2012.05.08.
Az előadás vázlata A foszfor és a kén körforgalma a természetben Antropogén hatások és következményeik
Az
foszfor és tulajdonságai foszfor-körforgás A foszfor-műtrágyák A kén és tulajdonságai Globális kén-körforgás A mikrobiális kén-körforgás elemei Globális
A foszfor Név angolul, németül
Fajtái
phosphorus, Phosphor
sárga
foszfor:
Vegyjel
P
- erősen mérgező anyag
Rendszám
15
- szobahőmérsékleten is hevesen oxidálódik - öngyúlékony - víz alatt kell tartani, oxigéntől elzárva - zsírokban, olajokban jól oldódik, ezért nem - tanácsos szabad kézzel hozzányúlni - lenyelve már 0,05 g is halálos belőle - képes átalakulni vörösfoszforrá
nemfémek
Elemi sorozat Atomtömeg
30,9737 g/mol
Halmazállapot
szilárd (fehér) 1,823 g/cm³
Sűrűség
(vörös) 2,34 g/cm³
(0 °C, 101,325 kPa)
Olvadáspont
(fekete) 2,69 g/cm³ (fehér) 317,3 K (44,2 °C, 111,6 °F)
Forráspont
550 K (277 °C, 531 °F)
Kristályszerkezet
monoklin
Elektronegativitás
3,44
vörös
Jellemzői
foszfor:
nem oldódik semmiben, így nem is mérgező
fekete
foszfor:
egészen extrém körülmények között létezik (200 °C felett, nagy nyomáson)
A foszfor (P) az élő szervezetek egyik nélkülözhetetlen eleme Kis mennyiségben mindenütt megtalálható Fő ásványa az apatit [Ca5(PO4)3F], amelyben a fluort részben vagy teljesen helyettesítheti hidroxil vagy klór Más nyers foszfátok, pl. a foszforit, fő tömegükben szintén apatitból állnak Foszfort minden élő szervezet tartalmaz, pl. a DNS alkotórészeként
1
2012.05.08.
a körforgalomba foszfátion (PO43-) formájába kerül be Számos foszfát nehezen oldható üledéket képezve kerül ki a ciklusból Biológiai jelentősége széleskörű: szervetlen sója, a trikalcium–foszfát a csontok egyik alkotóeleme; a szerves foszfor–vegyületek közül jelentősek a nukleinsavak (DNS, RNS), valamint a makroerg vegyületekhez tartozó energiatároló vegyületek (ATP, ADP) A foszfor endogén, vagyis az élőlényeken belüli körfogásban nagyon gyors
Biokémiai energiatárolást végző foszforvegyületek
A foszfor az élőlényekben Az élő szervezetekben található foszfornak több mint a fele foszfátmolekulákban, míg a maradék egyéb szervetlen vagy szerves vegyületekben van jelen A foszfát különleges szerepet tölt be az élőlények energiaháztartásában egy foszfátcsoport ADP molekulára kötődésével jön létre a nagy energiájú, könnyen továbbadható ATP molekula A szervezeten belül sok foszfort tartalmaznak a nukleinsavak (RNS, DNS), valamint a sejtmembránok, foszfolipidek formájában
A Föld globális foszfor-lelőhelyei Lelőhely litoszféra
Mennyiség (Mt P) 1012
feltárható foszfátércek
60*103
talaj
16*103
édesvízi üledékek mélytengeri üledékek kőzetek hidroszféra óceánok édesvizek
10*103 1000*103 1012 0,12*106 120*103 90
atmoszféra
0,1
biomassza
2*103
szárazföld óceánok
2*103 140
Szárazföldi és vízi foszfor-ciklus
Globális foszfor-körforgás
(Anyagáram: Mt a-1 P)
2
2012.05.08.
