Fósforo: Comprender los diferentes tipos de fósforo y los métodos utilizados para medirlo.

Comprender las diferentes formas de fósforo y los diferentes métodos de prueba puede volverse confuso rápidamente. Esta nota de aplicación le ayudará a comprender mejor cómo medir los niveles de fósforo en muestras de agua y aguas residuales. Esta nota de aplicación también lo ayudará a comprender las diferentes formas de fósforo, los diferentes métodos de prueba y las razones detrás del uso de los diferentes métodos de prueba. Esto permitirá una mejor comunicación e interpretación de los resultados al realizar pruebas de fósforo. Además, Hanna Instruments ofrece una amplia variedad de instrumentos analíticos utilizados para medir el fósforo para una variedad de aplicaciones diferentes y ayudará en la selección adecuada del medidor.

Fosfatos versus fósforo

La cantidad de fosfato se puede expresar de dos maneras diferentes:

• Fosfato (PO₄³-) también conocido como ortofosfato, o como 
• Fósforo (P) también conocido como Ortofosfato como el fósforo (PO₄-P).

El ortofosfato es una molécula con un átomo de fósforo rodeado por cuatro átomos de oxígeno y tiene una carga negativa de tres (Figura 1).

Entonces, el fosfato u ortofosfato, es una medida de la cantidad de moléculas de ortofosfato (PO (³³) en una muestra. Mientras que el fósforo u ortofosfato como fósforo (PO₄-P), es una medida de la cantidad de iones de fósforo (P) en una muestra. Esto significa que cuando se mide el fosfato, los cuatro átomos de oxígeno unidos al átomo de fósforo se incluyen en la medición, mientras que al medir el fósforo no se incluyen.


La mayoría de las pruebas de fosfato o fósforo son en realidad una medición del ortofosfato, también conocido como fósforo reactivo.

Sin embargo, es posible convertir fácilmente entre las dos medidas con una simple multiplicación o división. Para convertir un resultado de fósforo (P) a fosfato (PO₄³-) simplemente necesita multiplicar por 3.06. Por el contrario, para convertir de fosfato a fósforo, solo necesita dividir por 3.06. La razón por la que esto funciona es porque la molécula de ortofosfato (PO₄³³) es aproximadamente 3.06 veces más pesada que el átomo de fósforo (P).

Puede determinar este factor calculando primero el peso molecular del ortofosfato (PO₄³³-). El peso atómico del oxígeno es de aproximadamente 16 amu y hay cuatro átomos de oxígeno en una molécula de ortofosfato. Mientras que el peso atómico del fósforo es 31 amu y hay un átomo de fósforo en una molécula de ortofosfato. Entonces, el peso molecular del ortofosfato (PO (³-) es:
16 * 4 + 31 = 95 amu.

Luego, para encontrar la cantidad de fósforo en cada molécula de fosfato, simplemente divide el peso molecular del ortofosfato (PO₄³³) por el peso atómico del fósforo:
95/31 = 3.06.

Dicho de otra manera, 1.0 mg / L de fósforo (como P) = 3.06 mg / L de fosfato (PO₄³-). La lectura de 10 mg / L de fosfato (PO₄³-) es igual a 3.26 mg / L de fósforo (como P).


Formas de fosfato / fósforo

Como se muestra, el fosfato y el fósforo son intercambiables, con la diferencia de que una medida es el compuesto, mientras que la otra es elemental. Para los fines de medir el fosfato, se puede dividir en tres categorías: ortofosfatos, fosfatos condensados ​​y fosfatos orgánicos. Sin embargo, la única forma de fosfato que realmente se mide colorimétricamente es el ortofosfato. Todas las demás formas deben convertirse en ortofosfato para que se produzca la reacción colorimétrica.

Para medir los fosfatos condensados ​​o los fosfatos orgánicos, deben convertirse en ortofosfatos. Esto se realiza mediante digestión con un ácido y / u oxidante a una temperatura muy alta usando un digestor de bloques.

Figura 2: Digestor para viales de 16mm

Metodología a Medida Ortofosfato (fosfato / Fósforo): el aminoácido, Molibdovadadadate, y Métodos de ácido ascórbico

Hanna Instruments ofrece tres métodos para medir la concentración de ortofosfato en una muestra. Son:

1.- Método de aminoácidos, que es una adaptación de los métodos estándar para el examen de agua y aguas residuales.
2.- Molybdovanadate Method, que es una adaptación de los Métodos Estándar para el Examen de Aguas Residuales y Aguas Residuales, edición 23, 4500-P C, método del ácido vanadomolibdofosfórico.
3.- Método del ácido ascórbico, que es una adaptación del método 365.2 de la EPA y los Métodos Estándar para el Examen de Aguas Residuales y Aguas Residuales, edición 20, 4500-P E, método del ácido ascórbico

