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Curso : Recursos Minerales y Energéticos
Docente Post Grado : Dr. Néstor Tevés
Integrante : Lic. Ramos Guillén, Marta S.
•
En los fosfatos el complejo aniónico (PO4)3- es el complejo
principal, como en el apatito Ca5[(F, Cl, OH)/PO4)3] los
arseniatos contienen (AsO4)3- y los vanadatos contienen
(VO4)3- como complejo aniónico.
Posee grupos tetraédricos (XO4)-3 unidos a cationes metálicos, siendo
X = P, As ó V, todos ellos en estado de oxidación +5.
Pueden existir fosfatos, arseniatos y vanadatos de todos los elementos
químicos, en la práctica los más abundantes son los de Li+, Na+, K+, Ca+2, Mg+2,
Fe+2, Fe+3, Al+3, Mn+2, Mn+3, Cu+2, Zn+2, Pb+2 ,uranilo y otros elementos de las
tierras raras.
En los grupos tetraédricos el elemento X se une a 4 oxígenos por enlaces
covalentes, mientras que entre este grupo y los cationes metálicos se une
mediante enlaces iónicos o con la intervención de puentes de hidrógeno.
La mayor parte de esta clase se forman a bajas temperaturas, pudiendo
presentar grupos OH y moléculas de agua en las estructuras, sobre todo si
hay cationes de pequeño tamaño. Otro elemento F y Cl o de más de un tipo
de catión no es raro (sales dobles, etc.).
Ejm: El Apatito Ca5 [(F,Cl,OH)│(PO4 )3 ]
Vivianita Fe(PO4 )2 8H2 O
Eritrina Co(AsO4 )2 8H2 O
El P es un elemento LITÓFILO por ello tiene tendencia a formas silicatos y otras
oxisales y a combinarse con el oxígeno
El As y Va son calcófilos es decir tienen tendencia a combinarse con el azufre (o
con los demás calcógenos) , según Goldschmidt.
Se pueden dar sustituciones más o menos isomorfas entre P y As, como ocurre en el
sistema piromorfita - mimetita. Dando lugar a series minerales con un gran número
de términos. Por sustitución catiónica, los cationes con tamaños parecidos pueden
ocupar posiciones estructurales equivalentes dando series tan conocidas como
variscita - strengita o purpurita - heterosita, etc. Otros tipos de sustitución a
considerar en estas especies son las de grupos OH- por F- y por Cl-.
8.CD.10 (Strunz)
AlPO4·2H2O 8.CD.10 (Strunz)
Fe3+PO4·2H2O
De la regularidad del tetraedro , se han realizado trabajos basados en la
espectroscopía IR y Raman, habiéndose observado en muchos casos,
existe pérdida de simetría molecular (frecuencia de vibración).
La frecuencia de ciertos elementos de transición y de transición interna,
estos minerales suelen poseer coloraciones muy características.
Ejm: Co(AsO4 )2 8H2 O
Además muchos fosfatos son luminiscentes. La fosforescencia fue
observada por primera vez en minerales de esta clase.
Los fosfatos tribásicos de elementos alcalinos son solubles en agua,
mientras que los de otros elementos son insolubles. Si se trata de
fosfatos monoácidos ocurre lo mismo, aunque la reacción de
hidrólisis que tiene lugar es menos alcalina que la suministrada por los
tribásicos.
Aunque estructuralmente los ortofosfatos y los ortoarseniatos se
parecen mucho entre sí y muchas características son comparables,
los últimos son menos estables en solución acuosa, al ser
moderadamente oxidantes.
El ácido ortoarsénico es algo más débil que el ácido
ortofosfórico.
Los vanadatos, presentan una química diferente a la de
los fosfatos y arseniatos, salvo en ciertos aspectos
estequiométricos.
El anión VO4-3, aparece en medios acuosos muy alcalinos (pH>13),
formándose polimerizados en medios menos básicos.
Por ejemplo, a pH comprendido entre 2 y 6, existe el ion
decavanadato (isopolianión), de color anaranjado. Para obtener
el ion vanadato (incoloro) se disuelve pentóxido de vanadio (V2O5)
en hidróxido de sodio (NaOH).
Uno de los principales usos de los fosfatos orgánicos,
es para ablandar plásticos, como el PVC.
Ejm:El fosfato Isopropylate
También se utilizan en pesticidas.
Los fosfatos inorgánicos, como conservantes en la industria cárnica.
Hace algunos años también en los detergentes, pero se descubrió que
resultaban muy contaminantes y se prohibieron en estos productos.
Muchas zonas costeras se vieron afectadas por la utilización de fosfatos
en muchos detergentes y otros productos de limpieza.
Los Ortofosfatos, los encontramos ampliamente distribuidos en la
naturaleza, sobre todo en forma de apatita y forman parte esencial de
dientes y huesos.
En procesos de fosfatización de metales. Tratamiento anticorrosión
previo a la pintura.
Los Trifosfatos, que son sales del anhidruro formado por tres grupos de
fosfato, que se utilizaban en los detergentes.
Los fosfatos, al igual que los nitratos, son nutrientes para las plantas.
Cuando entra demasiado fosfato al agua, favorece el crecimiento de
las plantas.
Se añade en pastas de dientes con flúor. El difosfato es el más inerte de
los fosfatos. Se utiliza como abrasivo puesto que no interfiere con los
compuestos que contienen flúor.
Se ha utilizado en detergentes para ablandar el agua.
Evita que se formen espumas insolubles de jabón cuando se lava con
aguas duras.
El trifosfato se utiliza como dispersante en fabricación de cementos y
ladrillos.
También en perforaciones petrolíferas para mejorar las propiedades
mecánicas de los suelos.
Cuando hay demasiado fosfato en un río o lago, las plantas
crecen más, el agua se pone turbia y de un color verdoso, el
cual proviene de la clorofila que contienen las pequeñas
plantas flotantes.
El exceso de plantas en el agua puede causar resultados
negativos, ya que, cuando estas plantas mueren, caen al
fondo.
Una vez allí, las bacterias descomponen las partes de las
plantas muertas y consumen la mayor parte del oxígeno en el
agua.
Las bacterias consumen más oxígeno del que crean las
plantas por medio de la fotosíntesis. Por este motivo, el exceso
de plantas en el agua disminuye la cantidad de oxígeno
El fósforo generalmente está presente en las aguas naturales en
forma de fosfatos.
Los fosfatos se encuentran en los fertilizantes y los detergentes y
pueden llegar al agua con el escurrimiento agrícola, los desechos
industriales y las descargas de aguas negras.
En el cuerpo, el fosfato es el anión intracelular más abundante.
Almacenamiento de energía y el metabolismo, para la utilización
de muchas vitaminas del complejo B.
Para la función correcta de nervios y músculos y para mantener el
equilibrio del calcio.
Para la formación de huesos y dientes.
Hipofosfatemia (bajos niveles de fosfato en sangre), pueden
conducir a complicaciones a largo plazo que pueden ser serias.
Hiperfosfatemia (niveles elevados de fósforo en sangre), algo que
puede ocurrir especialmente en personas con función renal
disminuida y puede conducir a desequilibrios de electrolitos que
pueden ser serios.
yacimiento sedimentario marino.
Yacimientos en capas fosfáticas sedimentarias marítimas.
Yacimientos en Margas y calizas fosfáticas.
Yacimientos de Guijarros terrestres.
Yacimientos de Guijarros fluviales.
Yacimientos en concentraciones residuales.
Yacimientos en Rocas sedimentarias marinas o fosforitas.
Yacimientos pegmatiticos.
Yacimientos ígneos.
Yacimientos metamórficos.
Yacimiento por metasomatismo
Se reconoce por las siguientes características:
Son gruesas, bien estratificadas.
De textura oolítica y color gris claro a oscuro.
Muy densas, calcáreas y con apreciable
contenido de detritos arenáceos.
De exfoliación pobre.
Altamente solubles en ácidos y tienen
aplicación directa como fertilizante.
Los minerales de la Clase 8 , se consideran 51
familias agrupadas en las 7 divisiones
siguientes:
08.A - Fosfatos, etc. sin aniones adicionales, sin
H2O.
8.AA Con cationes pequeños (alguno también
con uno grande)
8.AB Con cationes medianos
8.AB.10: Grupo de la Trifidita trifilita, litiofilita,
ferrisicklerita, sicklerita, heterosita, purpurita
8.AB.20: Grupo de la Graftonita graftonita,
beusita
8.AC: Con cationes de tamaño
mediano y grande.
