Фосфор и фосфаты это одно и тоже: Разница между фосфором и фосфатом – Разница Между

Содержание

Разница между фосфором и фосфатом – Разница Между

Фосфаты являются производными фосфора. Фосфор не может быть найден в газообразном состоянии. Поэтому фосфор находится только в земной коре. Фосфат представляет собой анион, состоящий из атомов фосфор

Основное отличие – Фосфор против фосфата

Фосфаты являются производными фосфора. Фосфор не может быть найден в газообразном состоянии. Поэтому фосфор находится только в земной коре. Фосфат представляет собой анион, состоящий из атомов фосфора (P) и кислорода (O). Основное различие между фосфором и фосфатом заключается в том, что фосфор является элементом в то время как фосфат является анионом.

Ключевые области покрыты

1. Что такое фосфор
      – Физические и химические свойства, использование
2. Что такое фосфат
      – Физические и химические свойства, использование
3. В чем разница между фосфором и фосфатом
      – Сравнение основных различий

Ключевые слова: анион, водные фосфаты, химическая формула, электронная конфигурация, красный фосфор, фосфат, фосфорная кислота, фосфор, белый фосфор


Что такое фосфор

Фосфор – это элемент, который находится в p-блоке периодической таблицы. Фосфор является неметаллом и является твердым при комнатной температуре. Атомное число фосфора составляет 15. Следовательно, электронная конфигурация фосфора [Ne]3s2зр3.

Фосфор в основном встречается в двух формах: белый и красный. Белый фосфор имеет P4 единицы, которые являются тетраэдрическими структурами и очень реактивны. Красный фосфор является полимерной структурой. Одна единица красного фосфора похожа на тетраэдрическую структуру белого фосфора.

Рисунок 1: Красный фосфорный порошок

Фосфор необходим всем живым существам. Это основной компонент ДНК и РНК. Он также используется в механизмах передачи энергии внутри тела в форме АТФ. Кроме того, белый фосфор и красный фосфор используются в промышленных целях, таких как боковое покрытие спичечных коробок, формирование металлических сплавов и т. Д.

Что такое фосфат

Фосфат представляет собой анион, состоящий из атомов фосфора (P) и кислорода (O). химическая формула фосфата дается как ПО43-, Молекулярная геометрия фосфата является тетраэдрической. Атом фосфора центрируется четырьмя атомами кислорода. Фосфатный анион несет три отрицательных заряда. Когда эти заряды заменены протонами (H+), молекула называется фосфорная кислота.

Рисунок 2: Фосфат

Многие фосфатные соединения не растворимы в воде. Но фосфаты щелочных металлов растворимы в воде благодаря высокой реакционной способности атома металла. Тем не мение, водные фосфаты

встречаются в трех основных формах как ПО43-, HPO42- и H2ПО4.

Фосфаты встречаются в основном в виде неорганических фосфатов. Это фосфатсодержащие неорганические молекулы. Фосфаты являются естественной формой фосфористого элемента. Эти фосфаты встречаются в виде камней или руд.

Фосфаты в основном используются для поддержки роста растений. Поэтому фосфаты используются как удобрения. Эти удобрения известны как «фосфорные удобрения». Фосфаты иногда используются при производстве специальных стекол.

Разница между фосфором и фосфатом

Определение

Фосфор: Фосфор является элементом.

Фосфат: Фосфат представляет собой анион, состоящий из атомов фосфора (P) и кислорода (O).

Состав

Фосфор:Фосфор состоит только из атомов фосфора.

Фосфат: Фосфат состоит из атомов фосфора и кислорода.

Различные типы

Фосфор:Фосфор можно найти в виде белого фосфора, красного фосфора и черного фосфора.

Фосфат: Фосфаты можно найти в виде фосфорной кислоты или фосфорной соли других элементов.

Молярная масса

Фосфор: Молярная масса фосфористого элемента составляет около 30 г / моль.

Фосфат: Молярная масса фосфат-аниона составляет около 95 г / моль.

Заключение

Фосфор является важным элементом для всего живого. Но фосфор не является чистым элементом в природе. Это найдено как компонент других полезных ископаемых. Фосфат представляет собой анион, состоящий из атомов фосфора и кислорода. Основное различие между фосфором и фосфатами состоит в том, что фосфор является элементом, тогда как фосфат является анионом.

Рекомендации:

1. «ЧТО ТАКОЕ ФОСФАТЫ». Фосфат Факторы. Н.п., н.д. Web.

Фосфаты и общий фосфор в воде | ГИДРОСФЕРА

ГИДРОСФЕРА

 

Под общим фосфором понимают сумму минерального и органического фосфора. Так же, как и для азота, обмен фосфором между его минеральными и органическими формами, с одной стороны, и живыми организмами – с другой – является основным фактором, определяющим его концентрацию. В природных и сточных водах фосфор может присутство­вать в разных видах. В растворенном состоянии (иногда говорят – в жидкой фазе анализируемой воды) он может находиться в виде ортофосфорной кислоты (Н3РО4) и ее анионов (Н2РО4 , НРО42-, РО43- ), в виде мета-, пиро- и полифосфатов (эти вещества используют для предупреждения образования накипи, они входят также в состав моющих средств). Кроме того, существуют разно­образные фосфор­органические соединения – нуклеиновые кис­лоты, нуклеопротеиды, фосфолипиды и др., которые также могут присутствовать в воде, являясь продуктами жизнедеятельности или разложения организмов. К фосфор­органическим соединени­ям относятся также некоторые пестициды.

Фосфор может содержаться и в нерастворенном состоянии (в твердой фазе воды), присутствуя в виде взвешенных в воде труднорастворимых фосфатов, включая природные минералы, белковые, органические фосфорсодержащие соединения, остат­ки умерших организмов и др. Фосфор в твердой фазе в природных водоемах обычно находится в донных отложениях, однако может встречаться, и в больших количествах, в сточных и загрязненных природных водах.

Концентрация общего растворенного фосфора (минерального и органического) в незагрязненных природных водах изменяется от 5 до 200 мкг/дм

3.

Формы фосфора в природных водах представлены в таблице ниже.

 

Таблица. Формы фосфора в природных водах

Химические формы Р

Общий

Фильтруемый
(растворенный)

Частицы

Общий

Общий растворенный и взвешенный фосфор

Общий растворенный фосфор

Общий фосфор в частицах

Ортофосфаты

Общий растворенный и взвешенный фосфор

Растворенные ортофосфаты

Ортофосфаты в частицах

Гидролизируемые кислотой фосфаты

Общие растворенные и взвешенные гидролизируемые кислотой фосфаты

Растворенные гидролизируемые кислотой фосфаты

Гидролизируемые кислотой фосфаты в частицах

Органический фосфор

Общий растворенный и взвешенный органический фосфор

Растворенный органический фосфор

Органический фосфор в частицах

 

Фосфор – важнейший биогенный элемент, чаще всего лимитирующий развитие продуктивности водоемов. Поэтому поступление избытка соединений фосфора с водосбора в виде минеральных удобрений с поверхностным стоком с полей (с гектара орошаемых земель выносится 0,4-0,6 кг фосфора), со стоками с ферм (0,01-0,05 кг/сут на одно животное), с недоочищенными или неочищенными бытовыми сточными водами (0,003-0,006 кг/сут. на одного жителя), а также с некоторыми производственными отходами приводит к резкому неконтролируемому приросту растительной биомассы водного объекта (это особенно характерно для непроточных и малопроточных водоемов). Происходит так называемое изменение трофического статуса водоема, сопровождающееся перестройкой всего водного сообщества и ведущее к преобладанию гнилостных процессов (и, соответственно, возрастанию мутности, солености, концентрации бактерий).

Один из вероятных аспектов процесса эвтрофикации – рост сине-зеленых водорослей (цианобактерий), многие из которых токсичны. Выделяемые этими организмами вещества относятся к группе фосфор- и серосодержащих органических соединений (нервно-паралитических ядов). Действие токсинов сине-зеленых водорослей может проявляться в возникновении дерматозов, желудочно-кишечных заболеваний; в особенно тяжелых случаях – при попадании большой массы водорослей внутрь организма – может развиваться паралич.

В соответствии с требованиями глобальной системы мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/GEMS) в программы обязательных наблюдений за составом природных вод включено определение содержания общего фосфора (растворенного и взвешенного, в виде органических и минеральных соединений). Фосфор является важнейшим показателем трофического статуса природных водоемов. Основной формой неорганического фосфора при значениях pH водоема больше 6,5 является ион HPO42 (около 90 %). В кислых водах неорганический фосфор присутствует преимущественно в виде H2PO4.

Концентрация фосфатов в природных водах обычно очень мала – сотые, редко десятые доли миллиграммов фосфора в 1 дм3, в загрязненных водах она может достигать нескольких миллиграммов в 1 дм

3. Подземные воды содержат обычно не более 100 мкг/дм3 фосфатов; исключение составляют воды в районах залегания фосфорсодержащих пород.

Содержание соединений фосфора подвержено значительным сезонным колебаниям, поскольку оно зависит от соотношения интенсивности процессов фотосинтеза и биохимического окисления органических веществ. Минимальные концентрации фосфатов в поверхностных водах наблюдаются обычно весной и летом, максимальные – осенью и зимой, в морских водах – соответственно весной и осенью, летом и зимой.

Общее токсическое действие солей фосфорной кислоты возможно лишь при весьма высоких дозах и чаще всего обусловлено примесями фтора.

Без предварительной подготовки проб колориметрически определяются неорганические растворенные и взвешенные фосфаты.

 

Химический анализ сточных вод определение растворенных фосфатов и фосфора общего

Анализ  сточной воды определение фосфатов и фосфора общего Фосфор относится к числу биогенных элементов, имеющих особое значение для развития жизни в водных объектах. Соединения фосфора встречаются во всех живых организмах, они регулируют энергетические процессы клеточного обмена. При отсутствии соединений фосфора в воде рост и развитие водной растительно­сти прекращается, однако избыток их также приводит к негативным последст­виям, вызывая процессы эвтрофирования водного объекта и ухудшение качества воды.

Соединения фосфора попадают в природные воды в результате процессов жиз­недеятельности и посмертного распада водных организмов, выветривания и рас­творения пород, содержащих фосфаты, обмена с донными осадками, поступления с поверхности водосбора, а также с бытовыми и промышленными сточными во­дами. Загрязнению природных вод фосфором способствуют широкое применение фосфорных удобрений, полифосфатов, содержащихся в моющих средствах, флотореагентов и др.

Фосфаты в воде могут присутствовать в виде различных ионов в зависимости от величины рН. В водах соединения фосфора, как минеральные, так и органические могут при­сутствовать в растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии. Переход со­единений фосфора из одной формы в другую осуществляется довольно легко, что создает сложности при определении тех или иных его форм. Обычно идентификация их осуществляется по процедуре, с помощью которой проводят  химический анализ сточных вод . В том случае, когда анализируют фильтрованную пробу воды, говорят о раство­ренных формах, в противном случае – о суммарном содержании. Содержание взвешенных соединений фосфора находят по разности. Определение растворен­ных фосфатов (ортофосфатов) при анализе сточных вод осуществляется по реакции с молибдатом аммония и аскорбиновой кислотой с образованием молибденовой сини в исходной водной пробе, в то время как для определения полифосфатов в сточной воде требуется предварительно перевести их в фосфаты путем кислого гидролиза.

Для получения сравнимых результатов оп­ределения соединений фосфора и однозначной их интерпретации важно строгое соблюдение условий предварительной обработки проб и процедуры анализа сточных вод, в частности при определении растворенных форм проба должна быть отфильтрова­на как можно быстрее после отбора через фильтр с размером пор 0,45 мкм.

Концентрация фосфатов в незагрязненных природных водах может составлять тысячные, редко сотые доли мг/дм3. Повышение их содержания свидетельствует о загрязнении водного объекта. Концентрация фосфатов в воде подвержена се­зонным колебаниям, поскольку она зависит от интенсивности процессов фото­синтеза и биохимического разложения органических веществ Минимальные концентрации соединений фосфора наблюдаются весной и летом, максимальные – осенью и зимой

Уменьшение содержания фосфатов в воде связано с потреблением его водными организмами, а также переходом в донные отложения при образовании нераство­римых фосфатов

Предельно допустимая концентрация фосфатов (в пересчете на фосфор) в во­де водных объектов рыбохозяйственного назначения составляет

–  для олиготрофных водных объектов 0,05 мг/дм;

–  для мезотрофных – 0,15 мг/дм;

–  для эвтрофных – 0,20 мг/дм”

Предельно допустимая концентрация фосфатов для водных объектов хозяйст­венно-питьевого и культурно-бытового назначения не установлена, в них норми­руется только содержание полифосфатов Предельно допустимая концентрация полифосфатов составляет 3,5 мг/дм3  в пересчете на фосфат-ион и 1,1 мг/дм3 в пересчете на фосфор.

РД 52.24.382-2006  Массовая концентрация фосфатов и полифосфатов в водах. Методика выполнения измерений фотометрическим методом.

 В лаборатории  «Экологический мониторинг» вы можете заказать комплексный анализ питьевой воды,  ливневых сточных вод и промышленных, хозбытовых  стоков. Заказать  анализ   сточных вод, можно оставив заявку на  [email protected], или воспользовавшись формой обратной связи.

 Если у Вас возникли вопросы, направляйте их к нам на почту по адресу [email protected] или звоните по телефонам 

8-800-600-62-40;     8(495)969-35-06.

Материал сайта  www.chemanalytica.ru

 

фосфор фосфатов – это… Что такое фосфор фосфатов?


фосфор фосфатов
n

chem. Phosphat-Phosphor (PO4-P)

Универсальный русско-немецкий словарь. Академик.ру. 2011.

  • фосфор
  • фосфоралуноген

Смотреть что такое “фосфор фосфатов” в других словарях:

  • ФОСФОР — ФОСФОР, хим. элемент (символ Р) с ат. в. 31,02, принадлежащий к V группе и 3 ряду периодической системы Менделеева (порядковый номер 15). Ф. широко распространен в природе, но лишь в виде кислородных соединений: почва содержит его в виде солей… …   Большая медицинская энциклопедия

  • ФОСФОР И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ — ФОСФОР И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ. см. ФОСФОР И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ. В поверхностные воды фосфорные соединения попадают со стоками химических, пищевых предприятий, спичечных фабрик, смываются с полей, обрабатываемых удобрениями и пестицидами. В воде фосфор… …   Болезни рыб: Справочник

  • Фосфор — представляет собой твердое вещество, мягкое и пластичное по консистенции, получаемое путем обработки природных фосфатов, смешанных с песком и углеродом, в электрической печи. Существуют две основные разновидности фосфора: а) белый фосфор,… …   Официальная терминология

  • ФОСФОР — (символ Р), химический элемент пятой группы периодической таблицы, впервые обнаруженный в 1669 году. Встречается в виде ФОСФАТОВ в минералах, главный источник фосфора АПАТИТ. Этот элемент применяется для изготовления ФОСФОРНОЙ КИСОЛТЫ,… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • Фосфор —         P (лат. Phosphorus * a. phosphorus; н. Phosphor; ф. phosphore; и. fosforo), хим. элемент V группы периодич. системы Mенделеева, ат.н. 15, ат. м. 30,97376. Природный Ф. представлен одним стабильным изотопом 31P. Известно 6 искусств.… …   Геологическая энциклопедия

  • Фосфор — 15 Кремний ← Фосфор → Сера …   Википедия

  • Фосфор, получение и применение — (техн.). Исходным материалом для заводского получения Ф. служит средняя фосфорнокислая соль кальция Са3(РО4)2, значительно распространенная в природе. На фосфорных заводах она обыкновенно превращается в кислую соль Са(h3РО4)2, которая затем… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Фосфор — (лат. Phosphorus)         Р, химический элемент V группы периодической системы Менделеева, атомный номер 15, атомная масса 30,97376, неметалл. Природный Ф. состоит из одного стабильного изотопа 31P; получено шесть искусственных радиоактивных… …   Большая советская энциклопедия

  • фосфор — а; м. [от греч. phōsphoros светоносный] Химический элемент (P), играющий важную роль в жизнедеятельности животных и растений (содержится в некоторых минералах, в костях животных, в животных и растительных тканях). Красный ф. Чёрный ф. В рыбе… …   Энциклопедический словарь

  • Фосфор (P) — [phosphorus] элемент V группы Периодической системы; атомный номер 15; атомная масса 30,97. Природный фосфор состоит из изотопа 31Р. Открыт в 1669 г. немецким химиком X. Брандом получившим при выпаривании мочи светящееся в темноте вещество,… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • ФОСФОР — (Phosphorus) , P, хим. элемент V гр. периодич. системы Менделеева. Ср. содержание Ф. в земной коре 9,3·10–2% (по массе). Ок. 180 минералов, наиб. практически важны фосфориты и апатиты. В почвах Ф. ок. 0,1 0,2% (5 25 т/га), ок. половины в органич …   Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

Фосфаты, полифосфаты и общий фосфор

    ФОСФАТЫ, ПОЛИФОСФАТЫ И ОБЩИЙ ФОСФОР  [c.207]

    Результаты определения фосфатов и полифосфатов выражают в миллиграммах РО4 или в миллиграмм-эквивалентах соответствующей ионной формы на I л воды. Результаты определения общего фосфора выражают в миллиграммах фосфат-ионов (РО4 ) на 1 л воды. [c.208]

    Метод анализа. Количественное определение соединений, присутствующих в простых смесях фосфатов, полифосфатов и полиметафосфатов, не встречает больших затруднений. Определение ортофосфата, пирофосфата, три-фосфата и так называемого гексаметафосфата в смесях растворимых фосфатов — обычная аналитическая работа. Общее содержание фосфора определяется посредством гидролиза всех остальных фосфатов до ортофосфорной кислоты. Однако четкого аналитического метода, пригодного для прямого количественного определения циклических метафосфатов, не существует. [c.88]


    Другая возможность состоит в том, что вещества со сродством к воде отнимали молекулы воды от мономеров путем специфических взаимодействий даже в водной среде. Конденсирующими агентами для синтеза пептидов могли быть цианат, цианамид и родственные соединения [181, 336, 338, 581, 903, 982, 1270, 1271, 1457, 1792—1795]. Интересно, что конденсация, а также синтез мономеров могут вызываться ультрафиолетовым светом [1239, 1452, 1457, 1458, 1528, 1794]. Пирофосфат (или, в более общей форме, полифосфат) тоже мог служить конденсирующим агентом [1270, 1500, 1501]. Это соединение было получено в различных довольно вероятных абиотических реакциях [581, 1167, 1272, 1348]. В этой связи возникает проблема, каким образом фосфор, содержащийся в нерастворимых фосфатах (а большая часть этого элемента и должна была содержаться именно в них) мог вовлекаться в реакции [1671, 1672, 1675]. [c.51]

    Фосфаты, полифосфаты Фосфаты Фосфор обший Фосфор общий и органический Химическое потребление кислорода Хром Хром (VI) Цветность Цианиды [c.349]

    ФОСФАТЫ, ПОЛИФОСФАТЫ и ОБЩИЙ ФОСФОР  [c.210]

    Ниже будут изложены методы определения фосфора полифосфатов и общего фосфора метод определения имеющихся в воле ортофосфатов описан выше (см. Определение фосфатов ). Все эти определения следует производить сразу после отбора проб воды если это невозможно, то их консервируют путем добавки 2 мл хлороформа на 1 л воды и сохраняют в холодильнике при. 0°С. Перед анализом воду фильтруют через мембранный фильтр № 2, отбрасывая первые 20 мл фильтрата. Подготовка фильтра описана в разделе Определение органического углерода . В данном случае не следует вносить раздробленной двуокиси кремния или раздробленного кварцевого стекла на мембранный фильтр, так как может привести к обогащению фильтрата растворимой кремниевой кислотой. [c.182]

    При некоторых способах обработки воды, а также со сточными водами, содержащими синтетические моющие средства, в поверхностные воды могут попадать полифосфаты, которые в естественных условиях медленно гидролизуются до ортофоофатов. Выражение общий фосфор охватывает все виды фосфатов, содержащихся в воде, а именно растворенные и нерастворенные, неорганические и органические связанные фосфаты. [c.216]


    Важнейшая форма, в которой фосфор присутствует в водах, — это неорганические растворимые ортофосфаты. Для их определения предлагается колориметрический метод с использованием молибдата и соли сурьмы, а образующееся комплексное соединение восстанавливают аскорбиновой кислотой. Реакцию проводят при комнатной температуре, при которой полифосфаты не гидролизуются и органические фосфаты не разрушаются. Тем же методом определяют гидролизующиеся полифосфаты и общий фосфор после превращения этих соединений в растворимые неорганические ортофосфаты.  [c.206]

    Фосфор, подобно углероду, образует гомологические ряды фосфатов, близкие по свойствам к гомологическим рядам углерода [133]. Эти ряды составлены из тетраэдров РО4. В зависимости от способа соединения РО4 фосфаты разделяются на полифосфаты — цепные соединения с общей формулой Н +аР 0зп+1, метафосфаты — кольцевые соединения с общей формулой Н Р Оз и ультрафосфаты, построенные из колец и разветвленных цепей. Последние легко гидролизуются с образованием поли- и метафосфатов. [c.16]

    Содержание полифосфатов рассчитывают по разности после определения общего содержания соединений пятивалентного фосфора. Каждый пз выделенных фосфатов обычно гидролизом превращают в ортофосфат, затем осаждают в виде фосфоромолибдата аммония и титруют едким натром (стр. 180). [c.177]

    Общее содержание фосфатов (общий фосфор) и ортофосфатов в пробах сравнивалось для осени и весны (рис. 15.4). В эти сезоны в сточных водах очистной станции наблюдалось значительное уменьшение содержания общего фосфора. Весной наблюдалось уменьшение содержания ортофосфата при прохождении сточных вод через очистную станцию, но осенью было зарегистрировано небольшое увеличение количества ортофосфата, что, возможно, вызвано превращением полифосфатов в процессе очистки в ортофосфаты. В любом 1случае содержание фосфора в виде ортофосфатов уменьшалось до время достижения сточными водами 10-метровой глубины. Летом и осенью содержание общего фосфора довольно значительно уменьшалось, достигая минимума на глубине 3 м. Затем следовало увеличение концентрации до глубины 8 м. Весной изменение содержания общего фосфора было аналогично изменению содержания [c.167]

    В Центральном плесе пробы воды для опытов отбирали из поверхностного слоя с мая по август 1989 г. Водам этого плеса свойственно сравнительно низкое содержание общего фосфора, высокое отношение N Р и преобладание деструкционных процессов над продукционными (табл. 2). Кроме экспериментов по накоплению полифосфатов в сестоне изучали влияние добавки фосфатов на интенсивность деструкционных процессов. С этой целью определяли БПКб в натуральной и фильтрованной воде с добавкой и без добавки РО4. [c.93]

