Conținutul articolului
FOSFOR(Fosfor) - element chimic 15 (Va) al grupului sistemului periodic, numărul atomic 15, masa atomică 30,974. Există 23 de izotopi de fosfor cunoscuți 24 P - 46 P, printre care unul stabil 31 P și numai acesta apare în natură. Timpul de înjumătățire al izotopului 30 P este de 2,55 minute; este primul izotop radioactiv produs artificial în 1934 de Frederic și Irene Joliot-Curie.
Este posibil ca fosforul în forma sa elementară să fi fost obținut încă din secolul al XII-lea. de către alchimistul arab Alhid Behil în timpul distilării urinei cu argilă și var, acest lucru este dovedit de un vechi manuscris alchimic păstrat în Biblioteca Parisului. Cu toate acestea, descoperirea fosforului este de obicei atribuită negustorului din Hamburg, Hennig Brand, în ruină. Antreprenorul s-a angajat în alchimie pentru a obține piatra filosofală și elixirul tinereții, cu ajutorul căruia își putea îmbunătăți cu ușurință situația financiară. După evaporarea a 50-60 de găleți de urină (a luat-o din cazarmele soldaților) timp de două săptămâni și calcinarea puternică ulterioară a reziduului uscat cu cărbune și nisip în replică, Brand a reușit în 1669 să condenseze vaporii emiși sub apă și obțineți o cantitate mică dintr-o substanță galbenă. Strălucea în întuneric și, prin urmare, a fost numit de Brand „foc rece” (kaltes Feuer). Contemporanii lui Brand au numit această substanță fosfor datorită capacității sale de a străluci în întuneric (jwsjoroV grecesc antic). În general, din cele mai vechi timpuri, toate substanțele capabile să emită lumină în întuneric au fost numite „fosfor”. Deci, „fosforul Bologna” este cunoscut pe scară largă - sulfura de bariu.
În 1682 Brand a publicat rezultatele cercetărilor sale, iar acum este considerat pe bună dreptate descoperitorul elementului nr. 15. Fosforul a fost primul element, a cărui descoperire este documentată, iar descoperitorul său este cunoscut.
Interesul pentru noua substanță a fost extraordinar și Brand a profitat de acest lucru - a demonstrat fosforul doar pentru bani sau a schimbat cantități mici din acesta cu aur. În ciuda numeroaselor eforturi, negustorul din Hamburg nu și-a putut îndeplini visul iubit - de a obține aur din plumb cu ajutorul „focului rece” și, prin urmare, a vândut curând rețeta noii substanțe unui anumit Kraft din Dresda pentru două sute de taleri. Noul proprietar a reușit să adune o avere mult mai mare pe fosfor - cu un „foc rece” a călătorit în întreaga Europă și a demonstrat-o oamenilor de știință, oficialilor de rang înalt și chiar regalității, de exemplu, Robert Boyle, Gottfried Leibniz, Karl II. Deși metoda de preparare a fosforului a fost păstrată în cea mai strictă încredere, în 1682 Robert Boyle a reușit să o obțină, dar și-a anunțat metoda doar la o ședință închisă a Societății Regale din Londra. Metoda lui Boyle a fost făcută publică după moartea sa, în 1692.
Pentru o lungă perioadă de timp, fosforul nu a fost considerat o substanță simplă și abia în anii 1770 chimistul francez Antoine Laurent Lavoisier, în lucrările sale dedicate studiului compoziției aerului, a reușit să stabilească cu fermitate că fosforul este o substanță elementară.
Conținutul de fosfor din scoarța terestră este estimat la 8 10-2% din greutate. Fosforul este al unsprezecelea cel mai abundent element de pe Pământ și este unul dintre cele douăzeci de elemente cele mai abundente din sistemul solar. Elementul 15 se găsește în multe tipuri de meteoriți (pietroși și pietroși) și pe Lună. De exemplu, la meteoriții de fier, conținutul de fosfor fluctuează în intervalul 0,02-0,94% (masă), iar în diferite eșantioane de sol lunar este de 0,05-0,32% (masă). În ciuda faptului că geologii clasifică fosforul ca element de impuritate (în rocile majorității scoarței terestre, conținutul său este de numai 0,1%), acesta se formează, deoarece unele roci sunt compuse aproape în întregime din minerale fosfat. În stare liberă, fosforul nu apare pe pământ și există în litosferă aproape în cea mai mare stare de oxidare, sub forma ionului ortofosfat PO 4 3–. Se cunosc peste două sute de minerale care conțin fosfor în cantități semnificative (mai mult de 1%). Zăcămintele de fosfați sunt în general clasificate în trei grupe: zăcăminte de apatită, fosforite sedimentare și zăcăminte de guano.
Apatitate- un fel de fosforiti, pot fi atât de origine magmatică, cât și marină (sedimentară). Acest nume a fost dat unui grup de minerale în urmă cu aproximativ două sute de ani, și tradus din greacă înseamnă „înșelător” (ap át án), inițial acesta era numele mineralului, care era adesea confundat cu acvamarin, ametist sau olivin. Mineralele apatite sunt reprezentate de fluorapatit Ca 5 (PO 4) 3 F (cel mai semnificativ din punct de vedere industrial), hidroxiapatit Ca 5 (PO 4) 3 (OH) și clorapatit Ca 5 (PO 4) 3 Cl, francolit (un tip de apatit carbonat) (Ca, H20) 10 (F, OH) 2 (PO 4, CO 3) 6, wilkeit Ca 10 (OH) 2 (PO 4, SiO 4, SO 4) 6, piromorfit Pb 10 Cl 2 (PO 4 , AsO 4) 6 și mulți alții. Cele mai mari depozite de apatit magmatic se află în Rusia, țările din Africa de Sud (complex alcalin Palabora), Uganda și Brazilia. Cel mai mare depozit de apatită magmatică din lume, masivul Khibiny al senenitelor nefeline, se află pe Peninsula Kola, lângă Kirovsk. A fost deschisă în 1926 de un grup de oameni de știință condus de academicianul A.E. Fersman.
Majoritatea rezervelor de fosfor din lume sunt marin(sedimentar)fosforitiși produse ale intemperiilor lor. Se presupune că sunt de origine oceanică. În regiunile de coastă ale centurii de vânt alizios, fosfații au fost depuși pe o perioadă lungă de timp din cauza diverselor procese organice și anorganice. Concentrația fosforitilor din depozit a crescut ca urmare a acumulării lente de fosfați din mediu. Cele mai mari zăcăminte de fosforite sedimentare sunt deținute de Maroc (70% din rezervele mondiale de fosfați) și Sahara de Vest, SUA, China, Tunisia, Kazahstan.
Guano (guano spaniol) - sedimente naturale formate în timpul descompunerii oaselor și a excrementelor păsărilor marine (cormoranii, țâțe și pelicani), uneori depozitele de guano ajung la o sută de milioane de tone. Guano este cunoscut din timpuri imemoriale, încă din 200 î.Hr. vechii cartaginezi foloseau excremente de păsări ca îngrășământ. La sfârșitul secolului al XIX-lea - începutul secolului al XX-lea. au fost descoperite „Insulele Păsărilor” din Peru, numite astfel din cauza numărului mare (aproximativ 20 de milioane) de păsări marine care trăiesc acolo. În acele zile, guvernul peruvian a primit venituri reale din atragerea unui număr mare de turiști în Insulele Păsărilor și din vânzarea unor cantități uriașe de guano ca îngrășământ. În ultimii patruzeci de ani, din cauza activităților pescarilor peruvieni, populația păsărilor producătoare de guana a scăzut brusc (de 4 ori), astfel încât unele dintre „insulele păsărilor” din Peru sunt acum în general goale. Cele mai mari zăcăminte de guano sunt situate de-a lungul coastelor Africii, Americii de Sud, California și Seychelles. Guano foarte descompus constă în principal din monetit CaHPO 4 și vitlockit b-Ca 3 (PO 4) 2.
