Для осуществления указанных превращений нужно провести серию химических реакций. Перечислим их по порядку:
C → CO2
Горение углерода (уголь, графит) на воздухе или в кислороде:
[
C + O_2 \rightarrow CO_2
]
CO2 → CaCO3
Пропускание углекислого газа через известковую воду (гашеная известь в воде), что приводит к выпадению осадка карбоната кальция:
[
CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O
]
CaCO3 → CaO
Термическое разложение карбоната кальция (кальцинация):
[
CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2
]
CaO → Ca(OH)2
Обжиг оксида кальция (негашеная известь) с водой:
[
CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2
]
Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2
Взаимодействие гидроксида кальция с фосфатом аммония:
[
3 Ca(OH)_2 + 2 NH_4H_2PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 + 6 H_2O + 2 NH_3
]
Эта реакция может быть не единственной возможностью, но является одним из примеров.
Ca3(PO4)2 → P2O5
Термическое разложение фосфата кальция в присутствии кремнезема (SiO2) и углерода, которое приводит к образованию фосфора и оксида фосфора(V):
[
2 Ca_3(PO_4)_2 + 6 SiO_2 + 10 C \rightarrow 6 CaSiO_3 + 10 CO + P4O{10}
]
Далее P4O10 можно преобразовать в P2O5 по реакции:
[
P4O{10} \rightarrow 2 P_2O_5
]
Эти реакции обеспечивают путь превращения изначального элемента углерода в различные соединения, включая оксиды, гидроксиды и фосфаты.