    Внутриклеточная трансформация поглощенных фосфатов в разные сроки наблюдений была различна. В мае и начале июня прибавка полифосфатов была незначительной (табл. 4) увеличение общего фосфора в сестоне в основном произошло за счет стойких органических соединений (табл. 5). Это позволяет полагать, что образующиеся полифосфаты во время экспозиции трансформировались в органические соединения, главным образом в РНК. Такой ход превращений имеет место при отсутствии дефицита. Б середине июня—ию

Фосфор. Химия фосфора и его соединений

 

1. Положение фосфора в периодической системе химических элементов
2. Строение атома фосфора
3. Физические свойства и нахождение в природе
4. Строение молекулы
5. Соединения фосфора
6. Способы получения
7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с кислородом
7.1.2. Взаимодействие с галогенами
7.1.3. Взаимодействие с серой 
7.1.4. Взаимодействие с металлами
7.1.5. Взаимодействие с активными металлами
7.1.6. Взаимодействие с водородом
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с окислителями
7.2.2. Взаимодействие с щелочами

Фосфин
1. Строение молекулы и физические свойства 
2. Способы получения
3. Химические свойства
3.1. Основные свойства
3.2. Взаимодействие с кислородом
3.3. Восстановительные свойства

Фосфиды
Способы получения фосфидов
Химические свойства фосфидов

Оксиды фосфора
 1. Оксид фосфора (III) 
 2. Оксид фосфора (V) 

Фосфорная кислота 
 1. Строение молекулы и физические свойства 
 2. Способы получения 
3. Химические свойства 

3.1. Диссоциация фосфорной кислоты
3.2. Кислотные свойства фосфорной кислоты 
3.3. Взаимодействие с солями более слабых кислот
3.4. Разложение при нагревании
3.5. Взаимодействие с металлами
3.6. Качественная реакция на фосфат-ионы

Фосфористая кислота 

Соли фосфорной кислоты

Фосфор

Положение в периодической системе химических элементов

Фосфор расположен в главной подгруппе V группы  (или в 15 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение фосфора

Электронная конфигурация  фосфора в основном состоянии:

Атом фосфора содержит на внешнем энергетическом уровне 3 неспаренных электрона и одну неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии. Следовательно, атом фосфора может образовывать 3 связи по обменному механизму. Однако, в отличие от азота, за счет вакантной 3d орбитали атом фосфора может переходить в возбужденное энергетическое состояние. 

Электронная конфигурация  фосфора в возбужденном состоянии:

При этом один электрон из неподеленной электронной пары на 3s-орбитали переходит на  переходит на 3d-орбиталь. Для атома фосфора в возбужденном энергетическом состоянии характерна валентность V.

Таким образом, максимальная валентность фосфора в соединениях равна V (в отличие от азота). Также характерная валентность фосфора в соединениях — III.

Степени окисления атома фосфора – от -3 до +5. Характерные степени окисления -3, 0, +1, +3, +5.

Физические свойства и нахождение в природе

Фосфор образует различные простые вещества (аллотропные модификации).

Белый фосфор — это вещество состава P4. Мягкий, бесцветный, ядовитый, имеет характерный чесночный запах. Молекулярная кристаллическая решетка, а следовательно, невысокая температура плавления (44°С), высокая летучесть.  Очень реакционно способен, самовоспламеняется на воздухе.

 

Белый фосфор:

 

 

Покрытие бумаги раствором белого фосфора в сероуглероде. Спустя некоторое время, когда сероуглерод испаряется, фосфор воспламеняет бумагу (процесс лег в основу различных фокусов с самовозгоранием или получением огня из ничего):

 

 

Белый фосфор можно расплавить в ёмкости с тёплой водой, поскольку он имеет температуру плавления в 44,15 °C.

 

 

Красный фосфор – это модификация с атомной кристаллической решеткой. Формула красного фосфора Pn, это полимер со сложной структурой. Твердое вещество без запаха, красно-бурого цвета, не ядовитое. Это гораздо более устойчивая модификация, чем белый фосфор. В темноте не светится. Образуется из белого фосфора при t=250-300оС без доступа воздуха.

 

 

Черный фосфор – то наиболее стабильная термодинамически и химически наименее активная форма элементарного фосфора. Чёрный фосфор — это чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, полностью нерастворимое в воде или органических растворителях.

 

 

Черный фосфор:

 

Известны также такие модификации, как желтый фосфор и металлический фосфор. Желтый фосфор – это неочищенный белый фосфор. При очень высоком давлении фосфор переходит в новую модификацию – металлический фосфор, который очень хорошо проводит электрический ток.

 

 

В природе фосфор встречается только в виде соединений. В основном это апатиты (например, Ca3(PO4)2), фосфориты и др. Фосфор входит в состав важнейших биологических соединений —фосфолипидов.

 

Соединения фосфора

Типичные соединения фосфора:

Степень окисления Типичные соединения
+5 оксид фосфора (V) P2O5

ортофосфорная кислота H3PO4

метафосфорная кислота HPO3

пирофосфорная кислота H4P2O7

фосфаты MePO4

Гидрофосфаты MeНРО4

Дигидрофосфаты MeН2РО4

Галогенангидриды: PОCl3, PCl5

+3 Оксид фосфора (III) P2O3

Фосфористая кислота H3PO3

Фосфиты MeHPO3

Галогенангидриды: PCl3

+1 Фосфорноватистая кислота H3PO2

Соли фосфорноватистой кислоты — гипофосфиты:

MeH2PO2

-3 Фосфин PH3

Фосфиды металлов MeP

Способы получения фосфора

1. Белый фосфор получают из природных фосфатов, прокаливая их с коксом и песком в электрической печи:

Ca3(PO4)2    +   3SiO2   +   5C     →  3CaSiO3    +    5CO    +    2P

2. Вместо фосфатов можно использовать другие неорганические соединения фосфора, например, метафосфорную кислоту.

4HPO3   +  10C    →    P4  +  2H2O   +   10 CO

3. Красный и черный фосфор получают из белого фосфора.

 

Химические свойства фосфора

При нормальных условиях фосфор довольно химически активен.

1. Фосфор проявляет свойства окислителя (с элементами, которые расположены ниже и левее в Периодической системе) и свойства восстановителя (с элементами, расположенными выше и правее). Поэтому фосфор реагирует с металлами и неметаллами.

1.1. При взаимодействии с кислородом воздуха образуются оксиды – ангидриды соответствующих кислот:

4P    +   3O2    →  2P2O3

4P    +   5O2    →  2P2O5

Горение белого фосфора:

 

Горение красного фосфора:

 

1.2. При взаимодействии фосфора с галогенами образуются галогениды с общей формулой  PHal3 и PHal5:

2P    +   3Cl2    →  2PCl3

2P    +   5Cl2    →  2PCl5

Фосфор реагирует с бромом:

 

1.3. При взаимодействии фосфора с серой образуются сульфиды:

2P    +   3S   →   P2S3

2P    +   5S   →   P2S5

1.4. При взаимодействии с металлами фосфор проявляет свойства окислителя, продукты реакции называют фосфидами.

Например, кальций и магний реагируют с фосфором с образованием фосфидов кальция и магния:

2P    +   3Ca   →   Ca3P2

2P    +   3Mg   →   Mg3P2

Еще пример: натрий взаимодействует с фосфором с образованием фосфида натрия:

P    +   3Na   →  Na3P

1.5. С водородом фосфор непосредственно не взаимодействует.

2. Со сложными веществами фосфор реагирует, проявляя окислительные и восстановительные свойства. Фосфор диспропорционирует при взаимодействии с некоторыми веществами.

2.1. При взаимодействии с окислителями фосфор окисляется до оксида фосфора (V) или до фосфорной кислоты.

Например, азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:

5HNO3      +    P     →   H3PO4     +   5NO2↑    +    H2O

5HNO3      +    3P     +    2H2O   →    3H3PO4     +   5NO↑

Серная кислота также окисляет фосфор:

2P    +    3H2SO4  →  2H3PO4   +  3SO2

Соединения хлора, например, бертолетова соль,  также окисляют фосфор:

6P     +   5KClO3    →   3P2O5   +   5KCl

Реакция красного фосфора с бертолетовой солью. Этот процесс заложен в принципе возгорания спички при трении её о шершавую поверхность коробка.

 

 

Некоторые металлы-сильные окислители также окисляют фосфор. Например, оксид серебра (I):

2P    +   5Ag2O   →   P2O5    +   10Ag

2.2. При растворении в щелочах фосфор диспропорционирует до гипофосфита и фосфина.

Например, фосфор реагирует с гидроксидом калия:

4P    +   3KOH   +   3H2O   →   3KH2PO2   +   PH3↑   или

P4    +    3KOH    +   3H2O   →   3KH2PO2    +   PH3

Или с гидроксидом кальция:

8P      +    3Ca(OH)  +    6H2O   →   3Ca(H2PO2)2   +   2PH3↑  

 

Фосфин

Строение молекулы и физические свойства

Фосфин PH3 – это бинарное соединение водорода с фосфором, относится к летучим водородным соединениям. Следовательно, фосфин газ, с неприятным запахом, бесцветный, мало растворимый в воде, химически нестойкий и ядовитый. Водородные связи между молекулами фосфина не образуются. В твердом состоянии имеет молекулярную кристаллическую решетку.

Геометрическая форма молекулы фосфина похожа на структуру аммиака — правильная треугольная пирамида. Но валентный угол H-P-H меньше, чем угол H-N-H в аммиаке и составляет 93,5о.

 У атома фосфора в фосфине на внешнем энергетическом уровне остается неподеленная электронная пара. Эта электронная пара оказывает значительное влияние на свойства фосфина, а также на его структуру. Электронная структура фосфина — тетраэдр , с атомом фосфора в центре.

 

Способы получения фосфина

В лаборатории фосфин получают водным или кислотным гидролизом фосфидов – бинарных соединений фосфора и металлов.

Например, фосфин образуется при водном гидролизе фосфида кальция:

Ca3P2    +   6H2O  →   3Са(ОН)2    +   2PH3

Или при кислотном гидролизе, например, фосфида магния в соляной кислоте:

Mg3P2      +   6HCl →   3MgCl2    +   2PH3

Еще один лабораторный способ получения фосфина – диспропорционирование фосфора в щелочах.

Например, фосфор реагирует с гидроксидом калия с образованием гипофосфита калия и фосфина:

4P    +   3KOH   +   3H2O   →   3KH2PO2   +   PH3

Химические свойства фосфина

1. В водном растворе фосфин проявляет очень слабые основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H+), он превращается в ион фосфония. Основные свойства фосфина гораздо слабее основных свойств аммиака. Проявляются при взаимодействии с безводными кислотами.

Например, фосфин реагирует с йодоводородной кислотой:

PH3   +   HI   →  PH4I

Соли фосфония неустойчивые, легко гидролизуются.

2. Фосфин PH3 – сильный восстановитель за счет фосфора в степени окисления -3. На воздухе самопроизвольно самовоспламеняется:

2PH3    +   4O2  →   P2O5   +   3H2O

PH3    +   2O2  →   H3PO4

3. Как сильный восстановитель, фосфин легко окисляется под действием окислителей.

Например, азотная кислота окисляет фосфин. При этом фосфор переходит в степень окисления +5 и образует фосфорную кислоту.

