Szervetlen kémia Vegyészmérnök BSc hallgatók számára 2009. A nitrogéncsoport. - презентация

1 Szervetlen kémia Vegyészmérnök BSc hallgatók számára A nitrogéncsoport

2

3 A nitrogéncsoport elemeinek előfordulása A nitrogén a legkönnyebben hozzáférhető, elemi formában a levegőben ta1álható, annak 78 %-át alkotja. Jelentős mennyiségű nitrogén található még vegyületei formájában, a legismertebb a nátrium-nitrát (chilei salétrom, NaNO 3 ), de számottevő mennyiség található belőle az élő szervezetekben is. A foszfor nagy reakcióképessége miatt csak vegyületében fordul elő. Legfontosabb foszfátok a foszforit (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH, F, Cl) 2 ) és az apatit (Ca 5 (PO 4 ) 3 (F,Cl,OH)), de jelentős mennyiségű foszfor található a guánóban is. A foszfátércek a világon meglehetősen elterjedtek. Az arzén a germániumhoz és a berilliumhoz hasonló gyakoriságú elem. Leginkább szulfidos érceiben fordul elő, ilyenek a reagál (As 2 S 2, az auripigment (As 2 S 3 ) valamint az arzenopirit (FeAsS). Az arzénvirág (As 2 O 3 ) a szulfidok mállástermékének tekinthető. Az antimon ritkább, mint néhány ritkaföldfém, elszórtan elemi állapotban is előfordul. Fontosabb antimonásványok az antimonit (Sb 2 S 3 ), a vörös antimonérc (Sb 2 S 2 O) valamint a fehérérc (antimonvirág, valentinit, Sb 2 O 3 ). Ez utóbbi az arzénhez hasonlóan az antimonit mállási terméke. A bizmut a földkéregben átlagos gyakoriságát tekintve a nagyon ritka elemek közé tartozik, az uránnál ritkább. A természetben elemi állapotban és vegyületeiben fordul elő. A legfontosabb ércei a bizmutin (Bi 2 S 3 ), a bizmutokker (Bi 2 O 3. H 2 O) és a bizmutpát (BiO) 2 CO 3. H 2 O. A bizmutnak kevés jól bányászható dúsulása ismert.

4 A nitrogéncsoport elemeinek fizikai tulajdonságai A csoporton belül az elemek olvadás- és forráspontja az oszlopban lefele haladva fokozatosan nö, elsö ionizációs energiájuk csökken. A csoport legelső eleme a nitrogén, szobahőmérsékleten gáz halmazállapotú elem. Olvadás és forráspontja is nagyon alacsony. A folyékony nitrogén színtelen, könnyen mozgó folyadék, a szilárd nitrogén fehér, kristályos anyag. Kritikus hőmérsékleten -143 °C, cseppfolyósításához ezért ez alá a hőmérséklet alá kell lehűteni. A nitrogén az oxigénnél gyengébben oldódik vízben, 1 liter víz 0°C-on 23 cm 3 -t, 37 °C-on kb. 4-5 cm 3 -t old. A nitrogén vérben való oldódásának következményeit már láttuk az általános kémia tárgyalása során. A nitrogén szerves oldószerekben a víznél sokkal jobban, de valamelyest még fémolvadékokban is oldódik. A nitrogénmolekula képzödési entalpiája nagyon nagy érték, ezért reakcióba nehezen vihető.

5 A foszfornak három allotróp módosulata ismert, amelyek fizikai tulajdonságai és reaktivitása jelentősen különböznek egymástól. A fehérfoszfort P 4 összetételű, tetraéder alakú molekulák alkotják, molekularácsos vegyület. Viasz keménységű, mégis inkább ridegnek mondható anyag, késsel vágható. A levegőn magától meggyullad, ezért csak víz alatt szabad tárolni és vágni. A fehérfoszfor alacsony olvadáspontú, fehér vagy sárga színű, friss törési felületén viaszosan csillogó anyag, nagyon jól oldódik zsírokban, olajokban, szén- diszulfidban, benzolban és még több más oldószerben. Nagyon mérgező, a bőrön át felszívódik, ezért soha nem szabad puszta kézzel megérinteni. Amennyiben mégis a bőrre kerül, réz(II)-szulfát oldattal kell a bőrt azonnal lemosni, majd orvoshoz kell fordulni. Elpárologtatva még 800°C-on is négyatomos molekulákat alkot. Vízgőz jelenlétében levegőn állva sötétben jól láthatóan halvány zöldes színnel világít (kemilumineszcencia), ugyanis a gőzei az oxigénnel egyesülnek és P képződik, amely látható fény kibocsátása közben oxidálódik tovább P 4 O 10 -dá. A fehérfoszfor szobahőmérsékleten metastabilis módosulat, állás közben nagyon lassan, magasabb hőmérsékleten gyorsan vörösfoszforrá alakul. A nitrogéncsoport elemeinek fizikai tulajdonságai

6 A vörösfoszfor sötétvörös színű por. Normál körülmények között nem olvasztható meg. Sárga foszfornak oxigén kizárásával 250°C-ra történő hevítésével állítják elő. Szabálytalan atomrácsos szerkezetű anyag, amely a P 4 tetraéderek egy-egy kötésének felbomlásával és a szomszédos tetraédereknek az összekapcsolódásával jön létre. Atomrácsos jellegével összhangban gyakorlatilag minden oldószerben oldhatatlan. Nem mérgező, levegőn jól eltartható, magától nem gyullad meg, nem kell víz alatt tárolni és a bőrön keresztül sem szívódik fel.

7 A nitrogéncsoport elemeinek fizikai tulajdonságai A foszfor harmadik allotróp módosulata a feketefoszfor v. fémes foszfor, amely sötétszürke, fémesen csillogó, hőt és elektromosságot jól vezető anyag. A feketefoszfort nagy nyomáson és magas hőmérsékleten állították elő fehérfoszforból. Nem stabilis módosulat, gyakorlati jelentősége nincs. Az arzén és antimon a foszforhoz hasonlóan 3-3 allotróp módosulat formájában léteznek. A sárga arzén és a sárga antimon E 4 -molekulákból felépülő molekularácsot alkotnak, de a fehérfoszfornál sokkal kevésbé stabilisak, gyorsan szürke arzén és szürke antimonná alakulnak.

