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紅磷又稱赤磷(Phosphourus),比黃磷穩(wěn)定,在暗處不發(fā)磷光。赤磷只能在高溫下與其它物質(zhì)發(fā)生作用,在290。C餾出時則成黃磷。在空氣中不自燃,加熱至約200℃則著火而燃燒生成五氧化二磷,在氯的氣體中加熱時亦會燃燒,遇KCl0。、KMnO。過氧化物以及其它氧化劑時即爆炸。
在輕工業(yè)上主要用于制造火柴,將赤磷、硫化銻和膠的混合物涂于火柴盒的側(cè)面,當(dāng)火柴頭(氯酸鉀、硫化銻、玻璃粉和膠等)在上面摩擦?xí)r就生熱,在熱的影響下,少量赤磷就轉(zhuǎn)為黃磷,再由黃磷的燃燒引起火柴頭發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而燃燒。在化學(xué)工業(yè)上,用以制造磷酸、磷酐、五氧化磷、三氧化磷等含磷化合物的原料和有機(jī)磷農(nóng)藥、化肥及其他有機(jī)合成產(chǎn)品。在冶金工業(yè)上用以制造磷銅片。
(1)三氯化磷還原法
由于三氯化砷與三氯化磷的蒸氣壓較接近,因此在分離時要選擇適的分離條件和蒸餾設(shè)備。所用的平衡器是一填料或玻璃蒸餾柱,直徑.20 mm,填料為直徑3-4 mm的玻璃球,充填高度750 mm。分餾頭以計(jì)時繼電器控制電磁開關(guān)啟閉。填料層上部餾出口均有流量計(jì)量裝置。精餾柱用真空夾套絕熱,夾套內(nèi)壁鍍銀。精餾柱下部的蒸餾瓶容量為1000 mL:以電爐加熱。
三氯化磷的精餾提純是在上述填料式精餾柱中進(jìn)行的,用分析純試劑作原料。蒸餾液分三部分收集。根據(jù)PCI。AsCl。系的實(shí)際分離能力和原料中雜質(zhì)含量選用下列比例:第一部分取總蒸餾液的15%,第二部分取總蒸餾液的60%,余下殘液為總蒸餾液的25%。餾出速度為0.17·mL/min?;亓鞅葹?~28。每次精餾加入料液750 mL于蒸餾瓶中,加熱至沸,隨后降低加熱電流使其保持最大回流量,經(jīng)全回流2 h后開始按規(guī)定速度餾出。必要時,將第一次得到的三氯化磷再精餾一次。
三氯化磷的氫還原是在一垂直放置的透明石英管中進(jìn)行的。石英管直徑25 mm,外面用阻爐加熱,加熱區(qū)分上、下兩段,各長350 mm。鋼瓶氫氣經(jīng)過焦性沒食子酸一鉑石棉(400℃)一固體氫氧化鉀提純。提純后的氫氣分兩路經(jīng)過流量計(jì)進(jìn)入反應(yīng)管:一路通人三氯化磷貯存容器把三氯化磷氣體帶人反應(yīng)管;另一路直接進(jìn)入反應(yīng)管。操作開始前先通氫驅(qū)除系統(tǒng)中的空氣,隨后將反應(yīng)管加熱至所需溫度,通入三氯化磷和氫氣的混合氣體。反應(yīng)后的廢氣通過一鼓泡器排出。生成的磷沿管壁滴入收集器,部分未及冷凝的磷蒸氣在隨廢氣通過收集器時冷凝下來。當(dāng)磷沿管壁滴下的過程中,有少量在反應(yīng)管末端部位轉(zhuǎn)化成赤磷黏附于管壁上。
還原是以一次精餾的第二部分餾分,分別在400℃(上、下段均為400℃)、600℃(上、下段均為600℃),800℃(上端800℃,下段500℃)下進(jìn)行通氫還原。在400℃時,可以觀察到反應(yīng)在進(jìn)行,但速度很慢,僅在反應(yīng)管末端析出很薄的一層沉積物。在600℃時,反應(yīng)速度仍然比較慢,得到的產(chǎn)物也不多。在800℃時,當(dāng)H。/PCI。分子比為3.5時,磷的析出速度為3~4 g/h?;厥章蕿?5%。
為了便于貯存或滿足使用上的需要,可以將獲得的白磷轉(zhuǎn)化為赤磷。只要將白磷轉(zhuǎn)移到另一玻璃管中,抽真空封閉后逐步加熱至300~350℃,約經(jīng)過一周即全部轉(zhuǎn)化為赤磷。
(2)直接蒸餾法
將5 kg 99%的工業(yè)磷,放入10 L的蒸餾燒瓶中,移至沙浴上,裝上分餾器,接好冷凝管,用密封式電爐進(jìn)行加熱,并用調(diào)壓變壓器來控制溫度,升溫要緩慢,待磷全部熔化為液體時,將溫度升高300℃,開始蒸餾。操作應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行。先將初餾液200 mL另放,作下次原料;中段餾液4 kg作為中間品(半成品);殘留液800 mI。,可作原料,但只能反復(fù)利用三次,否則要影響產(chǎn)品質(zhì)量。以上操作為第一次蒸餾。
將上述得到的4 kg半成品,完全按照上述同樣的操作重復(fù)的蒸餾一次,經(jīng)過兩次蒸餾后的磷約得3 kg。經(jīng)化學(xué)及儀器分析后,純度達(dá)99.999%。由于白磷的貯藏和保管不如赤磷安全,所以必須將白磷轉(zhuǎn)化為赤磷,其操作的方法如下:
將3 kg高純磷裝進(jìn)硬質(zhì)的玻璃管中,移至管式電爐內(nèi),在通氮下進(jìn)行加熱,溫度控制在300~350 OC,保持?jǐn)?shù)小時后,進(jìn)行冷卻,即得高純赤磷。
對動物:引起血紅蛋白、紅細(xì)胞和自細(xì)胞的數(shù)量降低及肝、腎的病理學(xué)改變(Heimann)。
對人:紅磷粉塵進(jìn)入呼吸道時引起類似白磷蒸氣慢性中毒的現(xiàn)象。已知一從事紅磷升華工作的工人發(fā)生不典型的急性肺炎,其工作環(huán)境中紅磷氣溶膠的濃度達(dá)o.104毫克/升(Delhamn,140lma)。據(jù)報導(dǎo),有一工人只與紅磷接觸過就發(fā)生了頸骨壞死(Heimann)。有人指出紅磷在體內(nèi)可能轉(zhuǎn)變?yōu)樽粤?。某些作者認(rèn)為,紅磷的毒性作用是因?yàn)槠渲袚诫s白磷的緣故。
對皮膚的作用 曾報導(dǎo)過嚴(yán)重的皮膚病病例,也有由于實(shí)驗(yàn)引起的皮膚病。
[1]韓長日 宋小平主編,化工小商品生產(chǎn)法 (第十七集),湖南科學(xué)技術(shù)出版社,1996年08月第1版,第615頁
[2]韓長日,宋小平主編,精細(xì)無機(jī)化學(xué)品制造技術(shù),科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2008.8,第21頁
[3]金鋒 周樹森等譯,工業(yè)生產(chǎn)中的有害物質(zhì)手冊 第三卷 (修訂第七版) 無機(jī)及元素有機(jī)化合物,化學(xué)工業(yè)出版社,1986年05月第1版,第206頁
[4]韓長日,宋小平主編,精細(xì)無機(jī)化學(xué)品制造技術(shù),科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2008.8,第21頁