fosfato
e un
anione
di formula PO
3?
4
, talvolta indicato anche col nome desueto
ortofosfato
.
In questo
ione
il
fosforo
assume
stato di ossidazione
+5.
Consiste in un atomo di
fosforo
centrale circondato da quattro atomi di
ossigeno
, formanti un
tetraedro
. E la base coniugata dello ione
idrogenofosfato
HPO
2?
4
, coniugato a sua volta nello ione
diidrogeno fosfato
H
2
PO
?
4
.
I fosfati di
metalli alcalini
e di
ammonio
sono solubili in acqua, gli altri sono per lo piu poco
solubili
o praticamente insolubili in
acqua
.
[3]
In una
soluzione acquosa
, lo ione fosfato e in
equilibrio chimico
con altre tre forme protonate. A seconda del
pH
della
soluzione acquosa
si avranno le seguenti condizioni:
- soluzione fortemente basica, predomina lo ione
fosfato
(PO
3?
4
);
- soluzione debolmente basica, predomina lo ione
idrogenofosfato
(HPO
2?
4
);
- soluzione debolmente acida, predomina lo ione
diidrogenofosfato
(H
2
PO
?
4
);
- soluzione fortemente acida, predomina la forma neutra
acido fosforico
(H
3
PO
4
).
Precisamente, considerando i seguenti equilibri:
- H
3
PO
4
? H
+
+ H
2
PO
?
4
- H
2
PO
4
?
? H
+
+ HPO
2?
4
- HPO
4
2?
? H
+
+ PO
3?
4
le corrispondenti costanti a 25 °C (in mol/L) sono:
- H
2
PO
?
4
=
7,5
×
10
?3
- HPO
2?
4
=
6,5
×
10
?8
- PO
3?
4
=
2,14
×
10
?13
Per una soluzione fortemente basica (pH = 13), si nota che
cioe solo gli ioni PO
3?
4
e HPO
2?
4
sono in quantita significativa.
Per soluzioni neutre (pH = 7), si nota che
quindi solo H
2
PO
?
4
and HPO
2?
4
sono in quantita significative (62% H
2
PO
?
4
, 38% HPO
2?
4
). Nel fluido extracellulare (pH = 7,4), questa proporzione e invertita (61% HPO
2?
4
, 39% H
2
PO
?
4
).
In una soluzione fortemente acida (pH = 1), si nota che
cioe H
3
PO
4
e dominante rispetto a H
2
PO
?
4
. HPO
2?
4
e PO
3?
4
sono praticamente assenti.
Molecola
|
fosfato
|
idrogenofosfato
|
diidrogenofosfato
|
acido fosforico
|
Stato
|
ione
|
ione acido
|
ione acido
|
acido
|
Formula
|
PO
3?
4
|
HPO
2?
4
|
H
2
PO
?
4
|
H
3
PO
4
|
Struttura
|
|
|
|
|
I fosfati possono assumere forme policheriche, tra cui ci sono il
difosfato
(P
2
O
4?
7
) e il
trifosfato
(P
3
O
5?
10
). Gli ioni
metafosfato
, di formula chimica PO
?
3
, sono presenti in molti composti.
I fosfati sono essenzialmente una risorsa non rinnovabile, ed ai tassi attuali di consumo le riserve dureranno ancora 300 anni.
[4]
I fosfati si trovano in vari minerali, diversamente dal
fosforo
elementare e dai
fosfuri
(qualche raro minerale fosfuro e stato rinvenuto su meteoriti).
In
mineralogia
e
geologia
, fosfato si riferisce ad una
roccia
contenente ioni fosfati.
Il piu grande deposito di fosfati del mondo si trova in
Marocco
, a
Khouribga
, conosciuta come la capitale mondiale dei fosfati.
Il piu grande deposito di fosfati del
Nord America
e situato nella
Bone Valley
, regione centrale della
Florida
, mentre depositi piu piccoli sono presenti in
Montana
,
Tennessee
e
Georgia
.
Il piccolo Stato di
Nauru
e famoso per aver avuto depositi di fosfati di prima qualita, che pero sono stati utilizzati eccessivamente.
Fosfati rocciosi si possono trovare anche in
Egitto
,
Palestina
e in
Giordania
, con annesse industrie di estrazione.
Depositi di fosfati possono contenere quantita significative di
uranio
. Secondo il
Red Book
del
2007
, le riserve mondiali di uranio da fosfati assommano a circa 7 milioni di tonnellate al
1993
, concentrati per oltre l'85% in
Marocco
, stime meno conservative arrivano a riportare fino a 22 milioni di tonnellate, considerando anche depositi marini ed organici di fosfati.
[5]
I tre principali paesi produttori di fosfato (
Cina
,
Marocco
e
Stati Uniti
) rappresentano circa il 70% della produzione mondiale.
Produzione e riserve mondiali per Stato del fosfato naturale nel 2015
(USGS, 2016)
[6]
Stato
|
Produzione
(milioni kg)
|
% sul totale mondiale
(%)
|
Riserva mondiale
(milioni kg)
|
Algeria
|
1 200
|
0,54
|
2 200 000
|
Arabia Saudita
|
3 300
|
1,48
|
956 000
|
Australia
|
2 600
|
1,17
|
1 030 000
|
Brasile
|
6 700
|
3,00
|
315 000
|
Cina
|
100 000
|
44,83
|
3 700 000
|
Egitto
|
5 500
|
2,47
|
1 250 000
|
Giordania
|
7 500
|
3,36
|
1 300 000
|
India
|
1 100
|
0,49
|
65 000
|
Iraq
|
200
|
0,09
|
430 000
|
????