8 A nitrogéncsoport elemeinek fizikai tulajdonságai A feketearzén és fekete antimon tulajdonságait tekintve a vörösfoszfornak felelnek meg, de módosulatuk stabilitása nagyon kicsi, gyorsan átalakulnak a szürke módosulattá. Az arzén és az antimon egyetlen stabilis módosulata a szürkearzén és a szürkeantimon, amelyek a fémes foszforhoz hasonló tulajdonságúak, rétegrácsos szerkezetűek és elektromosan félvezetők. A bizmutnak már nem ismerjük az előzőekhez hasonló instabilis allotróp módosulatait, csupán a stabilis, jórészt fémes tulajdonságokat mutató bizmutot sikerült előállítani. A bizmut még nem képez tökéletes fémrácsot, amit az mutat, hogy törékeny, rideg és vezetőképessége a hőmérséklet emelkedésével növekszik.

9 A nitrogéncsoport kémiai tulajdonságai A nitrogén és a foszfor kémiai tulajdonságaikat tekintve egyértelműen nemfémek, az arzén és az antimon félfémek, míg a bizmut fémes tulajdonságokat mutat. A csoportban lévő elemek külső elektronhéjának konfigurációja ns 2 np 3. Az elemek mind elektronleadással, mind elektronfelvétellel képezhetnek vegyületeket. Az oszlopon belül a leggyakoribb oxidációs számok a -3, +3 és +5. A nagy ionizációs energiák következtében a pozitív oxidációs állapotok inkább csak kovalens kötésű vegyületekben valósulnak meg. Az s 2 elektronpár az oszlopban lefele haladva egyre inkább inert pár marad, ezzel magyarázható, hogy a bizmut esetén a +3, míg a nitrogén esetén a +5 oxidációs szám a legstabilisabb. A nitrogén esetében minden oxidációs állapot előfordulhat az elméletileg lehetséges -3 és +5 között. Míg a nagy elektronegativitású, kis méretű nitrogén negatív oxidációs állapotaiban is stabilis vegyületeket képez, addig a méret növekedésével és az elektronegativitás csökkenésével az oszlop további elemeinél a negatív oxidációs számú vegyületek a foszfor kivételével nem figyelhetők meg.

10 A nitrogéncsoport kémiai tulajdonságai Az elektronegativitások a nitrogén kivételével közelítőleg egyenlőek, a nitrogéné kimagaslóan nagy érték. A nitrogén vegyületeiben hard tulajdonságú, a foszfornak vannak hard és soft vegyületei is, míg az arzén, antimon és bizmut soft tulajdonságúak. A d pályák hiányában a nitrogén csak maximálisan négyes koordinációs számmal képezhet vegyületet, míg az alatta álló elemek esetén már ötös, hatos koordinációs szám is előfordulhat. Az elemi nitrogénnek nagyon kevés reakciója ismert. Már szobahőmérsékleten reagál lítiummal és enyhe körülmények között kalciummal, magasabb hőmérsékleten pedig az alkáliföldfémekkel, de reagál a bórral, alumíniummal, szilíciummal is. Az alacsony reakciókészség a nitrogénmolekula homolítikus disszociációjához szükséges rendkívül nagy energiával értelmezhető. N 2 2 N H = +945 kJ/mol A hőmérséklet emelkedése kedvez a disszociációnak, ami csak kb. 4000°C-os hőmérsékleten megy végbe mérhető sebességgel.

11 A nitrogén közvetlenül csak nagy nyomáson és magas hőmérsékleten reagál hidrogénnel ammónia (NH 3 ) képződése közben. N H 2 2 NH kJ/mol A folyamat egyensúlyra vezet, a legkisebb kényszer elve és a tömeghatás törvénye felhasználásával ipari eljárást dolgoztak ki ammónia előállítására a következők figyelembevételével: A folyamat exoterm, tehát a hőmérséklet emelése a visszafele irányuló folyamatnak kedvez, ezért nem lehet túlságosan magas hőmérsékletet használni. Alacsony hőmérsékleten pedig a reakció sebessége nagyon kicsi, bár a konverzió elvileg magasabb lenne. A folyamat mólszám csökkenéssel jár, aminek következtében nyomás alkalmazásával a termék képződésének irányába tolható el. Minden kémiai és gazdaságossági szempontot figyelembe véve az ammóniaszintézist kb. 400 OC hőmérsékleten, több száz bar nyomáson és katalizátor jelenlétében hajtják végre. Az átalakulás távolról sem teljes, kb. 10 % konverzió érhető el, de a képződött ammóniagázt nagyon könnyű a gázelegyből kifagyasztással eltávolítani. A megmaradt nitrogén-hidrogén gázelegyet újra visszavezetik a reaktorba. A nitrogén hidrogénnel alkotott vegyületei

12 Az ammóniában a nitrogén oxidációs száma -3, redoxireakciói nem kifejezettek, a reakciók során csak redukálószerként szerepelhet, azaz benne a nitrogén csak oxidálódhat a végbemenő folyamatok során. Az ammónia trigonális piramis alakú molekula, a nemkötő elektronpár a hidrogének által alkotott síkra merőlegesen helyezkedik el. A H-N-H kötésszög 106,6°. Az ammónia levegőn közvetlenül nem gyújtható meg, bár levegővel robbanó gázelegyet alkothat, oxigénáramban azonban elégethető. Égése során nitrogén és víz keletkezik. 4 NH 3 + 3O 2 = 2 N H 2 O Ha az ammónia oxidációját platina katalizátor jelenlétében végezzük, akkor nitrogén helyett nitrogén-monoxid képződik, amelyet a levegő oxigénjével az előzőekben látott egyenletnek megfelelően nitrogén-dioxiddá alakítanak. 4 NH 3 + 5O 2 = 4 NO + 6 H 2 O

13 Az ammónia erősen fullasztó, szemet, garatot csípő, égető, kis koncentrációban könnyeztető gáz, nagyobb mennyiségben mérgező lehet. A laboratóriumok számára szürke színű gázpalackban hozzák forgalomba. Vízben nagyon jól oldódik, vizes oldata lúgos kémhatású. A folyamat egyensúlyra vezet. NH 3 + H 2 O NH OH - Az ammónia vizes oldatát régebben általánosan, de még ma is elterjedten ammónium-hidroxidnak nevezik, ami kémiailag nem teljesen helyes elnevezés, mert disszociálatlan NH 4 OH molekulák nem léteznek. A háztartási boltokban szalmiákszesz néven hozzáférhető általános takarítószer. Az ammóniaszintézis kidolgozása rendkívüli jelentőségű volt a modem vegyipar fejlődése szempontjából, mert addig csak a szűkösen rendelkezésre álló természetes salétrom-előfordulásokból lehetett a nagyon nagy gazdasági jelentőségű salétromsavat előállítani. A természetben a légköri nitrogént szobahőmérsékleten megköti néhány növényfaj, pl. a borsó vagy a lucerna gyökerén szimbiózisban élő, nitrogénmegkötést (nitrogén fixálást) végző, ún. nitrifikáló baktériumok. Jelenleg nagyon intenzív kutatások folynak olyan anyagok, katalizátorok előállítására, amelyek alkalmasak lennének alacsony hőmérsékletű nitrogénmegkötésre. Néhány átmenetifém-komplex esetén már biztató eredményeket értek el, de a problémára még nem született megfelelő megoldás. A nitrogén hidrogénnel alkotott vegyületei