PH3    +   8HNO3  →   H3PO4   +    8NO2    +  4H2O

Серная кислота также окисляет фосфин:

PH3    +  3H2SO4      →    H3PO4   +    3SO2    +  3H2O

С фосфином также реагируют другие соединения фосфора, с более высокими степенями окисления фосфора.

Например, хлорид фосфора (III) окисляет фосфин:

2PH3    +   2PCl3    →   4P     +   6HCl 

 

Фосфиды

Фосфиды – это бинарные соединения фосфора и металлов или некоторых неметаллов.

Способы получения фосфидов

Фосфиды получают при взаимодействии фосфора с металлами. При этом фосфор проявляет свойства окислителя.

Например, фосфор взаимодействует с магнием и кальцием:

2P    +   3Mg   →   Mg3P2

2P    +   3Ca   →   Ca3P2

Фосфор взаимодействует с натрием:

P    +   3Na   →  Na3P

Химические свойства фосфидов

1. Фосфиды легко разлагаются водой или кислотами с образованием фосфина.

Например, фосфид кальция разлагается водой:

Ca3P2    +   6H2O   →  3Са(ОН)2    +   2PH3

Фосфид магния разлагается соляной кислотой:

Mg3P2      +   6HCl   →   3MgCl2    +   2PH3

2. Фосфиды металлов проявляют сильные восстановительные свойства за счет фосфора в степени окисления -3.

 

Оксиды фосфора

Оксиды азота Цвет  Фаза Характер оксида
P2O3 Оксид фосфора (III), фосфористый ангидрид белый твердый кислотный
P2OОксид фосфора(V), фосфорный ангидрид белый твердый кислотный
Оксид фосфора (III)

Оксид фосфора (III) –  это кислотный оксид. Белые кристаллы при обычных условиях.  Пары состоят из молекул P4O6.

Получить оксид фосфора (III) можно окислением фосфора при недостатке кислорода:

4P    +   3O2    →  2P2O3

Химические свойства оксида фосфора (III):

Оксид фосфора (III) очень ядовит и неустойчив. Для P2O(P4O6) характерны два типа реакций.

1. Поскольку фосфор в оксиде фосфора (III) проявляет промежуточную степень окисления, то он принимает участие в окислительно-восстановительных процессах, повышая либо понижая степень окисления атома фосфора. Характерны для P2O3 реакции диспропорционирования.

Например, оксид фосфора (III) диспропорционирует в горячей воде:

2О3    +   6Н2О (гор.)    →  РН  +   3Н3РО4

2. При взаимодействии с окислителями P2O3 проявляет свойства восстановителя.

Например, N2O окисляется кислородом:

Р2О3    +   О2  →  Р2О5

3. С другой стороны Р2О3  проявляет свойства кислотного оксида (ангидрид фосфористой кислоты), взаимодействуя с водой с образованием  фосфористой кислоты:

Р2О3    +   3Н2О   →   2Н3РО3

а со щелочами – с образованием солей (фосфитов):

Р2О3    +  4KOH   →   2K2HРО3  +   H2O

 

Оксид фосфора (V)

Оксид фосфора (V) –  это кислотный оксид.  В нормальных условиях образует белые кристаллы. В парах состоит из молекул P4О10. Очень гигроскопичен (используется как осушитель газов и жидкостей).

Способы получения. Оксид фосфора (V) получают сжиганием фосфора в избытке кислорода.

4P    +   5O2    →   2P2O5

Химические свойства.

1. Оксид фосфора (V) – очень гигроскопичное вещество, которое используется для осушения газов. Обладая высоким сродством к воде, оксид фосфора (V) дегидратирует до ангидридов неорганические и органические кислоты.

Например, оксид фосфора (V) дегидратирует серную, азотную и уксусную кислоты:

P2O5  +   H2SO4   → 2HPO3  +   SO3

P2O5   +  2HNO3  →  2HPO3  +  N2O5

P2O5   +   2CH3COOH   →   2HPO3  +   (CH3CO)2O

2. Фосфорный ангидрид  является типичным кислотным оксидом, взаимодействует с водой с образованием фосфорных кислот:

P2O5   +   3H2O   →  2H3PO4 

В зависимости от количества воды и от других условий образуются мета-фосфорная, орто-фосфорная или пиро-фосфорная кислота:

P2O5   +   2H2O   →  2H4P2O7 

P2O5   +  H2O   →  HPO3

Видеоопыт взаимодействия оксида фосфора с водой можно посмотреть здесь. 

3. Как кислотный оксид, оксид фосфора (V) взаимодействует с основными оксидами и основаниями.

Например, оксид фосфора (V) взаимодействует с гидроксидом натрия. При этом образуются средние или кислые соли:

P2O5   +   6NaOH   →   2Na3PO4  +   3H2O

P2O5   +   2NaOH   +   H2O   →  2NaH2PO4 

P2O5   +   4NaOH    →  2Na2HPO4  +   H2O

Еще пример: оксид фосфора взаимодействует с оксидом бария (при сплавлении):

P2O5   +   3BaO    →   Ba3(PO4)2

 

 Фосфорная кислота

Строение молекулы и физические свойства

Фосфор в степени окисления +5 образует несколько кислот: орто-фосфорную H3PO4, мета-фосфорную HPO3, пиро-фосфорную H4P2O7.

Фосфорная кислота H3PO4 – это кислота средней силы, трехосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях фосфорная кислота – твердое вещество, хорошо растворимое в воде и гигроскопичное.

Валентность фосфора в фосфорной кислоте равна V.

При температуре выше +213 °C орто-фосфорная кислота переходит в пирофосфорную H4P2O7.

 

При взаимодействии высшего оксида фосфора с водой на холоде образуется метафосфорная кислота HPO3, представляющая собой прозрачную стекловидную массу.

 

Способы получения

Наибольшее практическое значение из фосфорных кислот имеет орто-фосфорная кислота.

1. Получить орто-фосфорную кислоту можно взаимодействием оксида фосфора (V) с водой:

P2O5   +   3H2O    →    2H3PO4

2. Еще один способ получения фосфорной кислоты — вытеснение фосфорной кислоты из солей (фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов) под действием более сильных кислот (серной, азотной, соляной и др.).

Промышленный способ получения фосфорной кислоты обработка фосфорита концентрированной серной кислотой:

Ca3(PO4)2(тв)    +  3H2SO4(конц)  →   2H3PO4   +   3CaSO4

3. Фосфорную кислоту также можно получить жестким окислением соединений фосфора в водном растворе в присутствии кислот.

Например, концентрированная азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:

5HNO3      +    P     →   H3PO4     +   5NO2↑    +    H2O

 

Химические свойства

Фосфорная кислота – это кислота средней силы (по второй и третьей ступени слабая).

1. Фосфорная кислота частично и ступенчато диссоциирует в водном растворе.

H3PO4  ⇄  H+ + H2PO4

H2PO4  ⇄  H+ + HPO42–

 HPO42– ⇄ H+ + PO43–

2. Фосфорная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами  и амфотерными гидроксидами

Например, фосфорная кислота взаимодействует с оксидом магния:

2H3PO4    +   3MgO   →   Mg3(PO4)2   +   3H2O

Еще пример: при взаимодействии фосфорной кислоты с гидроксидом калия образуются фосфаты, гидрофосфаты или дигидрофосфаты:

H3PO4    +   КОН     →     KH2РО4  +   H2O

H3PO4    +   2КОН      →     К2НРО4  +   2H2O

H3PO4    +   3КОН     →    К3РО4  +   3H2O

3. Фосфорная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов и др.).  Также фосфорная кислота вступает в обменные реакции с солями.

Например, фосфорная кислота взаимодействует с гидрокарбонатом натрия:

Н3PO4   +   3NaHCO3   →   Na3PO4   +   CO2   +  3H2O

4. При нагревании H3PO4  до 200°С происходит отщепление от нее молекулы воды с образованием пирофосфорной кислоты H2P2O7:

2H3PO4   →  H2P2O7   +   H2O

5. Фосфорная кислота взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород.

Например, фосфорная кислота реагирует с магнием:

2H3PO4    +   3Mg   →    Mg3(PO4)2   +   3H2

Фосфорная кислота взаимодействует также с аммиаком с образованием солей аммония:

2H3PO4   +   3NH3    →    NH4H2PO4     +   (NH4)2HPO4

7. Качественная реакция на фосфат-ионы и фосфорную кислоту — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется ярко-желтый осадок фосфата серебра:

Н3PO4   +    3AgNO3    →   Ag3PO4↓  +   3НNO3

 

 

Видеоопыт взаимодействия фосфата натрия и нитрата серебра в растворе  (качественная реакция на фосфат-ион) можно посмотреть здесь.

 

Фосфористая кислота

Фосфористая кислота H3PO3 — это двухосновная кислородсодержащая кислота. При нормальных условиях бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.

Валентность фосфора в фосфористой кислота равна V, а степень окисления +3.

Получение фосфористой кислоты.

Фосфористую кислоту можно получить гидролизом галогенидов фосфора (III).

Например, гидролизом хлорида фосфора (III):

PCl3   +   3H2O   →    H3PO3   +   3HCl

Фосфористую кислоту можно получить также взаимодействием оксида фосфора (III) с водой:

Р2О3    +   3Н2О   →   2Н3РО3

Химические свойства.

1. Фосфористая кислота H3PO3  в водном растворе — двухосновная кислота средней силы. Взаимодействует с основаниями с образованием солей-фосфитов.

Например, при взаимодействии с гидроксидом натрия фосфористая кислота образует фосфит натрия:

H3PO3  + 2NaOH → Na2HPO3   + 2H2O

2. При нагревании фосфористая кислота разлагается на фосфин (Р-3) и фосфорную кислоту (Р+5):

4H3PO3   →   3H3PO4  + PH3

3. За счет фосфора в степени окисления +3 фосфористая кислота проявляет восстановительные свойства.

Например, H3PO3 окисляется перманганатом калия в кислой среде:

5H3PO3    +   2KMnO4   +   3H2SO4    →  5H3PO4   +   K2SO4    +   2MnSO4   +  3H2O

Еще пример: фосфористая кислота окисляется соединениями ртути (II):

H3PO3   +  HgCl2  + H2O →  H3PO4  + Hg + 2HCl

 

Соли фосфорной кислоты — фосфаты

Фосфорная кислота образует разные типы солей: средние – фосфаты, кислые – гидрофосфаты, дигидрофосфаты.

1. Качественная реакция на фосфаты — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется желтый осадок фосфата серебра. 

K3PO4   +    3AgNO3    →   Ag3PO4↓  +   3KNO3

2. Нерастворимые фосфаты растворяются под действием сильных кислот, либо под действием фосфорной кислоты.

Например, фосфат кальция реагирует с фосфорной кислотой с образованием дигидрофосфата кальция:

Ca3(PO4)2    +   4H3PO4    →   3Ca(H2PO4)2

Фосфат кальция растворяется под действием серной кислоты:

Ca3(PO4)2    +  2H2SO4  →   Ca(H2PO4)2   +   2CaSO4

3. За счет фосфора со степенью окисления +5 фосфаты проявляют слабые окислительные свойства и могут взаимодействовать с восстановителями.

Например, фосфат кальция при сплавлении реагирует с углеродом с образованием фосфида кальция и угарного газа:

Ca3(PO4)2    +  8C   →   Ca3P2   +   8CO

Фосфат кальция также восстанавливается алюминием при сплавлении:

3Ca3(PO4)2    +  16Al   →   3Ca3P2   +   8Al2O3

4. Гидрофосфаты могут взаимодействовать и с более сильными кислотами, и с щелочами. Под действием фосфорной кислоты гидрофосфаты переходят в дигидрофосфаты.