Palestina
|
3 300
|
1,48
|
130 000
|
Kazakistan
|
1 600
|
0,72
|
260 000
|
Marocco
|
30 000
|
13,45
|
50 000 000
|
Messico
|
1 700
|
0,76
|
30 000
|
Peru
|
4 000
|
1,79
|
820 000
|
Russia
|
12 500
|
5,60
|
1 300 000
|
Senegal
|
1 000
|
0,45
|
50 000
|
Siria
|
750
|
0,34
|
1 800 000
|
Stati Uniti
|
27 600
|
12,37
|
1 100 000
|
Sudafrica
|
2 200
|
0,99
|
1 500 000
|
Togo
|
1 000
|
0,45
|
30 000
|
Tunisia
|
4 000
|
1,79
|
100 000
|
Vietnam
|
2 700
|
1,21
|
30 000
|
Altri Stati
|
2 600
|
1,17
|
380 000
|
Totale
|
223 000
|
100
|
69 000 000
|
In un
sistema biologico
, il fosforo e presente sotto forma di ione fosfato sia nei liquidi biologici come tale (nel plasma a seconda del pH c'e certo rapporto idrogenofosfato/diidrogeno fosfato), ma anche incorporato in varie molecole.
In particolare possiamo distinguere
- fosfato organico: e incorporato in molecole organiche come
AMP
,
ADP
e
ATP
(e quindi anche nelle catene di
DNA
e
RNA
),
NADP
e molte altre;
- fosfato inorganico: e il nome che diamo al fosfato incorporato nelle ossa.
[7]
Svolgendo questi ruoli e chiaro che lo ione fosfato e fondamentale in ogni organismo vivente.
I fosfati sono comunemente utilizzati come detergenti sotto forma di
fosfato di sodio
, ma, per l'azione
eutrofizzante
, sono vietati in alcune aree.
In
agricoltura
, lo ione fosfato e uno dei tre principali nutrienti delle
piante
, e per questo e un componente di diversi
fertilizzanti
.
I fosfati rocciosi sono ricavati dalle rocce sedimentarie, e, in passato, venivano solo polverizzati ed utilizzati senza nessun trattamento. Normalmente, adesso, vengono trattati chimicamente per avere
superfosfati
o
fosfato di ammonio
, che hanno una piu alta concentrazione di ione fosfato e sono piu
solubili
, quindi piu assorbibili dalla piante.
L'uso eccessivo di fosfati, con il trasporto delle acque, puo causare un serio inquinamento da fosfati, con conseguente
eutrofizzazione
delle
alghe
e deficit di
ossigeno
nelle acque. Questi fertilizzanti possono portare i
pesci
all'
ipossia
, con le stesse conseguenze dei detergenti sopra nominati.
Sali fosfati sono aggiunti occasionalmente all'acqua potabile pubblica per ridurre la quantita di piombo disciolta che precipita come sale insolubile.
L'industria del cibo usa i fosfati per diversi scopi. Ad esempio, nella produzione di carne, questi ioni solubilizzano le proteine.
Nei prodotti da forno, come
biscotti
e
cracker
, i pirofosfati acidi reagiscono con delle basi (solitamente il
bicarbonato di sodio
) dando la
lievitazione
chimica, piu veloce della naturale, ma con un gusto decisamente differente.
In chimica analitica esistono diversi saggi ad umido per determinare la presenza di ioni fosfato all'interno di una soluzione acquosa. Il test analitico piu utilizzato e la ricerca ad umido per precipitazione del
fosfato di ammonio e magnesio
:
- PO
3?
4
+
MgCl
2
+
NH
4
OH
+
NH
4
Cl
→
NH
4
MgPO
4
↓
La miscela magnesica contenente MgCl
2
, NH
4
OH e NH
4
Cl rappresenta il reattivo del saggio. Il test e positivo in seguito a comparsa del precipitato di colore bianco.
Un altro metodo possibile, in genere utilizzato come test di conferma, e quello del
molibdato d'ammonio
[8]
. Il saggio va eseguito in ambiente acidificato con
acido nitrico
:
- PO
3?
4
+
HNO
3
+
(NH
4
)
2
MoO
4
?
Δ
→
(NH
4
)
3
PO
4
·12MoO
3
↓
La soluzione contenente il fosfato e il
molibdato
deve essere riscaldata a bagnomaria. Il test e positivo se compare il precipitato di colore giallo.
In presenza di ioni che possono interferire con i saggi e inoltre possibile eseguire il test del
nitrato d'argento
:
- PO
3?
4
+
AgNO
3
→
Ag
3
PO
4
↓
E importante mantenere un pH neutro. Il test e positivo se compare il precipitato di colore giallo.
- ^
Phosphates ? PubChem Public Chemical Database
, in
The PubChem Project
, USA, National Center of Biotechnology Information.
- ^
Nomenclature of Inorganic Chemistry : IUPAC Recommendations 2005 (Red Book)
, Cambridge,
The Royal Society of Chemistry
, 2005, p.
315
,
ISBN
978-0-85404-438-2
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- ^
G. Gioia Lobbia e G. Novara,
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, in
ANALISI QUALITATIVA E COMPLEMENTI DI CHIMICA
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- ^
Simon Lewis, Mark Maslin,
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,pag.190, trad Simonetta Frediani, Einaudi, le Scienze, 19, 2020
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EN
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EN
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USGS Minerals Year Book - Phosphate Rock
- ^
Fisologia medica Vol. 2 (Conti )
.
- ^
(
IT
)
Ricerca anioni
, su
itisravenna.dyndns.org
, Sito dell'ITIS di Ravenna
(archiviato dall'
url originale
il 23 febbraio 2014)
.
Portale Chimica
: il portale della scienza della composizione, delle proprieta e delle trasformazioni della materia