14 A hidrazin (H 2 N-NH 2 ) a nitrogén hidrogénvegyülete, benne a nitrogének -2 oxidációs számmal szerepelnek. A hidrazin nagyon reakcióképes, vízzel jól elegyedő, vizes oldatban bázikus kémhatású folyadék, a gyakorlatban szulfátjaként hozzák forgalomba és redukálószernek használják. A hidroxil-amin (NH 2 OH) az ammóniából vezethető le úgy, hogy az egyik hidrogént formálisan egy hidroxidra cserélünk. Bázikus természetű anyag, benne a nitrogén oxidációs száma -1. Erősen redukáló hatású, de átmeneti oxidációs száma következtében bizonyos esetekben oxidálószer is lehet.

15 A nitrogén oxidjai és oxosavai

16 Az oxigénnel a nitrogén közvetlenül csak az ívfény hőmérsékletén lép reakcióba, ekkor nitrogén-monoxid (NO) képzödik, amely alacsonyabb hőmérsékleten a levegő oxigénjével nitrogén-dioxid-ot (NO 2 ) alkot. N 2 + O 2 = 2 NO 2 NO + O 2 = 2 NO 2 A dinitrogén-oxid (N 2 O) színtelen gáz, enyhén édeskés illatú. Endoterm képződéshőjű vegyület, ami azt jelenti, hogy bomlása hőfelszabadulással jár, aminek következtében jól használható nagyon magas hőmérsékletű lángok létrehozására, pl. hegesztéseknél. Ammónium-nitrát óvatos hevítésével állítható elő. Belélegezve kábulatot, jókedvet idéz elő (közismert neve a kéjgáz), hatása alatt a beteg a fájdalmat nem érzi, kisebb műtétekhez mint érzéstelenítő szert használják. A dinitrogén-oxidnak megfelelő oxosav a hiposalétromossav, ez azonban nem képződik az oxid vízben való oldása során, a N 2 O tehát nem valódi savanhidrid, ezért a savat csak más úton lehet előállítani. Bomlékony, gyenge kétértékű sav, erős redukálószer.

17 A nitrogén-monoxid (NO) színtelen gáz, nagyon reakcióképes, már a levegő oxigénje is azonnal nitrogén-dioxiddá oxidálja. Vízben rosszul oldódik, azzal nem reagál. A dinitrogén-trioxid (N 2 O 3 ) csak alacsony hőmérsékleten létező, sötétkék színű folyadék. Könnyen diszproporcionálódik nitrogén-monoxiddá és nitrogén-dioxiddá. Valódi savanhidrid, a belőle képződő sav a salétromossav. A salétromossav bomlékony vegyület, csak híg vizes oldatban létezik, könnyen diszproporcionálódik. A salétromossav általában oxidáló tulajdonságú, az oxidációs folyamatok könnyen végbemennek salétromossavval, de erős oxidálószerek oxidálhatják is. N 2 O 3 = NO + NO 2 3 HNO 2 = HNO NO + H 2 O A nitrogén-dioxid (NO 2 ) a legismertebb nitrogén-oxid, vörösesbarna színű, nagyon mérgező, köhögtető gáz, nagyon sok, tömény salétromsavval végzett reakcióban képződik. A nitrogén-dioxid szobahőmérsékleten is csak részben monomer, alacsonyabb hőmérsékleten teljesen dimer szerkezetü (dinitrogén tetraoxid, N 2 O 4 ). Monomer állapotban paramágneses, párosítatlan elektront tartalmaz, dimer formában diamágneses. A dimer oxid színtelen gáz. Valódi vegyes savanhidrid, de a négyes oxidációs számnak megfelelő oxosav nem ismert. Vízben elnyeletve diszproporciós reakcióban salétromsav (HNO3) és salétromossav (HNO 2 ) képződik. A nitrogén oxidjai és oxosavai

18 A dinitrogén-pentaoxid (N 2 O 5 ) bomlékony, szobahőmérsékleten kristályos szerkezetü vegyület. Ionrácsos vegyület, a rácspontokban NO (nitril- v. nitrónium-) és NO 3 - -ionok találhatók, de gőzfázisban kovalens molekulákat alkot. Hevítve robbanásszerű hevességgel bomolhat, nagyon erős oxidálószer. Vízben oldva salétromsav képződik, azaz valódi savanhidrid. Salétromsavból vízelvonással állítható elő. N 2 O 5 + H 2 O = 2 HNO 3 2 HNO 3 = N 2 O 5 + H 2 O Az ammónia katalitikus oxidációjával előállított nitrogén-monoxidból képződő nitrogén-dioxidot iparilag salétromsavgyártásra használják fel. A vizes elnyeletéssel előállított salétromossav reakcióba lép egy újabb molekula nitrogén-dioxiddal, aminek hatására salétromsav és nitrogén- monoxid képződik. A nitrogén-monoxidot a levegő oxigénjével nitrogén-dioxiddá oxidálják és visszavezetik a folyamatba. 2 NO 2 + H 2 O = HNO 2 + HNO 3 HNO 2 + NO 2 = HNO 3 + NO A nitrózusgáz-mérgezés jellegzetessége, hogy rövid rosszullét után hosszú, napokig, de akár két hétig is tartó tünetmentes periódus következik, ami után hirtelen válságos állapotba kerülhet a mérgezett. Ennek megfelelően az ilyen esetekben a mérgezetteknek hosszabb kórházi megfigyelése indokolt.