Producția mondială (2002) de fosfați este de 135 de milioane de tone anual. Cel mai mare producător de fosfat din lume este Statele Unite (26% din producția mondială). Dezvoltarea este în curs de desfășurare în Florida (formarea Bone Valley), Carolina de Nord, Idaho și Utah. Regatul Marocului (împreună cu Sahara Occidentală) este al doilea mare producător de minereu fosfat (17,3%) și cel mai mare exportator. Fosforitele sunt exploatate în trei raioane: Kuribge, Yussufii și Ben-Gerir. Zăcământul principal (Khouribga) este situat la 120 km sud de Casablanca. Rezervele totale de fosforite din Maroc sunt de 64 miliarde de tone, explorate 10 miliarde de tone (60% din rezervele dovedite ale lumii). Pe locul trei în ceea ce privește producția se află China (16,7%), pe locul patru - Rusia (10,5%). Principala sursă de materii prime de fosfor din Rusia este minereul apatit-nefelin din peninsula Kola. De mai bine de șaptezeci de ani care au trecut de la descoperirea câmpului, au fost produse peste 570 de milioane de tone de concentrat de apatită. Acum, în limitele masivului Khibiny, au fost explorate 10 zăcăminte, ale căror rezerve totale sunt de 3,6 miliarde de tone, iar în general rezervele de minereu din Peninsula Kola sunt de aproximativ 20 de milioane de tone. Având în vedere că, în ultimul timp, au fost exploatate mai puțin de un miliard și jumătate de tone, rezervele de apatită din Rusia ar trebui să fie suficiente pentru încă mulți ani.
De obicei, un depozit industrial este considerat a fi cel puțin 6.000 de tone de rocă fosfat la hectar. În fosele deschise, fosfatul este extras de excavatoare cu racletă. Depunerile de nisip și rocile reziduale sunt îndepărtate mai întâi, iar apoi minereul de fosfat este recuperat. De la cariere la concentratoare, minereul poate fi alimentat (pe distanțe de câțiva kilometri) prin țevi de oțel sub formă de suspensie apoasă.
În apa de mare, tot fosforul anorganic se găsește numai sub formă de anion ortofosfat. Concentrația medie de fosfor în apa de mare este foarte scăzută și se ridică la 0,07 mg R / litru. Conținutul de fosfor este ridicat în regiunea Insulelor Andaman (aproximativ 12 μmol / l). Cantitatea oceanică totală de fosfor este estimată la 9,8 · 10 10 tone.
Fosforul este complet absent în atmosfera Pământului.
Problema alotropiei fosforului este complexă și nu este complet rezolvată. De obicei, se disting trei modificări ale unei substanțe simple - alb, roșu și negru. Uneori, acestea sunt numite și principalele modificări alotropice, ceea ce înseamnă că toate celelalte sunt o varietate a acestor trei. Există fosfor amorf de diferite culori și nuanțe - de la roșu aprins la violet și maro.
Fosfor alb(fosfor galben, tetrafosfor) P 4, forma cea mai activă, volatilă, complet studiată și, în același timp, metastabilă a unei substanțe simple. În forma sa pură, este o substanță sticloasă incoloră care refractează puternic lumina. Fosforul alb are un miros specific de usturoi, este gras la atingere, moale și ușor de tăiat cu un cuțit. Produsul industrial poate fi de la galben pai până la maro-roșu și de culoare maro. Conține fosfor roșu, arsenic, urme de hidrocarburi și rășini ca o impuritate vizibilă. Punctul de topire al substanței pure este de 44,1 ° C, punctul de fierbere este de 280 ° C (descomp.), Iar densitatea este de 1823 kg / m 3 (293K). Fosforul alb este practic insolubil în apă, dar este solubil la temperatura camerei în solvenți organici nepolari: benzen (3,7 g la 100 g C 6 H 6), tetraclorură de carbon (1,27 g la 100 g CCl 4), dietil eter ( 1, 39 g la 100 g Et20). Solvenții buni pentru acesta sunt amoniacul lichid și dioxidul de sulf, iar cel mai bun este disulfura de carbon, în 100 g din care se dizolvă mai mult de 1000 g de fosfor alb.
Există două modificări polimorfe ale fosforului alb. Forma alfa este stabilă la temperaturi obișnuite, are o rețea cubică cu o celulă unitară foarte mare care conține 56 molecule P 4.
Tetrafosforul este chimic foarte activ, într-o stare fin dispersată
P 4 + 5O 2 = P 4 O 10.
Fosforul alb este depozitat, tăiat și topit sub un strat de apă, care este destul de sigur.
Fosforul se aprinde într-o atmosferă de clor pentru a forma un amestec de cloruri:
P 4 + 6Cl 2 = 4PCl 3
P 4 + 10Cl 2 = 4PCl 5.
Când interacționează cu brom și iod, acesta dă trihaluri, în fluor arde pentru a forma pentafluorură. Când este încălzit cu soluții alcaline, fosforul alb se disproporționează pentru a forma fosfină (cu un amestec de hidrogen) și o sare de acid fosfinic (hipofosfor):
2P 4 + 3Ba (OH) 2 + 6H 2 O = 2PH 3 + 3Ba (H 2 PO 2) 2
Fosforul alb este un agent reducător destul de puternic - deplasează cuprul, plumbul, mercurul și argintul din soluțiile sărurilor lor:
P 4 + 10CuSO 4 + 16H 2 O = 4H 3 PO 4 + 10Cu + 10H 2 SO 4.
De aceea, în caz de otrăvire cu fosfor alb, se recomandă să beți o soluție foarte diluată de sulfat de cupru.
Cu încălzire slabă, fosforul este oxidat de sulf, clorură de tionil, iar interacțiunea sa cu KClO3 solid, KMnO4, KIO3 poate deveni explozivă.
În întuneric, puteți observa strălucirea verzuie rece a fosforului alb, cauzată de reacția în lanț ramificată în curs de oxidare a vaporilor de fosfor. Pe baza rezultatelor studiului acestui proces de către fizicianul și chimistul sovietic NN Semenov în anii 1920, a fost creată teoria reacțiilor în lanț ramificate. Semenov a introdus conceptele de limite superioare și inferioare de inflamabilitate și zona limitată de acestea - o peninsulă de aprindere, în afara căreia reacția de oxidare a vaporilor de fosfor nu este ramificată.
Fosforul alb este extrem de toxic, o doză de 0,05-0,1 g este fatală pentru oameni. Este capabil să se acumuleze în corp și să provoace necroză a țesutului osos (în special a maxilarelor).
Fosfor negru- termodinamic forma cea mai stabilă și cel mai puțin activă din punct de vedere chimic a elementului. A fost obținut pentru prima dată în 1914 sub forma unei modificări cristaline de densitate mare (2690 kg / m 3) de către fizicianul american Percy William Bridgman din fosfor alb la o presiune de 2 10 9 Pa (20 mii atmosfere) și o temperatură de 200 ° C. Aceasta este o substanță polimerică neagră, insolubilă nici în unul dintre solvenți. Spre deosebire de fosforul alb, fosforul negru este aproape imposibil de aprins. Conform unora dintre caracteristicile sale, seamănă cu grafitul, de exemplu, este un conductor. Există dovezi ale existenței a trei modificări cristaline ale fosforului negru. În plus, este descris fosforul negru amorf. La o temperatură de 220-230 ° C și o presiune de 13.000 de atmosfere, fosforul alb se transformă aproape instantaneu într-o formă cristalină neagră. În condiții mai blânde, se formează o substanță amorfă.
Fosfor roșu- forma insuficient studiată a unei substanțe simple. Există rapoarte despre existența sa sub formă cristalină, dar structura nu a fost pe deplin stabilită, dar structura sa polimerică a fost dovedită. Fosforul roșu amorf a fost descoperit în 1847 în Suedia de profesorul de chimie Anton Ritter von Kristelli Schrötter - a încălzit fosforul alb într-o fiolă sigilată într-o atmosferă de monoxid de carbon (II) la 500 ° C. Preparatul comercial obișnuit este dispersat și colorat Violet. Valorile densității fosforului roșu, în funcție de metoda de producție, se situează în intervalul 2000–2400 kg / m 3. În ceea ce privește reactivitatea sa, fosforul amorf este semnificativ inferior albului: se aprinde la temperaturi mai ridicate, nu strălucește în întuneric și nu interacționează cu soluții alcaline. Fosforul roșu nu este volatil, nu se dizolvă în niciun solvent, ci doar în topiturile de plumb și bismut. Spre deosebire de alb, nu este toxic; în aerul umed se oxidează treptat pentru a forma un amestec de acizi fosforici. Oxidarea lentă a fosforului roșu explică higroscopicitatea sa aparentă.
În timpul cristalizării fosforului din plumb topit în 1865, fizicianul german Johann Wilhelm Hittorf a obținut cristale de fosfor violet (fosfor Hittorf). Structura sa a fost acum stabilită cu precizie. Pe baza datelor indirecte, se presupune că fosforul lui Hittorf este o modificare cristalină mare a fosforului roșu.
Ca rezultat al încălzirii oricărei modificări a fosforului la presiunea atmosferică, se obține abur, constând din molecule de tetraedru P 4. La temperaturi peste 800 ° C, începe o disociere vizibilă a tetrafosforului cu formarea moleculelor de P2. Gradul de descompunere suplimentară cu formarea vaporilor atomici, chiar și la temperaturi de ordinul 2000 ° C, nu depășește câteva procente. La condensarea vaporilor de fosfor sau la solidificarea topiturii sale, se formează întotdeauna o modificare albă metastabilă.
Timp de o sută de ani de la descoperirea lui Brand, singura sursă de fosfor elementar a fost urina. În 1743, Margraf a îmbunătățit metoda de extragere a elementului din urină, propunând adăugarea de potasiu la reziduul uscat după distilarea acestuia. Alchimistul din Hamburg și alți cercetători au reușit să obțină fosfor, deoarece reziduul uscat conține până la 10% fosfat de sodiu, care la temperaturi de 800-1000 ° C poate fi redus de cărbune. Până la sfârșitul secolului al XVIII-lea. urina a fost înlocuită de oase. În 1769 Johan Gang a dovedit că oasele conțin o cantitate mare de fosfor. În 1771, Karl Scheele a dezvoltat o metodă pentru obținerea fosforului din cenușa osoasă prin tratarea acestuia cu acid sulfuric și reducerea fosfaților acizi formați cu cărbune atunci când este încălzită. În 1829, Friedrich Wöhler a obținut fosfor alb prin încălzirea făinii de oase cu un amestec de silice, argilă și cărbune. Reacția rezultată a stat la baza producției industriale moderne de fosfor. În acele zile, metoda Wöhler nu era răspândită, deoarece procesul avea loc la o temperatură ridicată, care era atunci inaccesibilă în industrie, prin urmare, pentru o lungă perioadă de timp, fosforul a fost obținut prin metoda Scheele. Prima fabrică de fosfor a fost construită în Germania în 1834. În Rusia, producția de fosfor a fost organizată de un tânăr om de afaceri Evgraf Tupitsin în decembrie 1871. Fabrica a fost construită pe râul Danilikha, în Perm, și consta din douăsprezece clădiri. Fosforul a fost obținut din oase și a fost mult mai ieftin decât fosforul străin. Cea mai mare parte a fosforului consumat atunci în Rusia a fost produsă la fabrica Tupitsin, deși existau multe fabrici mici de fosfor: în Vologda, Kaluga, Borovichi și alte orașe. Succesul semnificativ în procesul de producție a fosforului a fost obținut de inginerul englez James Redman, care a brevetat procesul de producere a fosforului alb în cuptoarele electrice. În ciuda numeroaselor dificultăți tehnologice, producția industrială de fosfor prin metoda Redman a început în Anglia și Franța în 1891. Înainte de introducerea metodei electrotermale în Europa, Imperiul Rus s-a clasat pe locul al treilea în lume în producția de fosfor, dar apoi dintr-un mare exportator s-a transformat în importator, deoarece fosforul englez era mai ieftin decât fosforul intern obținut din oase.
Acum metoda electrotermală este principala în producția de fosfor. Componenta chimică a procesului se bazează pe reacția Wöhler, materia primă este fosfatul de calciu (concentrat de fosforit). Este încălzit într-un amestec cu nisip de cuarț și cocs într-un cuptor electric la o temperatură de aproximativ 1300 ° C. În primul rând, dixidul de siliciu deplasează anhidrura fosforică din fosfat, care este apoi redusă de carbon în fosfor elementar. Procesul poate fi descris prin două ecuații de reacție:
2Ca 3 (PO 4) 2 + 6SiO 2 = 6CaSiO 3 + P 4 O 10
P4O10 + 10C = 10CO + P4.
Sau în rezumat:
2Ca 3 (PO 4) 2 + 6SiO 2 + 10C = 6CaSiO 3 + 10CO + P 4.
Compuși ai fosforului. Cu un anumit grad de convenție, putem spune că în numeroșii săi compuși, fosforul poate fi în următoarele stări de oxidare: –3, –1 și de la 0 la +5. Dacă presupunem că în fosfină (PH 3), fosforul se află în cea mai scăzută stare de oxidare de –3, atunci toate stările de oxidare ciudate sunt obținute datorită adăugării succesive de atomi de oxigen în fosfor, fiecare dintre aceștia trăgând doi electroni. În plus, posibilitatea formării de legături P - P în unele substanțe duce la apariția stărilor de oxidare +2 și +4.
P –3: fosfină PH3, trietilfosfină P (C2H5) 3;
P –1: oxid de trietilfosfină PO (C 2 H 5) 3 și dimetil clorofosfină P (CH 3) 2 Cl;
P 0: substanță simplă;
P +1: acizi fosfinici și dietilfosfinici:
P +2: acid hipodifosforos și derivații săi:
P +3: acizi fosfonici, alchilfosfonici și derivații lor:
P +4: acid hipofosforic și derivații săi:
P +5: acizi fosforici și derivații lor:
Cei mai importanți compuși anorganici ai fosforului:
Fosfină PH 3 (fosfură de hidrogen), un gaz incolor cu miros caracteristic de usturoi. Fosfina pură se aprinde în aer doar la 150 ° C, dar de obicei conține urme de difosfină mai activă (P 2 H 4) ca impuritate și, prin urmare, se aprinde spontan în aer la temperatura camerei. Când fosfina este oxidată, se formează acid fosforic:
PH 3 + 2O 2 = H 3 PO 4.
Fosfura de hidrogen se dizolvă în apă pentru a forma o soluție neutră. Fosfina prezintă proprietăți de bază slabe. Este protonat (atașează un proton) (cu formarea ionului PH 4 +) numai de cei mai puternici acizi:
PH 3 + HI = PH 4 I.
Sărurile de fosfoniu rezultate sunt instabile termic și se descompun de apă.
Fosfina poate fi obținută prin dizolvarea fosforului alb în alcalii, prin acțiunea soluțiilor de acid mineral asupra fosfurilor metalice sau prin descompunerea termică a acidului fosfonic:
Mg 3 P 2 + 3H 2 SO 4 (soluție) = 2PH 3 + 3MgSO 4
4H 3 PO 3 = PH 3 + H 3 PO 4.
„Incendiile rătăcitoare” care apar uneori în mlaștini sunt o consecință a arderii spontane a fosfinei, care se formează datorită reducerii biochimice a eterilor organici ai fosforului.
Fosfină utilizat în sinteza compușilor organofosforici și a fosforului de înaltă puritate.
Fosfura de hidrogen este un gaz extrem de otrăvitor. Rezultatul letal este observat după o ședere de jumătate de oră în atmosferă cu o concentrație de 0,05 mg / l PH3.
Acid fosfinic (hipofosforos învechit) H 3 PO 2, cristale incolore, răspândite în aer și ușor solubile în apă, Tm 26,5 ° C. În industrie, se obține prin fierberea fosforului alb cu o suspensie apoasă de nămol de Ca (OH) 2 sau Ba (OH) 2. Hipofosfitul de calciu format este tratat cu sulfat de sodiu sau soluție de acid sulfuric pentru a obține hipofosfit de sodiu sau acid liber, care sunt produse comerciale.
Acidul fosfinic formează numai săruri monosubstituite (cu excepția K2 HPO2). Echilibrul a fost dovedit spectroscopic:
Când este încălzit, acidul hipofosforos se descompune pentru a forma un amestec complex de produse.
Acidul și sărurile sale sunt utilizate pe scară largă ca agenți reducători (de exemplu, în placarea cu nichel), antioxidanți în rășini alchidice și stabilizatori în multe reacții de polimerizare.
Oxid de fosfor (III) (anhidridă de fosfor) P 4 O 6. O substanță incoloră, cristalină, foarte toxică, cu miros neplăcut. T pl 23,8 ° C. Structura sa poate fi ușor reprezentată pe baza structurii fosforului alb:
Se obține prin oxidarea incompletă a fosforului elementar și apoi purificat de impurități prin recristalizare din disulfură de carbon.
P 4 O 6 se descompune la încălzire, formează acid fosfonic cu apă, reacționează violent cu halogeni, atașează ușor sulf:
P 4 O 6 + 6H 2 O = 4H 3 PO 3
3P 4 O 6 + 12Br 2 = 8POBr 3 + P 4 O 10
P 4 O 6 + 4S = P 4 O 6 S 4.
Acid fosfonic H 3 PO 3 este o substanță cristalină incoloră, extrem de higroscopică, mp 74 ° C. Se dizolvă bine în apă, obținută prin interacțiunea triclorurii de fosfor cu apa sau acidul oxalic anhidru:
PCl 3 + 3H 2 C 2 O 4 = H 3 PO 3 + 3CO 2 + 3CO + 3HCl.
Fosfonicul (mai des numit fosfor) este dibazic, deoarece un atom de hidrogen este legat de fosfor, deși există dovezi ale existenței unui echilibru puternic deplasat spre dreapta:
P (OH) 3 "H 2 PO 3 H.
Nu există fosfiți metalici trisubstituiți, dar au fost obținuți esteri organici trisubstituiți - P (OC 2 H 5) 3.
Când soluția acidă este încălzită, se formează hidrogen și acid fosforic.
Acidul fosfonic și sărurile sale sunt de utilizare limitată ca agenți reducători.
Triclorură de fosfor PCl 3 este un lichid cu miros neplăcut înțepător care fumează în aer. Bp 75,3 ° C, Tm –40,5 ° C. În industrie, se obține prin trecerea clorului uscat printr-o suspensie de fosfor roșu în PCl 3. Se dizolvă bine în mulți solvenți organici, aproape complet hidrolizați de apă:
PCl 3 + 3H 2 O = H 3 PO 3 + 3HCl.
Este utilizat pe scară largă în sinteza organică.
Pentaclorura de fosfor PCl 5 este o substanță cristalină galben deschis, cu o nuanță verzuie, cu un miros neplăcut. Cristalele au o structură ionică. Aer T 159 ° C. Se obține prin interacțiunea PCl 3 cu clorul sau S 2 Cl 2:
PCl 3 + Cl 2 = PCl 5
3PCl 3 + S 2 Cl 2 = PCl 5 + 2PSCl 3.
Hidrolizat cu apă în trioxiclorură:
PCl 5 + H20 = POCl 3 + 2HCI
Este utilizat pe scară largă în prepararea altor compuși ai fosforului și în sinteza organică.
Oxid de fosfor (V) (anhidridă fosforică) P 2 O 5. Sunt cunoscute mai multe modificări polimorfe ale pentoxidului de fosfor, dintre care cea mai importantă este așa-numita formă H și această formă este produsă de industrie atunci când fosforul este ars într-un exces de aer uscat. Forma H este o pulbere cristalină albă, extrem de higroscopică, care se sublimează la 359 ° C. Când umezeala este absorbită din aer, se transformă într-un amestec complex de acizi metafosforici, dar când interacționează cu un exces de apă caldă se transformă în fosforic. acid:
P 4 O 10 + 6H 2 O = 4H 3 PO 4.
Un fragment din structura sa „asemănătoare diamantului” poate fi obținut cu ușurință din cel pentru P 4 O 6:
Anhidrida fosforică este cel mai puternic agent de uscare cunoscut. Datorită acestui fapt, este utilizat pe scară largă în practica de laborator. Deshidratează sulfuric, nitric, percloric și alți acizi concentrați, precum și mulți compuși organici:
4HNO 3 + P 4 O 10 = 2N 2 O 5 + 4HPO 3
2H 2 SO 4 + P 4 O 10 = 2SO 3 + 4HPO 3.
În practică, capacitatea de deshidratare a P 4 O 10 este complicată de formarea unui film dens de acizi fosforici pe suprafața sa. Acest lucru poate fi parțial evitat prin utilizarea unui amestec de anhidridă fosforică cu vată de sticlă.
Oxid de fosfor (V)- agent de condensare și deshidratare în sinteză organică și anorganică. Catalizator (sprijinit pe pământ de diatomee) pentru polimerizarea izobutilenei.
Acid ortofosforic adesea menționat simplu fosforic, H 3 PO 4. Cristale incolore, răspândite în aer. Tm 38,5 ° C. Acidul fosforic a fost descris pentru prima dată în 1680 de Robert Boyle, care a stabilit că o soluție apoasă de produse de ardere a fosforului are proprietăți acide. În industrie, acidul fosforic se obține în două moduri: prin dizolvarea anhidridului fosforic în apă (proces "uscat") și prelucrarea concentratului de apatit cu 85-90% acid sulfuric (proces "umed"):
Ca 10 (PO 4) 6 F 2 + 10H 2 SO 4 + 20H 2 O = 6H 3 PO 4 + 2HF + 10CaSO 4 2H 2 O.
A doua metodă este mai economică și cea mai mare parte a acidului (pentru producerea îngrășămintelor) este produs în acest fel, dar H 3 PO 4 pur se obține prin prima metodă.
Acidul fosforic este tribazic, dar constanta de disociere pentru a treia etapă este foarte mică (K 3 = 4,4 · 10 -13), prin urmare este titrat într-o soluție apoasă ( cm... TITRARE) numai la hidrofosfat, adică ca două baze. Formează fosfați anorganici cu unu, doi și trei substituiți.
Acidul fosforic este utilizat pe scară largă în metalurgie - pentru curățarea, gravarea și electropulirea suprafețelor metalice. Acidul diluat este folosit ca „convertor de rugină”, deoarece formează o peliculă insolubilă de fosfat acid de fier pe suprafața fierului și a oțelului, care protejează metalul de coroziune. De asemenea, este utilizat ca agent de lipire în multe materiale de construcție. Acidul alimentar este utilizat la fabricarea băuturilor răcoritoare și a multor alte alimente.
Fosfații de amoniu conferă rezistență la foc lemnului. Fosfații de calciu și sodiu sunt folosiți pe scară largă în industria alimentară (praf de copt, stabilizatori pentru produse lactate), sunt componente ale pastelor de dinți și produselor de curățare. În plus, una dintre cele mai importante aplicații ale fosfaților metalelor alcaline este prepararea sistemelor tampon, dintre care cel mai faimos este un amestec de KH 2 PO 4 și Na 2 HPO 4.
Viața nu poate exista fără fosfor, acest element este necesar atât pentru particulele submicroscopice - viruși, cât și pentru sistemele de viață foarte organizate - animale și oameni.
Fosforul este al șaselea cel mai abundent element din corpul uman după oxigen, hidrogen, carbon, azot și calciu. Cantitatea de fosfor este de 1–1,5% din greutatea corporală.
Există mai multe funcții importante îndeplinite de compușii fosforului în corpul uman:
Creșterea și menținerea integrității oaselor și a dinților... Oasele conțin aproximativ 85% din totalul fosforului (sub formă de hidroxiapatită) din organism.
