Аммофостар құрамында әрі фосфоры, әрі азоты бар жоғары сапалы тыңайтқыштар
Фосфордың оттекті қосылыстары
Фосфор оттегімен әрекеттесіп бірнеше оксид түзеді. Оларға P2O3, P2O4 және P2O5 жатады. Практикалық маңызы жоғары оксидтер — фосфор(III) оксиді (P2O3) және фосфор(V) оксиді (P2O5).
Фосфор(III) оксиді — P2O3
Фосфор(III) оксиді балауыз тәріздес, өте улы зат. Ол суда жақсы ериді және сумен әрекеттесіп фосфорлы қышқыл түзеді.
Реакция теңдеуі
P2O3 + 3H2O → 2H3PO3
Түзілген фосфорлы қышқыл молекуласында бір сутегі атомы фосформен тікелей байланысқан, ал екі сутегі атомы оттегі арқылы байланысады. Сондықтан ол екі негізді қышқыл болып есептеледі және екі қатар тұз түзеді.
Фосфор(V) оксиді — P2O5
Фосфор(V) оксиді ақ түсті, улы емес зат. Ол суда жақсы ериді және сумен әрекеттесіп қышқылдар түзеді. Судың мөлшеріне (және жағдайына) байланысты үш түрлі қышқыл түзілуі мүмкін.
Метафосфор қышқылы
P2O5 + H2O → 2HPO3
Пирофосфор қышқылы
P2O5 + 2H2O → H4P2O7
Ортофосфор қышқылы
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
Практикалық тұрғыдан ең маңыздысы — ортофосфор қышқылы (фосфор қышқылы). Техникалық мақсаттарға қолданылатын таза емес фосфор қышқылын кальций фосфаты мен күкірт қышқылын әрекеттестіру арқылы алады:
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 3CaSO4 + 2H3PO4
Фосфор қышқылының диссоциациясы және тұздары
Фосфор қышқылы үш негізді болғандықтан, судағы ерітіндісінде сатылы түрде иондарға ыдырайды:
H3PO4 ⇄ H+ + H2PO4−
K1 = 7.6 × 10−3
H2PO4− ⇄ H+ + HPO42−
K2 = 6.2 × 10−8
HPO42− ⇄ H+ + PO43−
K3 = 4.4 × 10−13
Үш негізді болғандықтан фосфор қышқылы үш қатар тұз түзеді. Мысалы, калий гидроксидімен:
Дигидрофосфат
KOH + H3PO4 → H2O + KH2PO4
KH2PO4 — калий дигидрофосфаты
Гидрофосфат
2KOH + H3PO4 → 2H2O + K2HPO4
K2HPO4 — калий гидрофосфаты
Фосфат (орта тұз)
3KOH + H3PO4 → 3H2O + K3PO4
K3PO4 — калий фосфаты
Фосфор қышқылының орта тұздары фосфаттар, ал қышқыл тұздары дигидрофосфаттар (мысалы, NaH2PO4) және гидрофосфаттар (мысалы, Na2HPO4) деп аталады. Дигидрофосфаттардың көбі, ал гидрофосфаттар мен фосфаттардың ішінде тек сілтілік металдар мен аммоний тұздары ғана суда жақсы ериді.
Фосфор тыңайтқыштары және олардың алынуы
Фосфор — ауыл шаруашылық дақылдарының дұрыс өсіп-дамуы үшін қажетті элемент. Сондықтан фосфор қышқылының тұздары ауыл шаруашылығында тыңайтқыш ретінде кеңінен қолданылады.
Табиғи шикізат
Табиғи фосфорит пен апатиттің ерігіштігі төмен болғандықтан, оларды ұнтақталған түрде фосфорит ұны ретінде қышқылдығы жоғары топырақтарда қолданады.
Табиғи фосфаттарды әртүрлі әдістермен өңдеу арқылы барлық топырақ түрлерінде жақсы еритін жасанды тыңайтқыштар өндіру — химия өнеркәсібінің маңызды міндеттерінің бірі.
Негізгі жасанды тыңайтқыштар
- Жай суперфосфат
- Қос суперфосфат
- Байытылған суперфосфат
- Преципитат
- Аммофос (аммоний фосфаттары)
Жай суперфосфат
Жай суперфосфатты табиғи фосфатқа күкірт қышқылымен әсер ету арқылы алады:
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4
Жай суперфосфат — кальций дигидрофосфаты мен кальций сульфатының қоспасы. Кальций сульфаты өсімдікке аса қажет емес болғандықтан, оның қоспада болуы өнімнің құнын төмендетеді.
Қос суперфосфат
Қос суперфосфатты табиғи фосфатты фосфор қышқылымен әрекеттестіру арқылы алады:
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2
Қос суперфосфаттың құрамында жай суперфосфаттағыдай кальций сульфаты болмайды, сондықтан ондағы фосфордың мөлшері шамамен екі есеге жуық жоғары.
Байытылған суперфосфат
Байытылған суперфосфатты жай суперфосфаттағы табиғи фосфатты күкірт қышқылы мен азот қышқылының қоспасымен өңдеу арқылы, өнімдегі фосфор мөлшерін арттыру жолымен алады.
Преципитат
Преципитатты фосфор қышқылын әк суымен немесе әктаспен нейтралдау арқылы алады:
H3PO4 + Ca(OH)2 → CaHPO4·2H2O
H3PO4 + CaCO3 + H2O → CaHPO4·2H2O + CO2
Аммофос (аммоний фосфаттары)
Аммофостарды (аммоний фосфаттарын) фосфор қышқылын аммиакпен әртүрлі дәрежеде нейтралдау арқылы өндіреді:
Аммофос
H3PO4 + NH3 → NH4H2PO4
Диаммофос
H3PO4 + 2NH3 → (NH4)2HPO4
Қоспа түзілуі
2H3PO4 + 3NH3 → NH4H2PO4 + (NH4)2HPO4
Аммофостар — құрамында фосфор да, азот та бар жоғары сапалы тыңайтқыштар.