19 A nitrogén oxidjai és oxosavai A salétromsav tiszta állapotban színtelen folyadék, amely a benne oldott nitrogén- dioxid-tól halvány barnás színű lehet. Az üvegben a tömény sav fölött lévő telített gőztérben megfigyelhető a nitrogén-dioxid barnás színe. Erős sav, l0%-os vizes oldatban már teljes mértékben disszociál. Erősen oxidáló tulajdonságú, a hidrogénél pozitívabb standardpotenciálú fémeket is oldani képes. Oxidáló tulajdonsága annál erősebb, minél töményebb a sav, ugyanakkor a sav töménységének növekedtével molárisan egyre kevesebb oxigén átadására képes. Ez azzal jár, hogy pl. tömény salétromsavas oxidáció során nitrogén-dioxid, hígabb salétromsavas oxidáció során nitrogén-monoxid képződik. 2 Cu + 8 HNO 3 = 2 Cu(NO 3 ) NO H 2 O 3 Cu + 8 HNO 3 = 3 Cu(NO 3 ) NO + 4 H 2 O

20 A salétromsav sói a nitrátok, a salétromossav sói a nitritek. Mind a nitrátok, mind a nitritek ionos vegyületek, vízben jól oldódnak. A nitrátok széles körben használt analitikai reagensek. Az alkálifém-nitrátok alacsony hőmérsékletű hőbontásával alkálifém-nitritek és oxigén állítható elő. Az alkálifém-nitritek magasabb hőmérsékleten tovább bomlanak alkálifém- oxiddá és nitrogén- oxidokká. 2 NaNO 3 = 2 NaNO 2 + O 2 2 NaNO 2 = Na 2 O + NO 2 + NO Az átmenetifém-nitrátok és a p mező fémeinek és félfémeinek nitrátjai hevítés hatására az alkálifém-nitrátoktól eltérően viselkednek, belőlük fém-oxid vagy átmenetifém, nitrogén vagy nitrogén-oxidok és oxigén képződik. A nitrogén oxidjai és oxosavai

21 A foszfor és arzén hidrogénnel alkotott vegyületei A foszfor hidrogénnel alkotott legegyszerűbb vegyülete a foszftn (PH 3 ), amely pl. fehérfoszfornak tömény lúgoldatban való feloldásával állítható elő. P KOH + 3 H 2 O = PH KH 2 PO 2 A foszfin az ammóniához hasonló szerkezetű, de sokkal kevésbé stabilis vegyület, melegítés hatására elemeire bomlik. Nagyon mérgező, már kis adagban is erős fejfájást okoz. Levegőn könnyen foszforsavvá égethető el. Annyira gyengén bázikus, hogy ez a tulajdonsága csak nagyon erős savakkal szemben figyelhető meg. A foszfin és az alkil- vagy arilcsoportot tartalmazó foszfinok gyenge -donorok, de üres d orbitáljuk következtében jó -akceptorok, soft fémionokkal szemben jó ligandumok. A foszfin mellett általában megtalálható a difoszftn (H 2 P-PH 2 ) is, amely a hidrazinnal analóg, nagyon reakcióképes vegyület, levegőn magától meggyullad és meggyújtja a képződő foszfint is. Az arzén hidrogénvegyülete az arzin (AsH 3 ) még a foszfinnál is mérgezőbb gáz, könnyen bomlik és oxidálódik. Sokáig az egyetlen számottevő gyakorlati felhasználása az arzén kimutatása volt a Marsh-próbával.

22 A foszfor a nitrogénnel ellentétben + 1 és + 2 oxidációs számmal már nem képez oxidot és +2-vel oxosavat, de a többi oxidja és oxosava ismert, ezek közül csak a gyakorlat számára fontosakkal foglalkozunk. A foszfor alacsonyabb oxidációs állapotú oxidjai és oxosavai a mindennapi gyakorlatban kevesebb helyen előforduló vegyületek. A hipofoszforossav és az ortofoszforossav redukáló tulajdonságú anyagok, a szerves kémiában alkalmazzák különböző foszfortartalmú szerves vegyületek előállítására illetve redukálószerként. Az összegképlet alapján valaki azt mondhatná, hogy mindkettő háromértékű, de ez helytelen megállapítás. Amint az a szerkezeti képletből megállapítható, a hipofoszforossav két kovalens P-H kötést tartalmaz, ezek a hidrogének nem disszociábilisak. Disszociációra csupán az oxigénhez kapcsolódó hidrogének képesek, ezért a hipofoszforossav egyértékű sav. Az ortofoszforossav hasonló okok miatt kétértékű sav. A foszfor oxidjai és oxosavai

23

24 A foszfor (allotróp módosulatától függetlenül) levegőn vagy oxigénben meggyújtva foszfor-pentaoxiddá ég el, amely a levegő nedvességével sűrű, fehér ködöt alkot. A foszfor-pentaoxid nagyon erősen nedvszívó anyag, vízzel erős hőfejlődés közben reagál. A reakcióban o11ofoszforsav (hétköznapi nevén foszforsav) képződik. P O 2 = P 4 O 10 P 4 O H 2 O = 4 H 3 PO 4 A foszfor-pentaoxidot erős vízmegkötő tulajdonsága miatt a laboratóriumi gyakorlatban szárítószernek illetve vízelvonó anyagnak használják. Nagyon gondosan lezárt üvegben kell tárolni, különben a levegő nedvességének hatására néhány óra alatt elfolyósodik, tönkremegy. Szálló pora erősen köhögtető hatású. Száraz bőrrel közvetlenül érintkezve csak enyhe langyosodás tapasztalható, de nedves, izzadt bőrrel érintkezve égési sérüléseket okozhat. Mindig vegyi fülke alatt, lehetőleg kesztyűben dolgozzunk vele. A foszfor oxidjai és oxosavai

25 A tiszta, vízmentes foszforsav (H 3 PO 4 ) színtelen, alacsony olvadáspontú kristályos anyag, vízben minden arányban oldódik. A vízmentes foszforsav háromértékű, nem oxidáló tulajdonságú sav. Csak az első disszociációs lépcsőben tekinthető középerős savnak, a többi disszociációs lépésben gyenge és nagyon gyenge savként viselkedik. A foszforsav (hígítva!) egyáltalán nem mérgező, sok élelmiszerben, különösen az üdítőitalokban megtalálható. A laboratóriumban általában 85%-os vizes oldata található. A foszforsavnak teljes és savanyú sói is ismeretesek. sói a foszfátok (pl. trinátrium-foszfát, trisó Na 3 PO 4 ), savanyú sói a hidrogén-foszfátok (kalcium- hidrogén-foszfát, CaHPO 4 ) és a dihidrogén-foszfátok (kálium-dihidrogén-foszfát, KH 2 PO 4 ). A foszfor oxidjai és oxosavai

26 A nitrogéncsoport elemei EX 3 és EX 5 összetétellel képeznek halogenideket, de a d orbitálok hiányában a nitrogénnek csak trihalogenidjei ismertek. A bizmut esetén a +5 oxidációs számú bizmut erősen oxidáló tulajdonságú, ezért itt is csak a trihalogenidek állíthatók elő. A halogenidek általában kovalens kötésű, molekularácsos anyagok, olvadáspontjuk alacsony, termikus stabilitásuk az oszlopban Iefele haladva növekszik. A halogenideket tekintve egy adott elemnél a fluoridok a legstabilisabbak és a jodidok a legkevésbé stabilis származékok. A nitrogén- trifluorid (NF 3 ) pl. annyira stabilis, hogy inert gáznak használható, míg a nitrogén-trijodid (NI 3 ) annyira labilis, hogy már érintésre vagy erősebb hang hatására is felrobban. A nitrogén-halogenidek hipohalogenitek és -3 oxidációs állapotú nitrogént tartalmazó vegyületek, pl. ammónia vagy ammóniumsók egyensúlyi reakciójában képződnek. A nitrogéncsoport elemeinek halogénvegyületei

27 Az ammónia ipari termelése 1913-ban indult meg Németországban, a BASF ludwigshafenoppau-i gyáregységében. Az üzem, amelyet napi 30 tonnás teljesítményűre terveztek, teljesen új eljárástechnológián, a N 2 -nek a vizből elektrolízissel előállított H 2 - nel történő, Haber-Bosch-féle katalitikus redukcióján alapult. A modern eljárások ugyanezt az alapelvet alkalmazzák a végső szintézis során, ugyanakkor jelentősen különböznek a hidrogén előállitását, a katalizátor hatékonyságát és a termelés volumenét illetően sok gyár már napi 1650 tonnás, vagy még nagyobb teljesítményű. Nemcsak a gyárak tervezése során tapasztalhatunk nagyfokú eredetiséget, hanem abban is, ahogyan a termodinamika alapelveit a számításba vehető kémiai folyamatok kiválasztására használják. Azokat a helyeket kivéve, ahol az elektromos energia kivételesen olcsó, az elektrolitikus hidrogént felváltotta a koksz/H 2 O reakcióban, vagy az utóbbi időkben a földgázból (lényegében CH 4 vagy a naftából, ami a nyersolajból származó illékony, alifás, petróleumszerű frakció ) előállított hidrogén. A modern szénhidrogén-redukciós eljárások nagy előnye a régi szén alapú folyamatokkal szemben az, hogy (hasonló bekerülési költségű üzemet számításba véve) harmad akkora területen helyezkednek el, fele annyi energiát fogyasztanak és tizedannyi munkaerő szükséges az üzemeltetésükhöz miközben évente négyszer annyi NH 3 -t termelnek. Az ipari ammóniagyártás

28 Ni/750 0 C CH 4 + H 2 O CO + 3 H 2 Az ipari ammóniagyártás Ni/750 0 C CH 4 + H 2 O CO H 2 Egy nagy, földgáz alapú ammóniaüzem működése a kémiai reakciók finoman kiegyensúlyozott sorrendjén alapszik. A földgázt először kénmentesítik, aminek során eltávolítják azokat a vegyületeket, amelyek megmérgezik a fémkatalizátort, majd kb. 30 atm-ra komprimálják és az első gőzreformerben 750 °C-on nikkel-katalizátor jelenlétében vízgőzzel reagáltatják, amely során H 2 és szén-oxidok keletkeznek. Ilyen körülmények között a belepő gázban kb. 9% elreagálatlan metán van amihez kompresszorral annyi levegőt vezetnek hozzá, hogy a végső összetétele 1:3 N 2 :H 2 legyen. A hidrogén égése során a második reformerben a gázelegy hőmerséklete C-ra emelkedik:

29 A kilépő gázt, amely már csak 0,25% metánt tartalmaz, hőcserélőben lehűtik. Ennek során nagynyomású gőz képződik, amit először turbinakompresszorokban használnak fel, majd mint reaktáns szerepel az első gőzreformerben. A következő lépésben a szén- monoxidot a CO-konverzió (shift-reakció) során szén-dioxiddá alakítják, amely folyamatban hidrogén is fejlődik: Az ipari ammóniagyártás C 2 H 2 + (O N 2 ) H 2 O + 4 N 2 Ni/ C CH 4 + H 2 O CO + 3 H 2 kat. I-II. CO + H 2 O CO 2 + H 2

30 A maximális konverzió akkor következik be, ha az egyensúly beállítását a lehető legalacsonyabb hőmérsékleten érik el, ezért a reakciót részletekben, két katalizátor ágyon hajtják végre. Az első katalizátor vas-oxid ( 400°C), amely a CO-koncentrációt 11%-ról 3%-ra, a második pedig réz (200 °C), amely a CO-tartalmat 0,3%-ra csökkenti. A szén-dioxidot ( ~18%) tömény K 2 CO 3 -oldatot vagy valamilyen amin, pl. etanol-amin oldatát tartalmazó mosótoronyban távolítják el. Az ipari ammóniagyártás C CO 2 + H 2 O + K 2 CO 3 KHCO 3 A CO megmaradt nyomnyi mennyiségét ( amely megmérgezné az ammóniaszintézis során a vaskatalizátort) vissza alakítják metánná, úgy, hogy a mosóból kilépő gázelegyet Ni katalizátoron vezetik át 325°C-on. CO + 3 H 2 CH 4 + H 2 O

31 Ez a folyat az első reformerben lejátszódó reakció fordítottja. Az így képződő szintézisgáz összetétele H 2 74,3%; N 2 24,7%; CH 4 0,8%; Ar 0,3%; CO 1-2 ppm, ezt három lépésben 25 atm-ról ~200 atm-ra komprimálják, majd vaskata1izátoron vezetik át °C-on: Az ipari ammóniagyártás Fe/400 0 C/200 bar N H 2 3 NH 3 A katalizátorágyat elhagyó gáz kb. 15% NH 3 -t tartalmaz, ezt hűtéssel kondenzáltatják, a maradék gázt pedig a belépő szintézisgázhoz keverik és recirkuláltatják. A végső reakcióban a következő változó paraméterek szerepelnek: a szintézis során alkalmazott nyomás, a hőmérséklet, a gázelegy összetétele, áramlási sebessége a katalizátor összetétele és a szemcsemérete. A vaskatalizátort magnetit (Fe 3 O 4 ) és KOH kis mennyiségű hőálló oxid, pl. MgO, Al 2 O 3 és SiO 2 jelenlétében történő összeömlesztésével készítik. Az ömledékből készített és megszilárdult táblát 5-10 mm szemcseméretű darabokra törik. Az amorf hőál!ó oxiddal elválasztott vaskristályokat részlegesen beborítja a lúgos segédanyag, amely az aktivitást legalább egy nagyságrenddel növeli.

