Temat sponsorowany przez literkę "P", czyli o fosf

Witam.
Dookoła słychać o problemach z fosforem. Jedni go dodają, a on znika, a inni podmieniają wodę, a on i tak jest. A więc wogóle co to jest ten fosfor?
Fosfor, jest składnikiem wszystkich żywych istot, gdyż wchodzi w skład kwasów nukleinowych (RNA, DNA) oraz białek. Często jest składnikiem innych elementów (ale bez zbędnych szczegółów), a zawsze natomiast jest składnikiem strukturalnym. Oczywiście w akwarium nie mamy czystego fosforu, lecz w postaci jonu, fosforowego (V).
Kwas fosforowy H3PO4 jest średniej mocy kwasem, coś po środku między kwasem węglowym (HCO3), a stężonym siarkowym (VI) (HSO4), czy azotowym (V) (HNO3). W wodzie rozpada się na trzy jony według równania reakcji:
H3PO4 + 3H2O <=> H2PO4- + H3O+ + 2H2O <=> HPO4 2- + 2H3O+ + H2O <=> PO43- + H3O+
Mamy więc bigos z trzech jonów i cząsteczki. Dwa pierwsze (H3PO4 i H2PO4-) pomijamy, bo mało ich w wodzie, ale dwa ostatnie jony, fosforanowy (v) PO43- i wodorofosforanowy HPO42- występują w stosunkowo dużej ilości.
Rośliny pobierają z wody jony fosforanowe (V) i to głównie one odpowiadają za funkcję fizjologiczną, gdyż w naszych akwariowych zakresach ph (6,0-8,0) jest go największy odsetek. I co za tym idzie to głównie je wykrywają testy, bo po co wykrywać nieczynne fizjologicznie jony..
Łatwo zauważyć, że podobną funkcję strukturalną do opisywanych jonów mają jony azotanowe (V) (NO3-, są nawet podobne strukturalnie, a nie ma z nimi takich cyrków. Zgadza się. Tyle, że dysocjacja jonów azotanowych przebiega w sposób o wiele prostszy:
HNO3 + H2O <=> NO3- + H3O+
Ustala się tam tylko jeden stan równowagi, a na dodatek stała rospuszczalności jest potężna więc, stężenie cząsteczki HNO₃ jest bardziej teoretyczne niż rzeczywiste, przez co zakłada się, że cały azotan jest w postaci jonu NO3-.
Ale wróćmy do fosforu. Ustaliliśmy, że wykrywamy tylko jony fosforanowe (V), ale jonów wodorofosforanowych nie jest tak mało... Teraz będzie trudniej:
Zachowanie jonów w wodzie (na przykładzie jonów fosforanowych w akwarium):
Zaczniemy od pH. Stosunek ilościowy jonu HPO42- do jonu PO4 3- jest zależny właśnie od pH i ta zeleżność nie jest bynajmniej prostoliniowa i wygląda tak:
pH = pK + lg( [PO4 3-]/[HPO4 2-] ). "[]" oznacają stężenia, a pK to stała i wynosi w zaokrągleniu 12,32. Jest ona zależna od wielu czynników ale podaną wartość można do celów akwarystycznych z powodzeniem stosować. Idąc dalej, z podanego wzoru znając pH i znając ilość jonów PO4 3- można wyliczyć stężenie jonów HPO4 2- i mamy wyliczoną ilość całkowitego fosforu. Oczywiście mamy też jony H2PO4 - i cząsteczkę H3PO4, ale jak pisałem w naszych zakresach pH jest ich mało i można z czystym sumieniem je zaniedbać. Skoro już znamy ilość całkowitego fosforu odejmujemy od tej liczby np 30% przy podmianie takiej ilości wody (30%) i mamy to co nam zostaje w akwa. Jak już podmienimy wodę sprawdzamy pH i liczymy ile będzie jonów PO4 3- i niby koniec. Jak sobie policzymy w różnych pH to zaobserwujemy, że podmieniając 30% wody nie zawsze usuwamy 30% jonów fosforanowych (V).
Ubiegając wasze wyniki:
W miarę wzrostu pH rośnie nam stosunek [PO4 3-]:[HPO4 2-] i na odwrót, jak mamy niskie pH spada nam stosunek [PO4 3-]:[HPO4 2-]. Czyli jak podmieniamy wodę i pH nam wzrośnie to ilość PO4 3- będzie większa niż powinna. W zakresach pH 6,5-8,0 jest to więcej o około 10-15% (są to wartości bardzo zaokrąglone ). Możnaby napisać koniec, ale brakuje jednego zdania: te obliczenia nie uwzględniają innych jonów, ani co gorsza, buforów... Co to znaczy? Że zmiany w ilościach fosforu mogą być większe niż te 10%. Dlatego w jednych tematach słyszymy, że ktoś dodaje fosfor, a on mu znika (PO4 3- przechodzi w HPO4 2-) głównie przy kwasowych pH i na odrwót: ktoś podmienia wodę, ale fosforany nie znikają (HPO4 2- przechodzi w PO4 3-) głównie przy pH zasadowych.
Co trzeba więc robić?
Podmieniać wodę, ale bez szaleństw! Wszak udowodniono, że glony to nie skutek za dużej ilości fosforu, a nagłe i duże zmiany składu wody mogą zachwiać równowagę! Problem przypomina zmiany pH. Czasem dodajemy np 10 ml odczynnika i pH zmienia sie nieznacznie. Znowu dodajemy więc 10ml i ph nam skacze o 1 lub więcej jednostek.
Mam nadzieje, że trochę wyjaśniłem i tak zagmatwany problem. Wiele rzeczy jest napisanych w dużych uogólnieniach i szczegóły mogą się nie zgadzać z niektórymi źródłami, a niektórych szczegółów postanowiłem wam oszczędzić. Starałem się napisać to w taki sposób by z jednej strony było to zrozumiałe, a jednocześnie dostatecznie wyjaśniało opisywane zjawisko.
A teraz, ponieważ wychodzi słońce odchodzę od komputera.

