А. С. Соколов.
Фосфатный картель
Фосфа'тный карте'ль, см. в ст. Картель международный .
Фосфатшлаки
Фосфатшла'ки, щелочное фосфорное удобрение , побочный продукт при выплавке стали из чугуна при мартеновском производстве . Тёмный тяжёлый порошок, нерастворим в воде, не слёживается. Содержит 16–19% P2 O5 в виде силикофосфата (4CaO×P2 O5 ×CaSiO3 ) в усваиваемой растениями форме, 26–41% CaO, 4–12% MgO. Наиболее пригоден для кислых почв в качестве основного удобрения под все с.-х. культуры. В СССР Ф. применяют на небольших площадях.
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 (Men + 2 Pn O3n + 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 Men + 2 Pn O3n + 1 , или
кольцевые метафосфаты Men Pn O3n , 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:
Hn + 2 Pn O3n + 1 + nN H3 = (NH4 ) n H2 Pn O3n + 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 MenR Pn On (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.
Фосфаты аммония
Фосфа'ты аммо'ния, аммониевые соли фосфорных кислот , см. в ст. Фосфаты .
Фосфаты калия
Фосфа'ты ка'лия, калиевые соли фосфорных кислот , см. в ст. Фосфаты .
Фосфаты кальция
Фосфа'ты ка'льция, кальциевые соли фосфорных кислот , см. в ст. Фосфаты .
Фосфаты кормовые
Фосфа'ты кормовы'е, минеральные подкормки для с.-х. животных, содержащие фосфор. Промышленность СССР выпускает для животноводства: дикальцийфосфат (кормовой преципитат – содержит по ГОСТу Ca – не менее 16,6%, Р – 16,6%), трикальцийфосфат (Ca – не менее 32%, Р – 14,4%), обесфторенные кормовые фосфаты (Ca – до 35%, Р – 17%), костную муку (Ca – не менее 28,6%, Р – 13,4%) и костную золу, используемые при недостатке в рационах фосфора и кальция; диаммонийфосфат (Р – 23%, N – 20%) и динатрийфосфат (Р – 8,6%, Na – 13,1%) – при недостатке фосфора и избытке кальция. Количество Ф. к. в рационах зависит от возраста, массы и продуктивности животных. Например, суточные нормы кормового преципитата взрослому крупному рогатому скоту – 50–200 г, молодняку 20–100 г, трикальцийфосфата – 50–175 г, и 25–100 г. Скармливают Ф. к. в смеси с концентратами, силосом, жомом, измельченными корнеклубнеплодами.
