1.1 Darstellung von Phosphor

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1 Biochemie der Phosphate 1.Industrielle Phosphatgewinnung 1.1 Darstellung von Phosphor 12Darstellung 1.2 von Phosphorsäure 1.3 Herstellung von Phosphatdüngern 2.Biologischer Aspekt 2.1 Phosphat als Energiespeicher 2.2 Phosphat als Bauteil der DNA/RNA 2.3 Phosphat als Blutpuffer 3.Eutrophierung 3.1 Worum handelt es sich 3.2 Welche Folgen entstehen

2 1.Industielle Phosphatgewinnung 1.1 Darstellung von Phosphor Reiner Phosphor wird aus phosphathaltigen Mineralien (Apatit, Phosphorit) mit Koks als Reduktionsmittel im Lichtbogenofen hergestellt. Zuschlagstoff ist außerdem Kies (SiO2) als Schlackenbildner Ca 2 (PO 4 ) SiO 2 + 5C kJ 3CaSiO 3 + 5CO + 2P Der weiße Phosphor ist durch die hohe Temperatur gasförmig, wird kondensiert und unter Wasser gelagert

3 1.2 Darstellung von Phosphorsäure Thermische Phosphorsäure Hochreine thermische Phosphorsäure wird aus Phosphorpentoxid hergestellt, hierzu wird Phosphor erst verbrannt und das entstehende Phosphorpentoxid mit Wasser umgesetzt 4P+ 5O 2 2 P 2 O 5 P H H 3 PO 4 Je nach Reaktionsbedingungen hat so hergestellte Phosphorsäure Je nach Reaktionsbedingungen hat so hergestellte Phosphorsäure Lebensmittelqualität

4 Technische Phosphorsäure Technische Phosphorsäure wird z.b. im schwefelsauren Aufschlussverfahren mit Apatit hergestellt Apatit Ca 5 (PO 4 ) 3 (X) XOH X=OH, F, Cl Hydroxylapatit Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) Fluorapatit Ca 5 (PO 4 ) 3 F Der Anteil an Calciumphosphat im Apatit reagiert mit der Schwefelsäure Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 3CaSO 4 +2H 3 PO 4 Als Nebenprodukte entstehen unter anderem Flusssäure (bei Fluorapatit) Wasserunlösliches CaSO 4 wird abfiltriert und die Phosphorsäure durch Destillation aufkonzentriert

5 1.3 Herstellung von Phosphatdüngern Tertiäre Phosphate h sind schlecht h wasserlöslich l und somit für Pflanzen schlecht bioverfügbar, jedoch ist Phosphor essentiell Tert. Phosphate müssen daher zur Nutzung als Düngemittel in eine wasserlösliche Form überführt werden Bei der unvollständigen Umsetzung mit Schwefelsäure Sh flä entsteht Superphosphat, ein Gemisch aus CaSO 4 und Ca(PO 4 ) 2 mit einen Phosphorgehalt von 16% 22% Ca 3 (PO 4 ) H 2 SO 4 Ca(PO 4 ) 2 + CaSO 4 Dies enthält jedoch immer noch in Wasser schwerlösliches CaSO 4 (Gips)

6 Düngemittel Um einen höheren h Phosphatgehalt h h zu erzeugen, werden Dünger anstelle von Schwefelsäure auch mit Phosphorsäure direkt hergestellt Ca 3 (PO 4 ) H 3 PO 4 3 Ca 2 (H 2 PO 4 ) 2 Diese Verbindung hat einen Phosphorgehalt von ca. 35% und wird als Doppelsuperphosphat bezeichnet Phosphate werden in vielen Verbindungen als Düngemittel eingesetzt, zb. entsteht bei der Reaktion von Phosphorsäure mit Ammoniak das Diammoniumhydrogenphosphat, ein Stickstoff Phosphordünger NH 3 + H 3 PO 4 NH 4 (H 2 PO 4 )

7 Phosphat als Energiespeicher ATP ist die Universelle Speicherform für chemische Energie in Zellen Durch Hydrolyse wird ATP gespalten : 1.Energie wird frei. Es entsteht eine Phosphat Gruppe und ADP 32 kj/mol 2.Energie wird frei. Es entsteht Pyrophosphat und AMP ATP Adenosintriphosphat C10H16N5O13P3 ADP Adenosindiphosphat C10H15N5O10P2H N O P AMP Adenosinmonophosphat C10H14N5O7P

8 ADP ATP Prozess Durch h Dissimilationsvorgänge (Abbau von energiereichen zu energiearmen Substanzen) wird Energie frei Diese wird genutzt um an ADP einen weiteren Phosphatrest zu knüpfen

9 Baustein der DNA RNA Die Ketten des DNA Strangs bestehen aus abwechselnd angeordneten Phosphorsäureresten, dem sog. Phosphatdesoxyribose Rückgrat DNA RNA

10 Als Blutpuffer Kohlensäure Bikarbonat System k b ca. 75% der Gesamtpufferkapazität Hämoglobin ca. 25% dergesamtpufferkapazität Phosphatpuffer < 1% der Gesamtpufferkapazität Der ph Wert des Blutes liegt bei 7,4(7.35 7,45)

11 Calciumphosphate Hydroxylapatitd l Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) ist Baustoff für Knochen und Zähne Knochen = 50% Hydroxylapatit Zahnbein = 70% Hydroxylapatit Zahnschmelz= 97% Hydroxylapatit Zahnschmelz ist die härteste Substanz im Körper

12 Weißer Phosphor 50mg wirken tödlich beim Menschen gestörte Stoffwechselvorgänge hochgiftige Phosphane Kupfersulfat(II) Lösung bildet Kupfer(I) phosphid Kiefer Nekrosen bei Streichholzproduktionen

13 Eutrophierung. Worum handelt es sich Anreicherung h von Nähstoffen in einem Ökosystem Durch Zufluss von Abwässer Intensiv gedüngtenlandwirtschaftlichen Nutzflächen Seen sind eher betroffen als Flüsse

14 Folgen erhöhte h h Primärproduktion mehr Konsumenten erhöhter Sauerstoffverbrauch Phosphatmobilisierung Abbau von aeroben Bakterien stoppt Zersetzungsprozesse durch aerobe Bakterien Gewässer kippt um

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16 Quellenangaben Quelle: Lehrbuch hb hder Anorganischen Chemie, 101. Ausgabe, Seite795ff Uniduesseldorf.de/MathNat/Biologie/Didaktik/Fotosynthese/dateien/atp.htm / / / / / seilnacht.com/lexikon/gewaess.htm