Фосфа́ты — соли фосфорных кислот , например ортофосфат калия K 3 PO 4 . Различают ортофосфаты и конденсированные фосфаты, содержащие более одного атома P, образующие связи P—O—P.

Ортофосфаты

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

${\displaystyle {\mathsf {H_{3}PO_{4}+NaOH\rightarrow NaH_{2}PO_{4}+H_{2}O}}}$ (дигидрофосфат натрия)

${\displaystyle {\mathsf {H_{3}PO_{4}+2NaOH\rightarrow Na_{2}HPO_{4}+2H_{2}O}}}$ (гидрофосфат натрия)

${\displaystyle {\mathsf {H_{3}PO_{4}+3NaOH\rightarrow Na_{3}PO_{4}+3H_{2}O}}}$ (фосфат натрия)

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

${\displaystyle {\mathsf {NaH_{2}PO_{4}\rightarrow NaPO_{3}+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2Na_{2}HPO_{4}\rightarrow Na_{4}P_{2}O_{7}+H_{2}O}}}$

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 :

${\displaystyle {\mathsf {3LiOH+H_{3}PO_{4}\rightarrow Li_{3}PO_{4}\downarrow +3H_{2}O}}}$

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 . 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):

${\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}+4HCl\rightarrow Ca(H_{2}PO_{4})_{2}+2CaCl_{2}}}}$

• Взаимодействуют с другими растворимыми солями:

${\displaystyle {\mathsf {2Na_{3}PO_{4}+3Li_{2}SO_{4}\rightarrow 2Li_{3}PO_{4}\downarrow +3Na_{2}SO_{4}}}}$

• При нагревании выше 2000C° разлагаются на оксиды :

${\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}\rightarrow 3CaO+P_{2}O_{5}}}}$

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 и , 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)

Примечания

Литература

• 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.