Например, гидрофосфат калия взаимодействует с фосфорной кислотой с  образованием дигидрофосфата калия:

K2HPO4    +   H3PO4  →  2KH2PO4

Под действием едкого кали гидрофосфат калия образует более среднюю соль — фосфат калия:

K2HPO4    +   KOH   →  K3PO4  +   H2O

5. Дигидрофосфаты могут взаимодействовать с более сильными кислотами и щелочами, но не реагируют с фосфорной кислотой.

Например, дигидрофосфат натрия взаимодействует с избытком гидроксида натрия с образованием фосфата:

NaH2PO4    +   2NaOH   →  Na3PO4  +   2H2O

Фосфаты — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

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

Ортофосфаты

Получение

Ортофосфаты можно получить действием ортофосфорной кислоты на щёлочь:

3 L i O H + H 3 P O 4 → L i 3 P O 4 ↓ + 3 H 2 O {\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)[1].

Фосфаты в основном плохо растворимы, в отличие от дигидрофосфатов. Растворимы только фосфаты калия, натрия и аммония[2]. Фосфаты обладают общими свойствами солей:

  • Взаимодействуют с сильными кислотами (они превращают нерастворимый фосфат в растворимый дигидрофосфат):
C a 3 ( P O 4 ) 2 + 4 H C l → C a ( H 2 P O 4 ) 2 + 2 C a C l 2 {\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}+4HCl\rightarrow Ca(H_{2}PO_{4})_{2}+2CaCl_{2}}}}
  • Взаимодействуют с другими растворимыми солями:
2 N a 3 P O 4 + 3 L i 2 S O 4 → 2 L i 3 P O 4 ↓ + 3 N a 2 S O 4 {\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[3]:
C a 3 ( P O 4 ) 2 → 3 C a O + P 2 O 5 {\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}\rightarrow 3CaO+P_{2}O_{5}}}}

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

Применение

Основное применение — фосфорные удобрения. Фосфаты широко используются в синтетических моющих средствах для связывания ионов кальция и магния. Также применяется в производстве некоторых лекарственных веществ[2].

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[4][5][6]. Споры об использовании фосфатов в стиральных порошках ведутся с 1970-х годов[7], 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[8]. Помимо удобрений и стиральных порошков, антропогенным источником фосфатов в окружающей среде являются необработанные сточные воды.

См. также

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.


необходимых для жизни – у нас заканчивается?

Фосфор: необходим для жизни – у нас кончается?

applying phosphorus fertilizer

Удобрение кукурузного поля в штате Айова. Фото предоставлено Министерством сельского хозяйства США

.

Фосфор, 11-й самый распространенный элемент на земле, является фундаментальным для всего живого. Это важно для создания ДНК, клеточных мембран, а также для формирования костей и зубов у людей.Это жизненно важно для производства продуктов питания, поскольку оно является одним из трех питательных веществ (азот, калий и фосфор), используемых в коммерческих удобрениях. Фосфор не может быть произведен или уничтожен, и нет никакой альтернативной или синтетической версии его. Постоянно ведутся споры о том, заканчивается ли у нас фосфор. Мы приближаемся к пику фосфора ? Другими словами, мы используем это быстрее, чем мы можем экономически извлечь его?

На самом деле на Земле осталось много фосфора.Животные и люди выделяют почти 100 процентов фосфора, который они потребляют в пищу. В прошлом, как часть естественного цикла, фосфор в навозе и отходах возвращался в почву, чтобы помочь в растениеводстве. Сегодня фосфор является важным компонентом коммерческих удобрений. Поскольку промышленное сельское хозяйство перемещает продовольствие по всему миру для переработки и потребления, нарушая естественный цикл, который возвращал фосфор в почву в результате разложения растений, во многих районах теперь необходимо постоянно вносить удобрения для обогащения питательных веществ почвы.

Большая часть фосфора, используемого в удобрениях, поступает из фосфоритовых пород, конечного ресурса, сформировавшегося в течение миллионов лет в земной коре. Девяносто процентов добываемой в мире фосфатной породы используется в сельском хозяйстве и производстве продуктов питания, в основном в качестве удобрения, а не в качестве корма для животных и пищевых добавок. Когда эксперты обсуждают пик фосфора, они обычно обсуждают, как долго продержатся запасы фосфоритовой породы , т.е. , то есть ресурсы, которые могут быть экономически извлечены.

Педро Санчес, директор Центра сельского хозяйства и продовольственной безопасности Института Земли, не считает, что существует дефицит фосфора. «В моей долгой 50-летней карьере, – сказал он, – раз в десять лет люди говорят, что у нас кончится фосфор. Каждый раз это опровергается. Все самые достоверные оценки показывают, что у нас достаточно ресурсов фосфоритов, чтобы работать еще от 300 до 400 лет ».

В 2010 году Международный центр по разработке удобрений определил, что запасы фосфатных пород будут сохраняться в течение нескольких столетий.В 2011 году Геологическая служба США пересмотрела свои оценки запасов фосфоритов с прежних 17,63 млрд. Тонн до 71,65 млрд. Тонн в соответствии с оценками IFDC. И, согласно Санчесу, новое исследование показывает, что количество фосфора, поступающего на поверхность в результате тектонического поднятия, находится в том же диапазоне, что и количество фосфоритов, которые мы извлекаем сейчас.

Мировое потребление мяса с 1961 по 2009 год. Фото предоставлено ФАО

На продолжительность запасов фосфоритовых пород также будет влиять снижение качества запасов, растущее население планеты, увеличение потребления мяса и молочных продуктов (для которых требуется больше удобренного зерна для корма), растрата по пищевой цепочке, новые технологии, открытия месторождений. и повышение эффективности сельского хозяйства и рециркуляция фосфора.Кроме того, изменение климата повлияет на спрос на фосфор, потому что сельское хозяйство будет нести основную нагрузку от изменения погодных условий. Однако большинство экспертов сходятся во мнении, что качество и доступность имеющихся в настоящее время запасов фосфатной породы снижаются, а затраты на их добычу, переработку, хранение и транспортировку растут.

Девяносто процентов запасов фосфоритов находятся в пяти странах: Марокко, Китае, Южной Африке, Иордании и Соединенных Штатах. США, у которых осталось 25 лет запасов фосфоритов, импортирует значительное количество фосфоритов из Марокко, которое контролирует до 85 процентов оставшихся запасов фосфоритов.Однако многие рудники Марокко находятся в Западной Сахаре, которую Марокко занимало против международного права. Несмотря на распространенность фосфора на земле, только небольшой процент его может быть добыт из-за физических, экономических, энергетических или правовых ограничений.

В 2008 году цены на фосфатные породы выросли на 800 процентов из-за более высоких цен на нефть, возросшего спроса на удобрения (из-за большего потребления мяса) и биотоплива, а также краткосрочной нехватки фосфатных пород. Это привело к росту цен на продукты питания, что особенно сильно ударило по развивающимся странам.

С населением мира, которое, по прогнозам, достигнет 9 миллиардов к 2050 году и потребует на 70 процентов больше продовольствия, чем мы производим сегодня, и растущего глобального среднего класса, который потребляет больше мяса и молочных продуктов, фосфор имеет решающее значение для глобальной продовольственной безопасности. Тем не менее, нет никаких международных организаций или правил, которые управляют глобальными ресурсами фосфора. Поскольку глобальный спрос на фосфор растет ежегодно примерно на 3 процента (и может возрасти по мере роста мирового класса и потребления мяса), наша способность кормить человечество будет зависеть от того, как мы управляем нашими ресурсами фосфора.

К сожалению, большая часть фосфора теряется. Только 20 процентов фосфора в фосфоритовых породах достигает пищи, потребляемой во всем мире. От 30 до 40 процентов теряется при добыче и переработке; 50 процентов теряется в пищевой цепи между фермой и вилкой; и только половина всего навоза возвращается на сельскохозяйственные угодья по всему миру.

Эвтрофикация в Каспийском море. Фото предоставлено: Джефф Шмальц, НАСА

Большая часть потерянного фосфора поступает в наши реки, озера и океаны из сельскохозяйственных или навозных стоков или из фосфатов в моющих средствах и соде, сбрасываемой в канализацию, что приводит к эвтрофикации.Это серьезная форма загрязнения воды, когда водоросли цветут, а затем умирают, потребляя кислород и создавая «мертвую зону», где ничто не может жить. Существует более 400 прибрежных мертвых зон в устьях рек, которые растут со скоростью 10 процентов за десятилетие. В одних только Соединенных Штатах экономический ущерб от эвтрофикации оценивается в 2,2 миллиарда долларов в год.

Поскольку качество запасов фосфоритовых пород снижается, для добычи и переработки требуется больше энергии. Обработка фосфатной породы более низкого качества также приводит к образованию более тяжелых металлов, таких как кадмий и уран, которые являются токсичными для почвы и людей; больше энергии должно быть потрачено, чтобы удалить их также.Кроме того, все более дорогостоящее ископаемое топливо необходимо для транспортировки примерно 30 миллионов тонн фосфоритов и удобрений по всему миру ежегодно.

Санчес говорит, что хотя нет оснований опасаться нехватки фосфора, мы должны быть более эффективными в использовании фосфора, особенно для минимизации эвтрофикации. Ключом к повышению устойчивости наших ресурсов фосфора является сокращение спроса и поиск альтернативных источников. Нам нужно:

  • Повышение эффективности майнинга
  • Интеграция животноводства и растениеводства; другими словами, используйте удобрение в качестве удобрения
  • Сделать внесение удобрений более целенаправленным
  • Предотвратить эрозию почвы и сельскохозяйственный сток путем стимулирования беспахотного земледелия, террасирования, обработки контуров и использования ветров
  • Ешьте растительную диету
  • Сокращение пищевых отходов от фермы до вилки
  • Извлекайте фосфор из человеческих отходов

Коровий навоз, используемый в Пенджабе для сушки удобрений.Фото предоставлено: Гопал Аггарвал http://gopal1035.blogspot.com

Фосфор можно использовать повторно. Согласно некоторым исследованиям, в моче одного человека содержится достаточно питательных веществ, чтобы вырастить от 50 до 100 процентов пищи, необходимой другому человеку. NuReSys – это бельгийская компания, технология которой позволяет восстанавливать 85 процентов фосфора, присутствующего в сточных водах, и превращать его в кристаллы струвита, которые можно использовать в качестве медленного удобрения.

Новые фосфоросберегающие культуры также разрабатываются. Ученые из Международного института исследования риса обнаружили ген, который позволяет растениям риса выращивать более крупные корни, которые поглощают больше фосфора.Сверхэкспрессия этого гена может увеличить урожайность рисовых растений, когда они выращиваются в бедной фосфором почве. Рисовые растения с этим геном генетически не модифицированы, а разводятся с использованием современных технологий; ожидается, что они будут доступны фермерам через несколько лет.

Порода генетически модифицированных йоркширских свиней, называемая Enviropig, была разработана Университетом Гвельфа в Канаде, чтобы более эффективно переваривать фосфор из растений и выделять меньше его. Это приводит к снижению затрат на кормление свиней и меньшему загрязнению фосфором, поскольку свиней навоз вносит основной вклад в эвтрофикацию.Прошлой весной, однако, Enviropigs были усыплены после того, как ученые потеряли свое финансирование.

Центр сельского хозяйства и продовольственной безопасности занимается вопросами продовольственной безопасности в Африке и пытается в ближайшие два-три десятилетия ликвидировать голод в этих местах и ​​в тропиках.