P.S.
Jakby były pytania to zachęcam do kontunuowania wątku i jakby ktoś zauważył jakieś nieścisłości to również proszę dać znać! Nawet w razie niepewności, bo mogłem się pomylić pisząc, choć całość czytałem minimum dwa razy.

Pozdrawiam.
Grzesiek


EDIT:
Widzę, że html nie działa A szkoda bo się namęczyłem ze wstawianiem indeksów, żeby ładnie to wyglądało. Na razie to tak musi zostać, ale później porobię i powklejam jpegi. Mam też pytanie do moderatorów:
Nie znam się na html i nie wiem dlaczego <sub> i <sup> nie działa. Czy robię coś nie tak, czy po prosty forum tego nie obsługuje? Podaje wzór komendy _tekst i ^tekst.

Witam,
możesz podać konkretne źródła, z których korzystałeś?

Rośliny pobierają z wody jony fosforanowe (V) i to głównie one odpowiadają za funkcję fizjologiczną, gdyż w naszych akwariowych zakresach ph (6,0-8,0) jest go największy odsetek. I co za tym idzie to głównie je wykrywają testy, bo po co wykrywać nieczynne fizjologicznie jony..

No właśnie, czy jesteś pewien że testy wykrywają tylko jony PO4(3-)? Od dawna nurtuje mne pytanie: czemu w jednym akwa rośliny rosną mi dobrze przy fosforanach nieoznaczalnych a w drugim rośliny wykazują niedoboru gdy poziom PO4 spada< 0,3 mg/l.?
Poza tym wydawało mi się że rośliny mogą popierać PO4,HPO4 i H2PO4, ale mogłem się mylić.

kovall napisał(a):Rośliny pobierają z wody jony fosforanowe (V) i to głównie one odpowiadają za funkcję fizjologiczną, gdyż w naszych akwariowych zakresach ph (6,0-8,0) jest go największy odsetek.

