Фосфат кальция Ca3(PO4)2: свойства, получение, применение

Фосфат кальция Ca3(PO4)2 — нерастворимая в воде средняя соль ортофосфорной кислоты, молярная масса 310 г/моль.

Ключевые факты

Формула
Ca3(PO4)2
Класс
соль (средняя, нерастворимая)
Молярная масса
310 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 310,18 г/моль
Другие названия
ортофосфат кальция; фосфорит (природное сырьё)
Состояние
твёрдое кристаллическое вещество
Степени окисления
Ca +2, P +5, O −2
Связи
ионная между Ca2+ и PO43−, внутри фосфат-иона ковалентная полярная
Кристаллическая решётка
ионная
Растворимость
нерастворим в воде, растворяется в сильных кислотах

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое фосфат кальция?

Фосфат кальция Ca3(PO4)2 — главный источник фосфора. В виде природных минералов фосфорита и апатита он составляет сырьё для всей фосфорной промышленности, а родственный ему гидроксилапатит образует кости и зубную эмаль.

Сам по себе он нерастворим в воде и поэтому слабо усваивается растениями. Чтобы получить удобрение, фосфат кальция превращают в растворимые соли, обрабатывая кислотами. Эти переходы и проверяют на экзамене, в том числе в заданиях по химическому производству.

Какие физические свойства у фосфата кальция?

Физические свойства: фосфат кальция Ca3(PO4)2
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниетвёрдое кристаллическое вещество
Цвет и запахбелый порошок без запаха; природные формы серые или бурые из-за примесей
Растворимость в водепрактически нерастворим
Температура плавлениявыше 1600 °C
Растворимость в кислотахрастворяется в сильных кислотах и в избытке фосфорной кислоты

Какие химические свойства у фосфата кальция?

Реакции фосфата кальция — это превращения под действием кислот и восстановление до фосфора. От количества кислоты зависит, какая соль получится: растворимый дигидрофосфат или свободная фосфорная кислота.

  1. С фосфорной кислотой: двойной суперфосфатCa3(PO4)2 + 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2
  2. С серной кислотой: простой суперфосфатCa3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4
  3. С избытком серной кислоты получается фосфорная кислотаCa3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2H3PO4 + 3CaSO4↓
  4. С соляной кислотойCa3(PO4)2 + 6HCl → 3CaCl2 + 2H3PO4
  5. Восстановление до фосфора при сплавлении с песком и углём2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C → 6CaSiO3 + P4 + 10CO↑Условия: около 1500 °C

Здесь важна дозировка: при недостатке серной кислоты образуется дигидрофосфат кальция, который растения усваивают, а при избытке — свободная фосфорная кислота. Удобрение «суперфосфат» — это смесь дигидрофосфата и сульфата кальция.

Как получают фосфата кальция?

Добыча

Фосфат кальция получают не синтезом, а добычей фосфоритов и апатитов, которые затем обогащают и перерабатывают на удобрения и фосфор.

В лаборатории

Белый студенистый осадок выпадает при смешении раствора растворимого фосфата с солью кальция или фосфорной кислоты с известковым молоком.

  • 2Na3PO4 + 3CaCl2 → Ca3(PO4)2↓ + 6NaCl
  • 3Ca(OH)2 + 2H3PO4 → Ca3(PO4)2↓ + 6H2O

Как распознать фосфат кальция? Качественная реакция

Фосфат-ион определяют по нитрату серебра: образуется жёлтый осадок фосфата серебра, растворимый в азотной кислоте. Белый осадок фосфата кальция при добавлении сильной кислоты растворяется.

  • 3Ag+ + PO43− → Ag3PO4↓

Где применяют фосфата кальция?

  • сырьё для минеральных удобрений: простого и двойного суперфосфата;
  • получение фосфора и фосфорной кислоты;
  • кормовая добавка для животных;
  • зубные пасты и пищевые добавки как источник кальция и мягкий абразив.

Меры предосторожности. Сама соль малоопасна, но при работе с горячей серной кислотой и при получении белого фосфора нужна вытяжка: фосфор ядовит и самовоспламеняется на воздухе.

Чему равна молярная масса фосфата кальция?

M(Ca3(PO4)2) = 3·40 + 2·31 + 8·16 = 310 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 310,18 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где фосфат кальция встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса фосфата кальция?

M(Ca3(PO4)2) = 3·40 + 2·31 + 8·16 = 310 г/моль. По массам IUPAC до сотых получается 310,18 г/моль.

Почему фосфат кальция превращают в суперфосфат?

В исходном виде он нерастворим и не доступен корням растений. Дигидрофосфат кальция растворим, поэтому растения получают фосфор из почвенной воды.

Чем фосфат кальция отличается от гидрофосфата и дигидрофосфата?

У фосфата все три водорода кислоты замещены на кальций, он нерастворим. У гидрофосфата CaHPO4 остался один водород, а у дигидрофосфата Ca(H2PO4)2 два, и последний растворим в воде.

Как из фосфата кальция получают фосфор?

Его сплавляют с песком и коксом в электропечи при высокой температуре. Углерод забирает кислород, фосфор выделяется в виде паров.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: кальций Ca, фосфор P, кислород O.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники