất khử trùng cho ngũ cốc dự trữ. Các photphua phản ứng với độ ẩm, thủy phân để tạo thành photphin. Và do đó chúng phải được xử lý rất cẩn thận.
5. Sản xuất photpho
Người ta cho rằng Trung Quốc chiếm khoảng 84% công suất toàn cầu trong sản xuất photpho. Tiếp theo là Kazakhstan, Mỹ và Tây Âu với tỷ lệ lần lượt là 6%, 5% và 5%. Vậy quy trình để sản xuất photpho là gì?
5.1. Sản xuất phốt pho trắng
Sản xuất phốt pho nguyên tố bằng quá trình điện nhiệt và do đó nhu cầu năng lượng rất cao. Mỗi tấn phốt pho được sản xuất cần khoảng 14 MWh. Việc sản xuất chỉ được thực hiện ở những nơi có sẵn năng lượng và tương đối rẻ. Chẳng hạn như năng lượng thủy điện với các nhà sản xuất chính ở Kazakhstan, Trung Quốc, Hoa Kỳ.
5.2. Sản xuất phốt pho đỏ
Phốt pho đỏ không giống như phốt pho trắng. Nó không bắt lửa một cách tự nhiên mặc dù nó rất dễ bắt lửa. Nó được sản xuất từ phốt pho trắng. Phốt pho trắng được chạy từ bể chứa vào một nồi thép, được giữ dưới một lớp nước. Nắp đậy có gắn ống an toàn được gắn chặt. Nồi được gia nhiệt đến 550 K trong 3 đến 4 ngày. Nước thoát ra dưới dạng hơi nước qua đường ống an toàn và sự thất thoát hơi phốt pho được ngăn chặn bằng hệ thống ngưng tụ hồi lưu.
Sau 48 giờ, nhiệt độ tăng lên 673 K khi phần lớn photpho trắng không thay đổi sẽ được đưa vào chưng cất. Các thành phần trong chậu được giữ ẩm và được mài để tạo ra một dạng sền sệt của phốt pho đỏ. Sau khi gạn nước đi, người ta cho thêm natri cacbonat. Khi đun sôi, số photpho trắng còn lại sẽ bị phá hủy. Cuối cùng, phốt pho đỏ được lấy ra và làm khô chân không.
6. Lời kết
Như vậy, photpho góp phần thiết yếu trong nhiều hoạt động sản xuất nói chung. Tổng Kho Valve mong rằng với những thông tin trên đây, bạn đọc đã nắm bắt được vai trò của photpho là gì trong cuộc sống thực tiễn.