Participarea la reacții catabolice și anabolice... Deosebit de importante sunt coenzimele care conțin fosfor - substanțe moleculare scăzute de natură neproteică, care acționează ca parte a enzimelor și necesare pentru conversii catalitice specifice. Unele coenzime sunt bine cunoscute de mulți - adenozin trifosfat (ATP), nicotinamidă adenină dinucleotid fosfat (NADP), flavină mononucleotidă (FMN), piridoxal fosfat, tiamin pirofosfat, coenzima A și altele. Fiecare coenzimă are o funcție specifică în celulă. De exemplu, hidroliza ATP în ADP este o reacție, atunci când este asociată cu care reacțiile potențial endergonice (cu absorbție de energie) se transformă în exergonice (cu eliberare de energie), care este necesară în implementarea celor mai importante procese biochimice.
Servește ca precursor în sinteza fosfolipidelor - esteri ai acidului fosforic și ai lipidelor (conțin reziduuri de glicerol sau sfignozină, acizi grași și acid fosforic). Fosfolipidele au o caracteristică interesantă - se dizolvă atât în apă (datorită fosfatului), cât și în ulei (datorită reziduurilor de hidrocarburi ale unui acid gras) și această caracteristică caracteristică le face o componentă importantă a membranelor celulare, deoarece o astfel de structură membranară permite penetrarea în celulă (sau de la ea) către substanțe nutritive solubile în apă și în grăsimi.
Servește ca precursor în sinteza ADN-ului și ARN-ului. Acești purtători de informații genetice au fost izolați pentru prima dată în 1869 de Misher și numiți de el nucleină. Misher a stabilit conținutul unei cantități semnificative de fosfor în nucleină. ADN-ul și ARN-ul sunt molecule de polimer cu spirale dublu-catenare. Coloana vertebrală a acestora este formată din rămășițele pentozelor (dezoxiriboză pentru ADN și riboză pentru ARN) și fosfat. Importanța fosforului în menținerea integrității ARN și ADN a fost confirmată în experimentele cu fagi (viruși care infectează celulele bacteriene) etichetate cu radiofosfor. Au fost numiți fagi suicidari, deoarece pe măsură ce fosforul radioactiv a decăzut, structura acidului nucleic a fost atât de deteriorată încât a devenit letală pentru virus.
Participă (aproximativ 1% P în organism) la crearea capacității tampon a fluidelor și celulelor corpului. Si asta e.
În toate organismele vii, elementul nr. 15 se găsește exclusiv sub formă de anion ortofosfat sau esteri organici ai acidului fosforic (de fapt, sub formă de fosfat anorganic), prin urmare, împreună cu termenul „fosfor”, atunci când se discută despre aspectele biologice rolul unui element, este adesea folosit conceptul de "fosfat anorganic".
Importanța fosfaților în alimentația umană este enormă. Aproape tot fosforul este absorbit de corpul uman sub formă de fosfați anorganici; în medie, aproximativ 70% din fosforul consumat cu alimente este absorbit. Necesarul zilnic pentru un element pentru femeile însărcinate și care alăptează este de 1500 mg, pentru copii cu vârsta cuprinsă între 2 și 6 ani 800 mg, pentru copii cu vârsta cuprinsă între 10 și 12 ani - 1200 mg, pentru un adult 800 mg.
Datorită prevalenței fosfaților în natură, dieta zilnică obișnuită a unui adult conține fosfor de 7-10 ori mai mult decât necesarul zilnic pentru acesta, prin urmare, este foarte rar să întâlnim cazuri de aport insuficient al acestui element în organism. Combinația corectă de calciu și fosfor în dietă este mai importantă, deoarece formarea țesutului osos este asociată cu ambele elemente. Se observă că, dacă organismului îi lipsește calciu, atunci, de regulă, se detectează imediat un exces de fosfor și invers. Studii detaliate au permis stabilirea faptului că aportul optim zilnic de fosfor din alimente este echivalent cu cel pentru calciu, adică alimentele trebuie să conțină aceeași cantitate de fosfor și calciu în greutate (excepția este norma pentru sugari). Următoarele sunt câteva exemple de conținut de fosfor și calciu din alimentele obișnuite:
| Produs | Ca, mg / 100g | P, mg / 100g | Ca / P |
| Friptura de vita | 12 | 250 | 0,05 |
| Tot laptele | 118 | 93 | 1,26 |
| Fasole fierte | 50 | 37 | 1,35 |
| Cod prăjit | 31 | 274 | 0,11 |
| Pâine de grâu | 84 | 254 | 0,33 |
| Cartofi | 7 | 53 | 0,13 |
| Merele | 7 | 10 | 0,70 |
| Ou de gaina | 54 | 205 | 0,26 |
Se cunosc, de asemenea, unele boli asociate cu un exces de fosfat anorganic în alimente.
Domeniul de aplicare a compușilor fosforici este imens și nu este posibil să se facă o analiză cuprinzătoare a acestuia. Definiția lui AE Fersman: „Fosforul este un element al vieții ...” găsește o confirmare pe scară largă. Fosforul este un element nu numai al vieții biologice, ci și al vieții de zi cu zi; într-adevăr, compușii care conțin fosfor sunt folosiți în agricultură, medicină, farmacologie, cercetare științifică, industria alimentară și chimică, construcții, metalurgie, tehnologie și, în cele din urmă, în viața de zi cu zi viaţă. Nu a fost întotdeauna cazul și, mult timp după descoperirea lui Brand, fosforul sa dovedit a fi implicat în multe povești proaste, totul a început cu speculațiile lui Brand și ale adepților săi. În plus, inscripții „misterioase” intermitente pe pereți în temple și „miracolul autoaprinderii lumânărilor”. Mult timp, au existat prejudecăți și superstiții asociate cu luminile „rătăcitoare” care apar uneori peste mlaștini și sunt o consecință a arderii spontane a fosfinei.
Cea mai mare parte (80-90%) din minereul fosfat extras este utilizat pentru obținerea îngrășămintelor. În 1799 s-a dovedit că fosforul este necesar pentru viața normală a plantelor. Acumulându-se în biomasă, fosforul dispare din sol. În fiecare an, recolta mondială îndepărtează de pe câmpuri câteva milioane de tone de fosfor, împreună cu azot și potasiu, astfel încât este necesar să-și reînnoiască resursele în stratul fertil. În cele mai vechi timpuri, oamenii fertilizau solul cu balegă, oase și guano. Primul îngrășământ artificial cu fosfor - superfosfatul - a fost obținut în Anglia în 1839 de Lauz, iar în 1842 a fost organizată acolo prima sa producție industrială. În Rusia, prima întreprindere pentru producerea superfosfatului a apărut în 1868. Acum se obține prin tratarea apatitei cu acid sulfuric:
Ca 10 (PO 4) 6 F 2 + 7H 2 SO 4 = 3Ca (H 2 PO 4) 2 + 7CaSO 4 + 2HF.
Sulfatul de calciu produs lateral nu este separat.
Un produs mai valoros este superfosfatul dublu, deoarece conține de trei ori mai mult fosfor în greutate, este obținut prin tratarea apatitei cu acid fosforic:
Ca 10 (PO 4) 6 F 2 + 14H 3 PO 4 + 10H 2 O = 10Ca (H 2 PO 4) 2 · H 2 O + 2HF.
Ponderea producției de îngrășăminte care conțin un singur fosfor este în scădere și se produc îngrășăminte din ce în ce mai complexe care conțin doi sau trei nutrienți. Majoritatea îngrășămintelor cu fosfor produse în Rusia sunt amofos, diammofos și azofos. Producția anuală mondială de îngrășăminte fosfat la începutul secolului XXI. s-a ridicat la 41 de milioane de tone, iar cantitatea totală a tuturor îngrășămintelor - 190 de milioane de tone. Principalii producători de îngrășăminte cu fosfați sunt Maroc, SUA și Rusia, iar principalii consumatori sunt țările din Asia, America Latină și Europa de Vest.
Compoziția necesară a îngrășământului aplicat și eficacitatea acestuia depind de caracteristicile solului, de exemplu, pH-ul, dar solubilitatea îngrășămintelor cu fosfat determină timpul în care este absorbit de plante și proporția de fosfor asimilat, care este de obicei mic și este de aproximativ 20%.
Yuri Krutyakov
Literatură:
Figurovsky N.A. Descoperirea elementelor și originea numelor lor... M., Știință, 1970
Fosforul din mediu... Ed. E. Griffith. M., „Lumea”, 1977
Tehnologia fosforului... Ed. V.A. Ershova. L., „Chimie”, 1979
Corbridge D. Fosfor: Fundamentele chimiei, biochimiei, tehnologiei... M., „Lumea”, 1982
Librărie populară de elemente chimice... M., Știință, 1983
Resurse online: fosfor: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/phosphate_rock/
Pământul arabil se micșorează în întreaga lume. Se presupune că până în 2050 indicatorii suprafeței lor per persoană vor scădea de 2 ori, ceea ce este asociat cu creșterea populației, urbanizare, secetă și probleme de mediu. Aproximativ 9 miliarde de oameni în 2050 vor forma cererea de alimente, ceea ce va necesita o creștere a producției cu 70% față de nivelurile actuale. Fără îndoială, aceasta este una dintre provocările globale pentru umanitate, care vor fi resimțite din ce în ce mai clar de-a lungul anilor.
Una dintre metodele de depășire este dezvoltarea tehnologiilor agricole, inclusiv utilizarea îngrășămintelor minerale, dintre care cele mai frecvente sunt azotul, fosforul și potasa. Cererea de fosfați, utilizată ca materie primă pentru o porțiune semnificativă de îngrășăminte, va crește semnificativ de-a lungul anilor. Și în absența unor alternative categorice la acest mineral, accesul la acesta va deveni o componentă importantă a securității alimentare a multor țări. „Aurul alb”, așa cum s-a numit fosfați în ultimii ani, poate provoca chiar războaie pe Pământ, așa cum se întâmplă astăzi cu petrolul.
Datorită epuizării depozitelor, una dintre puținele regiuni de pe planetă unde vor rămâne în cantitate suficientă va fi Marocul. Conține până la 75% din rezervele mondiale de fosforite (minereuri care conțin elemente de fosfor) și astăzi este un jucător major pe piața îngrășămintelor minerale și a materiilor prime pentru aceasta. În acest sens, rolul țării pe piața globală va crește, iar regatul, potrivit unor oameni de știință, se poate îmbogăți în mod semnificativ în următoarele decenii.
Pe de altă parte, din cauza unei posibile penurii de îngrășăminte, bogăția de fosfor din Maroc poate provoca un alt conflict. Acest lucru este valabil mai ales pentru cea mai explozivă regiune a țării, Sahara de Vest, ale cărei rezerve dovedite de fosforite sunt de 1,7 miliarde de tone (și de cea mai bună calitate), iar rezervele estimate sunt de până la 10 miliarde de tone. Situația din această regiune a fost relativ stabilă de mai bine de 20 de ani, ceea ce este în mare parte facilitat de absența unor rezerve mari și dovedite de hidrocarburi în intestine și alte resurse extrem de profitabile și, prin urmare, un război potențial nu va da roade. Cu toate acestea, datorită depozitelor de fosforite, a căror importanță va crește în lume, conflictul se poate aminti din nou de el însuși după ceva timp.
Cu toate acestea, prognozele pentru astfel de perioade par a fi foarte superficiale și supuse influenței multor factori, prin urmare, ne vom limita la analiza situației actuale și a perspectivelor pe termen mai scurt.
Marocul ocupă locul doi în lume în ceea ce privește producția de fosfați (30 de milioane de tone în 2014), în spatele Chinei (100 de milioane de tone în 2014). Urmează Statele Unite (27,1 milioane tone în 2014), Rusia (10 milioane tone în 2014), Brazilia (6,75 milioane tone în 2014), Egipt și Iordania (6 milioane tone fiecare în 2014), Tunisia (5 milioane tone în 2014), Israel (3,6 milioane de tone în 2014). În același timp, există o tendință descendentă a producției în Statele Unite și China. Până în 2018, se preconizează că producția globală va crește la 258 milioane tone de la 225 milioane tone în 2014, care va fi asigurată în principal de Maroc și, într-o măsură mai mică, de Rusia, Kazahstan, Peru, Iordania. Rabat intenționează să extindă producția la 55 de milioane de tone până în 2020. Astăzi, veniturile Regatului din extracția, prelucrarea și exportul fosfaților sunt estimate la 25 de miliarde de dolari. Crește și producția de îngrășăminte, al cărei volum ar trebui să ajungă la 12 milioane de tone în 2017 (în 2011, cifra era de 4,5 milioane de tone pe an, în 2013 - 7,4 milioane de tone pe an).
Rezervele acestei materii prime au fost descoperite aici în 1920, în același timp a fost creată compania Office Cherifienne des Phosphates (denumită în continuare OCP), care este un monopol în această zonă. Principalele zăcăminte exploatate ale regatului sunt Khuribga, Yusufiya, Bu-Kraa, Ben-gerir. Există instalații de procesare a fosfatului și a îngrășămintelor în Safi și Jarf Lasfar, în timp ce Al Aayoun, Safi, Jarf Lasfar și Casablanca au facilități portuare echipate pentru încărcarea materiilor prime și a produselor fosfat din acestea.
Prețurile mondiale pentru îngrășăminte și materii prime pentru producția lor depind în mare măsură de o serie de factori obiectivi, precum condițiile climatice, starea economiei mondiale, prețurile pentru produsele agricole. Astfel, 2014 a arătat o creștere foarte scăzută a producției agricole, ceea ce a determinat o scădere a cererii de materii prime pentru îngrășăminte. Utilizarea îmbunătățită a îngrășămintelor pentru a economisi îngrășăminte în America de Nord și Europa a contribuit, de asemenea, la acest lucru. Din acest motiv, veniturile din sectorul extractiv din Maroc depind în mare măsură de factori externi.
Consumul global de îngrășăminte fosfat este estimat la 179 milioane tone / an. Dintre acestea, doar 75 de milioane de tone sunt satisfăcute de aprovizionarea externă, iar în următorul deceniu această cifră ar trebui să crească la 98 de milioane de tone. Lupta pentru piețe pentru îngrășăminte și materii prime pentru acestea face parte din strategia OCP pentru următorii ani.
Principalii consumatori de îngrășăminte cu fosfați sunt SUA, India, China și Brazilia, în acestea din urmă consumul crește la cele mai rapide rate. Probabil, creșterea cererii va veni din America Latină și din țările asiatice, în primul rând din India.
Există condiții prealabile serioase pentru creșterea cererii de îngrășăminte în Africa, care este în primul rând asociată cu situația demografică. În același timp, nivelul mediu al consumului de îngrășăminte pe unitate teritorială este unul dintre cele mai scăzute din lume și, în termeni cantitativi, Continentul Negru consumă doar 3% din îngrășăminte cu fosfor. Într-o astfel de situație, este evidentă necesitatea creșterii producției agricole și, în consecință, a consumului de îngrășăminte pe continentul african. Marocul a depus eforturi în ultimii ani nu numai pentru a extinde capacitatea de producție, ci și pentru a încuraja o piață durabilă și în curs de dezvoltare a produselor din Africa.
Principalul pas făcut în această direcție este deschiderea în februarie 2016 a unui complex de procesare a fosfaților, ale cărui produse sunt destinate în întregime țărilor africane. Construcția a fost lansată în 2012, volumul investițiilor s-a ridicat la 484 de milioane de euro, iar instalațiile construite vor permite producerea a 1,4 milioane de tone de acid sulfuric, 450 de mii de tone de acid fosforic și 1 milion de tone de îngrășăminte cu fosfat pe an. Proiectul a inclus și construcția de spații pentru depozitarea a 200 de mii de tone de produse. În plus, a fost construită o instalație de desalinizare a apei cu o capacitate de 25 de milioane de metri cubi. m pe an, care este planificat să se tripleze în următorii ani. Investitorul proiectului a fost OCP, care a efectuat, de asemenea, o analiză cuprinzătoare a solurilor din unele țări africane pentru disponibilitatea substanțelor nutritive pentru a adapta îngrășămintele produse la terroirul african.
OCP susține că decizia de a construi capacități pentru Africa a fost luată de regele Mohammed al VI-lea singur, cu scopul de a promova dezvoltarea Africii. Iar rolul Marocului ca principal producător de îngrășăminte fosfatice în Africa ar trebui să contribuie la „revoluția verde” de pe continent, adică la modernizarea rapidă și radicală a agriculturii. Această strategie OCP este legată de conducerea sa la sloganul prezentat de Mohammed al VI-lea în timpul unei vizite în Nigeria în 2014 conform căreia „Africa trebuie să aibă încredere în Africa”. Adică, Rabat ar trebui să devină un furnizor important și fiabil de îngrășăminte către țările continentului negru.
Un acord privind cooperarea în producția și furnizarea de îngrășăminte a fost semnat în 2014 cu Gabon, cooperarea cu Mali, Etiopia și alte țări din acest domeniu se dezvoltă.
Astfel, Rabat depune eforturi active pentru a-și extinde influența agricolă pe continent. Pe lângă exportul de îngrășăminte și alte produse fosfatate, acest lucru este confirmat de așa-numitul „plan verde” pentru dezvoltarea agriculturii, care pretinde a fi un fel de reper pentru Africa.
Scopul Marocului este de a deveni lider în regiune într-un domeniu atât de important ca agricultura. Ținând cont de potențialul său, datorită rezervelor uriașe de fosforite, Rabat își poate deja extinde semnificativ pe termen mediu influența politică, devenind un donator agricol și un important furnizor de „aur alb” pentru unele țări africane. De exemplu, în timp util a existat Libia.
Desigur, nu merită exagerat potențialul regatului: rezervele de fosforite și posibilitatea procesării lor sunt o componentă importantă, dar nu decisivă, a agriculturii. Mai mult, progresul științific și tehnologic nu se oprește, iar tehnologiile de mâine ar putea reduce importanța îngrășămintelor cu fosfor. Cu toate acestea, Africa, pentru toate problemele sale, este un centru imens și în creștere rapidă a cererii de produse alimentare și bunuri și tehnologii conexe. În unele țări, sectorul agricol va urma, în orice caz, cu succes calea modernizării și dezvoltării dinamice, pur și simplu nu există altă cale de ieșire pentru rezolvarea securității alimentare a continentului. Și capacitatea de a transforma regatul într-un furnizor mare și permanent de îngrășăminte ca parte integrantă a agriculturii este foarte importantă. Spre deosebire de Tunisia, unde industria fosfatului este în criză cauzată de revoluție și instabilitate politică, Marocul are condiții bune pentru dezvoltarea și susținerea sectorului.
În opinia noastră, piața africană a îngrășămintelor poate fi de interes pentru Rusia, precum și una dintre modalitățile de diversificare a politicii sale de export și de reducere a dependenței sale de sectorul hidrocarburilor. Inclusiv sub forma unei posibile cooperări cu Marocul. Pentru aceasta, există resurse naturale sub forma unor rezerve relativ mari de fosfați și alte materii prime și experiență în exportul tehnologiilor de producție a îngrășămintelor, inclusiv din epoca sovietică. Și este mai oportun să ocupi o nișă aici acum, deoarece investițiile în acest sector sunt relativ ieftine, iar piața are un potențial de creștere bun.
Un alt proiect OCP anunțat este extinderea capacității de producție la câmpul Bu-Kraa din Sahara de Vest și construcția de instalații de producție a îngrășămintelor, precum și construcția unei instalații portuare în Al Aayoun. Costul total al proiectului este estimat la 1,5 miliarde de euro, cu o durată preconizată de 5 ani.
Pe lângă Africa, India și țările din America Latină sunt considerate o destinație importantă pentru exportul de îngrășăminte și fosfați marocani.
Îngrășămintele reprezintă 98% din exporturile marocane către America de Sud (41,3 milioane de dolari în 2013). Principalul partener economic al Rabat aici este Brazilia, unde în 2013 OCP deținea 50% din producătorul de îngrășăminte minerale Bunge Limited
Pagina 2
Creșterea semnificativă a capacității de extracție a fosforitilor din bazinul Karatau, finalizarea construcției uzinei de fosfor Chimkent și a uzinei cu superfosfat dublu Dzhambul și punerea în funcțiune a capacităților la două noi uzine de fosfor din sudul Kazahstanului
Lucrările pilot sunt în curs de extragere a fosforitelor prin metode geotehnice. În acest caz, zdrobirea minereului în corpul minereului este efectuată de un hidromonitor, coborât în fântână, cu alimentarea ulterioară a pulpei către instalațiile de prelucrare.
În industria minieră din Maroc, rolul principal îl joacă extracția fosforitelor (de la 20 la 50% din valoarea totală a industriei miniere), precum și minereurile de plumb-zinc și mangan (aproximativ 20% din valoarea totală ) și minereuri de cobalt.
O altă companie care operează în domeniul exploatării fosfatului în bucată. Florida, operează două stații de releu într-un sistem de conducte de 8 km. În acest sistem, nămolul este evacuat într-un bazin, din care este captat de următoarea pompă pentru transport ulterior. Stațiile de releu sunt utilizate, în special, pentru a preveni creșterile de presiune și eliberarea de aer aspirat în conductă. Experiența a arătat că, sub influența presiunii create de acest aer, dacă nu este eliberat periodic, este posibil să se distrugă conductele sau carcasele pompei.
Statele Unite asigură în prezent 50% din producția de fosforite în țările capitaliste și deține cea mai puternică industrie pentru prelucrarea lor. SUA reprezintă 33% din producția totală de îngrășăminte cu fosfat din țările capitaliste și 70% din producția de fosfor.
Depozitele statului Florida, care oferă 80% din producția de fosforite din țară, sunt de cea mai mare importanță practică. Acest lucru se datorează condițiilor favorabile apariției fosforitilor, calității lor ridicate, apropierii de centrele consumatoare și de porturile maritime. Dominat de depozite de tip marin, reprezentate în principal de pietricele.
În ceea ce privește calitatea, fosforitele algeriene sunt mult inferioare celor marocane și tunisiene, care au avut un efect de restricție asupra dezvoltării exploatării fosforitului în Algeria.
Pe lângă aceste zăcăminte, există multe altele: Belorusskie, Saratov, Chuvash, Kostroma, care pot fi și surse majore de extracție a fosforitului. În cele din urmă, recent, în anii 50, fosforitele au fost găsite în Siberia de Vest și de Est - depozite Gorno-Shorskiy, Seibinskiy.
Cu toate acestea, primii pași în mecanizarea exploatării în fosă a fosforitelor datează din anii 1930, când, la mina Lopatinsky, din inițiativa și sub îndrumarea inginerului NV Melnikov, operațiunile miniere au început să fie echipate cu un excavator cu cupă și o mașină de descărcat cu design local.
Janatas și alte mine au fost comandate, precum și facilități la Asociația de producție Chimkent de fosfor, la uzina chimică Guryev, uzina de plastice Shevchenko și uzina de fosfor Novodzhambul. Au fost puse în funcțiune noi capacități pentru extracția fosforitelor în bazinul Karatau și în regiunea Aktobe, construcția rafinăriei de petrol Chimkent și a uzinelor de anvelope se apropie de finalizare.