8.AC.10: Grupo de la Hagendorfita
varulita, alluaudita
8.AC.15: Grupo de la Wyllieita
bobfergusonita, qingheiíta.
 8.AD: Con cationes
grandes solamente.
8.AD.25: Grupo de la
Xenotima xenotima-Y,
clinobisvanita 8.AD.30:
Grupo de la Ximengita-
Pucherita pucherita
8.AD.35: Grupo de la
Monacita monacita,
monacita-Ce, monacita-
Nd, rooseveltita
 8.B: FOSFATOS CON ANIONES
ADICIONALES, SIN H2O
8.BA: Con cationes pequeños y medianos.
8.BA.10: Grupo de la Herderita hidroxilherderita
8.BB: Con cationes medianos solamente,
(OH):RO4 ≤ 1:1.
8.BB.05: Grupo de la Ambligonita ambligonita,
montebrasita
8.BB.10: Grupo de la Triplita zwieselita, triplita
8.BB.30: Grupo de la Libethenita libethenita,
olivenita, adamita
8.BB.40: Grupo de la Lazulita lazulita, hentschelita
8.BB.45: Grupo de la Lipscombita-Trolleita
lipscombita
8.BC: Con cationes medianos solamente,
(OH):RO4 > 1:1 y < 2:1. 8.BC.05: Grupo de la
Angelellita-Aerugita angelellita 8.BC.10: Grupo de
la Rockbridgeita rockbridgeita
 8.BD: Con cationes medianos
solamente, (OH):RO4 = 2:1. 8.BD.05:
Grupo de la Pseudomalaquita
pseudomalaquita, cornubita
 8.BE: Con cationes medianos
solamente, (OH):RO4 > 2:1. 8.BE.05:
Grupo de la Augelita-Cornetita-
Clinoclasa clinoclasa
 8.BF: Con cationes medianos y
grandes, (OH):RO4 < 0,5:1. 8.BF.05:
Grupo de la Arrojadita arrojadita
8.BG: Con cationes medianos y
grandes, (OH):RO4 = 0,5:1.
 8.BG.05: Grupo de la Brackebuschita
brackebuschita 8.BH: Con cationes
medianos y mayormente grandes,
(OH):RO4 = 1:1.
 8.BH.35: Grupo de la Adelita conicalcita, duftita
8.BH 40 Grupo de la Descloizita descloizita,
mottramita 8.BH.45: Grupo de la Bayldonita-
Leningradita bayldonita
 8.BJ: Con cationes medianos y grandes,
(OH):RO4 = 1,5:1. 8.BK: Con cationes medianos
y grandes, (OH):RO4 = 2:1, 2,5:1. 8.BK.05:
brasilianita
 8.BL: Con cationes medianos y grandes,
(OH):RO4 = 3:1. 8.BL.05: Grupo de la Beudantita
corkita, beudantita 8.BL.10: Grupo de la
Crandallita florencita-(Ce) 8.BM: Con cationes
medianos y grandes, (OH):RO4 = 4:1. 8.BN: Con
cationes grandes solamente, (OH):RO4 = 0,33:1.
8.BN.05: Grupo de la Fluorapatita fluorapatita,
hidroxilapatita, carbonato-fluorapatita,
carbonato-hidroxilapatita
 8.BN.10: Grupo de la Cloroapatita-Piromorfita
piromorfita, vanadinita, mimetita 8.BO: Con
cationes grandes solamente, (OH):RO4 ≥1:1.
8.BO.10: Grupo de la Preisingerita preisingerita,
 8.C: FOSFATOS SIN ANIONES ADICIONALES
CON H2O
 8.CA: Con cationes pequeños y grandes a
medianos. 8.CB: Con cationes medianos
solamente, RO4 : H2O = 1:1.
 8.CB.10: Grupo de la Huréaulita huréaulita
8.CC: Con cationes medianos solamente, RO4 :
H2O = 1:1,5.
 8.CC.05: Grupo de la Fosfoferrita fosfoferrita,
reddingita 8.CD: Con cationes medianos
solamente, RO4 : H2O = 1:2. 8.CD.05: Grupo de
la Metavariscita fosfosiderita 8.CD.10: Grupo de
la Variscita variscita, strengita, escorodita 8.CE:
Con cationes medianos solamente, RO4 : H2O ≤
1:2,5.
 8.CE.40: Grupo de la Vivianita vivianita,
eritrina, annabergita
 8.CF: Con cationes medianos y grandes, RO4 :
H2O > 1:1.
 8.CG: Con cationes medianos y grandes, RO4 :
H2O = 1:1. 8.CG.05: Grupo de la Fairfieldita
collinsita, fairfieldita 8.CH: Con cationes
medianos y grandes, RO4 : H2O < 1:1.
 8.CJ: Con cationes grandes solamente.
 8.D: FOSFATOS CON ANIONES
ADICIONALES, CON H2O La clasificación se
basa en el tamaño de los cationes y la
relación (OH):RO4.
8.DA: Con cationes pequeños (y
ocasionalmente más grandes).
8.DB: Con cationes medianos solamente
(OH):RO4 < 2:1.
8.DC.20: Grupo de la Beraunita-Bermanita
bermanita
8.DC.25: Grupo de la Strunzita strunzita
8.DC.30: Grupo de la Laueita laueita,
stewartita
8.DC.50: Grupo de la Wavellita-Kingita 8.DD:
Con cationes medianos solamente (OH):RO4 =
2:1.
8.DD.15: Grupo de la Turquesa turquesa
8.DD.20: Grupo de la Childrenita eosforita,
ernstita
8.DE: Con cationes medianos solamente
(OH):RO4 = 3:1. 8.DE.05: Grupo de la
Senegalita-Fluellita fluellita
.
 8.DF: Con cationes medianos solamente
(OH):RO4 > 3:1.
 8.DG: Con cationes medianos y grandes,
(OH):RO4 < 0,5:1
 8.DG.05: Grupo de la Lavendulana
lavendulana
 8.DH: Con cationes medianos y grandes,
(OH):RO4 < 1:1.
 8.DH.10: Grupo de la Leucofosfita
leucofosfita
 8.DH.30: Grupo de la Mitridatita mitridatita
8.DH.35: Grupo de la Mantiennéita
benyacarita 8.DJ: Con cationes medianos
y grandes, (OH):RO4 = 1:1.
 8.DK: Con cationes medianos y grandes,
(OH):RO4 > 1:1 y < 2:1.
 8.DK.10: Grupo de la Farmacosiderita
farmacosiderita
 8.DK.15: Grupo de la Dufrénita dufrénita
8.DL: Con cationes medianos y grandes,
(OH):RO4 = 2:1.
 8.DL.10: Grupo de la Wardita wardita
8.DM: Con cationes medianos y
grandes, (OH):RO4 > 2:1. 8.DM.25 :
yukonita
 8.DN: Con cationes grandes
solamente.
 8.DO: Con CO3, SO4, SiO4
 8.E: FOSFATOS Y ARSENIATOS CON ION
URANILO (U6+O2) 2+ La clasificación se
basa en la relación UO2 : RO4. 8.EA. UO2 :
RO4 = 1 : 2.
 8.EB. UO2 : RO4 = 1 : 1. 8.EB.10: Grupo de
Autunita saléeita, zeunerita, autunita,
uranospinita, torbernita 8.EB.15: Grupo de
la Meta-autunita meta-autunita,
metatorbernita, metazeunerita
 8.EB.20: Grupo de la Natroautunita sodio
uranospinita, chernikovita, trögerita
8.EB.25: Grupo de la Vochtenita-
Coconinoita coconinoita
 8.EC. UO2 : RO4 = 3 : 2.
 8.EC.10: Grupo de la Fosfuranylita-Furcalita
fosfuranilita, dewindtita, furcalita
 8.ED. Sin clasificación.
 8.F: POLIFOSFATOS, POLIARSENIATOS, [4]-
POLIVANADATOS La clasificación se basa
principalmente en la presencia o
ausencia de OH y H2O.
 8.FA: Difosfatos, sin OH y H2O; pares
(dímeros) de tetraedros RO4 unidos por el
vértice.
 8.FB: Difosfatos, con OH solamente.
 8.FC: Difosfatos, con H2O solamente. 8.FD:
Difosfatos, con OH y H2O.
 8.FD.05: Volborthita 8.FE: Ino-[4]-
Vanadatos.
 08.X - No clasificados
 8.XX Desconocidos
 Formados por la unión de grupos aniónicos tetraédricos
(XO4)3- con cationes metálicos, donde X es P, As ó V en
estado pentavalente. Los enlaces X-O son covalentes,
mientras que la unión entre los grupos aniónicos y los
cationes es de naturaleza electrostática. Son frecuentes las
sustituciones iónicas entre P, As y V en los minerales de
esta clase, gracias a la similitud de sus radios iónicos.
 Los fosfatos son relativamente numerosos aunque sólo
destaca el apatito por su abundancia relativa, en cuya
estructura pueden entrar otros aniones adicionales como F-
, Cl- y (OH)-. Los arseniatos y vanadatos más comunes
(e.g. mimetita, vanadinita) son minerales supergénicos que
se forman en las zonas de oxidación de algunos filones de
minerales metálicos.
Fosfatos
El más destacado es el apatito con numerosas variedades, en varios tipos de rocas (ortomagmáticas , pegmatíticas
y sedimentarias).
El 95% de P presente forma apatito, el cual cristaliza en las primeras etapas de la consolidación magmática y se
encuentra en muchos granitos y pegmatitas y en los depósitos hidrotermales pueden encontrarse
otros fosfatos (monacita, xenotima,), pero en proporciones muy bajas.
Dada la posibilidad de la mutua sustitución entre el Si+4 y el P+5 (diadoquía), es posible la presencia de éste último en
algunos silicatos , y de silicio en fosfatos.
Silicatos como la monacita, la xenotima y ciertos tipos de apatito, Pero la alteración provoca la puesta
en solución de una gran cantidad de los fosfatos presentes en rocas ígneas. Estos fosfatos acompañan iones
alcalinos y de calcio, estando impedida su precipitación por el elevado contenido de CO2 y de materia orgánica en
las aguas naturales.
Si las aguas naturales ricas en fosfatos, interaccionan con depósitos metalíferos podrán formarse algunos fosfatos
secundarios, como piromorfita, turquesa, variscita, autunita, torbernita, vivianita, etc. Incluso, en ciertas condiciones,
pueden depositarse fosfatos de calcio (en ocasiones de tipo coloidal). Pero la mayor parte de los fosfatos van a
parar al mar.
En medios marinos el nivel de fósforo está influido por los seres vivos, quienes necesitan este elemento para diversas
funciones biológicas. Por ello, a poca profundidad, donde hay más actividad biológica, la concentración
de fosfatos es menor que a mayores profundidades (más de 5.000 metros), donde existe un menor consumo
de fósforo. En las grandes profundidades la concentración puede ser tan elevada que se produce una
sobresaturación enfosfatos de calcio y se forman grandes depósitos. En la precipitación de los fosfatos de
calcio intervienen otros elementos, como el flúor que al ser absorbido puede provocar modificaciones en las
solubilidades y formar fluorapatitos. También pueden estar presentes otros elementos como Cl, Zn, Cd, U, etc.
 Arseniatos
Al contrario que el fósforo, el arsénico no se
presenta mayoritariamente en estado de
oxidación +5. Se puede encontrar arsénico
nativo en meteoritos (sólo o en aleaciones)
y en algunos depósitos arsenicales.
También son frecuentes
los arseniuros y sulfoarseniuros de elemento
s calcófilos (Cu, Ag, Pb, Co, Ni,...) entre los
que se encuentran numerosas menas
metálicas.
Aunque en muchos aspectos la química del
As+5 y la del P+5 se parecen, conviene
tener en cuenta el mayor carácter
oxidante que presentan los arseniatos y por
lo tanto su mayor inestabilidad en algunos
medios.
La mayor parte de los arseniatos se
encuentran asociados a las propias menas
metálicas de las que proceden
por oxidación de
los arseniuros y sulfoarseniuros. Sólo una
mínima parte del As+5 se encuentra en
disoluciones o sustituyendo al P+5 en
algunos fosfatos.
 Los vanadatos
se encuentran fundamentalmente en ambientes
oxidantes (sedimentarios), aunque son minerales raros y
se consideran curiosidades mineralógicas. Estos
minerales se forman por la interacción entre disoluciones
termales ricas en vanadio (procedentes de zonas más o
menos profundas) y minerales, generalmente ricos en
metales, incluso uranio y otras tierras raras que se
encuentran cerca de la superficie terrestre. La presencia
devanadio en disoluciones termales está provocada por
el previo contacto de las mismas con minerales ricos en
este elemento que se encuentran a cierta profundidad.
Cuando estas disoluciones alcanzan la zona superficial
de la Corteza se produce la oxidación de los
compuestos de vanadio a vanadatos. La reacción entre
estas disoluciones y los minerales mencionados da lugar
a la formación de especies tales
como vanadinita, carnotita, tyuyamunita,descloizita, mot
tramita, pucherita, etc.
También se encuentran vanadatos
en arcillas, pizarras y menas oxidadas de hierro y
aluminio. En muchas pizarras
bituminosas, carbones y petróleos aparece vanadio en e
stados de oxidación menores, al tratarse de medios
reductores.
El fósforo, no se encuentra en estado natural. Se conocen varias alotropías, pero sólo 3 de ellas se consideran de interés
práctico. En los siguientes epígrafes se describen éstas 3 alotropías, así como el proceso de obtención de este elemento.
Fósforo Blanco (P blanco)
De color blanco amarillento y traslúcido. A temperatura ordinaria es blando como la cera, pudiéndose cortar con gran
facilidad. Olor característico. Insoluble en agua y en alcohol. Soluble en tetracloruro de carbono y endisulfuro de
carbono. Inflamable al aire, debe conservarse bajo agua para evitar su reacción con el oxígeno.
Densidad 1.826 a 1.840 gr/c.c. Funde a 44.8ºC. Hierve a 280ºC. Es fosforescente (luminoso en la oscuridad).
Cristaliza en el Sistema Cúbico en forma de dodecaedros o de octaedros. La forma de obtener estos cristales es:
Por enfriamiento lento del fósforo fundido.
Por evaporación lenta de disoluciones de fósforo.
A la temperatura de 60ºC se inflama, dando vapores espesos de P2O5 y una llama amarillenta:
4P + 5O2 -> 2P2O5
Tanto en fase sólida como en fase líquida, la molécula es tetraédrica (P4). A temperatura mayor de 800ºC se empiezan a
disociar estas moléculas formándose las de P2. Hacia 2000ºC se tienen ya átomos de P individuales.
Está considerado como un fuerte veneno. Una dosis de 0.1 gramos puede ser letal para una persona adulta. Los vapores
de fósforo blanco provocan la necrosis fosfórica que afecta a la mandíbula inferior, por este motivo no se emplea desde
1907 para la fabricación de cerillas.
Fósforo Rojo (P rojo)
Esta alotropía fue descubierta por A. Schroetter en 1845. En 1848 ya se comercializaba el P rojo. Las características son muy
diferentes a las del P blanco :
El P rojo no es venenoso, ni es luminiscente en la oscuridad.
El P rojo es estable al aire, por lo que no es necesario almacenarlo bajo agua.
La temperatura de inflamación es superior a 400ºC, pero es muy sensible al rozamiento y a los choques (percusiones). Se
inflama fácilmente si se mezcla con oxidantes fuertes (nitrato potásico o clorato potásico), pues forma mezclas detonantes.
Es insoluble en sulfuro de carbono.
La densidades próxima a 2.36 gr/c.c., aunque depende de la temperatura a que se haya obtenido.
El color también es función de la temperatura de preparación:
A 265 ºC tiene color rojo intenso (como el rejalgar) y fractura concoidea.
A 400 ºC es de color anaranjado y con textura granular.
Por encima de 500 ºC se obtiene de color gris violeta y con aspecto muy compacto.
El P rojo se emplea para fabricar los rascadores de las cajas de cerillas. También se usa en Pirotecnia y en algunos explosivos.
Durante la Segunda Guerra Mundial se usó para la fabricación de municiones especiales.
Existen varios métodos para fabricar el P rojo, siempre partiendo del P blanco. Hay que tener en cuenta que la transformación
de P blanco a P rojo es exotérmica:
El método más clásico utiliza un autoclave para controlar la presión y la atmósfera ha de ser inerte, generalmente
de nitrógeno. Inicialmente se calienta a 230ºC y a partir de esta temperatura se sigue calentando pero más despacio para
alcanzar los 260ºC en 4 horas. A 260ºC y durante 24 horas se produce la transformación alotrópica. En este tiempo la
temperatura del sistema puede llegar a 350ºC, pues, como se ha dicho, es unproceso exotérmico. Cuando termina dicha
transformación se deja enfriar el sistema lentamente. Los restos de P blanco se eliminan por tratamiento con lejía de sosa.
Posteriormente se seca el P rojo y se guarda en recipientes de hojalata.
