Фосфаты

(перенаправлено с «Фосфат»)

Фосфа́ты — соли фосфорных кислот, например ортофосфат калия K3PO4. Различают ортофосфаты и конденсированные фосфаты, содержащие более одного атома P, образующие связи P—O—P.

Модель фосфат-иона

Ортофосфаты

править

Соли фосфорной кислоты называются фосфатами. Фосфорная кислота образует одно-, двух- и трехзамещенные соли.

  (дигидрофосфат натрия)
  (гидрофосфат натрия)
  (фосфат натрия)

Дигидрофосфаты обычно хорошо растворимы в воде, почти все гидрофосфаты и фосфаты растворимы мало. Прокаливание солей приводит к следующим превращениям:

 
 

Органические фосфаты играют очень важную роль в биологических процессах. Фосфаты сахаров участвуют в фотосинтезе. Нуклеиновые кислоты также содержат остаток фосфорной кислоты. Молоко млекопитающих содержит фосфопротеин (белок) казеин, обеспечивающий фосфором растущий детский организм.

Примеры различных классов фосфатов: фосфат аммония-кальция, фосфат лютеция, фосфат неодима(III), фосфат плутонила-аммония, фосфат плутонила-калия, фосфат плутония(III), гексафторофосфат(V) калия, молибдофосфат натрия, тетратиофосфат натрия, тетрафосфат натрия, триметафосфат кальция, тритиофосфат натрия.

Получение

править

Ортофосфаты можно получить действием ортофосфорной кислоты на щёлочь:

 

Химические свойства

править

У всех ортофосфатов есть свойство: безводные соли стабильны при нагревании до температуры плавления, которая для разных солей колеблется в диапазоне от 830 °C (у фосфата свинца) до 1605 °C (у фосфата бария)[1].

Фосфаты в основном плохо растворимы, в отличие от дигидрофосфатов. Растворимы только фосфаты щелочных металлов, начиная с натрия (фосфат лития — малорастворим) и аммония[2][3]. Фосфаты обладают общими свойствами солей:

  • Взаимодействуют с сильными кислотами (они превращают нерастворимый фосфат в растворимый дигидрофосфат):
 
  • Взаимодействуют с другими растворимыми солями:
 
  • При нагревании выше 2000C° разлагаются на оксиды[4]:
 

Дигидрофосфаты (однозамещенные фосфаты) имеют кислую среду, гидрофосфаты (двузамещенные фосфаты) — слабощелочную, средние (трехзамещенные фосфаты, или просто фосфаты) — щелочную.

Гидроортофосфаты — неорганические соединения, кислые соли ортофосфорной кислоты, например, гидроортофосфат бериллия, гидроортофосфат олова(IV), гидрофосфат свинца(II).

Дигидроортофосфаты — неорганические соединения, кислые соли ортофосфорной кислоты, например, дигидроортофосфат аммония. Существуют также метафосфаты, например, метафосфат калия.

Добыча

править

Фосфатные руды представлены фосфоритами и апатитами; гораздо реже встречаются алюмофосфаты и железофосфаты, также добывается гуано.

Первое место в мире по добыче фосфатов занимают Китай, Марокко (там находится до 75% мировых запасов фосфоритов), США, Россия, Бразилия[5].

По мнению некоторых исследователей, доступные запасы фосфора на Земле могут быть истощены через 50-100 лет, а пик фосфора будет достигнут примерно к 2030 году[6][7].

Применение

править

Основное применение — фосфорные удобрения. Фосфаты широко используются для уменьшения жесткости воды (т.е. связывания ионов кальция и магния в нерастворимые фосфаты) — в синтетических моющих средствах, в системах водоподготовки и т.д. Также применяется в производстве некоторых лекарственных веществ[2].

Физиологическая роль

править

Важное место фосфаты занимают и в биохимии, а именно в синтезе множества биологически активных веществ, а также в энергетике всех живых организмов. Фосфорные эфиры аденозина — АМФ, АДФ и АТФ являются важнейшими веществами энергетического обмена. Фосфатная группа — неотъемлемая часть РНК и ДНК, а также основа гидрофильной части молекул фосфолипидов - главного компонента клеточных мембран.

Экологические аспекты

править

Фосфаты, попадающие в окружающую среду, наряду с некоторыми другими веществами приводят к эвтрофикации водоёмов[8][9][10]. Споры об использовании фосфатов в стиральных порошках ведутся с 1970-х годов[11], такое их применение запрещено во многих странах. С начала 2010-х годов в странах Европейского союза постепенно вводятся ограничения на использование фосфатов в бытовых стиральных порошках на уровне не более 0,3—0,5 г фосфора на цикл стирки[12]. Помимо удобрений и стиральных порошков, антропогенным источником фосфатов в окружающей среде являются необработанные сточные воды.

Примеры

править

Примечания

править
  1. [www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4828.html Фосфаты неорганические] XuMuK.ru — фосфаты
  2. 1 2 Капуцкий Ф. Н., Тикавый В. Ф. Пособие по химии для поступающих в вузы.—Минск: Вышейшая школа, 1979.—С.218
  3. Таблица растворимости некоторых неорганических соединений. Дата обращения: 11 февраля 2019. Архивировано 3 февраля 2015 года.
  4. Фосфаты // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. Фосфаты / Большая советская энциклопедия
  5. О добыче фосфатов и производстве фосфорных удобрений в Марокко. Дата обращения: 6 мая 2022. Архивировано 23 марта 2022 года.
  6. Cordell, Dana; Drangert, Jan-Olof; White, Stuart. The story of phosphorus: Global food security and food for thought (англ.) // Global Environmental Change[англ.] : journal. — 2009. — Vol. 19, no. 2. — P. 292—305. — ISSN 0959-3780. — doi:10.1016/j.gloenvcha.2008.10.009.
  7. Lewis, Leo (2008-06-23). "Scientists warn of lack of vital phosphorus as biofuels raise demands" (PDF). Times Online. Архивировано из оригинала (PDF) 23 июля 2011. {{cite news}}: Недопустимый |ref=harv (справка)
  8. Eutrophication Definition Page. Дата обращения: 2 октября 2015. Архивировано 26 апреля 2016 года.
  9. Eutrophication: Causes, Consequences, and Controls in Aquatic Ecosystems | Learn Science at Scitable. Дата обращения: 2 октября 2015. Архивировано 31 декабря 2021 года.
  10. About Eutrophication | World Resources Institute. Дата обращения: 2 октября 2015. Архивировано 11 декабря 2021 года.
  11. Historical Perspecitve Of The Phosphate Detergent Conflict. Дата обращения: 2 октября 2015. Архивировано из оригинала 28 мая 2010 года.
  12. EU-wide ban on phosphates in household detergents adopted. Дата обращения: 2 октября 2015. Архивировано 13 января 2022 года.

Литература

править
  • Химия 9. — М.: Вентана-Граф, 2010. — С. 287.
  • Ф.Н. Капуцкий, В.Ф.Тикавый. Пособие по химии для поступающих в вузы. — Минск: Выш. школа, 1979. — С. 384.
  • Г.П.Хомченко. Химия для поступающих в вузы. — М.: Высшая школа, 1994. — С. 447.