A foszfor-műtrágyákról általában
A foszfor a talajban A foszfor a talajban mind szerves, mind ásványi kötésben előfordul, ezért a foszforgazdálkodásban a biológiai és a szervetlen kémiai folyamatok azonos jelentőségűek A talajban lévő foszfortartalmú vegyületek három nagy csoportba oszthatók:
Fe– és Al foszfátok és Al– hidroxidok, valamint az agyagásványok a humuszanyagok és a CaCO3 felületén megkötött foszfátionok Szerves foszforvegyületek Ca–, Fe–
a nyersanyagok és műtrágyák – hatóanyag tartalmát egyaránt P2O5 %– ban fejezik ki A foszforműtrágya – gyártás célja a nehezen oldható foszforvegyületek átalakítása vízben vagy gyenge savakban oldható vegyületekké A nyersfoszfátok savas feltárással vagy hőkezeléssel alakíthatóak át oldható foszfátokká, savfelesleg hatására foszforsav keletkezik A szuperfoszfát összetétele: 35 % Ca(H2PO4)2, 50 % CaSO4, 15 % egyéb alkotórész
A foszfor-műtrágyák hatása fiziológiai
hatása erősen savanyú túlzott használata a talaj elsavanyodásához vezet a foszfor a generatív szervek megjelenését, a termésképzést serkenti, gyorsítja a szervek differenciálódását a trágyázás gerjeszti a talaj tápanyagforgalmát
A kén Név angolul, németül
sulphur, Schwefel szilárd
Vegyjel Rendszám
16 nemfémek
Elemi sorozat Atomtömeg
32,065 g/mol
Halmazállapot
szilárd
Sűrűség (0 °C, 101,325 kPa) Olvadáspont Forráspont
1,96 g/cm³ 388,36 K (115,21 °C, 239,38 °F) 717,8 K (444,6 °C, 832,3 °F)
Kristályszerkezet
monoklin vagy rombos
Elektronegativitás
2,58
Jellemzői
A kén
A ként már az ősidőkben ismerték az emberek a vegyipar öt legfontosabb alapanyaga közé tartozik 85%-ából kénsavat állítanak elő, mintegy 10%-át elemi állapotban használják: fehérítőszerként a textil- és papíriparban, a gumigyártásban, növényvédő szerként lisztharmat ellen, gyufagyártásra, lőpor, gyógyszerek és kozmetikai készítmények előállítására
A kénsavat műtrágyagyártáshoz is használják A természetben sok helyen található terméskén (elemi kén) Ásványai között fontosak a szulfidok, pl. a pirit (FeS 2), galenit (PbS), kalkopirit (CuFeS2), a cinóber (HgS) Nagy telepeket alkotnak egyes szulfátok is pl. thénardit (Na2SO4), keserűsó vagy epsomit (MgSO4 · 7 H2O), gipsz (CaSO4 · 2 H2O), anhidrit (CaSO4)
3
2012.05.08.
Jellemzői
Természetes eredete
A természetben elemi állapotban is előfordul vulkángőzökben, fontosabb – a természetben megtalálható – vegyületei a szulfátok és a szulfidok Az élethez elengedhetetlenül szükséges és több aminosavban megtalálható A levegőbe kerülő kén-dioxid (SO2) a környezetre nagyon veszélyes savvá, pl. kénsavvá (H 2SO4) alakulhat. Ezek a csapadékok visszajutnak a felszínre, ez a savas eső. A kénsavvá alakulás folyamata: 1. Kén-dioxid reakciója oxigénnel, kén-trioxid képződése közben:
2 SO2 + O2 2 SO3 2. Kén-trioxid és víz egyesülése /exoterm folyamat/:
SO3 + H2O H2SO4
Felhasználása
A Föld globális kén-lelőhelyei
Nagyon sok célra használnak ként A kénsavgyártás hatalmas mennyiségeket használ fel, a termelés kb. felét Az elemi ként használják növényvédő szerként és a borászatban, továbbá gumi vulkanizálására, fekete lőpor készítésére, gyufa gyártásnál, tűzijáték töltetekhez Vegyületei pl. szén-diszulfid, dikén-diklorid, stb. a festékgyártásban, gyógyszergyártásban, stb. használatosak A papíriparban is használják a cellulóz gyártásához Egyes vegyületei rendkívül büdösek, a dietil-szulfidot használják pl. a földgáz szagosítására
Nem szulfátos kénelőfordulások Nem szulfátos kénelőfordulások ásványi szén
Mennyiség (Mt S)
Az előfordulás leggyakoribb formája
litoszféra
12*109
szulfátok
hidroszféra
1,3*109
CaSO4, MgSO4
pedoszféra
10*106
Szulfátok
bioszféra
6*103
Aminosavak
atmoszféra
15
SO2, H2S
A kén globális körforgása
Mennyiség (Mt S) 12000
kőolaj
330
földgáz
670
szulfidos ércek
640
elemi kén
660
alacsony oxidációs fokú S-vegyületek
Lelőhely
14300 (Anyagáram: Mt a-1 S)
4
2012.05.08.
Mikrobiológiai kén-ciklus
5