В горах Танзании вдоль озера Маньяра команда Санчеса обнаружила месторождения «минджингу», высококачественной фосфатной породы, которая дешевле и столь же эффективна, как тройной суперфосфат (высококонцентрированное удобрение на основе фосфата) с точки зрения урожайности. кукурузы на гектар.

Minjingu Mines & Fertilizers Ltd .. Фото любезно предоставлено IFDC Фотография

Месторождения миньингу образуются экскрементами и трупами бакланов и других птиц, которые живут и гибнут в горах, образуя биогенные отложения фосфоритов или гуано. Гуано, фекалии и моча морских птиц (и летучих мышей), имеет высокое содержание фосфора и в прошлом часто использовалось в качестве удобрения.

Санчес исследователи также обнаружили общий кустарник, который называется мексиканский подсолнух, который является эффективным коллектором фосфора.Он растет на обочине дороги, оплодотворенной экскрементами, сброшенными туда фермерами. Фермеры срезают его и используют в качестве зеленого удобрения, органического фосфорного удобрения, которое помогает выращивать высококачественные культуры, такие как овощи.

Мексиканский Подсолнух. Кредит фотографии: Джон Тэнн

Команда Центра сельского хозяйства и продовольственной безопасности также помогает фермерам сдерживать эрозию и сток, поощряя их сохранять некоторое количество растительного покрова, живого или мертвого, на почве круглый год. Это делается путем сращивания, оставляя остатки урожая на полях, контурную посадку на склонах или террасирование.

«Нет данных, подтверждающих идею пика фосфора», – сказал Санчес. «Просто страхи. Новые месторождения постоянно открываются. У нас также есть более эффективная добыча, которая извлекает больше фосфоритов из донных отложений. И на континентальном шельфе от Флориды до Приморской Канады имеется огромное 49-гигатонное месторождение фосфора, о котором ученые знали уже много лет. Сейчас идет экспериментальная добыча у побережья Северной Каролины ».

Педро Санчес, автор «Свойства и управление почвами в тропиках» , опубликованный в 1976 году, который продолжает оставаться бестселлером, в настоящее время работает над «Тропические почвы» , обновление своей предыдущей работы.Он будет опубликован к 2015 году.

Исправление : Это сообщение было обновлено 22 марта 2019 года, чтобы удалить утверждение, что фосфор является возобновляемым ресурсом.


,

Фосфор Факты

Фосфор является 15 элемент периодической таблицы. Эти факты о фосфоре содержат химические и физические данные, а также общую информацию и историю.

Element cell for Phosphorus

Element cell for Phosphorus

Ячейка периодической таблицы фосфора

Основные факты о фосфоре

Имя: Фосфор

Атомный номер: 15

Элемент Символ: P

Группа: 150002 3

Блок: p

Семейство элементов: Неметалл

Атомная масса: 30.973 761 998 (5)

Электронная конфигурация: [Ne] 3s 2 3p 3 (сокращение) или 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 (полный )

Открытие: Бренд Хеннига в 1669 году.

Немецкий алхимик Хенниг Бранд выделил фосфор из мочи. Первоначально он назвал свое вещество «холодный огонь», потому что оно светилось в темноте.

Название Происхождение: Фосфор был назван по греческому слову Фосфор означает «светоносец».

Изотопы:

Природный фосфор состоит из одного стабильного изотопа: 31 P. Существует двадцать два радиоактивных изотопа в диапазоне от 24 P до 46 P.

31 P
Phosphorus-30 is стабильный изотоп, содержащий 16 нейтронов. 100% натурального фосфора – это фосфор-31.

32 P
Фосфор-32 – радиоактивный изотоп, содержащий 17 нейтронов. Фосфор-32 распадается путем β-распада в 32 S с периодом полураспада 14.263 дня Этот изотоп используется биологами для маркировки изменений ДНК и РНК.


Phosphorus Allotropes (Materialscientist)

Phosphorus Allotropes (Materialscientist)

Это аллотропы фосфора. Слева направо: белый (желтый), красный, фиолетовый и черный металлик.

Физические данные

Фосфор имеет четыре аллотропа: белый, красный, фиолетовый и черный.

Плотность: белый: 1,823 г / см 3
красный: 2,3 г / см 3
фиолетовый: 2,36 г / см 3
белый: 1,823 г / см 3

Точка плавления : 317.3 K (44,15 ° C, 111,47 ° F)

Точка кипения: 553,7 K (280,5 ° C, 536,9 ° F)

Состояние при 20ºC: Твердое вещество

Теплота плавления: 0,66 кДж / моль

Теплота испарения: 51,9 кДж / моль

Молярная тепловая емкость: 23,824 Дж / моль · К


Phosphorus Atom

Phosphorus Atom

Конфигурация электронной оболочки атома фосфора.

Атомные данные

Атомный радиус: 1,80 Å

Ковалентный радиус: 1.07 Å

Ван-дер-Ваальса Радиус: 1,80 Å

Сродство к электрону: 72,037 кДж / моль

Электроотрицательность: 2,19

1 st Энергия ионизации: 1011,812 кДж / моль 9000 9000 9000 моль / 000 9000 и Энергия ионизации: 1907,467 кДж / моль

3 rd Энергия ионизации: 2914.118 кДж / моль

4 Энергия ионизации: 4963.582 кДж / моль

50004 : 6273.969 кДж / моль

6 Энергия ионизации: 21267.395 кДж / моль

7 Энергия ионизации: 25430,64 кДж / моль

8 Энергия ионизации: 29000

000

Состояния окисления: +5, -3 (обычное), +4, +3, +2, +1, -1, -2 (необычно) , Это не найдено бесплатным в природе.

  • Белый фосфор является восковым твердым веществом и очень ядовитым.Смертельная доза составляет около 50 мг.
  • Белый фосфор светится в темноте и может самовозгораться на воздухе.
  • Красный фосфор находится на стороне спичечных коробок. Красный фосфор образуется, когда белый фосфор нагревается до 250 ºC и образует пар. Пар затем собирается под водой.
  • Фосфор необходим для жизни. Фосфаты (PO 4 -3 ионов) являются основной частью каждой молекулы ДНК и РНК. Это Р в АДФ и АТФ, молекулы, ответственные за транспорт энергии в клетке.
  • Фосфор содержится в костях. Пепел из кости был ранним источником фосфора.
  • Второе из трех чисел на удобрениях связано с фосфором.
  • Фосфор является шестым наиболее распространенным элементом в организме человека.
  • Фосфор является седьмым наиболее распространенным элементом в земной коре.
  • Ранние спички использовали белый фосфор в головке спички. Рабочие на спичечных фабриках подвергались чрезмерному воздействию фосфора и развивали болезненную, изнурительную деформацию челюстной кости, известную как «фоссовая челюсть».
  • Граница между Боливией и Чили была изменена из-за фосфора.Чили и Перу вступили в войну с Боливией за доступ к выгодным островам гуано у побережья. Гуано богат азотом и фосфатом, а в 1879 году является жизненно важным источником обоих элементов. В конечном итоге Боливия потеряла землю, которая связывала их с Тихим океаном.
  • Злоупотребление фосфором и фосфатами в окружающей среде вызывает цветение водорослей в реках и озерах. Избыток водорослей поглощает весь растворенный в воде кислород, и рыба (и водоросли) погибает.
  • Процесс получения Фосфором мочи от Хеннига Брэнда был тайной.Он решил продать свой процесс другим алхимикам. Этот процесс стал более широко известным, когда он был продан Французской академии наук в 1737 году.
  • Узнайте больше об элементах в периодической таблице.

    Использование фосфора – Science Strick

    Из нескольких применений фосфора, его использование для безопасных спичек, возможно, наиболее знакомо для неспециалистов. Однако следует принять к сведению тот факт, что этот химический элемент необходим для нормального функционирования человеческого организма, а также для роста растений.

    Знаете ли вы?

    Немецкий врач и алхимик Хенниг Бранд обнаружил фосфор во время испарения мочи, чтобы создать легендарный Философский Камень.

    Хотите написать для нас? Ну, мы ищем хороших писателей, которые хотят распространять информацию. Свяжитесь с нами, и мы поговорим …

    Давайте работать вместе!

    … также стоит отметить, что это открытие сделало Брэнда первым человеком, открывшим элемент.

    Фосфор является химическим элементом, обычно встречающимся в неорганических фосфатных породах. В списке химических элементов он обозначается символом P, а его атомный номер равен 15. В своей элементарной форме фосфор в основном представляет собой неметалл с плотностью 1.82 г / см 3 и атомная масса 30,973762 ± 0,000002 ед. Температура его плавления составляет 111,38 ° F (44,1 ° C), а температура кипения составляет 536,9 ° F (280 ° C). Это требуется от людей и растений для выполнения различных жизненных функций. Помимо биологического использования, его промышленное использование также важно для нас, людей.

    Биологическое Использование

    использует для человеческого тела

    Организм человека нуждается в фосфате для выработки энергии и управления ею, и фосфор, безусловно, является наиболее важным источником этого.Это один из самых распространенных минералов в нашем организме; уступает только кальцию. Он играет решающую роль в синтезе белков, жиров и углеводов. Фосфат также необходим для поддержания баланса жидкости и электролитов в организме. С таким большим количеством пользы, фосфат действительно очень важен для нас, так что его недостаток может привести к неблагоприятным воздействиям на наш организм. Это жизненно важный компонент ДНК и РНК, и связывает структуры обоих.

    Фосфор также играет решающую роль в передаче нервных импульсов в организме.Мы осознаем тот факт, что кальций является наиболее важным элементом в нашем организме, когда речь идет о формировании зубов и костей. Чего мы не знаем, так это того факта, что один кальций не может их создать, и, следовательно, наше тело полагается на фосфор, чтобы делать все необходимое. Половина наших костей производится из фосфата, полученного из него. Помимо этих применений, он также облегчает усвоение рибофлавина и ниацина и помогает почкам эффективно выводить отходы.

    Использование для растений

    Фосфор является одним из трех наиболее важных питательных веществ, которые играют жизненно важную роль в росте растений; два других – азот и калий.Он играет решающую роль в фотосинтезе, транспортировке питательных веществ и передаче энергии. Во время фотосинтеза он преобразует энергию света в химическую энергию. Что касается транспорта питательных веществ, он растворяет различные питательные вещества в почве с водой и транспортирует их в разные части растения.

    Кроме того, фосфор служит накопителем энергии в клетках (АТФ) в форме фосфата. Исследования также показали, что фосфор связан с ростом клеточных структур и, следовательно, дефицит этого питательного вещества может в значительной степени препятствовать росту растений.Разница между растением, которому помогают калийные удобрения, и другим дефицитом этого питательного вещества, совершенно очевидна по их внешнему виду.

