فوسفات

البنية الكيميائية العامة للفوسفات

هذه هي الصيغة البنيوية المجموعة الوظيفية لحمض الفوسفوريك كما توجد في محلول مائي ضعيف الحامضية. In more basic aqueous solutions, the group will donate the two hydrogen atoms and ionize as a phosphate group with a negative charge of 2. ^[1]

الفوسفات في الكيمياء غير العضوية هو ملح لحمض الفوسفوريك. وفي الكيمياء العضوية فالفوسفات أو الفوسفات العضوي (بالإنجليزية: Organophosphate) هو استر لحمض الفوسفوريك. والفوسفات له أهمية كبيرة في الكيمياء الحيوية وكيمياء الأرض الحيوية (بالإنجليزية: Biogeochemistry). وهو أحد الثروات المعدنية للعالم الاسلامي وخصوصا المغرب ومصر والأردن وفلسطين.

الخصائص الكيميائية

أيون الفوسفات هو أيون متعدد الذرات وله empirical formula PO₄³⁻ وله molar mass of 94.973 g/mol; ويتكون من ذرة فوسفور واحدة مركزية يحيط بها أربع ذرات متشابهة من الاكسجين في ترتيب على شكل منشور رباعي tetrahedron . ويحمل أيون الفوسفات شحنة صيغية formal charge سالبة مقدارها ناقص ثلاثة، وهو the conjugate base of the hydrogenphosphate ion, HPO₄²⁻, which is the conjugate base of H₂PO₄⁻, أيون الفوسفات ثنائي الهيدروجين, والذي بدوره هو the conjugate base of H₃PO₄, حمض الفوسفوريك. وهو hypervalent molecule (ذرة الفوسفور لديها 10 إلكترونات في its valence 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, مشكلين مركباً أيونياً. والعديد من الفوسفاتات هم غير قابلين للذوبان في الماء عند درجة الحرارة والضغط القياسيان.

H3PO4

H2PO4−

HPO42−

PO43−

More precisely, considering the following three equilibrium reactions:

H₃PO₄ ⇌ H⁺ + H₂PO₄⁻

H₂PO₄⁻ ⇌ H⁺ + HPO₄²⁻

HPO₄²⁻ ⇌ H⁺ + PO₄³⁻

the corresponding constants at 25°C (in mol/L) are (see phosphoric acid):

ولمركب شديد القاعدية pH (pH=13), نجد

وهذا يوضح أن فقط PO₄³⁻ و HPO₄²⁻ هما المتواجدان بكميات كبيرة.

ولمركب متعادل القاعدية pH (مثل السيتوسول cytosol ذو القاعدية pH=7.0), فنجد

ولذلك فقط H₂PO₄⁻ و HPO₄²⁻ ions يتواجدا بكميات كبيرة (62% H₂PO₄⁻, 38% HPO₄²⁻). لاحظ أن في السائل خارج الخلية (pH=7.4), فهذه النسبة تنقلب فتصبح (61% HPO₄²⁻, 39% H₂PO₄⁻).

For a strongly acid pH (pH=1), we find

showing that H₃PO₄ is dominant with respect to H₂PO₄⁻. HPO₄²⁻ and PO₄³⁻ are practically absent.

Phosphate can form many polymeric ions, diphosphate (also pyrophosphate), P₂O₇⁴⁻, triphosphate, P₃O₁₀⁵⁻, et cetera. The various metaphosphate ions have an empirical formula of PO₃⁻ and are found in many compounds.

خام الفوسفات يمكن أن يحتوي على كميات كبيرة من اليورانيوم المتواجد طبيعياً. Subsequent uptake of such soil amendments can lead to crops containing uranium concentrations.

التواجد

Shown is a sample of phosphate rock alongside a United States one-cent coin (for scale).

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 الفوسفات في مصر إذ إنه يوجد على هيئة حزام من رواسب الفوسفات 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 السباعية وتقدر احتياطيات خام الفوسفات في منطقة المحاميد وحدها 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 لمنطقة المحاميد .

- ساحل البحر الأحمر بين سفاجه و القصير :

يتواجد خام الفوسفات بين ميناء سفاجه و القصير بمناطق 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 الداخلة أضخم 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 في الماء 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 الفوسفاتية المستعملة في الفلاحة و حمض 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 و مسقلة. هذه الأخيرة لم تفتح بعد للاستغلال.

الفوسفات في الأردن

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

استخدامات الفوسفات

The image above shows the annual mean sea surface phosphate concentrations for the World Ocean. Data from the World Ocean Atlas 2001.^[1]

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 معظم الفوسفات المستخرج لصناعة الأسمدة لزيادة المحاصيل الزراعية بالإضافة إلى إمكانية استخراج بعض المعادن النادرة والعناصر المشعة. ومن بين هذه العناصر يوجد اليورانيوم كمنتج جانبي الذي يمكن الحصول عليه أثناء تحويل الفوسفات إلى أسمدة أو حمض الفسفور. وتحتوى خامات الفوسفات الصحراوية على 200 جرام من اليورانيوم في الطن الواحد.

إن الاهتمام الدولي بالفوسفات أمر طبيعي ، باعتباره يدخل في جملة من الصناعات التحويلية والتي من أهمها الأسمدة 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 1996 انخفض 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 (هذا إذا ما استثنيت احتياطات الصحراء الغربية المحتلة من طرف المغرب). وهو ما مكنه من التأثير على عدد كبير من الدول المرتبط نموها بمدى تطور الإنتاج الزراعي.

انظر أيضاً

• مركبات الفوسفور العضوي Organophosphorus
• فوسفين - PR₃
• اكسيد الفوسفين - OPR₃
• فوسفينيت Phosphinite - P(OR)R₂
• فوسفونيت Phosphonite - P(OR)₂R
• فوسفيت Phosphite - P(OR)₃
• فوسفينات Phosphinate - OP(OR)R₂
• فوسفونات Phosphonate - OP(OR)₂R
• فوسفات - OP(OR)₃, مثل فوسفات ثلاثي الفنيل triphenyl phosphate

المصادر

• الهيئة العامة للإستعلامات المصرية
• ويكيبديا
• اتحاد الصحفيين والكتاب

3. "Figuring Out Phosphates," Food Product Design, June 2006, Lynn A. Kuntz

قراءات اضافية

Schmittner Karl-Erich and Giresse Pierre, 1999. Micro-environmental controls on biomineralization: superficial processes of apatite and calcite precipitation in Quaternary soils, Roussillon, France. Sedimentology 46/3: 463-476.

هذه المقالة عبارة عن بذرة تحتاج للنمو والتحسين؛ فساهم في إثرائها بالمشاركة في تحريرها.