Los métodos de los aminoácidos y el molibdovanadato (también llamado vandomolybdovanadate) son para mediciones de alta concentración. El método de aminoácidos es un método común utilizado y los medidores que usan este método miden hasta 30 mg / L de fosfato y 15 mg / L de fósforo. Los medidores que utilizan el método del molibdindadadate pueden medir fósforo hasta 32.6 mg / L o cerca de 100 mg / L como fosfato. El método del ácido ascórbico es útil para las mediciones de fosfato / fósforo de bajo rango. Los medidores que tienen este método miden de 0 a 2,50 mg / L de fosfato (0 a 0,82 mg / L de fósforo).

Los métodos de ácido ascórbico y aminoácidos son esencialmente un proceso de dos pasos. En la primera etapa, el ortofosfato reacciona con el molibdato en una solución ácida para formar un complejo de fosfomolibdato de color amarillo. El complejo de fosfomolibdato se reduce luego utilizando un aminoácido o ácido ascórbico, creando una molécula que hará que la muestra se vuelva azul. El color azul producido es proporcional a la concentración de fosfato en la muestra.

El método de molibdovadadadate es un proceso de un solo paso. En el método del molibdindadato, el molibdato reacciona en condiciones ácidas con ortofosfato para formar ácido molibdofosfórico. En presencia de vanadio, se forma ácido vandomolibosfórico, que tiene un color amarillo. La intensidad de este color amarillo es proporcional a la concentración de fosfato en la muestra.

Diferentes formas de fosfatos / Fosforoso
Todos los métodos colorimétricos miden finalmente la cantidad de fosfato / fósforo en el agua en su forma más simple, el ortofosfato. Dependiendo del medidor, la medición de ortofosfato se muestra como fosfato y / o fósforo. La preferencia de leer de una forma u otra se basa en el estándar de la industria / mercado. Por ejemplo, en los acuarios de agua salada, la preferencia es leer como fosfato sobre fósforo. La diferencia entre las dos medidas es solo una transformación matemática.

Como se dijo anteriormente, hay otros compuestos de fósforo que se pueden medir. Incluyen fosfatos condensados ​​y fósforo unido orgánicamente y para medir estos compuestos deben tratarse primero para descomponerlos en la forma más simple, el ortofosfato.

Fosfato condensado: ácido
Ensayo de fósforo hidrolizable
Los fosfatos condensados ​​son compuestos con dos o más moléculas de ortofosfato que están unidas covalentemente (Figura 3). Estos fosfatos complejos incluyen metafosfato, pirofosfato y polifosfatos, que se agregan al agua potable y al agua de la caldera para el control de la corrosión. Los fosfatos condensados ​​se pueden encontrar en los detergentes debido a su capacidad para ablandar el agua y permitir que el detergente sea más efectivo.

Para determinar la concentración de fósforo condensado es necesario digerir la muestra a 150 ° C con ácido sulfúrico durante 30 minutos para convertir cualquier forma condensada en ortofosfato. Debido al uso de ácido como parte del proceso de digestión, el parámetro se reporta como fosfato hidrolizable en ácido. Para determinar la cantidad real de fosfato condensado en una muestra se requeriría restar la cantidad de ortofosfato de una prueba de fósforo reactivo del resultado de la prueba de fósforo hidrolizable en ácido.

ácido hidrolizable - reactivo = condensado


Fosfatos orgánicos—
Ensayo de fósforo total
Los fosfatos orgánicos son grupos ortofosfatos que están unidos a moléculas orgánicas. Uno de los ejemplos más comunes es la molécula de adenosina trifosfato o ATP. ATP es comúnmente llamada la moneda de energía de la célula debido a su uso como portador de energía en reacciones bioquímicas. Los fosfatos orgánicos surgen debido a procesos biológicos, por lo que la medición de la fracción de fosfato orgánico proporciona una aproximación de la actividad biológica.

Para determinar la concentración total de fósforo, la muestra requiere digestión a 150 ° C con ácido sulfúrico y persulfato de potasio durante 30 minutos para convertir todas las formas de fósforo (orgánico y condensado) en ortofosfato. Para los medidores que miden el fósforo total, el método del ácido ascórbico es la base para la medición de rango bajo y el vandomolybdovanadate para el rango alto.
La cantidad real de fosfato orgánico presente en una muestra se puede calcular restando la cantidad de fósforo determinada por el método de fósforo hidrolizable en ácido del resultado obtenido por una prueba de fósforo total. La diferencia entre los dos resultados es la cantidad de fósforo que está unido orgánicamente.

fósforo total - ácido hidrolizable = unido orgánicamente

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