CLASES MINERALES

 

8 Clase VIII. Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos

8.4.2.3. Fosfatos Inorgánicos


 

            Se conocen fosfatos de casi todos los metales, aunque no todos presentan el mismo interés tecnológico. Los más importantes son los de Na, Ca, K, Mg, amonio y, en menor medida Zn, Mn, Al, Zr y Fe.

            Aunque los fosfatos naturales son todos ortofosfatos, los sintéticos pueden ser también condensados, es decir que contienen más de un P en la molécula y presentan enlaces P-O-P. A continuación se comentarán los aspectos más destacables de los más importantes:

 

ORTOFOSFATOS DIACIDOS (H2PO4-)

            El fosfato diácido de sodio (NaDP) que puede estar anhidro o hidratado (mono- ó dihidratado), se emplea para obtener pirofosfato y metafosfato sódico. También se usa en la industria alimentaria y para preparar levadura artificial.

            El fosfato diácido de amonio se emplea para preparar levaduras, abonos y para impregnaciones ignífugas.

            El fosfato diácido de potasio (KDP), al igual que el de sodio se usa para preparar disoluciones reguladoras.

            El fosfato monocálcico se usa fundamentalmente como abono y, mezclado con carbonato sódico, se emplea en la fabricación de pan y de otros productos alimenticios. El "Nitrophoska" es una mezcla de Ca(H2PO4)2 con NH4NO3 y KCl, tratándose de un abono bastante completo. Se obtiene tratando el Ca3(PO4)2 con ácido nítrico y neutralizando después con NH4OH, luego se añade KCl. Este abono contiene los tres elementos más importantes para la alimentación vegetal.

 

ORTOFOSFATOS MONOACIDOS (HPO4-2)

            El fosfato monoácido de sodio puede estar anhidro o hidratado con 2, 7 ó 12 moléculas de agua. El fosfato monoácido de sodio dihidratado se conoce con el nombre de Sal de Sorensen. Se emplea para la obtención de pirofosfatos y para preparar disoluciones reguladoras. En Tintorería se utiliza para disolver los mordientes de alúmina. En la industria farmacéutica se emplea como laxante. En la industria textil y otras se emplea como ignífugo. En la industria cerámica y otras se usa para la preparación de colorantes.

            El fosfato monoácido de amonio se emplea en la purificación de azúcar y también como abono fosfatado nitrogenado.

            El fosfato monoácido de sodio y amonio, también llamado "Sal de Fósforo" se emplea en el análisis cualitativo de sustancias inorgánicas, gracias a su capacidad para formar compuestos coloreados con óxidos metálicos cuando se someten a la acción del soplete. Esta propiedad la posee también el Bórax o tetraborato sódico.

            El fosfato bicálcico se administra al organismo humano para reponer, de forma simultánea, P y Ca. Esta sustancia se asimila mejor que el fosfato tricálcico, sin embargo, se recomienda que al administrar estos elementos la proporción P/Ca sea aproximadamente 2, cosa que no ocurre con esta sal. Esta proporción se consigue mejor con el hipofosfito cálcico.

 

ORTOFOSFATOS TRIBASICOS (PO4-3)

            El fosfato trisódico que puede presentarse con diversos grados de hidratación, e incluso anhidro, presenta varias aplicaciones, como el ablandamiento de aguas (calderas, etc) por formar precipitados con Ca y Mg que originan lodos en lugar de costras. También se emplea en la limpieza de grasas y como líquido revelador en fotografía.

            El fosfato tricálcico (witlockita) se añade a la sal de cocina y a otros productos, en una proporción aproximada al 0.1%, para evitar que se apelmace. Se usa también en las industrias farmacéutica y cerámica. Forma parte de las pastas para la limpieza de los dientes (pastas dentífricas). Hasta 1820 este compuesto se obtenía directamente de las cenizas de huesos, cuernos y marfil, pero desde esa época se empezó a preparar para su uso en Medicina.

            El fosfato de cinc se usa en Odontología para empastes. También se usa en el tratamiento de metales, para evitar la corrosión, al igual que el fosfato de manganeso.

            El fosfato ferroso se usa como reconstituyente. El fosfato férrico también tiene aplicaciones terapéuticas.

 

PIROFOSFATOS

            Los pirofosfatos son las sales del ácido pirofosfórico, que aunque es tetrabásico, sólo forma sales cuando se sustituyen 2 ó los 4 hidrógenos.

