Русская Википедия:Фосфаты

Содержание

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Файл:Phosphate 3D balls.png

Модель фосфат-иона

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

Ортофосфаты

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

<math>\mathsf{H_3PO_4 + NaOH \rightarrow NaH_2PO_4 + H_2O}</math> (дигидрофосфат натрия)

<math>\mathsf{H_3PO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2HPO_4 + 2H_2O}</math> (гидрофосфат натрия)

<math>\mathsf{H_3PO_4 + 3NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O}</math> (фосфат натрия)

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

<math>\mathsf{NaH_2PO_4 \rightarrow NaPO_3 + H_2O}</math>

<math>\mathsf{2Na_2HPO_4 \rightarrow Na_4P_2O_7 + H_2O}</math>

Органические фосфаты играют очень важную роль в биологических процессах. Фосфаты сахаров участвуют в фотосинтезе. Нуклеиновые кислоты также содержат остаток фосфорной кислоты.

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

Ортофосфаты можно получить действием ортофосфорной кислоты на щёлочь:

<math>\mathsf{3LiOH + H_3PO_4 \rightarrow Li_3PO_4\downarrow + 3H_2O}</math>

Химические свойства

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).

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

• Взаимодействуют с сильными кислотами (они превращают нерастворимый фосфат в растворимый дигидрофосфат):

<math>\mathsf{Ca_3(PO_4)_2 + 4HCl \rightarrow Ca(H_2PO_4)_2 + 2CaCl_2}</math>

• Взаимодействуют с другими растворимыми солями:

<math>\mathsf{2Na_3PO_4 + 3Li_2SO_4 \rightarrow 2Li_3PO_4\downarrow + 3Na_2SO_4}</math>

• При нагревании выше 2000C° разлагаются на оксиды:

<math>\mathsf{Ca_3(PO_4)_2 \rightarrow 3CaO + P_2O_5}</math>

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

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.

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.

Применение

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.

Физиологическая роль

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.

Экологические аспекты

Фосфаты, попадающие в окружающую среду, наряду с некоторыми другими веществами приводят к эвтрофикации водоёмов. Споры об использовании фосфатов в стиральных порошках ведутся с 1970-х годов, 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. Помимо удобрений и стиральных порошков, антропогенным источником фосфатов в окружающей среде являются необработанные сточные воды.

Примеры

• Фосфорит
• Фосфат аммония-кальция
• Фосфат лютеция
• Фосфат неодима(III)
• Фосфат плутонила-аммония
• Фосфат плутонила-калия
• Фосфат плутония(III)

Литература

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга

Внешние ссылки