32 Az ipari ammóniagyártás A szintetikus ammónia világtermelése óriási mértékben növekedett az közötti időszakban ben a termelés csupán 1 milió tonna volt; bár ez óriási mennyiségnek tűnik a legtöbb vegyülettel összehasonlítva, valójában eltörpül a mai termelés mellett, ami eléri az évenkénti 120 millió tonnát ben a világ termelési kapacitása 19.6 millió tonna volt, ami a következőképpen oszlott el: Ázsia 35,4%; a korábbi Szovjetunió 21,3%;Eszak-Amerika 13,8%; Nyugat-Európa 11,3%; Kelet-Európa 9,7%; Latin-Amerika 5,3%; Afrika 3,0%.

33 Az ipari ammóniagyártás Az NH 3 túlnyomó részét (kb. 85%-át) különböző műtrágyákban használják. Ezek között az ammónia közvetlen alkalmazása a legelterjedtebb (28, 7%), ezt a karbamid (22,4%), az NH 4 NO 3 ( 15,8%), az ammónium-foszfátok ( 14,6%) és az (NH 4 ) 2 S0 4 (3,4%) követi. Az ipari felhasználás a következőket jelenti: a) kereskedelmi robbanóanyagok pl. NH 4 NO 3, nitroglicerin, TNT és nitrocellulóz, amelyeket ammóniából salétromsavon keresztül állítanak elő, valamint; b) műszálak/szövetek, pl. kaprolaktám előállítása nylon-6,6-hoz, hexametilén- diamin előállítása nylon-6,6-hoz, poliamidok, műselyem és poliuretánok. Egyéb alkalmazása nagyon széleskörű, pl. hűtőgépekben facellulóz feldolgozása során, hulladékfémek ónmentesítésére, korróziós inhibítorokban, gumi stabilizátoraként, pH szabályozására, háztartási tisztítószerek előállítására, az élelmiszer- és italgyártásban, gyógyszergyártásban, víztisztításban, számos szervetlen és szerves vegyület szintézisében felhasználásra kerül. A szintetikus ammónia a legtöbb szervetlen nitrogénvegyület előállításának a kulcsfontosságú anyaga, amint az a következő sémán is látható.

34 Az ammónia ipari előállítása

35 Az ammónia ipari felhasználása

36 A hidrazin ipari előállítása és felhasználása A hidrazint általában a Raschig-reakción alapuló folyamatos eljárással állítják elő. Az ammóniát és a nátrium-hipokloritot (30: 1) hidegen zselatinoldattal elegyítik, majd nyomás alatt gyorsan egy 150 °C-os reaktoron vezetik keresztül (a tartózkodási idő 1s). Ez a hipokloritra számítva kb. 60%-os konverziót eredményez és a hidrazinra nézve kb. 0,5%-os oldatot állít elő. Az ammónia föslegét és a gőzt fokozatosan eltávolítják, végül az oldatot desztillálják, amely során tiszta hidrazin-hidrátot nyemek (N 2 H 4.H 2 O, op. 51,7 °C, fp. 118,5 °C, sűrűség 1,0305 g/cm 3 21 °C-on). A folyamat Olin-Mathieson-féle változatában először NH 2 Cl-t állítanak elő ammóniából és nátrium-hipokloritból (3:1 ), majd ehhez injektálnak ~ 30: 1 arányban vízmentes ammóniát; ez egyidejűleg megemeli a reaktorban a hőmérsékletet és a nyomást. Egy másik ipari folyamatban, amely csak kis üzemek esetén gazdaságos, ammónia helyett karbamidot használnak a Raschig-féléhez nagyon hasonló eljárásban:

37 A hidrazin ipari előállítása és felhasználása A hidrazin-hidrát 64%-os hidrazinra nézve. Ezt gyakran előnyben részesítik a tiszta vegyülettel szemben nemcsak azért, mert olcsóbb, hanem azért is, mert sokkal alacsonyabb olvadáspontja miatt nem kell a megszilárdulással kapcsolatos problémákkal foglalkozni. A vízmentes hidrazint tömény vizes oldatának vízelvonószer (pl. szilárd KOH vagy NaOH) jelenlétében történő desztillációjával állitják elő. Egy másik módszerrel a hidrazin-szulfátot híg vizes oldatból híg kénsavval lecsapatják, majd a csapadékot cseppfolyós ammóniával reagáltatva felszabadítják a hidrazint. A világ hidrazin termelési kapacitása 1995-ben (hidrazinra számolva) kb tonna volt, legnagyobb része az USA-ban t, Németországban 6400t, Japánban 6600 t és Franciaországban 6100 t volt. Ezen felül az USA- ban mintegy 3200 t vízmentes hidrazint állítottak elő rakétahajtóanyagnak.

38 A vízmentes hidrazint, valamint annak metilszármazékait, a MeNH-NH 2 összetételű metil-hidrazint és a Me 2 N-NH 2 összetételű 1,1-dimetil-hidrazint legnagyobb mennyiségben (nem kereskedelmi célokra) mint rakétahajtóanyagot használják az irányított rakétákban, az űrsiklókban, a Holdon végzett küldetések során, stb… Például az Apollo űrhajók holdra szálló egységeit MeNH-NH 2 és Me 2 N-NH 2 1 : 1 arányú keverékének cseppfolyós N 2 O 4 -dal történő oxidációjával fékezték le leszálláskor, majd lőtték fel ismét a visszatéréskor. A leszá!lashoz mintegy 3 t üzemanyagra és 4,5 t oxidálószerre volt szükség, a felszálláshoz pedig még mintegy harmad annyira. Más oxidálószerek is használhatók, pl. O 2, H 2 O 2, HNO 3 vagy éppen F 2. Kizárólag vízmentes hidrazinnal hajtott űrjármű volt a Viking-leszállóegység a Marson, a Pioneer- és a Voyager-űrszondák, valamint a Halley-üstőköshöz küldött Giotto-űrszonda is. A hidrazin főbb kereskedelmi alkalmazásai a következők: robbantószerek ( ~40% ), mezőgazdasági használatú vegyi anyagok (~ 25% ), orvosi készítrnények ( ~5%), amint egyre nővekvő mennyiségben kazánvizek kezelése, (oxigénmentesítése) amely mára már elérte a 20%-ot. A felhasználási területek megoszlása természetesen bizonyos fokig az illető országtól is függ. A hidrazin ipari előállítása és felhasználása

