Fosfato de amônio: estrutura, propriedades, obtenção, usos - Ciência - 2023

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o fosfato de amônio É uma família de compostos salinos que derivam da reação entre o ácido fosfórico e a amônia. De acordo com a nomenclatura inorgânica, este nome corresponderia ao sal cuja fórmula química é (NH₄)₃PO₄, composto de cátions de amônio, NH₄⁺, e ânions fosfato, PO₄^3-.

Uma representação desses íons é mostrada na imagem inferior. O (NH₄)₃PO₄também é conhecido como fosfato de amônio tribásico ou fosfato de triamônio. Esses nomes se devem ao fato de que, conforme observado, o PO₄^3- tem disponíveis três oxigênios negativos capazes de aceitar prótons, H⁺, de um ácido circundante.

E é exatamente isso que acontece com o NH₄⁺ de sua própria estrutura. Portanto, o fosfato de amônio é instável, decompondo-se em NH₄H₂PO₄ e NH₃. É por isso que esse sal exala um forte cheiro de amônia.

Os outros sais de fosfato de amônio são mais estáveis e úteis. Por exemplo, eles são usados na agricultura como materiais fertilizantes, e os cristais de alguns deles têm até aplicações ópticas e físicas.

Esta família de sais é simples mas diversa quando muda a acidez do meio onde se encontra.

Estrutura

O fosfato de amônio é feito de íons NH₄⁺ e PO₄^3-, ambas de geometrias tetraédricas. Os elétrons de PO₄^3- são distribuídos entre os três átomos de oxigênio das ligações P-O^–, cuja carga negativa atrai fortemente NH₄⁺. Portanto, pode-se pensar que a estrutura cristalina de (NH₄)₃PO₄é forte.

Nele, os íons NH₄⁺ e PO₄^3-Eles são encontrados em uma proporção de 3: 1, o que significa que há três vezes mais íons NH em seus cristais₄⁺ aquele de íons PO₄^3-. Assim, suas interações eletrostáticas acabam definindo um cristal tetragonal.

O mesmo ocorre em parte com os outros sais deste fosfato: (NH₄)₂HPO₄ e NH₄H₂PO₄, em que o PO₄^3- ganhou um ou dois H⁺, respectivamente. Em seus cristais, principalmente tetragonais, as interações eletrostáticas são mais fracas devido às suas cargas iônicas mais baixas.

No entanto, eles são mais estáveis energeticamente, especialmente NH₄H₂PO₄, pois tem o ponto de fusão mais alto.

Por outro lado, os sais de fosfato de amônio também podem formar hidratos, incorporando moléculas de água em suas estruturas cristalinas.

Propriedades do fosfato de amônio

Nomes

(NH₄)₃PO₄

Esta fórmula, seguindo estritamente a nomenclatura inorgânica, corresponde ao sal de fosfato de amônio. Outros nomes aceitos são:

-Fosfato de amônio tibásico

-Fosfato de triamônio ou triamônio

(NH₄)₂HPO₄

Este sal possui vários nomes de acordo com a nomenclatura de preferência. Os mais comuns, além do fosfato de diamônio, são:

-Fosfato de ácido de amônio

-Fosfato de amônio dibásico

Ao contrário do (NH₄)₃PO₄, consiste em íons NH₄⁺ e HPO₄^2- em uma proporção de 2: 1.

NH₄H₂PO₄

Este sal corresponde à "versão mais ácida" do fosfato de amônio. Nele, o PO₄^3- ganhou dois H⁺, reduzindo assim sua carga iônica para H₂PO₄^–. Portanto, seus nomes mais comuns são:

- Fosfato de amônio monobásico (porque mal tem oxigênio capaz de aceitar prótons)

-Fosfato de amônio ácido

Alguns dos nomes acima também podem ser alterados para:

- Dihidrogenofosfato de amônio

-Fosfato de monamônio

Como pode ser visto, existem muitos nomes possíveis. O importante é saber relacioná-los diretamente com as fórmulas de qualquer um dos três sais correspondentes à família dos fosfatos de amônio.