    Коммерческое использование

    • Фосфор и его различные соединения используются в широком спектре приложений. Как мы уже говорили ранее, его использование в создании забастовщиков спичечных коробок и безопасных спичек является безусловно самым популярным из всех. Головки спички сделаны либо из фосфора, либо из его органического соединения – сесквисульфида фосфора.Первоначально белый фосфор использовался для спичек, но, учитывая угрозу, которую он представлял для пользователей, он в конечном итоге был заменен красным фосфором.
    • Он также используется в качестве огнезащитного средства в текстиле, пластмассах, герметиках и т. Д. Химическая полировка из него идеально подходит для осветления алюминия и алюминиевых сплавов. Он также используется во многих чистящих растворах. С точки зрения промышленного использования, он используется для производства специальных стекол, зубной пасты, пестицидов, моющих средств, фосфористой бронзы, стали и т. Д.
    • Это основной компонент азотных удобрений; в частности, фосфат аммония. Как мы указывали ранее, он помогает в росте растений, облегчая передачу энергии, стимулируя рост корней и транспортируя питательные вещества из почвы в разные части растения. В форме грунта фосфат используется для обработки сильнокислых почв.
    • Он также используется для изготовления оружия, такого как зажигательные бомбы и дымовые шашки. На самом деле использование зажигательных бомб ― из белого фосфора ― во время Второй мировой войны хорошо документировано.В последнее время оружие, изготовленное из этого химического элемента, использовалось в войнах в Корее, Ираке, Израиле и т. Д. Красный фосфор также используется для изготовления трассирующих пуль.
    • Мы также используем различные неорганические соединения фосфора в нескольких повседневных делах. Одним из лучших примеров этого является тринатрийфосфат, который используется в качестве чистящего средства и умягчителя воды. Точно так же фосфорная кислота используется в безалкогольных напитках для придания им острого вкуса, а монокальцийфосфат используется для приготовления пищевой соды.

    Все биологические и коммерческие применения фосфора, рассмотренные выше, дают приблизительное представление о том, насколько важен этот химический элемент для различных форм жизни на планете. Интересно, что это седьмой самый распространенный элемент в земной коре.

    ,

    фосфорных растворов

    Устранение истощения и ущерба окружающей среде благодаря эффективному использованию и повторному использованию фосфора.

    Фосфор Земли истощается с угрожающей скоростью. При текущих уровнях потребления у нас будут исчерпаны известные запасы фосфора примерно через 80 лет, но потребление не останется на текущих уровнях. Почти 90% фосфора используется в глобальной цепочке поставок продуктов питания, большинство из которых – в удобрениях для сельскохозяйственных культур. Если не будет предпринято никаких действий для подавления использования удобрений, спрос, вероятно, возрастет в геометрической прогрессии.

    (Prud’Homme, 2010, от Schroder et. Al., 2010)

    Простая программа разумного сокращения спроса и увеличения переработки органических отходов, дополненная разведкой полезных ископаемых на вероятных участках месторождения, может отсрочить, если не полностью избежать, пик производства фосфора на несколько десятилетий. Однако сейчас необходимо принять меры. Было время, когда люди управляли полностью самодостаточными фермами, годами обрабатывая одну и ту же землю, эффективно управляя отходами, просто следя за тем, чтобы все, что выходило из земли, в конечном итоге возвращалось в нее.В таком сценарии с замкнутым контуром фосфат будет способен повторно использоваться примерно в 46 раз в качестве пищи, топлива, удобрений и пищи снова [1]. В тех методах удобрения, которые преобладают сегодня, которые включают ежегодное внесение обогащенных фосфатом химических смесей поверх почвы, лишенной питательных веществ, фосфор используется ровно один раз, а затем выбрасывается в море. Эта практика просто неустойчива. Наши предки осознали важность сохранения питательных веществ по необходимости: если бы они не могли сделать урожай почвы, они бы голодали; второго шанса не былоТеперь у мира есть шанс снова выучить этот урок, пока не стало слишком поздно.

    История

    Соединенные Штаты уникальны тем, что являются одновременно богатой промышленно развитой страной, которая находится на переднем крае технологий, и сельскохозяйственным центром с третьим по величине населением в мире. В 1970-х и начале 1980-х годов, в первые годы “зеленой революции”, производство пищевых продуктов в США резко возросло, равно как и использование искусственных азотно-фосфорных удобрений.СССР шел по тому же сельскохозяйственному пути, и в результате мировое производство фосфора выросло с 8 млн. Тонн в год в 1960 году до более чем 20 млн. Тонн в год на пике в середине 80-х годов. После этой вехи мир фактически вступил в период сокращения производства и использования, который продолжался всего несколько лет назад. В то время как некоторые предполагают, что пиковое производство фосфора уже достигнуто, представляется более вероятным, что относительно короткий спад производства был просто совпадением сокращения использования после распада СССР и более эффективной практики, применяемой американскими фермерами, в то время как остальное мировое производство продуктов питания все еще догоняло.

    Мир настиг. За последние 30 лет США прошли путь от крупнейшего в мире потребителя фосфатов до третьего по величине и теперь экспортируют больше фосфора, чем потребляют (World Bank, 2012). Большая часть нового использования фосфора была в Индии и Китае, которые вместе составляют более 45% от общего потребления в мире. Тем не менее, общий объем производства продовольствия в США за это время не изменился; фактически оно значительно улучшилось. Это связано с более эффективными методами ведения сельского хозяйства и более широким использованием органических отходов, а также с повышением осведомленности о проблеме среди современных фермеров.Такой же сдвиг в сторону эффективности и умеренности произошел и среди фермеров в ЕС, и можно экстраполировать, что это естественный прогресс, которому следуют сельскохозяйственные страны, когда они достигают зрелости после быстрого расширения до более стабильных, устойчивых уровней производства. Таким образом, самая большая проблема заключается не в сокращении использования фосфора в развитых странах, а в росте спроса в быстро развивающихся странах.

    Экономия Фосфор

    Миссия 2016 предлагает трехэтапный план по сокращению глобального потребления фосфора, особенно в районах с растущим спросом, активизации усилий по переработке фосфора в отходах человека и животных и оценке новых потенциальных зон добычи.

    1. Сокращение спроса за счет более рационального использования удобрений

    Миссия 2016 считает, что самой большой проблемой с использованием фосфорных удобрений является чрезмерное использование. Количество фосфора, фактически необходимое для содержания фермы, сильно варьируется и зависит от таких факторов, как состояние почвы, тип культур, история культур, география и погодные условия. Это очень затрудняет точную оценку их потребностей в удобрениях для фермеров, особенно тех, которые осуществляют небольшие самостоятельные операции в развивающихся странах, и приводит к излишнему применению.Избыточное удобрение не только расточительно, оно стекает в озера, реки и океаны, где вызывает массивное, неестественное цветение водорослей. Эти фотосинтетические микробные колонии покрывают огромные площади воды, затем отмирают, оставляя после себя осадок, который блокирует солнечный свет и разрушает водные экосистемы под ними.

    Опытные фермеры могут выучить наиболее эффективные количества удобрений для использования на основе многолетнего опыта, что является одной из причин, по которым в зрелых в сельском хозяйстве странах соотношение удобрений и урожайности выше, чем в развивающихся странах.Кроме того, научные, количественные данные анализа могут быть применены к сельскохозяйственным угодьям, чтобы определить правильное количество удобрений для использования в данной ситуации. Висконсинский индекс фосфора является примером инструмента, разработанного совместно правительством и Висконсинским университетом и оптимизированного для конкретного региона. Он включает в себя SnapPlus, бесплатное программное обеспечение, которое позволяет фермерам оценить оптимальный план оплодотворения из дома.

    Эта программа будет использоваться в качестве модели для всемирной кампании, ориентированной на наиболее быстро развивающиеся страны с высоким уровнем потребления.Для этой цели в рамках Продовольственной и сельскохозяйственной организации, в составе Департамента экономического и социального развития будет создана целевая группа Организации Объединенных Наций (ООН), в состав которой войдет около 200 сотрудников, имеющих опыт работы в сельском хозяйстве и в сфере образования, с бюджетом в 30 млн. Долл. США в год. Средняя зарплата ООН составляет приблизительно 119 000 долларов США в год, а дополнительные 6 миллионов долларов США / год будут выделены на транспортировку, поставки и расходы. Целевая группа разработает шаблон, подобный шаблону, разработанному Висконсинским университетом, который можно адаптировать к конкретным регионам по всему миру.Он будет тесно сотрудничать с правительствами штатов и регионов и сельскохозяйственными учреждениями, чтобы предоставлять доступную информацию всем местным фермерам, даже тем, кто не владеет или не имеет доступа к компьютеру. Сила должна подчеркнуть экономические, экологические и долгосрочные выгоды от устойчивого использования фосфора для своих клиентов. Хотя он не будет работать напрямую с фермерами, он будет стремиться привить идеи сохранения и устойчивости местным органам, отвечающим за здоровье сельского хозяйства своих общин.

    Недавнее исследование Китайского сельскохозяйственного университета показало, что фермеры северного Китая используют около 92 кг фосфорных удобрений на акр, из которых только 39 кг убираются в качестве сельскохозяйственных культур. Это означает, что 53 кг, то есть 58% фосфора, не используется и в конечном итоге теряется в окружающую среду (21). Поскольку Китай является крупнейшим потребителем фосфора в мире, поскольку только в 2009 году он потреблял 5,2 млн. Тонн, сокращение фосфорных отходов страны даже вдвое позволило бы сэкономить более 1,5 млн. Тонн фосфора (3,45 млн. Тонн фосфата) в год.

    2. Поставьте ток дальше через переработку

    Основным средством, с помощью которого фосфор повторно вводится в окружающую среду после потребления, являются отходы животного происхождения. Хотя навоз по-прежнему широко используется во всем мире в качестве удобрения, человеческие отходы, которые когда-то возвращались непосредственно в почву, теперь собираются на муниципальных мусорных объектах и ​​часто сбрасываются в океан. Хотя большая часть восстанавливаемых питательных веществ в настоящее время теряется, централизованные муниципальные хранилища предлагают средства для переработки большого количества фосфора с относительно небольшими усилиями.

    Струвит, или фосфат магния-аммония, представляет собой твердый прозрачный кристалл, который образуется естественным путем, когда бактерии, продуцирующие аммоний, расщепляют мочевину в моче. Это вещество, которое вызывает камни в почках, и на протяжении веков это была проклятие операторов канализационных систем во всем мире, образуя твердые, похожие на камни кристаллические отложения на внутренней стороне труб, которые могут накапливаться и блокировать поток. Тем не менее, струвит является доброкачественным, нетоксичным веществом, и его можно использовать как богатое фосфатное удобрение с медленным высвобождением.Фактически, струвит превосходит диаммонийфосфат (DAP), наиболее широко используемое сегодня удобрение (15), в единицах на единицу продукции с точки зрения производства сухого вещества, поглощения фосфора и извлечения остаточного фосфора (14). Хотя струвит предпочтительнее DAP в большинстве случаев, в прошлом он использовался только для ценных культур из-за его более высокой стоимости (14).

    В последнее десятилетие восстановление фосфора было предметом интенсивных исследований, и существует несколько новых, экономичных методов, с помощью которых это может быть достигнуто, многие из которых связаны с образованием струвита.Одна из методик, разработанная профессором Университета Британской Колумбии Доном Мавиником, включает реакционную камеру в форме конуса, в которой мелкие кристаллы струвита соединяются с магнием, аммонием и фосфором в сточных водах на пути к процессору биозолидов (X). Кристаллы растут до тех пор, пока они не станут достаточно большими, чтобы их можно было собрать с помощью фильтра и удалить. Эти системы предотвращают накопление струвита в трубах, предотвращают загрязнение фосфора в водных бассейнах и обеспечивают ценные, пригодные для использования фосфорные удобрения. Компания Осатра Питательные Восстановительные Технологии, Inc., был основан на технологии, и струвитное удобрение, создаваемое процессом, продается как Crystal Green® (X). Другая технология включает использование заряженных молекулярных «матриц», чтобы вызвать образование крупных кристаллов в жидком навозе (X). Методы на основе струвита могут восстанавливать до 90% сточных вод фосфора (X, Y). Биологический улов также является многообещающей областью исследований и включает выращивание голодных на фосфор водорослей в богатых фосфатами побочных потоках очистных сооружений, что обеспечивает степень извлечения 60-65% (X).Третий возможный способ извлечения – это термохимическая обработка, при которой отработанные шламы превращаются в золу, а затем преобразуют содержащийся в них фосфор в биодоступные формы, свободные от токсичных тяжелых металлов; этот метод может реально достичь 100% восстановления (20, X).