39 A salétromsav ipari előállítása és felhasználása Egy tipikus ipari üzemben 10 (v/v)% ammóniatartalmú levegőt nagyon gyorsan (5-10% ródium tartalmú) platinasziták sorozatán vezetik át 850 °C-on és 5 bar nyomáson; a katalizátorral való érintkezési időt 1 ms-ra vagy az alá kell csökkenteni, hogy elkerüljék a nemkívánatos mellékreakciókat. Az átalakítás hatásfoka 96% (egyike az ismert leghatékonyabb ipari katalitikus reakcióknak) és a kilépő gázokat egy elnyelető tornyon vezetik át, amely során 60%-os salétromsav keletkezik kb. 40 °C-on. Műveleti körülmények között a katalizátorból a platinaveszteséget ródiummal való ötvözéssel csökkentették, a nyomás növelésével azonban az atmoszferikus nyomáson bekövetkező mg/tonna salétromsav értékről 10 atm nyomáson 250 mg/tonna értékre nő. Bár ez nem jelentős részét teszi ki a költségeknek, a termelés nagy volumene következtében az Egyesült Királyságban kb. 0,5 tonna, az Egyesült Államokban ennek a mennyiségének több mint a kétszerese a platinaveszteség évente. Pt(Rh)/850 0 C/5 bar NH O 2 3 HNO 3 + H 2 O

40 A legtöbb modern ammóniaégető üzemben előállított 60%-os salétromsav desztillációval történő töményítését egy maximális forráspontú (122 °C) azeotróp képződése korlátozza. Az elérhető legnagyobb koncentráció 68,5 (m/m)%. A 98 (m/m)%-os koncentrációt tömény kénsavval, ellenáramú dehidratálással érik el, vagy tömény Mg(NO 3 ) 2 -oldatról történő desztillációval. Egy alternatív módszerrel 99%-os tisztaságú salétromsavat közvetlenül az ammónia oxidációs lépéséből lehet nyerni úgy, hogy a dinitrogén-tetraoxidot (N 2 O 4 ) számított mennyiségű levegővel és vízzel 70 0 C-on és 50 bar nyomáson 4 órás időtartam alatt továbboxidálják: A salétromsav ipari előállítása és felhasználása N 2 O 4 + 1/2 O 2 + H 2 O 2 HNO 3

41 A salétromsav legnagyobb felhasználója ( ~ 75% ) az ammónium-nitrát (NH 4 NO 3 )-gyártás, aminek kb. 75%-át műtrágyagyártásra használják. Sok üzem kapacitása 2000 tonna/nap vagy még több. Az ammónium-nitrát könnyen kezelhető (azaz kb. 3 mm átmérőjű szemcsék) formában történő előállítását nagyon gondosan végzik; a tárolási és kezelési tulajdonságok javítására általában kb. 1 % kondícionálószert adnak hozzá. Az ammónium-nitrát termikusan nem stabilis, bomlása robbanáshoz vezethet, emiatt a semlegesítési lépésben a hőmérsékletet 140 °C-ra korlátozzák, a pH-t pedig szigorúan ellenőrzik. A bomlását sok szervetlen anyag, pl. klorid, kromátok, hipofoszfitok, tioszulfátok, elporított fémek (pl. Cu, Zn, Hg) katalizálja. A semlegesítés során a szerves anyagokat (pl. olaj, papír, zsinór, fürészpor) nagyon gondosan el kell távolítaní, mert ezek oxidációja is hőt fejleszt. Az 1950-es évek közepétől a dízelolajjal kevert ammóníum-nitrát-szemcséket széleskörűen használják a szén- és kőbányászatban robbanóanyagként, mára ez már a megtermelt ammónium-nitrát mennyiség 15%-át teszi ki. A salétromsav ipari előállítása és felhasználása

42 A salétromsav 8~9%-át ciklohexanon előállítására használják, amely az adipinsav és az s-kaprolaktám előállításának nyersanyaga; ez utóbbiak a nylon-6,6 és a nylon-6 monomerjei. További 7-10%-át más szerves nitrálási reakciókban alkalmazzák, amelyek során nitroglicerint, nitrocellulózt, trinitro-toluolt és számos más szerves intermediert állítanak elő. Kisebb felhasználások (amelyek még mindig nagy mennyiségű savat fogyasztanak) pl. a rozsdamentes acélok pácolása, fémek maratása, rakétahajtóanyagok oxidálószere. Európában a salétromsavat néha kénsav helyett használják foszfátásványok feltárására, amely során nitrofoszfát műtrágyák keletkeznek a következő idealizált egyenletnek megfelelően: A salétromsav ipari előállítása és felhasználása Ca 10 (PO 4 ) 6 F HNO 3 = Ca(H 2 PO 4 ) Ca(NO 3 ) HF

43 A foszfor ipari előállítása C 2Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6SiO C 6CaSiO CO + P 4 2Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6SiO 2 6CaSiO 3 + P 4 O 10 P 4 O C 10 CO + P 4

44 A foszforsav ipari előállítása és felhasználása P O 2 = P 4 O 10 = 4 H 3 PO 4 Ca 5 (PO 4 ) 3 F + 5H 2 SO 4 + l0H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5CaSO 4. 2H 2 O + HF

45 A foszfátásványok felhasználása (USA)

46 A trinátrium-foszfát (Na 3 PO 4 ) vizes oldata erősen lúgos kémhatású, ezért a súrolóporok, festékmaró anyagok és a zsíroldók értékes összetevője. Nátrium- hipoklorittal képzett komplexe [(Na 3 PO 4. 11H 2 O) 4. NaOCl] is erősen lúgos kémhatású (1 %-os vízes oldatának a pH-ja 11,8), a szilárd komplexből nedvesítés hatására aktív klór szabadul fel; az együttesen jelentkező súroló, fehéritő és fertőtlenítő hatás következtében ez a komplex az automata mosogatógépekben használt mosóporok nagyon fontos komponense. Az ortofoszfátok alkalmazása A dinátrium-hidrogén-foszfátot (Na 2 HPO 4 ) pufferek alkotórészeként széles körben alkalmazzák. A dihidrátját (2%-os oldatban) Kraft 1916-os szabadalma alapján, az oldhatatlan nátrium-metafoszfáttal és a Na 15 Al 3 (PO 4 ) 8 -összetételü vegyes foszfáttal együtt mind a mai napig emulgeálószerként használják a pasztőrözött ömlesztett sajt gyártása során; ebből a sajtféleségből naponta sok ezer tonnányi mennyiséget állítanak elő. A kiterjedt vizsgálatok ellenére a kutatóknak még mindig nem sikerült pontosan megállapítaniuk, hogy a foszfátsók miért viselkednek emulgeátorként. A bepárolt tejhez szintén adnak (kb. 0,1 %-nyi mennyiségben) dinátrium-hidrogén-foszfátot azért, hogy a pontos Ca/PO4-arány fennmaradjon, valamint azért, hogy a tejpor ne folyósodjon el. 5%-os mennyiségben a sonka pácolására használt sóléhez (15~20% NaCl) adva a pácolást követő főzés során segíti a hús megpuhulását és megakadályozza annak kiszáradását.