El Método Bitterfeld lleva a cabo la transformación en un molino de bolas. De esta forma, prácticamente todo el P
blanco pasa a P rojo. Como precaución se lava también con lejía de sosa.
Un procedimiento moderno consiste en calentar 5 partes de aceite de vaselina con 1 parte de P blanco a 350ºC en un
autoclave durante 30 ó 40 minutos. El P rojo obtenido se lava luego con benceno para eliminar la vaselina.
Otro procedimiento más moderno consiste en tratar el P blanco con 10 veces su peso de tribromuro de fósforo (PBr3) en un
matraz con reflujo y durante 10 horas. A continuación se extrae el líquido y se lava el P rojoformado con sulfuro de carbono.
Luego se hierve con agua para eliminar los restos de PBr3.
Fósforo Negro (P negro)
Es la forma alotrópica más densa (2.69
gr/c.c.). No presenta interés tecnológico. Se
obtiene calentando P blanco durante 8 días
a 350ºC, en atmósfera de mercurio y sobre
placas de hierro a una presión de 1000 a
1200 atm.
La estructura consta de capas dobles, en
donde cada átomo de P se encuentra
enlazado con 3 vecinos. La distancia entre
los átomos de P de la misma capa es de 2.33
Å, mientras que la distancia entre los átomos
de P de capas sucesivas es de 3.59 Å.
Podemos considerar compuestos organofosforados a aquellos que poseen enlaces P-C o a los que no
poseyendo estos enlaces contienen radicales y cationes de naturaleza orgánica, como es el caso de
los fosfatos orgánicos.
Los fosfatos orgánicos suelen ser ésteres orgánicos de fosfatos o tiofosfatos. Son los derivados más
modernos del fósforo y del ácido fosfórico. Muchas de estas sustancias presentan una acción tóxica
específica que las hace adecuadas para plaguicidas y pesticidas de uso agrícola. También se
emplean como disolventes de ciertos metales y cationes en técnicas hidrometalúrgicas. Actualmente,
su mayor campo de aplicación está en la industria farmacéutica.
Algunos fosfatos orgánicos empleados en Agricultura son:
ETION: Bis (ditiofosfato) de O,O,O',O'-tetraetilo y de S-S'-metileno. Es un acaricida-insecticida para
pulgones, cochinilla y moscas blancas.
FENITROTIÓN: Tiofosfato de O,O-dimetilo y de O-(3 metil 4-nitrofenilo). Insecticida de ingestión y
contacto.
FENTIO: 3-metil 4-metiltiofenil dimetil tionofosfato. Insecticida de ingestión y contacto para orugas y
coleópteros.
FOSMET: Ditiofosfato de O,O-dimetilo y de S-ftalimidometilo. Acaricida de contacto e inhalación para
polillas, lepidópteros, escarabajos, etc.
Sólo son solubles en agua los arseniatos alcalinos, mientras que todos los demás lo son en ácidos.
En disoluciones ácidas los arseniatos se reducen a arsenitos con ácido sulfhídrico (H2S)
apareciendo azufre y sulfuro arsenioso (S3As2) de color amarillo. Este proceso ocurre muy rápidamente a
80 ºC. Si se añade HCl a una disolución fría de arseniatos aparece el sulfuro de arsénico amarillo (As2S5).
Existen más formas de reconocer los arseniatos, como el uso delmolibdato amónico o de la mixtura
magnesiana, con los que se forman precipitados amarillos o blancos respectivamente. Con nitrato de
plata, a pH neutro, forman un precipitado pardo rojizo.
La mayoría de los compuestos de arsénico, de aplicación industrial, se obtienen a partir de óxido
arsenioso, también llamado arsénico blanco o arsenolita (As2O3), la cual se puede encontrar en la
naturaleza, pero más frecuentemente se prepara por tostación de arseniuros y sulfoarseniuros. El óxido
arsenioso es un polvo blanco que no se moja cuando se pone en contacto con el agua. Una dosis de 100
a 200 mg puede ser letal para los adultos. Se ha utilizado, en ocasiones, para adicionar al vidrio,
habiéndose observado que influye sobre su transparencia.
Los arseniatos más usados son los de sodio y los de potasio, conociéndose, en cada caso los tres, pero
siendo el más importante el arseniato disódico que cristaliza con 7 moléculas de agua por encima de 20
ºC y con 12 por debajo, en forma de prismas monoclínicos. Algunas de las aplicaciones de esta sustancia
se han encontrado en la Medicina, empleándose disoluciones al 1% para el tratamiento de
enfermedades de la piel, anemias, paludismo y neurosis funcionales. El arseniato monobásico de
potasio (Sal de Macquer) tiene aplicaciones parecidas.
El arseniato cálcico Ca3(AsO4)2.3H2O, que se obtiene haciendo reaccionar el arseniato
disódico con cloruro de calcio, es un polvo blanco, poco soluble en agua, que se deshidrata
completamente a 100 ºC y se ha venido utilizando como plaguicida.
La principal aplicación es la obtención del vanadio ;la mena principal es la vanadinita Pb5Cl(VO4)3.
Se usa en aleaciones especiales (ferrovanadio) y de aceros con orden del 0.2% de gran tenacidad y dureza. La misión del
vanadio en el acero es triple:
Disuelto en parte con ferrita, aumenta la resistencia y la ductilidad de la aleación.
Reduce la tendencia del grano a crecer durante los tratamientos térmicos, nos da un grano más fino y uniforme.
Forma carburos, estabilizando el carbono del acero aumentando su dureza y evitando segregaciones a altas temperaturas.
La obtención de ferrovanadio a partir de la vanadinita :
Se funde el mineral con carbonato sódico en un horno de reverbero, apareciendo vanadito sódico que forma escorias junto con
sílice y alúmina. El plomo queda en estado metálico y, por lo tanto, separado del vanadio.
Las escorias se calientan con más carbonato sódico y se tuestan para oxidar el vanadito a vanadato, el cual se disuelve en
agua hirviendo, separándose, una buena parte, de la alúmina que es insoluble, mediante filtración. El líquido filtrado se divide en
2 fracciones. Una porción se concentra en presencia de un exceso de ácido sulfúrico, precipitando ácido vanádico en forma de
polvo pardo (insoluble). El polvo obtenido se añade lentamente al resto del líquido que no había sido tratado, con lo cual se
disuelve el ácido vanádico y precipitan la sílice y el resto de la alúmina. Al filtrar se tiene una disolución de vanadato de sodio,
la cual tratada con sulfato ferroso forma vanadato ferroso, el cual se filtra, se lava, se seca y se emplea para la preparación de
ferrovanadio.
El vanadato ferroso se reduce con granalla de aluminio (proceso Goldschmidt) en un horno de solera abierta, empleándose
carbonato sódico o fluorita para escorificar los restos de alúmina que puedan quedar.
Se ha obtenido vanadio al 99.8% puro, pero no se usa mucho.
Se puede extraer vanadio de la patronita (sulfuro de vanadio) y de la carnotita (vanadato de
uranilo), la rareza de estas especies hace que no sean muy usadas.
procesos hidrometalúrgicos, utilizando disolventes de naturaleza orgánica, como el ácido
heptadecílico (HDPA), aminas secundarias o terciarias ((TFA), ácido di-2-etilhexilfosfórico
(DEHPA), fosfato de tributilo (TBP), etc. Mediante lixiviación (extracción sólido-líquido) se puede
extraer vanadio de menas pobres, así como separar este elemento de otros como cromo o
uranio (recordemos que la carnotita es un vanadato de uranilo).
Desde el punto de vista ambiental se están realizando avances en la extracción, con
disolventes orgánicos, del vanadio contenido en las cenizas y otros productos de combustión
de petróleos y carbones. En estos procesos se suelen emplear mezclas de disolventes en
diversas etapas donde se necesita controlar continuamente factores como el pH, la
temperatura, etc. Las empresas Union Carbide, Vanadium Corporation of America y Mines
Development Inc. se encuentran a la cabeza en este tipo de investigaciones.
Vanadatos participan en pigmentos de pinturas y en la industria del vidrio.
Algunos óxidos y carburos de vanadio se usan como catalizadores a elevadas temperaturas.
Descripción
Geoda de microcristales tabulares
Apatito (Ca5(PO4)3(OH,F,Cl))
Descripción
Cristales prismáticos transparente
de color verde (variedad esparraguina)
Arseniatos
Adamita (Zn2(AsO4)(OH))
Agregado botrioidal, con algunos
cristales diseminados de mimetita
Conicalcita (CaCu(AsO4)(OH))
Costra verde en matriz ferruginosa
VANADATOS: Descloizita (PbZnVO4(OH))
Agregado de cristales piramidales
ortorrómbicos
Vanadinita (Pb5(VO4)3Cl)
Cristales tabulares de morfología hexagonal en
matriz de barita
POR LA ATENCION PRESTADA

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Fosfatos, vanadatos y arseniatos post grado

  • 1. Curso : Recursos Minerales y Energéticos Docente Post Grado : Dr. Néstor Tevés Integrante : Lic. Ramos Guillén, Marta S.
  • 2.
  • 3. • En los fosfatos el complejo aniónico (PO4)3- es el complejo principal, como en el apatito Ca5[(F, Cl, OH)/PO4)3] los arseniatos contienen (AsO4)3- y los vanadatos contienen (VO4)3- como complejo aniónico.
  • 4. Posee grupos tetraédricos (XO4)-3 unidos a cationes metálicos, siendo X = P, As ó V, todos ellos en estado de oxidación +5. Pueden existir fosfatos, arseniatos y vanadatos de todos los elementos químicos, en la práctica los más abundantes son los de Li+, Na+, K+, Ca+2, Mg+2, Fe+2, Fe+3, Al+3, Mn+2, Mn+3, Cu+2, Zn+2, Pb+2 ,uranilo y otros elementos de las tierras raras. En los grupos tetraédricos el elemento X se une a 4 oxígenos por enlaces covalentes, mientras que entre este grupo y los cationes metálicos se une mediante enlaces iónicos o con la intervención de puentes de hidrógeno.
  • 5. La mayor parte de esta clase se forman a bajas temperaturas, pudiendo presentar grupos OH y moléculas de agua en las estructuras, sobre todo si hay cationes de pequeño tamaño. Otro elemento F y Cl o de más de un tipo de catión no es raro (sales dobles, etc.). Ejm: El Apatito Ca5 [(F,Cl,OH)│(PO4 )3 ] Vivianita Fe(PO4 )2 8H2 O Eritrina Co(AsO4 )2 8H2 O
  • 6. El P es un elemento LITÓFILO por ello tiene tendencia a formas silicatos y otras oxisales y a combinarse con el oxígeno El As y Va son calcófilos es decir tienen tendencia a combinarse con el azufre (o con los demás calcógenos) , según Goldschmidt. Se pueden dar sustituciones más o menos isomorfas entre P y As, como ocurre en el sistema piromorfita - mimetita. Dando lugar a series minerales con un gran número de términos. Por sustitución catiónica, los cationes con tamaños parecidos pueden ocupar posiciones estructurales equivalentes dando series tan conocidas como variscita - strengita o purpurita - heterosita, etc. Otros tipos de sustitución a considerar en estas especies son las de grupos OH- por F- y por Cl-. 8.CD.10 (Strunz) AlPO4·2H2O 8.CD.10 (Strunz) Fe3+PO4·2H2O
  • 7.
  • 8. De la regularidad del tetraedro , se han realizado trabajos basados en la espectroscopía IR y Raman, habiéndose observado en muchos casos, existe pérdida de simetría molecular (frecuencia de vibración). La frecuencia de ciertos elementos de transición y de transición interna, estos minerales suelen poseer coloraciones muy características. Ejm: Co(AsO4 )2 8H2 O Además muchos fosfatos son luminiscentes. La fosforescencia fue observada por primera vez en minerales de esta clase.
  • 9. Los fosfatos tribásicos de elementos alcalinos son solubles en agua, mientras que los de otros elementos son insolubles. Si se trata de fosfatos monoácidos ocurre lo mismo, aunque la reacción de hidrólisis que tiene lugar es menos alcalina que la suministrada por los tribásicos. Aunque estructuralmente los ortofosfatos y los ortoarseniatos se parecen mucho entre sí y muchas características son comparables, los últimos son menos estables en solución acuosa, al ser moderadamente oxidantes.
  • 10. El ácido ortoarsénico es algo más débil que el ácido ortofosfórico. Los vanadatos, presentan una química diferente a la de los fosfatos y arseniatos, salvo en ciertos aspectos estequiométricos. El anión VO4-3, aparece en medios acuosos muy alcalinos (pH>13), formándose polimerizados en medios menos básicos. Por ejemplo, a pH comprendido entre 2 y 6, existe el ion decavanadato (isopolianión), de color anaranjado. Para obtener el ion vanadato (incoloro) se disuelve pentóxido de vanadio (V2O5) en hidróxido de sodio (NaOH).
  • 11. Uno de los principales usos de los fosfatos orgánicos, es para ablandar plásticos, como el PVC. Ejm:El fosfato Isopropylate También se utilizan en pesticidas. Los fosfatos inorgánicos, como conservantes en la industria cárnica. Hace algunos años también en los detergentes, pero se descubrió que resultaban muy contaminantes y se prohibieron en estos productos. Muchas zonas costeras se vieron afectadas por la utilización de fosfatos en muchos detergentes y otros productos de limpieza. Los Ortofosfatos, los encontramos ampliamente distribuidos en la naturaleza, sobre todo en forma de apatita y forman parte esencial de dientes y huesos.
  • 12.
  • 13. En procesos de fosfatización de metales. Tratamiento anticorrosión previo a la pintura. Los Trifosfatos, que son sales del anhidruro formado por tres grupos de fosfato, que se utilizaban en los detergentes. Los fosfatos, al igual que los nitratos, son nutrientes para las plantas. Cuando entra demasiado fosfato al agua, favorece el crecimiento de las plantas. Se añade en pastas de dientes con flúor. El difosfato es el más inerte de los fosfatos. Se utiliza como abrasivo puesto que no interfiere con los compuestos que contienen flúor. Se ha utilizado en detergentes para ablandar el agua. Evita que se formen espumas insolubles de jabón cuando se lava con aguas duras. El trifosfato se utiliza como dispersante en fabricación de cementos y ladrillos. También en perforaciones petrolíferas para mejorar las propiedades mecánicas de los suelos.
  • 14.
  • 15. Cuando hay demasiado fosfato en un río o lago, las plantas crecen más, el agua se pone turbia y de un color verdoso, el cual proviene de la clorofila que contienen las pequeñas plantas flotantes. El exceso de plantas en el agua puede causar resultados negativos, ya que, cuando estas plantas mueren, caen al fondo. Una vez allí, las bacterias descomponen las partes de las plantas muertas y consumen la mayor parte del oxígeno en el agua. Las bacterias consumen más oxígeno del que crean las plantas por medio de la fotosíntesis. Por este motivo, el exceso de plantas en el agua disminuye la cantidad de oxígeno
  • 16. El fósforo generalmente está presente en las aguas naturales en forma de fosfatos. Los fosfatos se encuentran en los fertilizantes y los detergentes y pueden llegar al agua con el escurrimiento agrícola, los desechos industriales y las descargas de aguas negras. En el cuerpo, el fosfato es el anión intracelular más abundante. Almacenamiento de energía y el metabolismo, para la utilización de muchas vitaminas del complejo B. Para la función correcta de nervios y músculos y para mantener el equilibrio del calcio. Para la formación de huesos y dientes. Hipofosfatemia (bajos niveles de fosfato en sangre), pueden conducir a complicaciones a largo plazo que pueden ser serias. Hiperfosfatemia (niveles elevados de fósforo en sangre), algo que puede ocurrir especialmente en personas con función renal disminuida y puede conducir a desequilibrios de electrolitos que pueden ser serios.
  • 17.
  • 18. yacimiento sedimentario marino. Yacimientos en capas fosfáticas sedimentarias marítimas. Yacimientos en Margas y calizas fosfáticas. Yacimientos de Guijarros terrestres. Yacimientos de Guijarros fluviales. Yacimientos en concentraciones residuales. Yacimientos en Rocas sedimentarias marinas o fosforitas. Yacimientos pegmatiticos. Yacimientos ígneos. Yacimientos metamórficos. Yacimiento por metasomatismo
  • 19.
  • 20.
  • 21. Se reconoce por las siguientes características: Son gruesas, bien estratificadas. De textura oolítica y color gris claro a oscuro. Muy densas, calcáreas y con apreciable contenido de detritos arenáceos. De exfoliación pobre. Altamente solubles en ácidos y tienen aplicación directa como fertilizante.
