Fosfat

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea grupului funcțional, consultați Fosfatul organic .
Ion fosfat
Structura lui Lewis a ionului fosfat
Model 3D cu sfere și bastoane ale ionului fosfat
Model sferic 3D Van der Waals al ionului fosfat
Numele IUPAC
Fosfat [1] [2]
Caracteristici generale
Formula moleculară sau brută PO 3− 4
Masa moleculară ( u ) 94,9714 g mol -1
numar CAS 14265-44-2
PubChem 1061
ZÂMBETE
[O-]P([O-])([O-])=O
Informații de siguranță
Simboluri de pericol chimic
inflamabil iritant
Atenţie
Fraze H ---
Sfaturi P ---

Fosfatul este un anion cu formula PO 3− 4 , uneori denumit și denumirea învechită de ortofosfat .

În acest ion, fosforul ia o stare de oxidare de +5. Se compune dintr-un atom central de fosfor înconjurat de patru atomi de oxigen , formând un tetraedru . Este baza conjugată a ionului hidrogen fosfat HPO 2− 4 , care la rândul său este conjugat în ionul hidrogen fosfat H 2 PO - 4 .

Metalul alcalin și fosfații de amoniu sunt solubili în apă, ceilalți sunt în mare parte slab solubili sau practic insolubili în apă . [3]

Forme

Într-o soluție apoasă , ionul fosfat persistă în patru forme, în funcție de mediul în care se găsește:

  • puternic bazic, predomină ionul fosfat (PO 3− 4 )
  • slab bazic, predomină ionul hidrogen fosfat (HPO 2− 4 ).
  • slab acid, predomină ionul dihidrogen fosfat (H 2 PO - 4 )
  • puternic acid, ionul se transformă în acid fosforic (H 3 PO 4 )

Mai exact, luând în considerare următoarele solduri:

H 3 PO 4 ⇌ H + + H 2 PO - 4
H 2 PO 4 - ⇌ H + + HPO 2− 4
HPO 4 2− ⇌ H + + PO 3− 4

constantele corespunzătoare la 25 ° C (în mol / L) sunt:

H 2 PO - 4 = 7,5 × 10 −3
HPO 2− 4 = 6,5 × 10 −8
PO 3− 4 = 2,14 × 10 −13

Pentru o soluție puternic bazică (pH = 13), se observă că

adică numai ionii PO 3− 4 și HPO 2− 4 sunt în cantități semnificative.

Pentru soluțiile neutre (pH = 7), se observă că

Prin urmare , numai H 2 PO - 4 și HPO 2- 4 sunt în cantități semnificative (62% H 2 PO - 4, 38% HPO 2- 4). În fluidul extracelular (pH = 7,4), această proporție este inversată (61% HPO 2− 4 , 39% H 2 PO - 4 ).

Într-o soluție puternic acidă (pH = 1), se observă că

adică H 3 PO 4 este dominant în raport cu H 2 PO - 4 . HPO 2− 4 și PO 3− 4 sunt practic absente.

anion fosfat fosfat de hidrogen dihidrogen fosfat acid fosforic
stat ion ion acid ion acid acid
formulă PO 3− 4 HPO 2− 4 H 2 PO - 4 H 3 PO 4
structura Ionul clorură Ionul hipoclorit Ionul clorit Ionul clorat

Fosfații pot lua forme policerice, inclusiv difosfatul (P 2 O 4− 7 ) și trifosfatul (P 3 O 5− 10 ). Ionii metafosfat , cu formula chimică PO - 3 , sunt prezenți în mulți compuși.

Prezența pe Pământ

Concentrația ionului fosfat în apele marine. Acolo unde concentrația este excesivă, se găsesc procese de eutrofizare

Rezerve

Fosfații sunt în esență o resursă neregenerabilă, iar la ratele de consum curente rezervele vor dura încă 300 de ani [4]

Fosfații se găsesc în diverse minerale, spre deosebire de fosforul și fosfurile elementare (unele minerale fosfide rare au fost găsite pe meteoriți).

În mineralogie și geologie , fosfatul se referă la o rocă care conține ioni fosfat.

Cel mai mare zăcământ de fosfat din lume este situat în Maroc , în Khouribga , cunoscută sub numele de capitala fosfatului din lume.

Cel mai mare zăcământ de fosfați din America de Nord este situat în Valea oaselor , regiunea centrală a Floridei , în timp ce zăcăminte mai mici se găsesc în Montana , Tennessee și Georgia . Micul stat Nauru este renumit pentru că are depozite de fosfați de calitate superioară, care au fost suprautilizate. Fosfații stâncoși pot fi găsiți și în Egipt , Israel și Iordania , cu industriile miniere asociate.

Depozitele de fosfați pot conține cantități semnificative de uraniu . Conform Cărții Roșii din 2007 , rezervele mondiale de uraniu din fosfați s-au ridicat la aproximativ 7 milioane de tone în 1993 , concentrate pentru peste 85% în Maroc , estimările mai puțin conservatoare ajung să raporteze până la 22 de milioane de tone, având în vedere și depozitele de fosfați marini și organici [5]

Producție

Cele trei țări principale producătoare de fosfat ( China , Maroc și Statele Unite ) reprezintă aproximativ 70% din producția mondială.

Producția și rezervele mondiale în funcție de starea de fosfat natural în 2015
(USGS, 2016) [6]
Stat Producție
(milioane kg)
% din totalul lumii
(%)
Rezerva mondială
(milioane kg)
Algeria Algeria 1 200 0,54 2 200 000
Arabia Saudită Arabia Saudită 3 300 1,48 956 000
Australia Australia 2 600 1.17 1 030 000
Brazilia Brazilia 6 700 3.00 315 000
China China 100 000 44,83 3 700 000
Egipt Egipt 5 500 2,47 1 250 000
Iordania Iordania 7 500 3.36 1 300 000
India India 1 100 0,49 65 000
Irak Irak 200 0,09 430 000
Israel Israel 3 300 1,48 130 000
Kazahstan Kazahstan 1 600 0,72 260 000
Maroc Maroc 30 000 13.45 50.000.000
Mexic Mexic 1 700 0,76 30 000
Peru Peru 4 000 1,79 820 000
Rusia Rusia 12 500 5,60 1 300 000
Senegal Senegal 1 000 0,45 50 000
Siria Siria 750 0,34 1 800 000
Statele Unite Statele Unite 27 600 12.37 1 100 000
Africa de Sud Africa de Sud 2 200 0,99 1 500 000
A merge A merge 1 000 0,45 30 000
Tunisia Tunisia 4 000 1,79 100 000
Vietnam Vietnam 2 700 1.21 30 000
Alte state 2 600 1.17 380 000
Total 223 000 100 69 000 000

Rolul biologic

Într-un sistem biologic , fosforul este prezent ca ion fosfat liber în soluție, numit și fosfat anorganic , pentru a-l distinge de grupul fosfat . Este produs prin hidroliza ionului difosfat :

P 2 O 4− 7 + H 2 O → 2HPO 2− 4

Este prezent și în faimoasele molecule de AMP , ADP și ATP , precum și în lanțurile de ADN și ARN . În acest caz ionul fosfat este indicat cu abrevierea P i . Având acest rol fundamental, ionul fosfat este fundamental în fiecare organism viu.

Aplicații

Fosfații sunt utilizați în mod obișnuit ca detergenți sub formă de fosfat de sodiu , dar, datorită acțiunii eutrofizante , sunt interzise în unele zone.

În agricultură , ionul fosfat este unul dintre cei trei nutrienți principali ai plantelor și, prin urmare, este o componentă a diferitelor îngrășăminte . Fosfații de rocă sunt obținuți din roci sedimentare și, în trecut, erau doar pulverizați și utilizați fără niciun tratament. În mod normal, acum, acestea sunt tratate chimic pentru a avea superfosfați sau fosfați de amoniu , care au o concentrație mai mare de ion fosfat și sunt mai solubili , deci mai absorbabili de plante.

Utilizarea excesivă a fosfaților, cu transportul apei, poate provoca poluarea gravă a fosfaților, cu consecința eutrofizării deficitului de alge și oxigen în apă. Acești îngrășăminte pot duce pești la hipoxie , cu aceleași consecințe ca și detergenții menționați mai sus.

Sărurile de fosfat sunt adăugate ocazional în apa de băut publică pentru a reduce cantitatea de plumb dizolvat care precipită ca sare insolubilă.

Industria alimentară folosește fosfați în mai multe scopuri. De exemplu, în producția de carne, acești ioni solubilizează proteinele. În produsele de panificație, cum ar fi biscuiții și biscuiții , pirofosfații acizi reacționează cu baze (de obicei bicarbonat de sodiu ) dând dospire chimică, mai rapidă decât cea naturală, dar cu un gust decisiv diferit.

Cercetarea ionului fosfat

În chimia analitică există mai multe teste umede pentru a determina prezența ionilor fosfat într-o soluție apoasă. Cel mai utilizat test analitic este cercetarea umedă prin precipitarea fosfatului de amoniu și magneziu :

PO 3− 4 + MgCl 2 + NH 4 OH + NH 4 ClNH 4 MgPO 4

Amestecul de magneziu conținând MgCl2, NH4OH și NH4Cl reprezintă reactivul testului. Testul este pozitiv în urma apariției precipitatului de culoare albă.

O altă metodă posibilă, utilizată în general ca test de confirmare, este cea a molibdatului de amoniu [7] . Testul trebuie efectuat într-un mediu acidificat cu acid azotic :

PO 3− 4 + HNO 3 + (NH 4 ) 2 MoO 4 - Δ(NH 4 ) 3 PO 4 12 MoO 3

Soluția care conține fosfat și molibdat trebuie încălzită într-o baie de apă. Testul este pozitiv dacă apare precipitatul de culoare galbenă.

În prezența ionilor care pot interfera cu testele, este, de asemenea, posibil să se efectueze testul nitratului de argint :

PO 3− 4 + AgNO 3Ag 3 PO 4

Este important să mențineți un pH neutru. Testul este pozitiv dacă apare precipitatul de culoare galbenă.

Notă

  1. ^ Phosphates - PubChem Public Chemical Database , în The PubChem Project , SUA, Centrul Național de Informații despre Biotehnologie.
  2. ^ Nomenclatura chimiei anorganice: Recomandările IUPAC 2005 (Cartea roșie) , Cambridge, The Royal Society of Chemistry , 2005, p. 315, ISBN 978-0-85404-438-2 .
  3. ^ G. Gioia Lobbia și G. Novara, Anionii elementelor grupului al cincilea , în ANALIZA CALITATIVĂ ȘI COMPLEMENTELE DE CHIMIE , Florența, 1988, p. 357.
  4. ^ Simon Lewis, Mark Maslin, The Human Planet. Cum am creat antropocenul , pagina 190, trad Simonetta Frediani, Einaudi, le Scienze, 19, 2020
  5. ^(RO) Uranium 2007: Resurse, producție și cerere - Pagina 27
  6. ^(RO) USGS Minerals Year Book - Phosphate Rock
  7. ^ ( IT ) Ricerca anioni , pe itisravenna.dyndns.org , Site-ul ITIS din Ravenna (arhivat din adresa URL originală la 23 februarie 2014) .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 21193 · LCCN (EN) sh85101098 · GND (DE) 4134029-2 · BNF (FR) cb119445241 (data)
Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei