منتديات حبة البركة - الفوسفــــات

الفوسفــــات

الفوسفات أحد المركبات الكيميائية التي تحوي الفوسفور والأكسجين في مجموعة الفوسفات PO43-. والفوسفات ضروري لنمو النباتات والحيوانات، وله استخدامات كثيرة في الأسمدة. ويشكِّل معدن الفوسفات المعروف بهيدروكسيباتيت جزءًا مهمًا من العظام والأسنان. وفي وقت ما، كان الفوسفات يستخدم على نطاق واسع في صناعة المنظفات حيث يساعد الفوسفات على إزالة القاذورات، ويزيل عسر الماء.
ويبدو أن الفوسفات الداخل في المنظفات يسهم في تلوث الماء. فهذه المركبات الموجودة في مياه النفايات تسمد النباتات البسيطة المسماة بالطحالب، التي تنمو في البحيرات والجداول. وعند موت الطحالب، يلوث تحللها الماء. وخلال السبعينيات من القرن العشرين الميلادي، حظرت بعض المدن والولايات الأمريكية استخدام منظفات الفوسفات، ولذلك فإن مصانع عديدة قدمت منظفات خالية من الفوسفات.
وهناك كميات كبيرة من الفوسفات الطبيعيّ توجد في صخور الفوسفات، ممتزجة في الغالب مع عناصر الكالسيوم والمغنسيوم، كما توجد أيضاً في بقايا الحيوانات والنباتات. وتتركز مناطق الإنتاج الرئيسية لصخر الفوسفات في الولايات المتحدة، والمغرب، والصين. وصخر الفوسفات هو المصدر الرئيسي للأسمدة المحتوية على الفوسفات. ويعمل سماد قابل للذوبان يسمى السوبر فوسفات، بشكل أسرع من الصخر المطحون، ويتم صنعه بطحن الصخر ومعالجته بحمض الكبريتيك

الخصائص الكيميائية

أيون الفوسفات هو أيون متعدد الذرات وله empirical formula P O43âˆ’ وله molar mass of 94.973 g/mol; ويتكون من ذرة فوسفور واحدة مركزية يحيط بها أربع ذرات متشابهة من الاكسجين في ترتيب على شكلمنشور رباعي tetrahedron . ويحمل أيون الفوسفاتشحنة صيغية formal charge سالبة مقدارها ناقص ثلاثة، وهو the conjugate base of the hydrogenphosphate ion, HPO42âˆ’, which is the conjugate base of H2PO4âˆ’, أيون الفوسفات ثنائي الهيدروجين, والذي بدوره هو the conjugate base of H3PO4, حمض الفوسفوريك. وهو hypervalent molecule (ذرة الفوسفور لديها 10 إلكترونات في itsvalence shell). الفوسفات هو أيضاً مركب فوسفوري عضوي organophosphorus صيغته OP(OR)/* خصائص كيميائية */ 3
ويتكون ملح الفوسفات عندما يلتحم أيون موجب بذرات أكسجين ذات الشحنة السالبة في الأيون, مشكلينمركباً أيونياً. والعديد من الفوسفاتات هم غير قابلين للذوبان في الماء عند درجة الحرارة والضغط القياسيان.
http://www.marefa.org/images/c/cf/3-...d-3D-balls.png

H3PO4

http://www.marefa.org/images/d/db/2-...e-3D-balls.png

H2PO4âˆ’

http://www.marefa.org/images/8/87/1-...e-3D-balls.png

HPO42âˆ’

http://www.marefa.org/images/b/b0/0-...e-3D-balls.png

PO43âˆ’

More precisely, considering the following three equilibrium reactions:
H3PO4 â‡Œ H+ + H2PO4âˆ’ H2PO4âˆ’ â‡Œ H+ + HPO42âˆ’HPO42âˆ’ â‡Œ H+ + PO43âˆ’the corresponding constants at 25°C (in mol/L) are (see phosphoric acid):
http://www.marefa.org/images/math/e/...5c0c762a2d.png
http://www.marefa.org/images/math/4/...ed05521c58.png
http://www.marefa.org/images/math/5/...c5d4c32db1.png
ولمركب شديد القاعدية pH (pH=13), نجد
http://www.marefa.org/images/math/e/...1cf329edfd.png
وهذا يوضح أن فقط PO43âˆ’ و HPO42âˆ’ هما المتواجدان بكميات كبيرة.
ولمركب متعادل القاعدية pH (مثل السيتوسول cytosol ذو القاعدية pH=7.0), فنجد
http://www.marefa.org/images/math/d/...11bfe2243c.png
ولذلك فقط H2PO4âˆ’ و HPO42âˆ’ ions يتواجدا بكميات كبيرة (62% H2PO4âˆ’, 38% HPO42âˆ’). لاحظ أن في السائل خارج الخلية (pH=7.4), فهذه النسبة تنقلب فتصبح (61% HPO42âˆ’, 39% H2PO4âˆ’).
For a strongly acid pH (pH=1), we find
http://www.marefa.org/images/math/1/...366d317399.png
showing that H3PO4 is dominant with respect to H2PO4âˆ’. HPO42âˆ’ and PO43âˆ’ are practically absent.
Phosphate can form many polymeric ions,diphosphate (also pyrophosphate), P2O74âˆ’,triphosphate, P3O105âˆ’, et cetera. The variousmetaphosphate ions have an empirical formula of PO3âˆ’ and are found in many compounds.
خام الفوسفات يمكن أن يحتوي على كميات كبيرة مناليورانيوم المتواجد طبيعياً. Subsequent uptake of such soil amendments can lead to crops containing uranium concentrations.

الكيمياء الحيوية للفوسفات

في الأنظمة الحيوية، يتواجد الفسفور كأيون فوسفات حر في محلول ويسمى فوسفات غير عضوي، لتمييزه عن الفوسفات المرتبط بمختلف إسترات الفوسفات. وعموماً يـُكتب الفوسفات غير العضوي كالتالي Pi وعندأس هيدروجيني فسيولوجي (محايد) يتكون أساساً من مزيج من أيونات HPO42âˆ’ و H2PO4âˆ’.
ويمكن تخليق الفوسفات غير العضوي بالتحليل المائي للپيروفوسفات، الذي يـُميـَّز PPi:
P2O74- + H2O http://www.marefa.org/images/thumb/9...ibrium.svg.png 2 HPO42âˆ’إلا أن أكثر الأماكن شيوعاً لتواجد الفوسفات هو في صيغة فوسفات الأدنوسين، (أحادي فوسفات الأدنوسين Adenosine monophosphate AMP، ثنائي فوسفات الأدنوسين Adenosine diphosphate ADP and ثلاثي فوسفات الأدنوسين Adenosine triphosphate - ATP) وفي DNA و RNA ويمكن اطلاقه بالتحليل المائي للـ ATP أو ADP. توجد تفاعلات مماثلة ثنائي فوسفات وثلاثي فوسفات النيوكليوتيدات الأخرى. وتحتوي روابط الفوسفوأنهيدريد في ADP و ATP، أو ثنائي وثلاثي فوسفات النيوكليوتيدات الأخرى، كميات عالية من الطاقة التي تعطيهم دورهم المحوري في جميع العضيات الحية. ويشار إليهم عموماً كفوسفات عالي الطاقة، مثلهم في ذلك مثل الفوسفاجنات في الأنسجة العضلية. وللمركبات مثل الفوسفينات المستبدَلة استخدامات في الكيمياء العضوية، إلا أنه لا يبدو أن لها نظائر طبيعية.
اضافة أو ازالة الفوسفات من البروتينات في جميع الخلايا خي استراتيجية محورية في تنظيم عمليات الأيض.

.

التواجد

الفوسفات في مصر

يعتبر الفوسفات في مصر واحداً من أهم الرواسب المعدنية من الناحيتين ، التعدينية والاقتصادية ،لأن إنتاجه كان ولا يزال يشغل مكاناً بارزا في مجال التعدين. ويرجع السبب في ذلك على الانتشار الواسع لتواجد الفوسفاتفي مصر إذ إنه يوجد على هيئة حزام من رواسبالفوسفات يمتد إلى مسافة حوالي 750 كم طولا من ساحل البحر الأحمر شرقا على الواحات الداخلة غربا.
أما أهميته الاقتصادية فتتلخص في أنه يصدر إلى الخارج بكميات كبيرة كما يتم تصنيع جزء منه على شكل أسمدة كيميائية تصنف كنوع من السوبر فوسفات .
وتتواجد مواقع الفوسفات التي لها أهمية اقتصادية بمصر في ثلاث مناطق رئيسية هي :
- وادي النيل بين أدفو و قنا :
ومن أهم مناطق التواجد منطقتا المحاميد و السباعيةوتقدر احتياطيات خام الفوسفات في منطقة المحاميدوحدها بحوالي 200 مليون طن كما تصل نسبة [خامس أكسيد الفوسفور] إلى حوالي 22% .
وقد أسفرت الدراسات الجيولوجية عن احتياطي يقدر بحوالي 1000 مليون طن بالمناطق المجاورة لمنطقةالمحاميد .
- ساحل البحر الأحمر بين سفاجة والقصير :
يتواجد خام الفوسفات بين ميناء سفاجة والقصيربمناطق أهمها [جبل ضوي] ومنطقة العطشان والحمراوين وتقدر الاحتياطيات من 200 إلى 250 مليون طن من خام الفوسفات .
- الصحراء الغربية :
تمثل هضبة أبو طرطور الواقعة بين الواحات الداخلةأضخم راسب من الفوسفات في مصر حيث يقدر الاحتياطي من الخام بنحو 1000 مليون طن ، غير أنه توجد بعض العقبات التي تحول دون استغلاله الاستغلال الأمثل وذلك لوجود نسبة ملحوظة من الشوائب مما يزيد من تكلفة إنتاجه .

الفوسفات في المغرب

المغرب هو ثالث منتج عالمي للفوسفات وأول مصدر لهذه المادة إذ يتوفر على %75 من الاحتياطي العالمي الذي يتوزع بنسب متفاوتة بين أربع مناطق أساسية وهي: بن جرير و بوكراع و خريبكة و اليوسفية .
الفوسفات مادة طبيعية ، يتكون أساسا من فوسفات ثلاثي الكالسيوم 2(Ca3(PO4 وهو قليل الذوبان فيالماء لذلك لا يستعمل مباشرة إلا بعد معالجته وتحسين جودته بتجفيفه وتنقيته (إزالة المواد العضوية و ثاني أكسيد الكربون وفصله عن الصلصال.
من أهم مشتقات الفوسفات الأسمدة الفوسفاتيةالمستعملة في الفلاحة وحمض الفوسفوريك (H3PO4).
يختزن باطن الأرض المغربية ثلثي الاحتياطي العالمي من الفوسفات. يتوزع هذا الاحتياطي بنسب متفاوتة بين أربع مناطق هي : أولاد عبدون، كنتور ، وادي الذهب ومسقلة. هذه الأخيرة لم تفتح بعد للاستغلال.

الفوسفات في الأردن

يعنبر الفوسفات واحدا من أهم المعادن الموجودة فيالأردن ويتواجد في منطقة الطفيلة وفي منطقة الشيديةفي معان التي يقدر الاحتياطي المؤكد من خامالفوسفات فيها بحوالي 5. 1 مليار طن.

استخدامات الفوسفات

يستخدم الفوسفات في العديد من الصناعات الكيميائية أهمها تحضير عنصر الفسفور و حامض الفسفور ، المستعمل في الصناعات التعدينية والحربية والطبية والغذائية والخزفية والنسيج والثقاب. ويذهب معظمالفوسفات المستخرج لصناعة الأسمدة لزيادة المحاصيل الزراعية بالإضافة إلى إمكانية استخراج بعض المعادن النادرة والعناصر المشعة. ومن بين هذه العناصر يوجداليورانيوم كمنتج جانبي الذي يمكن الحصول عليه أثناء تحويل الفوسفات إلى أسمدة أو حمض الفسفور. وتحتوى خامات الفوسفات الصحراوية على 200 جراممن اليورانيوم في الطن الواحد.
إن الاهتمام الدولي بالفوسفات أمر طبيعي ، باعتباره يدخل في جملة من الصناعات التحويلية والتي من أهمهاالأسمدة الكيميائية ، مما يجعله موردا هاما يحظى بطلب متزايد من طرف أغلبية دول العالم وخصوصا تلك التي تهتم بالإنتاج الزراعي وتدافع عن أمنها الغذائي ، الذي أصبح مرتبطا إلى حد ما بقدرة البلد في الحصول على هذه الأسمدة باعتبار ذلك - كما أشرنا – عاملا لرفع كمية الإنتاج الزراعي وهذا ما يجعل الطلب على الأسمدة الكيميائية يحظى بعناية كبيرة في السوق الدولية ، ولذا ليس غريبا أن يسعى المغرب إلى الاحتكار الكلي للأسمدة الفوسفاتية التي تشكل في الظرف الحالي ما يقارب 80% من الإنتاج العالمي للأسمدة.
إن الزيادة الملحوظة في استخدام خامات [الفوسفات] يدل على أهميتها وهو ما يؤكد الحاجة الماسة في الحصول عليها ، كما يظهر من خلال ديناميكية الإنتاج العالمي للفوسفات في الفترات الزمنية الآتية (مليون طن): في 1960 تم إنتاج 42 وفي 1969 أنتجت 77، أما في 1974 انتج العالم 110 وفي سنة 1980 وصل الإنتاج إلى 132 وفي سنة 1990 تم إنتاج 162 وفي 1996انخفض الإنتاج إلى، 133، أما في سنة 2001 وصل الإنتاج إلى 128.
من خلال هذه المعلومات يتضح أن استهلاك العالم [للفوسفات] في العقود الأربعة الأخيرة شهد ارتفاعا كبيرا، لا سيما أن الدولة التي تملك احتياطات كبيرة من هذه المادة بإمكانها التحكم في أسعار هذا المورد في السوق الدولية. وبالقطع فإن المغرب يوجد ضمن الدول المعروفة في إنتاج الفوسفات بحكم احتواء أراضيه على 45,1% من احتياط العالم للفوسفات . وهو ما مكنه من التأثير على عدد كبير من الدول المرتبط نموها بمدى تطور الإنتاج الزراعي.