Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

1 UNIVERSITE IBN TOFAIL FACULTE DES SCIENCES DE KENITRA DEPARTEMENT DE CHIMIE C

1 UNIVERSITE IBN TOFAIL FACULTE DES SCIENCES DE KENITRA DEPARTEMENT DE CHIMIE COURS CYCLE MASTER SCIENCES DES MATERIAUX ET GENIE DES MATERIAUX ET TECHNOLOGIES DES CERAMIQUES ET CIMENTS. LES MATERIAUX PHOSPHATES Pr. M. HARCHARRAS Année universitaire 2019-2020 2 PLAN ➢ LE PHOSPHORE ➢ LES PHOSPHATES DES GISEMENTS OU NATURELS ➢ LES PHOSPHATES SYNTHETISES DU LABORATOIRE 3 A- LE PHOSPHORE 1-Introduction Le phosphore est un élément de symbole P, isolé pour la première fois en 1669 par Hennig Brand à partir d’urine. C’est un composant clé de nombreux molécules biologiques, dont notamment l’ADN et l’ARN. C’est un constituant des os, des dents, et de nombreux autres composés essentiels à la vie. Le phosphore ne se rencontre jamais dans la nature à l’état de corps simple. Il entre dans la composition de nombreux minéraux, notamment l’apatite, qui est la principale source de cet élément pour l’industrie, et dont d’abondants gisements se trouvent au Maroc,… Le phosphore est le deuxième élément de la famille des pnictogènes. Cette famille d’éléments constitue la colonne n° 15 de la classification périodique. N.B: Le phosphore a été découvert par Hennig Brandt en 1669 en Allemagne. Celui-ci cherchait la pierre philosophale et pensait qu’en ajoutant de l’urine aux métaux qu’il arriverait à les transformer facilement en Or. Remarque: L'apatite sont des phosphates hexagonaux de composition assez variable, Ca5(PO4)3(OH, Cl, F). Trois espèces sont reconnues, nommées selon l'anion prévalent : Chlorapatite : Ca5(PO4)3Cl Fluorapatite: Ca5(PO4)3F Hydroxyapatite : Ca5(PO4)3(OH) 2- Informations générales sur le phosphore - Symbole et Numéro Atomique: P, 15 - Série chimique: non-métal. - Les différentes Couleur du Phosphore : blanchâtre/rouge/noir - Masse volumique: 1,82 g·cm-3 (blanc); 2,16 g·cm-3 (rouge); 2,25 à 2,69 g·cm-3 (noir) - Propriétés atomiques : - Masse atomique: 30,973761998 g • Configuration électronique: [Ne] 3s2 3p3 • État(s) d’oxydation: ±3, 5, 4 • Structure cristalline: monoclinique 4 - Quelques Propriétés Physiques du Phosphore: ▪ Électronégativité (Pauling): 2,19 ▪ Chaleur massique: 769 J·kg-1·K-1 ▪ Conductivité électrique: 1,0×10-9 S·m-1 ▪ Conductivité thermique: 0,235 W·m-1·K-1 - Énergies d’ionisation: 1ère Energie d’ionisation : 10,48669 eV 2ème Eg d’ionisation : 19,7695 eV 3ème Eg d’ionisation : 30,2027 eV 4 ème Eg d’ionisation : 51,4439 eV……. 3- Préparation du phosphore pure: Dans les premiers temps de la chimie du phosphore, cette production a été réalisée à partir d'un mélange urines desséchée, de sable et de charbon de bois. Maintenant, la méthode n'est pas fondamentalement différente, mais les matériaux de départ sont différents, roches de phosphate réduite par un mélange de sable et de coke dans un four électrique. Etant donné la diversité des compositions des roches de phosphate, il n'est pas possible de résumer ce processus par une équation générale. Le mécanisme ci-dessous permet l’obtention du phosphore pure par la réduction d'une hydroxyapatite pure: Ca5(OH)(PO4 )3 + 5 SiO2 + 7 C → 5 CaSiO3 +7 CO + ½ H2O + 3 P 4- Quelques exemples de molécules contenant le phosphore : - L'ATP (L'adénosine triphosphate) est la molécule clef de l'énergétique cellulaire. L’ATP est un nucléotide, c’est- à-dire une molécule formée entre autre une chaîne de trois acides phosphorique - L'ADN est un polymère de bases désoxyribonucléiques, Chaque nucléotide est constitué d'un groupement phosphate (ou acide phosphorique) lié a un sucre, le désoxyribose, lui-même lié à une base azotée. 5 5- Rôle du Phosphore, ses apports nutritionnels recommandés, les risques de carences ou de surdosage ainsi que ses applications médicales. C’est un sel minéral abondant dans l’organisme humain (le corps d’un adulte en contient environ 700 g). Il se trouve principalement sous forme de phosphates de calcium, de sodium ou de potassium. ➢ Le phosphore, malgré son importance pour les plantes, peut devenir fortement nocif pour les eaux, lorsqu’il est utilisé en excès. ➢ Élément essentiel à la vie, sous forme de phosphate ; fabrication de : ATP, ADN, ARN,… ➢ Origine naturelle: le phosphore provient de l’altération superficielle dans les roches ignées (apatite), transportées progressivement vers les océans. ➢ Le cycle du phosphore est unique, car il n’y a pas de composante gazeuse (du moins en quantité significative) et par conséquent n’affecte pratiquement pas l’atmosphère. ➢ Le phosphore est absorbé par les plantes et transféré aux animaux par l’alimentation. ➢ Une partie retourne au sol à partir des excréments des animaux et de la matière organique morte. Une autre partie est transportée vers les océans. ➢ Origine anthropique : agriculture. Rôles du Phosphore dans l’organisme Humain: ➢ Environ 85 % du phosphore de l’organisme est situé au niveau des os et des dents, dont il assure la solidité, associé au Calcium. ➢ Le phosphore intervient dans la mise en réserve et la libération d’énergie. Il active de nombreuses enzymes en se liant à elles. Il contribue au maintien de l’équilibre acido-basique dans le sang. 6 -Quelques références nutritionnelles (apports nutritionnels conseillés) Référence nutritionnelle en mg par jour (1) Enfants de 1 à 3 ans 360 Enfants de 4 à 6 ans 450 Enfants de 7 à 9 ans 600 Adolescents de 10 à 14 ans 830 Adolescents de 15 à 18 ans 800 Adultes 700 Femmes enceintes 800 Femmes allaitantes 850 Personnes âgées de plus de 75 ans 800 - Sources alimentaires de phosphore: Il y a du phosphore dans presque tous les aliments, mais les fromages, les abats (foies, rognons), les fruits à coque, les poissons, les viandes et volailles, les œufs, en sont particulièrement riches. Le germe de blé peut dans le cas échéant compléter les apports. Remarque: A titre d’exemple : 120 g de blanc de poulet + 30 g de comté (fromage) = 100 % de l’apport conseillé à un adulte. 7 Teneur en phosphore en mg pour 100 g d’aliment Teneur en phosphore en mg pour 100 g d’aliment (2) Germe de blé 1030 Graine de sésame 605 Sardine à l’huile en boîte 530 Foie d’agneau ou de génisse cuit 425 à 485 Blanc de poulet cuit 480 Noix, amande, pistache, noix de cajou, noisette 385 à 460 Jambon blanc 425 Crabe ou tourteau cuit 345 Fromage de chèvre en crottin 280 Maquereau, thon ou saumon cuit 270 Pain complet 255 Riz complet 235 Porc, veau ou agneau cuit 220 à 235 Bœuf cuit 200 Œuf cuit 200 Lait, yaourt nature ou fromage blanc 95 à 115 Remarque: - Le phosphore est très mobile, mais lorsque le sol est calcaire, il devient moins mobile. - L’excès de phosphore peut amener des perturbations dans les cours d'eau et dans la biodiversité et provoque ainsi le phénomène de l'eutrophisation. L'eutrophisation peut se décomposer ou s’expliquer en quelques étapes : ➢ Grande quantité dans le milieu aquatique de phosphates et de nitrates. ➢ La multiplication rapide des végétaux aquatiques, en particulier la prolifération d'algues. ➢ Moins de lumière dans les couches profondes, la photosynthèse est donc réduite. ➢ Le stock d'oxygène est rapidement épuisé (mort des poissons, apparition des algues bleues et vertes en grande quantité). 8 - Risques de sous-dosage et de surdosage en phosphore • LES RISQUES EN CAS DE CARENCE EN PHOSPHORE La carence en phosphore s’observe chez les enfants dans les pays où sévissent malnutrition et dénutrition. Chez l’adulte, elle reste exceptionnelle, mais peut intervenir à la suite d’un traitement au long cours par un anti-acide à base d’aluminium. Elle se voit aussi en cas d’intoxication alcoolique chronique à long terme3. Elle se traduit par une perte d’appétit, une faiblesse musculaire, des troubles de la coordination à la marche, une anémie et des troubles osseux : rachitisme chez l’enfant,. • LES RISQUES EN CAS D’EXCÈS DE PHOSPHORE Le risque est une hyperphosphorémie (trop de phosphore dans le sang) avec ses conséquences : une perturbation du métabolisme du calcium, une déminéralisation osseuse et des calcifications anormales (notamment au niveau rénal). La tolérance à l’excès de phosphore est cependant meilleure lorsque l’apport de calcium est suffisant. • Les chercheurs s’interrogent sur le lien, mis en évidence par des études d’observation, entre apport élevé de phosphore, dû à la consommation croissante d’aliments contenant des additifs avec du phosphore (notamment aux Etats-Unis, sous forme de "fast-food") et augmentation du risque cardio-vasculaire. Sandage du Quebec : Au Québec, il est prouvé qu’une abondance de phosphore provoque l’eutrophisation des lacs et de des rivières. Or, la construction de mégaporcheries (étables d’élevage de porc) provoque cette augmentation, car les excréments de porc sont riches en phosphore. De plus, cette industrie n’est pas en diminution au Québec et les lois environnementales ne sont pas en faveur d’un contrôle très strict de ce problème. Bref, Il faut donc trouver une solution rapidement pour éviter le pire. la problématique de la pollution des sols par excès de phosphore (élevage des porcs) devient de plus en plus critique en raison du taux de productivité très élevé (industrie, économie), d’autant plus que les déchets produits par les porcs 9 sont bourrés de phosphore, ce qui dépasse la capacité des sols à l’éliminer. L’effet sera néfaste sur l’environnement à cause du phosphore sur les êtres vivants dans le sol et l’eau (eutrophisation des lacs). Les solutions : ➢ Diminuer l'utilisation de polluants eutrophisants dès uploads/s3/ cours-phosphate-master-2019-2020.pdf