    Как и в случае повышения эффективности удобрений, Европейский Союз, Канада и США лидируют в мире по извлечению фосфора. К 2007 году 53% осадков сточных вод в ЕС уже были повторно использованы в сельском хозяйстве, а в 2009 году Швеция приняла законодательство, согласно которому к 2015 году не менее 60% общего объема потоков фосфора из сточных вод будет направлено на сельскохозяйственное использование (18, X).К 2009 году струвитные системы Osatra были установлены в Эдмонтоне, Альберта; Портланд, штат Орегон; и Йорк, Пенсильвания, и компания планировала экспансию в Великобританию и Нидерланды. Прогресс, достигнутый этими странами, значителен, но большие проблемы и потенциальные выгоды связаны с Китаем, Индией и другими быстро развивающимися регионами. Если эти районы начнут внедрять значительные количества высококачественных, возобновляемых фосфорных удобрений в свою цепочку поставок на ранних этапах их созревания в сельском хозяйстве, их потребности в импорте возрастут не так сильно, как могли бы.

    С этой целью Миссия 2016 создаст домен Открытого обмена информацией, чтобы конкретно заниматься технологиями переработки фосфора. Как установлено выше, существует множество научных исследований по этому вопросу, хотя большая часть из них проводится в Европе. Работая совместно с правительствами и соответствующими исследовательскими органами самых быстрорастущих потребителей фосфора в мире, целевая группа будет содействовать разработке экономичных и эффективных приложений новых и передовых технологий переработки отходов, адаптированных к конкретным регионам.Его цель будет заключаться в том, чтобы уменьшить количество отходов и увеличить их рециркуляцию, и это будет подчеркивать экономический потенциал таких систем: один анализ, проведенный Стокгольмским институтом окружающей среды (SEI), оценил потенциал восстановления сточных вод в Восточной Азии более чем в 625 миллионов долларов США. ежегодно (22). Кроме того, Ассоциация стратегических минералов (SMA) ООН, описанная в разделе «Протокол» нашего решения, будет работать над проектом договора между ведущими потребителями фосфора в мире, в настоящее время – Китаем, Индией, США, Европейским союзом. и Бразилия – к 2025 году установить целевой показатель 50% общего извлечения фосфора из сточных вод.SMA также предоставит инвестиционный капитал в виде займов муниципальным компаниям по переработке отходов, которые хотят внедрить технологию переработки фосфора.

    Тем не менее, наиболее важные области утилизации отходов будут в местах, где нет доступа к обычным источникам фосфорных удобрений. Многие фермеры в странах Африки к югу от Сахары просто не могут позволить себе искусственные удобрения, даже если они могут их найти; тем не менее, в том же исследовании SEI стоимость извлекаемых удобрений из отходов в регионе оценивается в 800 миллионов долларов США (22).Согласно исследованию 2009 года, проведенному известным почвоведом Педро Санчесом, средний кенийский фермер использует всего 8 кг фосфора и 7 кг азота на гектар, что намного меньше, чем 14 кг P и 93 кг N, используемых в США, и ошеломляющие 92 кг. Р и 588 кг N используются в Китае. Это неэффективное использование, это недостаточное использование, и оно вызывает нехватку пищи и голод. Технологии очистки от магниевых отходов (формирования струвита) в этих случаях также могут показаться легким решением, но вид инфраструктурных инвестиций, которые представляет технология, требует уровня обслуживания, который просто не могут поддерживать бедные районы.Без надлежащего ухода фильтры струвита могут засоряться и загрязняться, вызывая образование злокачественных бактерий и принося больше вреда, чем пользы (X).

    Для бедных, слаборазвитых сообществ лучшие решения по утилизации отходов часто являются мелкомасштабными малотехнологичными делами. SEI исследовала простые туалеты в стиле флигеля, которые можно построить на месте и обслуживать с минимальными навыками или усилиями. Временные установки будут собирать отходы в течение ряда лет, а затем переходить в компостные ямы, пригодные для посадки деревьев.Некоторые варианты включают в себя метод сбора и хранения мочи, который можно использовать в качестве удобрения для зелени, лука, кукурузы и многих других культур. Швейцарский федеральный институт водных наук и технологий (EAWAG) применяет аналогичный минималистский подход в Непале, где упрощенный реактор извлечения струвита собственной разработки превращает мочу в пригодное для использования сухое порошковое удобрение. По состоянию на 2010 год процесс не был полностью усовершенствован, но он был встречен с огромной местной поддержкой.

    ООН через Всемирную продовольственную программу (ВПП) будет финансировать усилия по внедрению этих технологий в странах Африки к югу от Сахары и в других местах, начиная с небольших масштабов.В 2010 году фонд Билла и Мелинды Гейтс предоставил EAWAG грант в размере 3 млн. Долл. США для программы пробной очистки сточных вод для африканских общин к югу от Сахары (23). ВПП выберет эту сумму для начала, чтобы провести аналогичную 4-летнюю пилотную программу. По завершении программы или в середине, если она окажется чрезвычайно успешной, ВПП соберется для обсуждения результатов и определения долгосрочной жизнеспособности технологии. Он выделит дополнительные средства постоянному органу ВПП, занимающемуся восстановлением удобрений из отходов.Надеемся, что после того, как концепции будут проверены, частные благотворительные фонды, как и в прошлом, возьмут на себя значительную часть расходов.

    3. Исследуйте новые районы добычи, чтобы определить фактические общие запасы

    По мнению некоторых пиковых фосфорных паникеров, в ближайшем будущем в мире заканчиваются жизнеспособные запасы (статья ЕС). В их оценках часто используются данные Геологической службы США (USGS) об общих мировых запасах, но каждый год оценки USGS меняются, как правило, для увеличения запасов, а иногда и радикально.Крупнейшие открытия в последнее время находятся в Марокко или Западной Сахаре, и пока еще нет окончательного мирового уровня запасов фосфатов высокого качества. Определив фактическое количество доступного фосфора, можно составить более точные планы на устойчивое будущее. В настоящее время существует слишком большая неопределенность относительно того, сколько извлекаемого фосфата осталось на Земле.

    USGS располагает обширными геологическими ресурсами, и в прошлом они несколько раз наносили на карту минеральные профили зарубежных стран.Миссия 2016 сообщает, что Всемирная торговая организация (ВТО) содействует заключению договоров между США и другими странами, в которых USGS работает с другими правительствами для составления карты геологических профилей по всему миру, создавая базу данных областей с потенциально доступными запасами полезных ископаемых. После этого первоначального исследования увеличение предложения становится решением свободного рынка, поскольку корпорации используют эту информацию, проводят последующие исследования и открывают новые рудники. Это будет выгодной ситуацией для всех вовлеченных сторон, и, в конце концов, будет хорошо для всего мира.


    Сеть обзора политики развития. (2011). Истощение фосфора: невидимый кризис. Получено с http://phosphorus.global-connections.nl/
    (Сеть по обзору политики в области развития, 2011).
    1. Банди Л. и Гуд Л. (2006 г., январь). Разработка и проверка Висконсин фосфорный индекс. Получено с http://www.soils.wisc.edu/extension/materials/PI_Validation.pdf
    2. Европейский центр работодателей и предприятий (ECEE). (Июль 2007 г.) Фосфаты, единственный перерабатываемый ингредиент моющего средства.Получено с http://www.plancanada.com/More_ALR/phosphorus-recovery2007.pdf
    3. Институт удобрений. (2009). Удобрения используют. Получено с http://www.tfi.org/statistics/fertilizer-use
    4. Краузе-Джексон Ф. и Варнер Б. (2011 г., 29 сентября). Нас. Снижает зарплату, укомплектовывает штат в новый бюджет. Bloomberg. Получено с http://www.bloomberg.com/news/2011-09-29/us-decries-excessive-salaries-in-new-un-budget.html
    5. Пецет, С. и Корнель, П. (2011). На пути к полной переработке фосфора при очистке сточных вод – варианты в Германии.Водная наука и техника, 64 (1), 29-35. Получено с http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22053454
    6. Prud’Homme, M. (2010). Пик Фосфор: проблема, требующая решения. Удобрения и сельское хозяйство, Международная ассоциация производителей удобрений (IFA). Февраль 2010 года.
    7. Шредер Дж. Дж., Корделл Д., Смит А.Л. и Розмарин А. (октябрь 2010 г.). Устойчивое использование фосфора. Plant Research International, получено с http://ec.europa.eu/environment/natres/pdf/sustainable_use_phosphorus.pdf
    8. Шварц М. (2009, 22 июня). Исследование подчеркивает огромный дисбаланс в глобальном использовании удобрений. Стэнфордские новости. Получено с http://news.stanford.edu/news/2009/june24/massive-imbalances-in-global-fertilizer-use-062209.html
    9. Висконсинский университет почвоведения. (2012). Висконсин фосфорный индекс. Получено с http://wpindex.soils.wisc.edu/
    10. Vaccari, D.A. (2009). Фосфор: надвигающийся кризис. Scientific American, 300 (6), 54. Получено с http://web.mit.edu / 12.000 / www / m2016 / pdf / Scientificamerican0609-54.pdf
    11. Чжан В., Чи Р., Хуан Х., Сяо С. и В.У., Ю. (2009). Биологическое выщелачивание растворимого фосфора из фосфористого пирита с помощью деиндуцированной acidithiobacillus ferrooxidans. Springer, doi: 10.1007 / s11771−009−0126 − z
    12. (2010). Камень и трудное место: пик фосфора и угроза нашей продовольственной безопасности. Ассоциация почв, взято с http://www.soilassociation.org/LinkClick.aspx?fileticket=eeGPQJORrkw=&tabid=57
    13.(2012). Ежемесячная цена фосфорита – доллары США за метрическую тонну. (2012). [Веб-графика]. Получено с http://www.indexmundi.com/commodities/?commodity=rock-phosphate&months=240
    14. http://www.soils.wisc.edu/extension/wcmc/2006/pap/Barak.pdf
    15 . http://www.ipni.net/publication/nss.nsf/0/66D92CC07C016FA7852579AF00766CBD/$FILE/NSS-17%20Diammonium%20Phosphate.pdf
    16. Всемирный банк (2012 г.): Показатели мирового развития (издание: сентябрь 2012 г. ). ESDS International, Университет Манчестера.DOI: IDK МОЙ BFF JILL.
    17. Lougheed, T. (2011, 1 июля). Восстановление фосфора: новые подходы к продлению жизненного цикла. Перспективы гигиены окружающей среды. Получено с http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3222981/
    18. http://www.government.se/content/1/c6/06/69/79/80a58d03.pdf
    19. http://www2.lwr.kth.se/forskningsprojekt/Polishproject/JPS10s47.pdf
    20. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956053X08003310
    21. http: // oldweb .kbs.msu.edu / изображений / рассказы / документы / робертсон / Vitousek_et_al_2009_Science_with_response.pdf
    22. http://www.ecosanres.org/pdf_files/MDGRep/SustMDG31Auglowres.pdf
    23. http://www.eawag.ch/medien/bulletin/20101014/index_EN

    ,

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *