FOSFORAN POTASU (K3PO4): BUDOWA, WŁAŚCIWOŚCI, ZASTOSOWANIE - CHEMIA - 2026

Fosforan potasu jest nieorganiczny związek składa się z trzech jonów potasowych K ⁺ i jonu fosforanowego PO ₄ ^3- . Jego wzór chemiczny to K ₃ PO ₄ . Jest to bezbarwne lub białe krystaliczne ciało stałe. Jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie, tworząc roztwory zasadowe, czyli z wieloma jonami OH ^- stąd zasadowe pH.

Jon fosforanowy pełni w komórkach ważną funkcję związaną z magazynowaniem energii. Fosforan potasu jest szeroko stosowany w reakcjach chemii organicznej, gdzie może działać jako zasada, czyli przyjmować protony H ⁺ . Może również działać jako katalizator lub przyspieszacz niektórych reakcji.

Stały fosforan potasu K ₃ PO ₄ . Xavier13540 w chińskiej Wikipedii. Źródło: Wikimedia Commons.

Został użyty w celu zmniejszenia ataku niektórych owadów na rośliny pszenicy, ponieważ czyni je bardziej odpornymi na te rośliny. Jednak zaobserwowano, że sprzyja to wydzielaniu się metanu (CH ₄ ), gazu cieplarnianego, z mikrokultur ryżu.

Jest stosowany między innymi jako środek przeczyszczający, wydłużający czas trwania znieczulenia miejscowego, zatrzymujący próchnicę i pomagający w powlekaniu powierzchni.

Struktura

Fosforan potasu składa się z trzech kationów potasowych K ⁺ i anionu fosforanowego PO ₄ ³ .

Jon fosforanowy PO ₄ ^3- składa się z jednego atomu fosforu (P) i czterech atomów tlenu (O), przy czym fosfor ma stopień utlenienia +5, a tlen ma wartościowość -2.

Struktura fosforanu potasu K ₃ PO ₄ . Edgar181. Źródło: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

• Fosforan potasu
• Fosforan tripotasowy
• Fosforan potasu, trójzasadowy
• Ortofosforan tripotasowy

Nieruchomości

Stan fizyczny

Bezbarwne lub białe krystaliczne ciało stałe.

Waga molekularna

212,27 g / mol

Temperatura topnienia

1340 ºC

Gęstość

2564 g / cm ³

Rozpuszczalność

Bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie: 106 g / 100 g wody o temperaturze 25 ° C. Nierozpuszczalny w etanolu.

pH

Roztwór zawierający 1% K ₃ PO ₄ ma pH 11,5-12,3.

Właściwości chemiczne

Po rozpuszczeniu w wodzie fosforan potasu rozdziela się na trzy kationy potasu K ⁺ i anion fosforanowy PO ₄ ^3- . Anion fosforanowy pobiera proton z wody i tworzy się anion wodorofosforanowy HPO ₄ ^2- . Ten z kolei pobiera z wody kolejny proton i staje się anionem diwodorofosforanowym H ₂ PO ₄ ^- .

PO ₄ ^3- + H ₂ O ⇔ HPO ₄ ^2- + OH-

HPO ₄ ^2- + H ₂ O ⇔ H ₂ PO ₄ ^- + OH ^-

W miarę powstawania jonów OH ^- roztwór wodny staje się zasadowy.

Inne właściwości

Oprócz postaci bezwodnej (bez wody) ma kilka form uwodnionych; oznacza to, że cząsteczce K ₃ PO ₄ może towarzyszyć jedna lub więcej cząsteczek wody w strukturze krystalicznej.

Z tego powodu może tworzyć np. Monohydrat K ₃ PO ₄ .H ₂ O, trihydrat K ₃ PO _{4. 3} H ₂ O, heptahydrat i nonahydrat.

Rola fosforanów w organizmie człowieka

Jon fosforanowy PO ₄ ^3- jest anionem występującym najczęściej w komórkach i odgrywa ważną rolę w magazynowaniu energii.

Jon fosforanowy bierze również udział w tworzeniu i odżywianiu kości i zębów, ponieważ reguluje stężenie wapnia w surowicy krwi oraz w licznych reakcjach przenoszenia energii w komórce.

Otrzymywanie

Fosforan potasu można otrzymać wychodząc z reakcji chlorku potasu KCl i fosforanu amonu (NH ₄ ) ₃ PO ₄ .

Chlorek Potasu + Fosforan Amonu → Fosforan Potasu + Chlorek Amonu

3 KCl + (NH ₄ ) ₃ PO ₄ → K ₃ PO ₄ + 3 NH ₄ Cl

Aplikacje

Jako podstawa w reakcjach chemii organicznej

Fosforan potasu K ₃ PO ₄ był używany w różnych reakcjach chemii organicznej. Na przykład jest stosowany w syntezie acetylenów wychodząc ze związków dibromowanych.

W tej syntezie zachodzi dehydrobrominowanie (eliminacja wodoru i bromu), w którym bezwodny stały K ₃ PO ₄ (bez wody) działa jak miękka zasada i pobiera dwa protony z cząsteczki, dwa atomy bromu są eliminowane, a odpowiedni acetylen.

C ₆ H ₅ -CHBr-CH ₂ Br + 2 K ₃ PO ₄ → C ₆ H ₅ -C≡CH + 2 KBr + 2 K ₂ HPO ₄

Autor: Clker-Free-Vector-Images. Źródło: Pixabay.

Jako katalizator

K ₃ PO ₄ służy jako katalizator w różnych reakcjach chemii organicznej. Na przykład był używany jako ciało stałe do otrzymywania biodiesla ze zużytego oleju do smażenia.

Biodiesel to paliwo podobne do oleju napędowego, ale otrzymywane z naturalnych tłuszczów lub olejów używanych lub nie.

Fosforan potasu był skuteczniejszy jako katalizator lub przyspieszacz tej reakcji niż fosforan sodu Na ₃ PO ₄ i tlenek wapnia CaO.

W rolnictwie

K ₃ PO ₄ jest stosowany do traktowania roślin pszenicy i nadawania im odporności na niektóre szkodniki.

Rośliny pszenicy można traktować K ₃ PO _4, aby uczynić je odpornymi na niektóre rodzaje owadów. Autor: Hans Braxmeier. Źródło: Pixabay.

Niektórzy badacze traktowali siewki pszenicy fosforanem potasu i okazało się, że wywołuje on odporność na atakującą te rośliny mszycę Diuraphis noxia.

Po naniesieniu rozcieńczonego roztworu K ₃ PO ₄ na sadzonki zaobserwowano mniejsze nasilenie objawów wywoływanych przez te owady oraz zmniejszenie liczby żerujących na nich mszyc.

Autor: Hans Braxmeier. Źródło: Pixabay.

W zastosowaniach medycznych

Fosforan potasu został użyty do zmodyfikowania znieczulającego działania lidokainy, środka miejscowo znieczulającego. Środek znieczulający miejscowo to lek, który po zastosowaniu na dany obszar ciała powoduje utratę wrażliwości na ból w tym obszarze.

Stwierdzono, że K ₃ PO ₄ pozwala na przedłużenie miejscowego znieczulenia lidokainy.

Jako środek przeczyszczający

Fosforan potasu zwiększa płynność treści jelitowej, ponieważ pomaga zatrzymać wodę w jelicie, co pośrednio wywołuje skurcze mięśni jelit.

W weterynarii

K ₃ PO ₄ jest stosowany u zwierząt z cukrzycową kwasicą ketonową (powikłaniem cukrzycy) w leczeniu hipofosfatemii (małej ilości fosforanów we krwi).

Jednak podany w nadmiarze może powodować hipokalcemię (niski poziom wapnia we krwi), hiperfosfatemię (nadmiar fosforanów we krwi), mimowolne skurcze mięśni, mineralizację tkanek miękkich i niewydolność nerek.

Psy z kwasicą cukrzycową można leczyć fosforanem potasu. Autor: David Mark. Źródło: Pixabay.

Uzyskanie DNA

Fosforan potasu był używany jako bufor do oczyszczania DNA w laboratoriach genetycznych.

DNA jest białkiem występującym w komórkach i zawiera wszystkie informacje genetyczne niezbędne do rozwoju i funkcjonowania żywych istot.

Izolując DNA, naukowcy zagłębiają się w badanie, w jaki sposób przekazywane są odziedziczone cechy, dlatego fosforan potasu jest bardzo pomocny.

Rysunek cząsteczki DNA. Autor: PublicDomainPictures. Źródło: Pixabay.

W różnych zastosowaniach

Fosforan potasu K ₃ PO ₄ służy:

• jako suplement diety,
• do wymiany elektrolitu,
• jako bufor, czyli jako układ chemiczny umożliwiający kontrolę poziomu jonów OH ^- lub wodoru H ⁺ w roztworze wodnym,
• spowolnić lub zahamować próchnicę,
• jako inhibitor korozji i środek przeciwporostowy,
• jako środek do obróbki powierzchni i środek powlekający,
• jako płyn niezamarzający,
• w środkach czystości.

Skorodowane rury. K ₃ PO ₄ pozwala uniknąć korozji rur w niektórych branżach lub procesach. Autor: Michael Gaida. Źródło: Pixabay.

Negatywny aspekt stosowania w rolnictwie

Niektórzy badacze odkryli, że dodanie K ₃ PO ₄ do mikrokultury ryżu zwiększa emisję metanu (CH ₄ ) do atmosfery. Metan to gaz, który przyczynia się do efektu cieplarnianego i podwyższa temperaturę naszej planety.

Bibliografia

1. Amerykańska Narodowa Biblioteka Medyczna. (2019). Fosforan potasu. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Panciera, DL (2012). Terapia płynami w zaburzeniach endokrynologicznych i metabolicznych. Suplementacja fosforu. W zaburzeniach płynów, elektrolitów i kwasowo-zasadowych w praktyce małych zwierząt (wydanie czwarte). Odzyskany z sciencedirect.com.
3. Shenawi-Khalil, S. i in. (2012). Synteza acetylenów poprzez dehydrobromowanie z użyciem stałego bezwodnego fosforanu potasu jako zasady w warunkach przeniesienia fazowego. Tetrahedron Letters, tom 53, wydanie 18, 2012, strony 2295-2297. Odzyskany z sciencedirect.com.
4. Guan, G. i in. (2009). Fosforan trójpotasowy jako stały katalizator do produkcji biodiesla ze zużytego oleju jadalnego. Technologia przetwarzania paliwa, tom 90, wydanie 4, 2009, strony 520-524. Odzyskany z sciencedirect.com.
5. Mgr Kulkami (2012). Mechanistyczne podejście do szybkiej i bezrozpuszczalnikowej syntezy α-hydroksyfosfonianów z użyciem fosforanu potasu jako katalizatora. Comptes Rendus Chimie, tom 16, wydanie 2, 2013, strony 148-152. Odzyskany z sciencedirect.com.
6. Venter, E. i in. (2014). Fosforan potasu indukuje tolerancję na rosyjską mszycę pszenną (Diuraphis noxia, Homoptera: Aphididae) u pszenicy. Crop Protection tom 61, lipiec 2014, strony 43-50. Odzyskany z sciencedirect.com.
7. Bonturi, N. i in. (2013). Cytrynian sodu i fosforan potasu jako alternatywne bufory adsorpcyjne w hydrofobowym i aromatycznym tiofilowym oczyszczaniu plazmidowego DNA ze zneutralizowanego lizatu za pomocą chromatografii. Journal of Chromatography B, tomy 919-920, 2013, strony 67-74. Odzyskany z sciencedirect.com.
8. Conrad, R. i Klose, M. (2005). Wpływ nawożenia fosforanem potasu na produkcję i emisję metanu oraz jego stabilnego składu izotopowego ¹³ C w mikrokosmosie ryżu. Soil Biology and Biochemistry, tom 37, wydanie 11, 2005, strony 2099-2108. Odzyskany z sciencedirect.com.
9. Lide, DR (redaktor) (2003). Podręcznik chemii i fizyki CRC. 85 ^th CRC Press.
10. Smokefoot. (2019). Fosforan tripotasowy. Odzyskany z en.wikipedia.org