Printre rocile fosfat care conțin uraniu din Statele Unite, rocile fosfat din statul Florida pot fi de un anumit interes. Statul Flrrida este principala sursă de extracție a fosforitului din țară. Aici se extrag anual 25-30 de milioane de tone de fosforite, din care se obțin 9 milioane de tone de fosforite comerciale. Rezervele industriale de minereuri de fosforit sunt estimate la 5 miliarde de g, cu un conținut de 0 01 - 0 15% oxid de uraniu sau mai mult de 500 mii g oxid de uraniu.
Printre rocile fosfat care conțin uraniu din Statele Unite, rocile fosfat din statul Florida pot fi de un anumit interes. Florida este principala sursă de exploatare a rocilor fosfatice din țară. Aici se extrag anual 25-30 de milioane de tone de fosforite, din care se obțin 9 milioane de tone de fosforite comerciale. Rezervele industriale de minereuri de fosforit sunt estimate la 5 miliarde de tone cu un conținut de 0 01 - 0 15% oxid de uraniu, sau peste 500 mii tone oxid de uraniu.
În viitorul apropiat, este planificată organizarea exploatării pe scară largă a fosforitelor și a producției de îngrășăminte în Australia, Arabia Saudită, Peru. Raportul s-a axat pe impactul asupra mediului al exploatării și prelucrării fosfatului în Statele Unite.
Florida ocupă un loc special. Este cea mai mare zonă minieră de fosforit din Statele Unite. Acesta reprezintă 34% din totalul rezervelor acestui tip de materie primă și - 80% din producția sa. Extracția fosforitelor, datorită condițiilor favorabile de apariție, se realizează într-un mod deschis cu mecanizarea completă a proceselor de producție.
În ultimii ani, a existat o scădere a producției de fosfat în Statele Unite din cauza epuizării rezervelor și înlocuirea acestuia cu producția în țări precum Canada, Australia, China și țările africane. Pe termen lung, este de așteptat o creștere a producției datorită minelor și instalațiilor construite și în construcție pentru producția de acid fosforic: au fost construite noi mine în Canada, Australia și China, rezervele sunt explorate în Peru, Arabia Saudită, Sri Lanka , Egipt, Guineea-Bissau și alte țări africane; au fost construite noi fabrici în Maroc, Senegal, China, Australia și India; este planificată construirea de fabrici în Iordania, Sri Lanka, Peru, Arabia Saudită, Algeria și Africa de Sud.
Mai jos este dinamica producției de fosforite în 2000-2006. și structura producției pe regiuni ale lumii.
Dinamica producției mondiale de minereuri care conțin fosfor în 2000-2006
Sursa: IFA
Structura producției mondiale de minereuri care conțin fosfor în 2000 și 2006
Sursa: IFA
Rusia deține resurse semnificative pentru producția de fosfați. În conformitate cu datele Ministerului Resurselor Naturale ale Federației Ruse, soldul statului al rezervelor minerale include 48 de zăcăminte de minereuri fosfatice, inclusiv 19 apatit și 29 fosforit.
O caracteristică a bazei rusești de materii prime fosfatice este predominanța accentuată a rezervelor de minereu de apatită în structura sa. Principalele rezerve de materii prime fosfatate (minereuri apatite-nefeline) din Rusia sunt concentrate în Peninsula Kola, conținutul mediu de P 2 O 5 este de 17%. Baza acestei baze este depozitele de apatită din grupul Khibiny, care sunt fiind dezvoltat de SA „Apatite”. SA "Apatit" dezvoltă șase dintre cele mai mari zăcăminte de materii prime fosfat Khibiny din lume cu rezerve totale de minereu de 2,2 miliarde de tone și asigură peste 80% din cererea Rusiei de materii prime care conțin fosfor.
În 2006, a primit licențe de stat pentru dreptul de utilizare a subsolului în scopul extragerii minereurilor apatite-nefeline din depozitele Oleniy Ruchey și Partomchorr din regiunea Murmansk, Compania de Nord-Vest Fosforic CJSC, care face parte din exploatația Acron.
După flotație, se obține un concentrat de apatită cu un conținut de P 2 O 5 de 39,5%, care este potrivit pentru metoda de extracție de prelucrare a acestuia în acid fosforic. Cel mai mare furnizor rus de concentrat de apatită este Apatit (parte a exploatației Phosagro). Fabrica produce anual aproximativ 8,3 milioane de tone de concentrat, din care aproximativ 6 milioane de tone sunt furnizate prin contracte pe termen lung. În 2008, exploatația Phosagro a planificat să vândă toate volumele gratuite de concentrat pe bursă, dar ca urmare a unui dialog cu consumatorii, a fost găsit un compromis. Potrivit specialiștilor întreprinderii, în prima jumătate a anului 2008, aproximativ 800 de mii de tone de concentrat de apatită vor fi furnizate consumatorilor. Jumătate din acest volum ar trebui distribuit proporțional cu nevoile principalilor cinci consumatori la un preț fix pentru livrările directe (Combinație chimică Kirovo-Chepetsk, Dorogobuzh, Îngrășăminte minerale Voskresensky, Metakhim și Sredneuralsky Copper Smelter), cealaltă jumătate - la licitațiile de schimb. Prețul fix va fi de 2.232 RUB. pe tonă, ținând cont de inflație și de coeficientul de deteriorare a lucrărilor miniere și geologice la SA „Apatit” (prețul mediu în acest an este de 1.850 ruble pe tonă).
În 2007, Phosagro a oferit consumatorilor să semneze contracte pentru furnizarea de concentrat de apatită timp de trei ani, dar acest lucru a fost realizat numai de îngrășămintele minerale Rossoshansk și de întreprinderile proprii ale Phosagro. Acron are, de asemenea, un contract de cinci ani pentru furnizarea de concentrat de apatită, dar a fost încheiat nu de comun acord între părți, ci prin instanțe. Holdingul Dorogobuzh vrea să încheie același contract prin instanță. Ambele companii fac parte din holdingul Akron, care prin Nordic Rus Holding CJSC deține o participație minoritară în Apatit. Dimensiunea blocului de acțiuni este de 7,73% din capitalul autorizat.
Un alt producător rus de concentrat de apatită este Kovdor Mining and Processing Plant, care face parte din structura MHK Eurochem și oferă materii prime pentru întreprinderile companiei. În 2006, producția de concentrat de apatită la EuroChem a crescut cu 2,7% față de 2005 și s-a ridicat la 2.007 mii tone. Întregul volum al concentratului produs este trimis către instalațiile proprii ale companiei. În 2006, compania a abandonat exploatarea zăcământului de fosfat Kingisepp din regiunea Leningrad (dezvoltat de PG Phosphorit LLC).
Această resursă a fost practic epuizată de-a lungul deceniilor de funcționare a întreprinderii, iar utilizarea sa ulterioară a fost recunoscută ca inexpedientă. În cursul anului 2006, fabrica de exploatare și prelucrare a fosforitului a fost închisă și s-a finalizat conversia întreprinderii în apatit Kovdor. În prezent, se pune în funcțiune o nouă uzină de flotație apatită, care, împreună cu măsurile de înlocuire a mijloacelor fixe uzate fizic, reconstrucția și modernizarea instalațiilor de producție existente și implementarea cercetării și dezvoltării și a lucrărilor de proiectare și dezvoltare, vor crește volumul producția agricolă la 2,6-2,8 milioane de tone pe an și, de asemenea, pentru a asigura prelucrarea minereurilor din zăcământul apatit-personalit.
Volumele de producție de concentrat de apatit la întreprinderi în 2002-2007 (în termeni de 39,4% Р 2 О 5)
Companie | Volumul producției, mii de tone | |||||
| 2002 an | 2003 an | 2004 an | 2005 an | Anul 2006 | 2007 an | |
| Apatit, SA | 3 373,0 | 3 450,0 | 3 479,0 | 3 437,9 | 3 326,0 | 3 272,3 |
| Fabrica de extracție și prelucrare Kovdor | 665,0 | 671,0 | 688,6 | 737,0 | 755,9 | 932,3 |
| Total | 4 038,0 | 4 121,0 | 4 167,6 | 4 175,0 | 4 081,9 | 4 204,6 |