  • 22. Los minerales de la Clase 8 , se consideran 51 familias agrupadas en las 7 divisiones siguientes: 08.A - Fosfatos, etc. sin aniones adicionales, sin H2O. 8.AA Con cationes pequeños (alguno también con uno grande) 8.AB Con cationes medianos 8.AB.10: Grupo de la Trifidita trifilita, litiofilita, ferrisicklerita, sicklerita, heterosita, purpurita 8.AB.20: Grupo de la Graftonita graftonita, beusita
  • 23. 8.AC: Con cationes de tamaño mediano y grande. 8.AC.10: Grupo de la Hagendorfita varulita, alluaudita 8.AC.15: Grupo de la Wyllieita bobfergusonita, qingheiíta.  8.AD: Con cationes grandes solamente. 8.AD.25: Grupo de la Xenotima xenotima-Y, clinobisvanita 8.AD.30: Grupo de la Ximengita- Pucherita pucherita 8.AD.35: Grupo de la Monacita monacita, monacita-Ce, monacita- Nd, rooseveltita
  • 24.  8.B: FOSFATOS CON ANIONES ADICIONALES, SIN H2O 8.BA: Con cationes pequeños y medianos. 8.BA.10: Grupo de la Herderita hidroxilherderita 8.BB: Con cationes medianos solamente, (OH):RO4 ≤ 1:1. 8.BB.05: Grupo de la Ambligonita ambligonita, montebrasita 8.BB.10: Grupo de la Triplita zwieselita, triplita 8.BB.30: Grupo de la Libethenita libethenita, olivenita, adamita 8.BB.40: Grupo de la Lazulita lazulita, hentschelita 8.BB.45: Grupo de la Lipscombita-Trolleita lipscombita 8.BC: Con cationes medianos solamente, (OH):RO4 > 1:1 y < 2:1. 8.BC.05: Grupo de la Angelellita-Aerugita angelellita 8.BC.10: Grupo de la Rockbridgeita rockbridgeita  8.BD: Con cationes medianos solamente, (OH):RO4 = 2:1. 8.BD.05: Grupo de la Pseudomalaquita pseudomalaquita, cornubita  8.BE: Con cationes medianos solamente, (OH):RO4 > 2:1. 8.BE.05: Grupo de la Augelita-Cornetita- Clinoclasa clinoclasa  8.BF: Con cationes medianos y grandes, (OH):RO4 < 0,5:1. 8.BF.05: Grupo de la Arrojadita arrojadita 8.BG: Con cationes medianos y grandes, (OH):RO4 = 0,5:1.  8.BG.05: Grupo de la Brackebuschita brackebuschita 8.BH: Con cationes medianos y mayormente grandes, (OH):RO4 = 1:1.
  • 25.  8.BH.35: Grupo de la Adelita conicalcita, duftita 8.BH 40 Grupo de la Descloizita descloizita, mottramita 8.BH.45: Grupo de la Bayldonita- Leningradita bayldonita  8.BJ: Con cationes medianos y grandes, (OH):RO4 = 1,5:1. 8.BK: Con cationes medianos y grandes, (OH):RO4 = 2:1, 2,5:1. 8.BK.05: brasilianita  8.BL: Con cationes medianos y grandes, (OH):RO4 = 3:1. 8.BL.05: Grupo de la Beudantita corkita, beudantita 8.BL.10: Grupo de la Crandallita florencita-(Ce) 8.BM: Con cationes medianos y grandes, (OH):RO4 = 4:1. 8.BN: Con cationes grandes solamente, (OH):RO4 = 0,33:1. 8.BN.05: Grupo de la Fluorapatita fluorapatita, hidroxilapatita, carbonato-fluorapatita, carbonato-hidroxilapatita  8.BN.10: Grupo de la Cloroapatita-Piromorfita piromorfita, vanadinita, mimetita 8.BO: Con cationes grandes solamente, (OH):RO4 ≥1:1. 8.BO.10: Grupo de la Preisingerita preisingerita,  8.C: FOSFATOS SIN ANIONES ADICIONALES CON H2O  8.CA: Con cationes pequeños y grandes a medianos. 8.CB: Con cationes medianos solamente, RO4 : H2O = 1:1.  8.CB.10: Grupo de la Huréaulita huréaulita 8.CC: Con cationes medianos solamente, RO4 : H2O = 1:1,5.  8.CC.05: Grupo de la Fosfoferrita fosfoferrita, reddingita 8.CD: Con cationes medianos solamente, RO4 : H2O = 1:2. 8.CD.05: Grupo de la Metavariscita fosfosiderita 8.CD.10: Grupo de la Variscita variscita, strengita, escorodita 8.CE: Con cationes medianos solamente, RO4 : H2O ≤ 1:2,5.  8.CE.40: Grupo de la Vivianita vivianita, eritrina, annabergita  8.CF: Con cationes medianos y grandes, RO4 : H2O > 1:1.  8.CG: Con cationes medianos y grandes, RO4 : H2O = 1:1. 8.CG.05: Grupo de la Fairfieldita collinsita, fairfieldita 8.CH: Con cationes medianos y grandes, RO4 : H2O < 1:1.  8.CJ: Con cationes grandes solamente.
  • 26.  8.D: FOSFATOS CON ANIONES ADICIONALES, CON H2O La clasificación se basa en el tamaño de los cationes y la relación (OH):RO4. 8.DA: Con cationes pequeños (y ocasionalmente más grandes). 8.DB: Con cationes medianos solamente (OH):RO4 < 2:1. 8.DC.20: Grupo de la Beraunita-Bermanita bermanita 8.DC.25: Grupo de la Strunzita strunzita 8.DC.30: Grupo de la Laueita laueita, stewartita 8.DC.50: Grupo de la Wavellita-Kingita 8.DD: Con cationes medianos solamente (OH):RO4 = 2:1. 8.DD.15: Grupo de la Turquesa turquesa 8.DD.20: Grupo de la Childrenita eosforita, ernstita 8.DE: Con cationes medianos solamente (OH):RO4 = 3:1. 8.DE.05: Grupo de la Senegalita-Fluellita fluellita .  8.DF: Con cationes medianos solamente (OH):RO4 > 3:1.  8.DG: Con cationes medianos y grandes, (OH):RO4 < 0,5:1  8.DG.05: Grupo de la Lavendulana lavendulana  8.DH: Con cationes medianos y grandes, (OH):RO4 < 1:1.  8.DH.10: Grupo de la Leucofosfita leucofosfita  8.DH.30: Grupo de la Mitridatita mitridatita 8.DH.35: Grupo de la Mantiennéita benyacarita 8.DJ: Con cationes medianos y grandes, (OH):RO4 = 1:1.  8.DK: Con cationes medianos y grandes, (OH):RO4 > 1:1 y < 2:1.  8.DK.10: Grupo de la Farmacosiderita farmacosiderita  8.DK.15: Grupo de la Dufrénita dufrénita 8.DL: Con cationes medianos y grandes, (OH):RO4 = 2:1.
  • 27.  8.DL.10: Grupo de la Wardita wardita 8.DM: Con cationes medianos y grandes, (OH):RO4 > 2:1. 8.DM.25 : yukonita  8.DN: Con cationes grandes solamente.  8.DO: Con CO3, SO4, SiO4  8.E: FOSFATOS Y ARSENIATOS CON ION URANILO (U6+O2) 2+ La clasificación se basa en la relación UO2 : RO4. 8.EA. UO2 : RO4 = 1 : 2.  8.EB. UO2 : RO4 = 1 : 1. 8.EB.10: Grupo de Autunita saléeita, zeunerita, autunita, uranospinita, torbernita 8.EB.15: Grupo de la Meta-autunita meta-autunita, metatorbernita, metazeunerita  8.EB.20: Grupo de la Natroautunita sodio uranospinita, chernikovita, trögerita 8.EB.25: Grupo de la Vochtenita- Coconinoita coconinoita  8.EC. UO2 : RO4 = 3 : 2.  8.EC.10: Grupo de la Fosfuranylita-Furcalita fosfuranilita, dewindtita, furcalita  8.ED. Sin clasificación.  8.F: POLIFOSFATOS, POLIARSENIATOS, [4]- POLIVANADATOS La clasificación se basa principalmente en la presencia o ausencia de OH y H2O.  8.FA: Difosfatos, sin OH y H2O; pares (dímeros) de tetraedros RO4 unidos por el vértice.  8.FB: Difosfatos, con OH solamente.  8.FC: Difosfatos, con H2O solamente. 8.FD: Difosfatos, con OH y H2O.  8.FD.05: Volborthita 8.FE: Ino-[4]- Vanadatos.  08.X - No clasificados  8.XX Desconocidos
  • 28.  Formados por la unión de grupos aniónicos tetraédricos (XO4)3- con cationes metálicos, donde X es P, As ó V en estado pentavalente. Los enlaces X-O son covalentes, mientras que la unión entre los grupos aniónicos y los cationes es de naturaleza electrostática. Son frecuentes las sustituciones iónicas entre P, As y V en los minerales de esta clase, gracias a la similitud de sus radios iónicos.  Los fosfatos son relativamente numerosos aunque sólo destaca el apatito por su abundancia relativa, en cuya estructura pueden entrar otros aniones adicionales como F- , Cl- y (OH)-. Los arseniatos y vanadatos más comunes (e.g. mimetita, vanadinita) son minerales supergénicos que se forman en las zonas de oxidación de algunos filones de minerales metálicos.
  • 29. Fosfatos El más destacado es el apatito con numerosas variedades, en varios tipos de rocas (ortomagmáticas , pegmatíticas y sedimentarias). El 95% de P presente forma apatito, el cual cristaliza en las primeras etapas de la consolidación magmática y se encuentra en muchos granitos y pegmatitas y en los depósitos hidrotermales pueden encontrarse otros fosfatos (monacita, xenotima,), pero en proporciones muy bajas. Dada la posibilidad de la mutua sustitución entre el Si+4 y el P+5 (diadoquía), es posible la presencia de éste último en algunos silicatos , y de silicio en fosfatos. Silicatos como la monacita, la xenotima y ciertos tipos de apatito, Pero la alteración provoca la puesta en solución de una gran cantidad de los fosfatos presentes en rocas ígneas. Estos fosfatos acompañan iones alcalinos y de calcio, estando impedida su precipitación por el elevado contenido de CO2 y de materia orgánica en las aguas naturales. Si las aguas naturales ricas en fosfatos, interaccionan con depósitos metalíferos podrán formarse algunos fosfatos secundarios, como piromorfita, turquesa, variscita, autunita, torbernita, vivianita, etc. Incluso, en ciertas condiciones, pueden depositarse fosfatos de calcio (en ocasiones de tipo coloidal). Pero la mayor parte de los fosfatos van a parar al mar. En medios marinos el nivel de fósforo está influido por los seres vivos, quienes necesitan este elemento para diversas funciones biológicas. Por ello, a poca profundidad, donde hay más actividad biológica, la concentración de fosfatos es menor que a mayores profundidades (más de 5.000 metros), donde existe un menor consumo de fósforo. En las grandes profundidades la concentración puede ser tan elevada que se produce una sobresaturación enfosfatos de calcio y se forman grandes depósitos. En la precipitación de los fosfatos de calcio intervienen otros elementos, como el flúor que al ser absorbido puede provocar modificaciones en las solubilidades y formar fluorapatitos. También pueden estar presentes otros elementos como Cl, Zn, Cd, U, etc.
  • 30.  Arseniatos Al contrario que el fósforo, el arsénico no se presenta mayoritariamente en estado de oxidación +5. Se puede encontrar arsénico nativo en meteoritos (sólo o en aleaciones) y en algunos depósitos arsenicales. También son frecuentes los arseniuros y sulfoarseniuros de elemento s calcófilos (Cu, Ag, Pb, Co, Ni,...) entre los que se encuentran numerosas menas metálicas. Aunque en muchos aspectos la química del As+5 y la del P+5 se parecen, conviene tener en cuenta el mayor carácter oxidante que presentan los arseniatos y por lo tanto su mayor inestabilidad en algunos medios. La mayor parte de los arseniatos se encuentran asociados a las propias menas metálicas de las que proceden por oxidación de los arseniuros y sulfoarseniuros. Sólo una mínima parte del As+5 se encuentra en disoluciones o sustituyendo al P+5 en algunos fosfatos.  Los vanadatos se encuentran fundamentalmente en ambientes oxidantes (sedimentarios), aunque son minerales raros y se consideran curiosidades mineralógicas. Estos minerales se forman por la interacción entre disoluciones termales ricas en vanadio (procedentes de zonas más o menos profundas) y minerales, generalmente ricos en metales, incluso uranio y otras tierras raras que se encuentran cerca de la superficie terrestre. La presencia devanadio en disoluciones termales está provocada por el previo contacto de las mismas con minerales ricos en este elemento que se encuentran a cierta profundidad. Cuando estas disoluciones alcanzan la zona superficial de la Corteza se produce la oxidación de los compuestos de vanadio a vanadatos. La reacción entre estas disoluciones y los minerales mencionados da lugar a la formación de especies tales como vanadinita, carnotita, tyuyamunita,descloizita, mot tramita, pucherita, etc. También se encuentran vanadatos en arcillas, pizarras y menas oxidadas de hierro y aluminio. En muchas pizarras bituminosas, carbones y petróleos aparece vanadio en e stados de oxidación menores, al tratarse de medios reductores.
  • 31. El fósforo, no se encuentra en estado natural. Se conocen varias alotropías, pero sólo 3 de ellas se consideran de interés práctico. En los siguientes epígrafes se describen éstas 3 alotropías, así como el proceso de obtención de este elemento. Fósforo Blanco (P blanco) De color blanco amarillento y traslúcido. A temperatura ordinaria es blando como la cera, pudiéndose cortar con gran facilidad. Olor característico. Insoluble en agua y en alcohol. Soluble en tetracloruro de carbono y endisulfuro de carbono. Inflamable al aire, debe conservarse bajo agua para evitar su reacción con el oxígeno. Densidad 1.826 a 1.840 gr/c.c. Funde a 44.8ºC. Hierve a 280ºC. Es fosforescente (luminoso en la oscuridad). Cristaliza en el Sistema Cúbico en forma de dodecaedros o de octaedros. La forma de obtener estos cristales es: Por enfriamiento lento del fósforo fundido. Por evaporación lenta de disoluciones de fósforo. A la temperatura de 60ºC se inflama, dando vapores espesos de P2O5 y una llama amarillenta: 4P + 5O2 -> 2P2O5 Tanto en fase sólida como en fase líquida, la molécula es tetraédrica (P4). A temperatura mayor de 800ºC se empiezan a disociar estas moléculas formándose las de P2. Hacia 2000ºC se tienen ya átomos de P individuales. Está considerado como un fuerte veneno. Una dosis de 0.1 gramos puede ser letal para una persona adulta. Los vapores de fósforo blanco provocan la necrosis fosfórica que afecta a la mandíbula inferior, por este motivo no se emplea desde 1907 para la fabricación de cerillas.
  • 32. Fósforo Rojo (P rojo) Esta alotropía fue descubierta por A. Schroetter en 1845. En 1848 ya se comercializaba el P rojo. Las características son muy diferentes a las del P blanco : El P rojo no es venenoso, ni es luminiscente en la oscuridad. El P rojo es estable al aire, por lo que no es necesario almacenarlo bajo agua. La temperatura de inflamación es superior a 400ºC, pero es muy sensible al rozamiento y a los choques (percusiones). Se inflama fácilmente si se mezcla con oxidantes fuertes (nitrato potásico o clorato potásico), pues forma mezclas detonantes. Es insoluble en sulfuro de carbono. La densidades próxima a 2.36 gr/c.c., aunque depende de la temperatura a que se haya obtenido. El color también es función de la temperatura de preparación: A 265 ºC tiene color rojo intenso (como el rejalgar) y fractura concoidea. A 400 ºC es de color anaranjado y con textura granular. Por encima de 500 ºC se obtiene de color gris violeta y con aspecto muy compacto. El P rojo se emplea para fabricar los rascadores de las cajas de cerillas. También se usa en Pirotecnia y en algunos explosivos. Durante la Segunda Guerra Mundial se usó para la fabricación de municiones especiales. Existen varios métodos para fabricar el P rojo, siempre partiendo del P blanco. Hay que tener en cuenta que la transformación de P blanco a P rojo es exotérmica: El método más clásico utiliza un autoclave para controlar la presión y la atmósfera ha de ser inerte, generalmente de nitrógeno. Inicialmente se calienta a 230ºC y a partir de esta temperatura se sigue calentando pero más despacio para alcanzar los 260ºC en 4 horas. A 260ºC y durante 24 horas se produce la transformación alotrópica. En este tiempo la temperatura del sistema puede llegar a 350ºC, pues, como se ha dicho, es unproceso exotérmico. Cuando termina dicha transformación se deja enfriar el sistema lentamente. Los restos de P blanco se eliminan por tratamiento con lejía de sosa. Posteriormente se seca el P rojo y se guarda en recipientes de hojalata. El Método Bitterfeld lleva a cabo la transformación en un molino de bolas. De esta forma, prácticamente todo el P blanco pasa a P rojo. Como precaución se lava también con lejía de sosa. Un procedimiento moderno consiste en calentar 5 partes de aceite de vaselina con 1 parte de P blanco a 350ºC en un autoclave durante 30 ó 40 minutos. El P rojo obtenido se lava luego con benceno para eliminar la vaselina. Otro procedimiento más moderno consiste en tratar el P blanco con 10 veces su peso de tribromuro de fósforo (PBr3) en un matraz con reflujo y durante 10 horas. A continuación se extrae el líquido y se lava el P rojoformado con sulfuro de carbono. Luego se hierve con agua para eliminar los restos de PBr3.
  • 33. Fósforo Negro (P negro) Es la forma alotrópica más densa (2.69 gr/c.c.). No presenta interés tecnológico. Se obtiene calentando P blanco durante 8 días a 350ºC, en atmósfera de mercurio y sobre placas de hierro a una presión de 1000 a 1200 atm. La estructura consta de capas dobles, en donde cada átomo de P se encuentra enlazado con 3 vecinos. La distancia entre los átomos de P de la misma capa es de 2.33 Å, mientras que la distancia entre los átomos de P de capas sucesivas es de 3.59 Å.
  • 34. Podemos considerar compuestos organofosforados a aquellos que poseen enlaces P-C o a los que no poseyendo estos enlaces contienen radicales y cationes de naturaleza orgánica, como es el caso de los fosfatos orgánicos. Los fosfatos orgánicos suelen ser ésteres orgánicos de fosfatos o tiofosfatos. Son los derivados más modernos del fósforo y del ácido fosfórico. Muchas de estas sustancias presentan una acción tóxica específica que las hace adecuadas para plaguicidas y pesticidas de uso agrícola. También se emplean como disolventes de ciertos metales y cationes en técnicas hidrometalúrgicas. Actualmente, su mayor campo de aplicación está en la industria farmacéutica. Algunos fosfatos orgánicos empleados en Agricultura son: ETION: Bis (ditiofosfato) de O,O,O',O'-tetraetilo y de S-S'-metileno. Es un acaricida-insecticida para pulgones, cochinilla y moscas blancas. FENITROTIÓN: Tiofosfato de O,O-dimetilo y de O-(3 metil 4-nitrofenilo). Insecticida de ingestión y contacto. FENTIO: 3-metil 4-metiltiofenil dimetil tionofosfato. Insecticida de ingestión y contacto para orugas y coleópteros. FOSMET: Ditiofosfato de O,O-dimetilo y de S-ftalimidometilo. Acaricida de contacto e inhalación para polillas, lepidópteros, escarabajos, etc.
  • 35. Sólo son solubles en agua los arseniatos alcalinos, mientras que todos los demás lo son en ácidos. En disoluciones ácidas los arseniatos se reducen a arsenitos con ácido sulfhídrico (H2S) apareciendo azufre y sulfuro arsenioso (S3As2) de color amarillo. Este proceso ocurre muy rápidamente a 80 ºC. Si se añade HCl a una disolución fría de arseniatos aparece el sulfuro de arsénico amarillo (As2S5). Existen más formas de reconocer los arseniatos, como el uso delmolibdato amónico o de la mixtura magnesiana, con los que se forman precipitados amarillos o blancos respectivamente. Con nitrato de plata, a pH neutro, forman un precipitado pardo rojizo. La mayoría de los compuestos de arsénico, de aplicación industrial, se obtienen a partir de óxido arsenioso, también llamado arsénico blanco o arsenolita (As2O3), la cual se puede encontrar en la naturaleza, pero más frecuentemente se prepara por tostación de arseniuros y sulfoarseniuros. El óxido arsenioso es un polvo blanco que no se moja cuando se pone en contacto con el agua. Una dosis de 100 a 200 mg puede ser letal para los adultos. Se ha utilizado, en ocasiones, para adicionar al vidrio, habiéndose observado que influye sobre su transparencia. Los arseniatos más usados son los de sodio y los de potasio, conociéndose, en cada caso los tres, pero siendo el más importante el arseniato disódico que cristaliza con 7 moléculas de agua por encima de 20 ºC y con 12 por debajo, en forma de prismas monoclínicos. Algunas de las aplicaciones de esta sustancia se han encontrado en la Medicina, empleándose disoluciones al 1% para el tratamiento de enfermedades de la piel, anemias, paludismo y neurosis funcionales. El arseniato monobásico de potasio (Sal de Macquer) tiene aplicaciones parecidas. El arseniato cálcico Ca3(AsO4)2.3H2O, que se obtiene haciendo reaccionar el arseniato disódico con cloruro de calcio, es un polvo blanco, poco soluble en agua, que se deshidrata completamente a 100 ºC y se ha venido utilizando como plaguicida.
  • 36. La principal aplicación es la obtención del vanadio ;la mena principal es la vanadinita Pb5Cl(VO4)3. Se usa en aleaciones especiales (ferrovanadio) y de aceros con orden del 0.2% de gran tenacidad y dureza. La misión del vanadio en el acero es triple: Disuelto en parte con ferrita, aumenta la resistencia y la ductilidad de la aleación. Reduce la tendencia del grano a crecer durante los tratamientos térmicos, nos da un grano más fino y uniforme. Forma carburos, estabilizando el carbono del acero aumentando su dureza y evitando segregaciones a altas temperaturas. La obtención de ferrovanadio a partir de la vanadinita : Se funde el mineral con carbonato sódico en un horno de reverbero, apareciendo vanadito sódico que forma escorias junto con sílice y alúmina. El plomo queda en estado metálico y, por lo tanto, separado del vanadio. Las escorias se calientan con más carbonato sódico y se tuestan para oxidar el vanadito a vanadato, el cual se disuelve en agua hirviendo, separándose, una buena parte, de la alúmina que es insoluble, mediante filtración. El líquido filtrado se divide en 2 fracciones. Una porción se concentra en presencia de un exceso de ácido sulfúrico, precipitando ácido vanádico en forma de polvo pardo (insoluble). El polvo obtenido se añade lentamente al resto del líquido que no había sido tratado, con lo cual se disuelve el ácido vanádico y precipitan la sílice y el resto de la alúmina. Al filtrar se tiene una disolución de vanadato de sodio, la cual tratada con sulfato ferroso forma vanadato ferroso, el cual se filtra, se lava, se seca y se emplea para la preparación de ferrovanadio. El vanadato ferroso se reduce con granalla de aluminio (proceso Goldschmidt) en un horno de solera abierta, empleándose carbonato sódico o fluorita para escorificar los restos de alúmina que puedan quedar.
  • 37. Se ha obtenido vanadio al 99.8% puro, pero no se usa mucho. Se puede extraer vanadio de la patronita (sulfuro de vanadio) y de la carnotita (vanadato de uranilo), la rareza de estas especies hace que no sean muy usadas. procesos hidrometalúrgicos, utilizando disolventes de naturaleza orgánica, como el ácido heptadecílico (HDPA), aminas secundarias o terciarias ((TFA), ácido di-2-etilhexilfosfórico (DEHPA), fosfato de tributilo (TBP), etc. Mediante lixiviación (extracción sólido-líquido) se puede extraer vanadio de menas pobres, así como separar este elemento de otros como cromo o uranio (recordemos que la carnotita es un vanadato de uranilo). Desde el punto de vista ambiental se están realizando avances en la extracción, con disolventes orgánicos, del vanadio contenido en las cenizas y otros productos de combustión de petróleos y carbones. En estos procesos se suelen emplear mezclas de disolventes en diversas etapas donde se necesita controlar continuamente factores como el pH, la temperatura, etc. Las empresas Union Carbide, Vanadium Corporation of America y Mines Development Inc. se encuentran a la cabeza en este tipo de investigaciones. Vanadatos participan en pigmentos de pinturas y en la industria del vidrio. Algunos óxidos y carburos de vanadio se usan como catalizadores a elevadas temperaturas.
  • 38. Descripción Geoda de microcristales tabulares Apatito (Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)) Descripción Cristales prismáticos transparente de color verde (variedad esparraguina)
  • 39. Arseniatos Adamita (Zn2(AsO4)(OH)) Agregado botrioidal, con algunos cristales diseminados de mimetita Conicalcita (CaCu(AsO4)(OH)) Costra verde en matriz ferruginosa
  • 40. VANADATOS: Descloizita (PbZnVO4(OH)) Agregado de cristales piramidales ortorrómbicos Vanadinita (Pb5(VO4)3Cl) Cristales tabulares de morfología hexagonal en matriz de barita
  • 41. POR LA ATENCION PRESTADA