Witam,

wg informacji, które posiadam rośliny przyswajają fosfor w postaci jonów H2PO4(-) i HPO4(2-).

Poniżej wykres ilustrujący udział H3PO4, H2PO4(-), HPO4(2-) i PO4(3-) w zależności od pH.

Można wnioskować, że dla interesującego nas przedziału 6<pH<8 największy udział w roztworze mają pochodne H2PO4(-) i HPO4(2-),
przy czym stężenie kwasu HPO4(2-) jest dominujące od pH=pK=7.21.

Testy na fosforany podają wynik w mgPO4/dm3 ( o ile pamiętam w celu wyrażenia wyników w postaci P otrzymaną wartość dzieli się przez 3,06),
ale nie oznacza to, że badane jest tylko PO4.
Ortofosforany reagują z molibdenianem amonowym tworząc kwas fosforomolibdenowy, który ulega redukcji do błękitu molibdenowego,
a jego intensywność porównuje się ze skalą wzorcową (np. test "nutrafin"). Nie wiem jaka metoda jest stosowana w innych testach (akwarystycznych), ale na ogół chodzi o kolorymetryczne oznaczenie ortofosforanów.

Tyle pamiętam z zajęć, a najlepiej jeśli się wypowie na ten temat chemik:)

Witam.
Cieszę się, że fosfor tak nas wciąga :] . Bałem się, że mało kto przebrnie przez moje zawiłe teorie.
Źródłem była "Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej" autorów: Tadeusz Lipiec i Stefan Szmal.
Temat zainspirowany był postami, z których dowiadywaliśmy się, że raz fosfor nam się pojawia, a raz znika i nie da się ukryć, że post był nakierowany na takich właśnie odbiorców. Założona sytuacja była dość hipotetyczna, gdyż w tak bogatej mieszance, jakim jest akwarium nie da się dokładnie przewidzieć zachowania tak skomplikowanego jonu jak fosforanowy. Przedstawiony wykres jest oczywiście prawidłowy. I wszystko byłoby piękne, gdyby nie fakt, że nasze jony w obecności innych nie zachowują się już tak ładnie. :] Przedstawione przeze mnie równania (Hendersona-Haselbacha) też odnoszą się do mało skomplikowanych mieszanek jonów. Są one raczej tłem dla teori jaką starałem się wyjaśnić, czyli zmian postaci związków buforowych, pod wpływem zmian pH, bo w sumie nie zakładałem, że ktoś będzie z nich obliczał stężenie poszczególnych form...
Co do testów to już kiepska sprawa. Zgodzę się co do kolorymetri, bo jak tu się nie zgodzić Z jednej strony reakcja z molibdenianem powinna przebiec ilościowo. Jak wówczas wyjaśnić pojawianie się i znikanie fosforu?
Pochwalę się, że znalazłem najlepsze rozwiązanie tego problemu. Nigdy nie kupiłem testu na fosfor


P.S.
W książce "Chemia analityczna jakościowa" autorów Rzeszutko, Opoka, Somogyi znalazłem coś takiego o reakcji z molibdenianem. Cytuję:
Reakcja jest bardzo czuła i może być zastosowana do wykrywania małych ilośći jonów PO4 3-. Koniec cytatu.
Żeby wykryć jony musiałby być w odczynniku stężony kwas azotowy i benzydyna (to wynika z tej książki). Dalej nie szukam bo aż się boję...
Dla ciekawskich wrzucam reakcję:
Na2HPO4 + 12(NH4)2MoO4 + 23HNO3 => 21NH4NO3 + (NH4)3P(Mo3O10)4 + 2NaNO3 + 12 H2O
A to tylko pierwsza reakcja... To takie długie po prawej stronie równania (trimolibdeniano-6-fosforan-5-amonu) to osad. Ten związek utlenia benzydynę do błękitu benzydynowego a sam redukuje się do wpsomnianego wcześniej błękitu molidbenowego.

Pozdrawiam!