            Los pirofosfatos neutros se obtienen neutralizando el ácido pirofosfórico con hidróxidos o con carbonatos. Los pirofosfatos de sodio y de potasio pueden prepararse calentando al rojo el correspondiente ortofosfato:

 

            2Na2HPO4 ↔  H2O + Na4P2O7

 

           Los pirofosfatos ácidos se preparan siempre calentando los fosfatos monometálicos a 213°C:

 

            2NaH2PO4 ↔  H2O + Na2H2P2O7

 

            El pirofosfato sódico se emplea en Terapéutica, así como para la preparación de blanqueadores y detergentes. El Persil (casa Henkel) contiene un 14% de Na4P2O7. En la industria textil se usa en el teñido de la seda. Se añade a los quesos fundidos. En la industria petrolífera se usa en las perforaciones para emulsionar las arcillas, aunque para esto se puede emplear también el hexametafosfato sódico (Calgón). Es el material de partida para la obtención de pirofosfatos de otros metales.

            El pirofosfato ácido de sodio tiene aplicaciones parecidas al pirofosfato de sodio y también se añade a ciertas levaduras artificiales para panificación como portador de acidez.

 

METAFOSFATOS

            Los metafosfatos son las sales del ácido metafosfórico que es un ácido monobásico, pero puede formar varias sales debido a su capacidad para polimerizarse y formar ácidos tales como:

 

H2P2O6     Acido dimetafosfórico.

H3P3O9     Acido trimetafosfórico.

H4P4O12  Acido tetrametafosfórico.

H6P6O18   Acido hexametafosfórico.

 

            Estos polímeros pueden ser cíclicos o en cadena, en el primer caso poseen un número limitado de átomos de fósforo por molécula, mientras que en segundo tal número es ilimitado. Como puede observarse, la composición química de todos los ácidos metafosfóricos es la misma, sin embargo, en razón al grado de polimerización, presentan diferencias en sus propiedades físicas y químicas. La formación de cada uno de estos polímeros depende de la temperatura a que se calientan los ortofosfatos monobásicos ó dibásicos, a partir de los cuales se forman por pérdida de agua. Por ejemplo, el (NaPO3)3 se prepara calentando NaH2PO4 a 530°C:

 

             3NaH2PO4 -------> (NaPO3)3 + 3H2O

 

            Aunque también pueden obtenerse calentando el hexametafosfato sódico a 500°C o haciendo reaccionar Na2HPO4 con NH4NO3 a 320°C. El hexametafosfato sódico se puede obtener calentando ortofosfatos sódicos a diversas temperaturas.

            Los metafosfatos alcalinos no polimerizados, así como el de Mg, son solubles en agua, siendo los demás insolubles o difícilmente solubles, pero todos son solubles en NO3H y en un exceso de ácido metafosfórico o de un metafosfato alcalino.

            Un calentamiento prolongado, a ebullición, de un metafosfato con agua, ácidos minerales diluidos o álcalis (NaOH ó KOH) da lugar a la formación de ortofosfatos. En este sentido los pirofosfatos experimentan un comportamiento similar.

            La Sal de Graham es una mezcla de metafosfatos polimerizados conocida también como Polimetafosfato Sódico, donde el hexametafosfato suele ser mayoritario. Comercialmente se les da diversas denominaciones (Calgón, Giltex, Quadrafos, Micromet, Fosfato de Hagan). Estas sales poseen la propiedad de ser dispersantes y defloculantes, coagulan las albúminas e inhiben la cristalización de sustancias poco solubles como el carbonato de calcio y el sulfato de calcio.

 

POLIFOSFATOS

            Son un tipo de fosfatos condensados que se preparan calentando una mezcla de ortofosfato monosódico y fosfato disódico. Dependiendo de las condiciones de reacción se formarán cadenas más o menos largas de este tipo:

 

           O        O - Na  O           O - Na        

            \         \          \             \     

 Na - O - P - O - P - O - P - O -...- P - O -Na

                        /          /         /             /

                      O - Na  O       O - Na      O

  

          Generalmente, el número de átomos de fósforo que constituyen estas cadenas está comprendido entre 2 y 10.

 

           La reacción general de formación es:

            

            (n-2)NaH2PO4 + 2Na2HPO4 --> Nan+2PnO3n+1 + (n-1)H2O

           

           El ácido polifosfórico se obtiene por autocondensación del ácido ortofosfórico cuando se le calienta a temperaturas superiores 400°C. Es un líquido viscoso que se usa en química orgánica como fuente de iones polifosfato, ya que éstos se forman por ionización al disolverlo en agua.

 

SUPERFOSFATOS

            Los superfosfatos son los abonos artificiales más antiguos, fueron propuestos por Liebig hacia 1840. Están formados por una mezcla de fosfato monocálcico y de sulfato cálcico. El proceso de fabricación sigue la reacción:

 

            Ca3(PO4)2+ 2H2SO4 ↔  Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

 

            El fosfato tricálcico se obtiene fundamentalmente de las fosforitas, en las que está contenido en proporciones próximas al 60%.

            Los superfosfatos dobles se preparan atacando los fosfatos naturales con ácido fosfórico, con ello se consigue un doble contenido en fosfato diácido de calcio, lo cual disminuye los gastos de transporte. Los Estados Unidos de América son los pioneros en la producción de estos abonos.