Kalsiumdivetyfosfaatti

Kalsiumdivetyfosfaatti eli monokalsiumfosfaatti (Ca(H2PO4)2) on kalsium- ja divetyfosfaatti-ioneista koostuva ioniyhdiste, joka esiintyy usein monohydraattimuotona Ca(H2PO4)2·H2O. Kalsiumdivetyfosfaattia käytetään erityisesti lannoitteena.

Kalsiumdivetyfosfaatti
Tunnisteet
CAS-numero 7758-23-8
Ominaisuudet
Molekyylikaava Ca(H2PO4)2
Moolimassa 234,052 g/mol
Ulkomuoto Värittömiä kiteitä[1]
Sulamispiste 109 °C
Tiheys 2,22 g/cm3 [1]
Liukoisuus veteen Kohtalainen[1]

Valmistus

Laboratorioissa pieniä määriä kalsiumdivetyfosfaattia valmistetaan kalsiumkarbonaatin ja fosforihapon välisellä reaktiolla, jossa syntyy lisäksi hiilidioksidia ja vettä.[1]

CaCO3 + 2 H3PO4 → Ca(H2PO4)2 + CO2 + H2O

Suuria määriä kalsiumdivetyfosfaattia valmistetaan käsittelemällä kalsiumfosfaattimalmia rikkihapolla. Niin kutsutussa märkäprosessissa kalsiumfosfaatti reagoi väkevän, 93-prosenttisen rikkihapon kanssa kahdeksan tunnin ajan. Kalsiumdivetyfosfaatin lisäksi muodostuu tuotteina myös kalsiumsulfaattia. [2]

Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4

Kalsiumfosfaattimalmit sisältävät usein myös kalsiumfluoridia. Tällöin reaktiossa syntyy myös vetyfluoridikaasua, joka voidaan kerätä. Kalsiumdivetyfosfaatin valmistukseen kalsiumfosfaatista voidaan käyttää myös muita happoja, kuten typpihappoa tai fosforihappoa. Tällöin reaktiotuotteena muodostuu kalsiumsulfaatin sijasta kalsiumnitraattia tai fosforihappoa käytettäessä ainoastaan kalsiumdivetyfosfaattia. Näissäkin reaktioissa vapautuu vetyfluoridia, jos käytetään apatiittimineraalia lähtöaineena.[3]

CaF2·3Ca3(PO4)2 + 7 H2SO4 → 3 Ca(H2PO4)2 + 7 CaSO4 + 2 HF
CaF2·3Ca3(PO4)2 + 14 HNO3 → 3 Ca(H2PO4)2 + 7 Ca(NO3)2 + 2 HF
CaF2·3Ca3(PO4)2 + 14 H3PO4 → 10 Ca(H2PO4)2 + 2 HF

Käyttö

Suurin osa valmistetusta kalsiumdivetyfosfaatista käytetään lannoitteena. Lisäksi ainetta käytetään puskuriliuoksissa ja muovien stabilisoijana.[1] Elintarviketeollisuudessa yhdistettä käytetään muiden fosfaattien tavoin happamuudensäätöaineena, hapettumisenestoaineena, jauhonparanteena ja sulatesuolana. Sen E-koodi on yhdessä kalsiumfosfaatin ja kalsiumvetyfosfaatin kanssa E341.[4]

Käyttö lannoitteena

Käsiteltäessä kalsiumfosfaattimineraalia rikkihapolla saadaan kalsiumdivetyfosfaatin ja kalsiumsulfaatin seos, jota käytettäessä lannoitteena kutsutaan superfosfaatiksi. Saksalainen kemisti Justus von Liebig loi tutkimuksillaan pohjan lannoitteiden teolliselle valmistukselle. Rikkihapon käyttöä lannoitteiden valmistuksessa tutki ensimmäisenä James Murray, joka liuotti luita rikkihappoon 1800-luvun alussa. Hänen poikansa John Fischer Murray haki vuonna 1842 patentin menetelmälleen valmistaa lannoitteita kalsiumfosfaatista ja rikkihaposta. John Bennet Lawes patentoi samana vuonna samankaltaisen menetelmän kalsiumdivetyfosfaattilannoitteiden valmistukseen. Lawes oli Murrayta parempi keksintönsä markkinoinnissa ja hän osti vuonna 1846 oikeudet myös Murrayn patenttiin. Ensimmäisen tehtaansa Lawes perusti vuonna 1844 Debtfordiin. Englannista tuli sen jälkeen fosfaattilannoitteiden johtava tuottaja. 1840-luvun lopulla superfosfaattitehtaita rakennettiin myös Saksaan. Myöhemmin tehtaita rakennettiin myös Kanadaan ja Australiaan.[2]

Fosforihapon avulla valmistetusta kalsiumdivetyfosfaatista käytetään nimitystä kolmoissuperfosfaatti. Kolmoissuperfosfaatissa fosforisisältö on suurempi kuin rikkihapon avulla valmistetussa superfosfaattilannoitteessa. Kalsiumdivetyfosfaatin voidaan antaa myös reagoida ammoniumhydroksidin kanssa, jolloin tuotteena syntyy niin ikään lannoitteena käytettävää tetra-ammoniumkalsiumdivetyfosfaattia.[3]

Ca(H2PO4)2·H2O + 12 NH4OH → 3 Ca(NH4)4(H2PO4)2 + 12 H2O

Lähteet
  1. Pradyot Patnaik: Handbook of inorganic chemicals, s. 174. McGraw-Hill Professional, 2002. ISBN 9780070494398. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 25.9.2009). (englanniksi)
  2. Gerald Kutney: Sulfur, s. 36. ChemTec Publishing, 2007. ISBN 978-1-895198-37-9. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 25.9.2009). (englanniksi)
  3. Martin Blake Hocking: Handbook of chemical technology and pollution control, s. 357. Academic Press, 2005. ISBN 978-0-12-088796-5. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 25.9.2009). (englanniksi)
  4. E341 - Kalsiumfosfaatit Ruokavirasto. Arkistoitu 12.11.2020. Viitattu 7.4.2021.
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.