Фосфаты

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 P2O5 и B2O3. P2O5 и Al2O3). Ортофосфаты – соли ортофосфорной кислоты H3PO4 – известны одно-, двух- и трёхзамещённые. Однозамещённые ортофосфаты, содержащие анион H2PO4, растворимы в воде, из двух- и трёхзамещённых ортофосфатов, содержащих соответственно анионы HPO42- и PO43-, растворимы только соли щелочных металлов и аммония.

Трёхзамещённые ортофосфаты, за исключением триаммоний фосфата (NH4)3PO4․3H2O, термически устойчивы. Трикальцийфосфат заметно диссоциирует лишь при температурах выше 2000 °С (диссоциация улучшается под вакуумом). Ca3(PO4)2 = 3CaO + P2O5. При нагревании одно- и двухзамещённых ортофосфатов происходит их дегидратация с выделением структурной воды и образованием полимерных (линейных или кольцевых) фосфатов по схеме. (n-2) MeH2PO4 (2Me2HPO4 (Men + 2PnO3n + 1 + (n-1) H2O (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 (См.

Апатиты)) ортофосфорной кислоты (см. Фосфорные кислоты). 2) взаимодействие ортофосфорной кислоты с гидроокисями, аммиаком, хлоридами или карбонатами, например. H3PO4 + MH3 = NH4H2PO4 H3PO4 + KCl = KH2PO4 – HCl Труднорастворимые ортофосфаты тяжелых металлов (например, Ag, Cu) образуются в результате обменных реакций, например. 2Na2HPO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4 + 3NaNO3 + NaH2PO4 Полимерные Ф. Различных структурных типов могут быть описаны формулами. Линейные полифосфаты Men + 2PnO3n + 1, или кольцевые метафосфаты MenPnO3n, 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 + 2PnO3n + 1 + nNH3 = (NH4) n H2PnO3n + 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 Na4P2O7, Na5P3O10) 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 MenRPnOn (5 + R)/2, где R = Me2O/P2O5, 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 < Me2O/P2O5 < 1. Ф. Кальция, аммония, калия и др. Широко применяются в качестве фосфорных удобрений (См.

Фосфорные удобрения). В 70-е гг. 20 в. Выросло производство кормовых фосфатов [например, обесфторенные Ф., Преципитат, динатрийфосфат, фосфаты мочевины – H3PO4․(NH2)2CO и др.]. Ф. Натрия и калия (особенно триполифосфаты) применяют в качестве компонентов жидких и порошкообразных моющих средств (См. Моющие средства) и поверхностно-активных веществ (См. Поверхностно-активные вещества) 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)2HPO4. Некотоpые Ф. (например, BPO4) применяют в качестве катализаторов (См. Катализаторы) 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 (См. Фосфатирование) 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)2P (O) OH и (KO)3PO (где R – алкил, арил или гетероциклический остаток). Получаются при взаимодействии POCl3 со спиртами. POCl3 + 3ROH → (RO)3PO POCl3 + 2ROH → (RO)2P (O) Cl Фосфаты..