Massas molares

(NH₄)₃PO₄: 149,09 g / mol

(NH₄)₂HPO₄: 132,06 g / mol

NH₄H₂PO₄: 115,025 g / mol

Aparência física

Os sais de fosfato de amônio têm em comum o fato de serem todos brancos. Com exceção do triamônio ou fosfato de amônio tribásico, os outros sais não exalam odor de amônia em condições normais.

Pontos de fusão

O (NH₄)₃PO₄ele se quebra antes que possa derreter. Enquanto isso, o (NH₄)₂HPO₄derrete a 155 ºC, e NH₄H₂PO₄a 190 ° C O ponto de fusão mais alto do NH₄H₂PO₄indica maior estabilidade e ligação iônica mais forte.

Pontos de ebulição

Imensuráveis, pois se decompõem quando derretidos.

Solubilidade

Os sais de fosfato de amônio são muito solúveis em água, sendo o (NH₄)₃PO₄um sólido higroscópico. No entanto, eles são insolúveis em etanol, acetona e amônia líquida.

Decomposição

Todos os sais de fosfato de amônio têm o potencial de liberar amônia durante a decomposição. Além disso, dependendo da intensidade do calor, eles se decompõem em ácido fosfórico para finalmente liberar gases prejudiciais de óxidos de nitrogênio e fósforo.

Obtendo

Os sais de fosfato de amônio são obtidos pela reação de neutralização que ocorre entre o ácido fosfórico e a amônia:

H₃PO₄ + 3 NH₃ → (NH₄)₃PO₄

Como se pode verificar, se se deseja obter fosfatos de amônio "menos básicos", o que equivale a dizer "mais ácidos", é necessário variar as proporções dos reagentes que são adicionados ao reator. Geralmente, óxido fosfórico, P₂OU₅, como fonte de fósforo para seu respectivo ácido.

Quanto mais H₃PO₄existe, quanto maior a produção de NH₄H₂PO₄ou (NH₄)₂HPO₄(mais ácido) do que (NH₄)₃PO₄(o mais básico).

Na verdade eles são o NH₄H₂PO₄ (MAP, por sua sigla em Inglês: fosfato monoamônio) e o (NH₄)₂HPO₄(DAP) sais de fosfato de amônio que possuem o maior valor comercial. Enquanto isso, o (NH₄)₃PO₄é o menos comercializado, justamente por ser o mais instável e, possivelmente, o mais caro de se preparar.

Formulários

Uma das consequências imediatas do parágrafo anterior é que a maioria dos usos de sais de fosfato de amônio é devido ao NH₄H₂PO₄e (NH₄)₂HPO₄. O (NH₄)₃PO₄Por outro lado, quase não tem utilidade, pois se decompõe rapidamente.

Fertilizantes

Os sais de fosfato de amônio são bons fertilizantes, pois fornecem dois nutrientes essenciais para o desenvolvimento das plantas: nitrogênio e fósforo. Além disso, são solúveis em água, por isso ficam rapidamente disponíveis no solo para uma absorção adequada através das raízes.

Eles são armazenados sem problemas e, a menos que haja um incêndio, não liberam amônia, um gás que pode causar danos aos tecidos vegetais.

Retardadores de chamas

Ao se decompor, os sais de fosfato de amônio liberam vários gases que, embora prejudiciais, deslocam o oxigênio do ar durante as queimadas. É por isso que são usados como retardadores de fogo. Desta forma, o avanço das chamas é retardado ou retardado.

Óptica e Física

NH₄H₂PO₄É utilizado em aplicações ópticas porque seus cristais apresentam birefrigeração, ou seja, apresentam dupla refração. Eles também têm propriedades piezoelétricas, por isso são usados em transdutores.

Referências

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