Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ФО)"

Фосфаты

Фосфа'ты, соли и эфиры фосфорных кислот. Из солей различают ортофосфаты и полимерные (или конденсированные) Ф. Последние делят на полифосфаты, имеющие линейное строение фосфат-анионов, метафосфаты с кольцеобразным (циклическим) фосфат-анионом и ультрафосфаты с сетчатой, разветвленной структурой фосфат-аниона. К Ф. относят также весьма стойкие соединения – фосфаты бора BPO₄ и алюминия AlPO₄ (хотя правильнее было бы считать их смешанными ангидридами P₂ O₅ и B₂ O₃ ; P₂ O₅ и Al₂ O₃ ).

  Ортофосфаты – соли ортофосфорной кислоты H₃ PO₄ – известны одно-, двух– и трёхзамещённые. Однозамещённые ортофосфаты, содержащие анион H₂ PO₄ , растворимы в воде, из двух– и трёхзамещённых ортофосфатов, содержащих соответственно анионы HPO₄^2- и PO₄^3- , растворимы только соли щелочных металлов и аммония. Трёхзамещённые ортофосфаты, за исключением триаммоний фосфата (NH₄ )₃ PO₄ ×3H₂ O, термически устойчивы; трикальцийфосфат заметно диссоциирует лишь при температурах выше 2000 °С (диссоциация улучшается под вакуумом): Ca₃ (PO₄ )₂ = 3CaO + P₂ O₅ . При нагревании одно– и двухзамещённых ортофосфатов происходит их дегидратация с выделением структурной воды и образованием полимерных (линейных или кольцевых) фосфатов по схеме:

(n -2) MeH₂ PO₄ (2Me₂ HPO₄ (Me_{n + 2} P_n O_{3n + 1} + (n -1) H₂ O

(где n – степень полимеризации).

  Все встречающиеся в природе соединения фосфора представляют собой ортофосфаты (см. Фосфаты природные ). В промышленности растворимые в воде ортофосфаты получают по следующей схеме: 1) производство из природных Ф. (главным образом апатитов ) ортофосфорной кислоты (см. Фосфорные кислоты ); 2) взаимодействие ортофосфорной кислоты с гидроокисями, аммиаком, хлоридами или карбонатами, например:

H₃ PO₄ + MH₃ = NH₄ H₂ PO₄

H₃ PO₄ + KCl = KH₂ PO₄ – HCl

  Труднорастворимые ортофосфаты тяжелых металлов (например, Ag, Cu) образуются в результате обменных реакций, например:

2Na₂ HPO₄ + 3AgNO₃ = Ag₃ PO₄ + 3NaNO₃ + NaH₂ PO₄

  Полимерные Ф. различных структурных типов могут быть описаны формулами: линейные полифосфаты Me_{n + 2} P_n O_{3n + 1} , или

кольцевые метафосфаты Me_n P_n O_3n , или

(где n – степень полимеризации).

  Свойства полимерных Ф. зависят от характера катиона, строения фосфат-аниона, степени полимеризации, структуры фосфата и др. Так, например, растворимость линейных полифосфатов, как правило, падает с увеличением степени полимеризации, но может быть увеличена путём модифицирования полифосфатов, например изменением скорости охлаждения расплава.

  Получают полимерные Ф. (линейные и кольцевые) в основном термической дегидратацией одно– и двухзамещённых ортофосфатов или нейтрализацией соответствующих поли– или мета– (циклических) фосфорных кислот:

H_{n + 2} P_n O_{3n + 1} + nN H₃ = (NH₄ ) _n H₂ P_n O_{3n + 1}

(иногда эти процессы совмещаются, как, например, при высокотемпературной аммонизации ортофосфорной кислоты для получения полифосфатов аммония). В промышленных масштабах эти способы используют для получения пиро-, триполифосфатов натрия (соответственно Na₄ P₂ O₇ , Na₅ P₃ O₁₀ ) и в меньшей степени – калия, а также полимерных метафосфатов (натрий-фосфатные стекла, метафосфат калия и др.).

  Из циклических метафосфатов наиболее изучены тримета-, тетрамета-, гексамета– и октаметафосфаты.

  Ультрафосфаты – соединения общей формулы Me_nR P_n O_{n (5 + R )/2} , где R = Me₂ O/P₂ O₅ , как правило, аморфные, стеклообразные вещества, гигроскопичные, легко гидролизующиеся на воздухе с образованием поли– и метафосфатов. Последние в присутствии большого количества воды могут гидролизоваться за счёт полного расщепления Р–О–Р-связей вплоть до ортофосфатов. Выделенные в кристаллическом виде ультрафосфаты кальция, магния, марганца и некоторых лантаноидов, как правило, не гигроскопичны. Ультрафосфаты образуются в результате термической дегидратации смеси ортофосфатов с фосфорными кислотами или с фосфорным ангидридом, т. е. при наличии условия

О < Me₂ O/P₂ O₅ < 1.

  Ф. кальция, аммония, калия и др. широко применяются в качестве фосфорных удобрений . В 70-е гг. 20 в. выросло производство кормовых фосфатов [например, обесфторенные Ф., преципитат , динатрийфосфат, фосфаты мочевины – H₃ PO₄ ×(NH₂ )₂ CO и др.]. Ф. натрия и калия (особенно триполифосфаты) применяют в качестве компонентов жидких и порошкообразных моющих средств и поверхностно-активных веществ при буровых работах, в цементной, текстильной промышленности при подготовке шерсти, хлопка к белению и крашению. Ф. используют в пищевой промышленности в качестве рыхлителей теста, например (NH₄ )₂ HPO₄ . Некотоpые Ф. (например, BPO₄ ) применяют в качестве катализаторов в реакциях органического синтеза. Ф. преимущественно щелочных металлов входят в состав эмалей, глазурей, стекол, огнестойких материалов (как антипирены ), а также мягких абразивов; они используются при фосфатировании металлов (Mg, Fe, Zn). Кристаллы однозамещённых фосфатов калия, аммония применяются как сегнетоэлектрики и пьезоэлектрические материалы . Ф. используются в фармацевтической промышленности при изготовлении лекарственных препаратов (например, фосфакол, АТФ – аденозинтрифосфат и др.), зубных паст и порошков.

  Л. В. Кубасова.

  Из эфиров фосфорных кислот наиболее известны одно-, двух– и трёхзамещённые ортофосфаты, соответственно ROP (O)(OH)₂ , (RO)₂ P (O) OH и (KO)₃ PO (где R – алкил, арил или гетероциклический остаток). Получаются при взаимодействии POCl₃ со спиртами:

POCl₃ + 3ROH ® (RO)₃ PO

POCl₃ + 2ROH ® (RO)₂ P (O) Cl  (RO)₂ P (O) OH

и др. способами.

  Применяются как пестициды , присадки к маслам, экстрагенты и т.д. Некоторые органические Ф. (нуклеиновые кислоты , аденозинфосфорные кислоты ) выполняют важные функции в живых организмах.

  Э. Е. Нифантьев.

  Лит.: Продан Е. А., Продан Л. И., Ермоленко Н. Ф., Триполифосфаты и их применение, Минск, 1969; см. также лит. при ст. Фосфор .

Фосфаты.