Umsetzungen von Polyphosphaten mit Ionenaustauschern

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Abstract
Mittels eines Kationenaustauschers in H‐Form werden aus GRAHAMschen Salz (GS), MADDRELLschem Salz (MS) und KURROLschem Kaliumsalz (KS) die entsprechenden freien Polyphosphorsäuren hergestellt. – Neutralisation der Säuren mit Kalilauge führt zu kristallinen, wasserhaltigen Kaliumpolyphosphaten mit gemeinsamem Röntgen‐Diagramm. Papierchromatographische Untersuchungen erweisen diese K‐polyphosphate als einheitlich hochpolymer. Die Analyse ergibt die Formel (KPO3)n mit Wassergehalten bis zu etwa 30%. Durch Tempern bei 400° oder durch Entfernung des Wassers bildet sich KS. Bei der Hydrolsye bei 30–40° in saurem bzw. alkalischem Medium entsteht immer Trimetaphosphat neben Mono‐ und Di‐ bzw. Monophosphat. In neutraler Lösung bzw. bei der Aufbewahrung des wasserhaltigen Salzes bilden sich nur Mono‐ und Di‐phosphat. – Bei der Neutralisation der freien Säuren mit Natronlauge erhält man amorphe wasserhaltige Natriumpolyphosphate (NaPO3)n, die durch Tempern bei 400° in MS übergehen. Werden diese Na‐polyphosphate bei 700° geschmolzen, und wird die Schmelze abgeschreckt, so entsteht GS. – Die freien Säuren zerfallen, sich selbst überlassen, in Mono‐, Di‐ und Trimetaphosphat und gehen schließlich vollständig in Monophosphat über. – Auf dem Wege über die Natrium‐ bzw. Kaliumsalze ihrer freien Säuren kann jedes der drei hier untersuchten Polyphosphate in jedes beliebige andere umgewandelt werden. – Mittels eines Kationenaustauschers in K‐Form wird MS praktisch vollständig in KS verwandelt. Hierbei wird intermediär ein NaK‐polyphosphat mit dem Gitter des oben erwähnten wasserhaltigen Kaliumpolyphosphates gebildet. – Im GS kann auf gleiche Weise nur ein Austausch bis zu höchstens 50% des Natriums gegen Kalium erzielt werden. Das Produkt hat wieder das Gitter des wasserhaltigen K‐polyphosphates. – Bei der Behandlung von KS mit NaCl‐Lösung läßt sich das Kalium durch Natrium ebenfalls bis zu etwa 50% austauschen, und das Produkt tritt auch im Gitter des wasserhaltigen K‐polyphosphates auf. – Aus diesen verschiedenen Umwandlungen der Polyphosphate ineinander bzw. in den Typus des wasserhaltigen K‐polyphosphates folgt die große Ähnlichkeit im Bau der Polyphosphat‐Anionen sowohl in der Lösung als auch im festen Zustande, sei er kristallin oder amorph.Bei der Behandlung einer Lösung von GS mit einem Kationenaustauscher in Ca‐Form wird gefunden, daß die Fähigkeit des GS zur Bindung von Ca nicht auf Komplexbildung. sondern auf Ionenaustausch beruht, der bis zum vollständigen Austausch von Na gegen Ca führt.