47 Jelentős mennyiségben használják keményítő adalékként is; kis koncentrációban alkalmazva segíti a hideg vízben is kialakuló gélekképződését (pl. a főzés nélkül elkészíthető pudingporokban). 1 %-osmennyiségben keményítőtartalmú termékekhez adva a pH-t kicsivel 7 fölé emelí, aminek következtében pl. a reggelikhez használt különböző gabonakészítmények (zabpehely, stb.) gyorsabban megfőnek. A nátrium-dihidrogén-foszfát (NaH 2 PO 4 ) szilárd halmazállapotú, vízben jól oldódó, savas kémhatású vegyület, ezen tulajdonságai alapján (nátrium- hidrogén-karbonáttal (NaHCO 3 ) együtt) hashajtó pezsgőtablettákban, valamint a kazánok tápvize pH-jának beállítására használják. Alkalmazzák ezen felül acélfelületek enyhe foszfátozására, valamint a fémfestékek alapozójának alkotórészeként. Az ortofoszfátok alkalmazása

48 A kelesztősavat a XlX. század második felében vezettekbe a borkő (kálium-hidrogén- tartarát, KHC 4 H 4 O 6 ) helyettesítésére, manapság azonban inkább az 1930-ban bevezetett monohidrátját használják. A "tiszta sütőpor", amely kalcium-bisz(dihidrogén-foszfát) monohidrát (Ca(H 2 PO 4 ) 2. H 2 O), nátrium-hidrogén-karbonát és mintegy 40% bevonatként használt keményítő keveréke, túlságosan gyorsan fejleszt szén-dioxidot, már a tészta összekeverése során, ezérta kedveltebb "kombinált sütőporban" inkább lassú hatású savat, pl. nátrium-alumínium-szulfátot (NaAl(SO 4 ) 2 ) alkalmaznak. Az Egyesült Államokban a háztartásokban használt sütőpor közel 90%-a ma már ilyen kombinált készítmény. Ca(H 2 PO 4 ) 2. H 2 O + 2NaHCO 3 = 2CO 2 + 3H 2 O + 'Na 2 Ca(HPO 4 ) 2 NaAl(SO 4 ) 2 + 3NaHCO 3 = 3CO 2 + Al(OH) 3 + 2Na 2 SO 4 Az ortofoszfátok alkalmazása

49 A fogkrémekben a finom csiszoló és polírozó anyagként szereplő kréta (kalcium- karbonát) kiszorítására az 1930-as évek elején először kalcium-hidrogén-foszfát- dihidrátot (CaHPO 4. 2H 2 O) használtak. Az ilyen fogkrémeket még mindig széles körben használják, de ezekben nem lehet fuorid, mert az oldhatatlan CaF 2 összetételű csapadékot képez a kalciumionokkal, így a fuoridionok kívánt hatása nem érvényesül. Évente mintegy tonna kalcium-hidrogén-foszfát-dihidrátot használnak az Egyesült Államokban erre a célra, amely általában a fogkrém tömegének mintegy 50%-át teszi ki. Az első fuoridos fogkrémben 39% kalcium-difoszfát (Ca 2 P 2 O 7 ) volt, amely az összes kalcium-foszfát között a legoldhatatlanabb. A kalcium-difoszfátot úgy állítják elő, hogy kalcium-hidrogén-foszfát-dihidrátot először óvatosan 150 °C-on, majd azt követően 400 °C fölötti hőmérsékleten vízmentesítenek. A kereskedelemben először a Procter and Gamble cég "Crest" márkanevű fogkrémében alkalmazták, amely emellett 0,4% ón- difuoridot (SnF 2 ) és 1 % dión-difoszfátot (Sn 2 P 2 O 7 ) tartalmazott. Az ortofoszfátok alkalmazása A szuperfoszfátot napjainkban finoman porított foszfátásvány és kénsav (nagyon exoterm) reakciójával állítják elő: 2Ca 5 (PO 4 ) 3 F + H 2 SO 4 + H 2 O = 7CaSO 4 + 3Ca(H 2 PO 4 ) 2. H 2 O + 2HF

50 A tripolifoszfát és felhasználása Sok szintetikus mosószer 25-45%-os mennyiségben tartalmazza a Na 5 P 3 O 10 összetételű pentanátrium-trifoszfátot (tripolifoszfátot), bár ennek mennyisége az Egyesült Államokban kisebb, mint Európában a néhány területen jelentkező eutrofizácíó okozta problémák miatt. Főként vízlágyítóként szerepel, mert kelátkomplex formájában megköti és eltávolitja a kemény vízben lévő Mg 2+ - és Ca 2+ -ionokat. Valóban, a komplexeinek képződési állandói ezekkel az ionokkal mintegy egymilliószor nagyobbak, minta nátriumionokkal.

51 A tripolifoszfát megnöveli a felületaktív szerek hatékonyságát, mert lecsökkenti a kritikus micellakoncentráció értékét, valamint adszorpció révén nagy negatív töltést alakít ki a piszokszemcsék felületén, ezáltal szuszpendálja és peptizálja azokat. A mosóhatáshoz szükséges megfelelő, de a szemet és a bőrt még nem irritáló lúgos kémhatást hoz létre és ezen a pH- n hatékony puffer hatással rendelkezik. Az 1950-es években a szintetikus mosóporok felhasználása terén tapasztalt ugrásszerű növekedés együtt járt a szappan alapú mosóporok használatában egy hasonlóan meredek fogyasztás visszaeséssel. A tripolifoszfátot az olajfúrásoknál használt agyag-szuszpenziókban mint diszpergálószert alkalmazzák. 1%-nál kisebb mennyiségben a beton- vagy téglagyártásához használt zagyokhoz adva sokkal kevesebb vízre van szükség a megmunkálhatóság eléréséhez, így sokkal kevesebb víznek kell eltávoznia a megkötési folyamat vagy az égetés során. A tripolifoszfát és felhasználása