ФОСФАТ КАЛИЯ (K3PO4): СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2024

Фосфат калия представляет собой неорганическое соединение состоит из трех ионов калия К ⁺ и фосфат ионов PO ₄ ^3- . Его химическая формула - K ₃ PO ₄ . Это бесцветное или белое кристаллическое твердое вещество. Он очень хорошо растворяется в воде, образуя щелочные растворы, то есть со многими ионами ОН ^- следовательно, щелочной pH.

Ион фосфата выполняет важную функцию в клетках, связанную с хранением энергии. Фосфат калия широко используется в реакциях органической химии, где он может действовать как основание, то есть принимать протоны H ⁺ . Он также может действовать как катализатор или ускоритель некоторых реакций.

Твердый фосфат калия K ₃ PO ₄ . Xavier13540 в китайской Википедии. Источник: Wikimedia Commons.

Его использовали для уменьшения нападения некоторых насекомых на растения пшеницы, поскольку он делает их более устойчивыми к ним. Однако было замечено, что он способствует выделению метана (CH ₄ ), парникового газа, из микрокультуры риса.

Он использовался как слабительное, для увеличения продолжительности местной анестезии, для остановки кариеса и для улучшения покрытия поверхностей, среди прочего.

Структура

Фосфат калия состоит из трех катионов калия K ⁺ и аниона фосфата PO ₄ ^3- .

Ион фосфата PO ₄ ^3- состоит из одного атома фосфора (P) и четырех атомов кислорода (O), причем фосфор имеет степень окисления +5, а кислород - валентность -2.

Строение фосфата калия K ₃ PO ₄ . Edgar181. Источник: Wikimedia Commons.

Номенклатура

• Фосфат калия
• Фосфат калия
• Трехосновный фосфат калия
• Ортофосфат калия

свойства

Физическое состояние

Бесцветное или белое кристаллическое твердое вещество.

Молекулярный вес

212,27 г / моль

Температура плавления

1340 ºC

плотность

2,564 г / см ³

Растворимость

Хорошо растворим в воде: 106 г / 100 г воды при 25 ° C. Нерастворим в этаноле.

pH

Раствор с 1% K ₃ PO ₄ имеет pH 11,5-12,3.

Химические свойства

При растворении в воде фосфат калия разделяется на три катиона калия K ⁺ и анион фосфата PO ₄ ^3- . Фосфатный анион забирает протон из воды, и образуется гидрофосфатный анион HPO ₄ ^2- . Последний, в свою очередь, забирает другой протон из воды и становится анионом дигидрофосфата 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 ^-

Как образуются ионы OH ^- водный раствор становится щелочным.

Другие свойства

Помимо безводной формы (без воды), он имеет несколько гидратированных форм; это означает, что молекула K ₃ PO ₄ может сопровождаться одной или несколькими молекулами воды в кристаллической структуре.

По этой причине он может образовывать, например, моногидрат K ₃ PO ₄ · H ₂ O, тригидрат K ₃ PO ₄ · 3H ₂ O, гептагидрат и нонагидрат.

Роль фосфата в организме человека

Ион фосфата PO ₄ ^3- является наиболее распространенным анионом внутри клеток и играет важную роль в накоплении энергии.

Ион фосфата также участвует в образовании и питательной деятельности костей и зубов, поскольку он регулирует концентрацию кальция в сыворотке крови и в многочисленных реакциях передачи энергии в клетке.

получение

Фосфат калия можно получить, исходя из реакции между хлоридом калия KCl и фосфатом аммония (NH ₄ ) ₃ PO ₄ .

Хлорид калия + фосфат аммония → фосфат калия + хлорид аммония

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

Приложения

Как основа в реакциях органической химии

Фосфат калия K ₃ PO ₄ использовался в различных реакциях органической химии. Например, он используется в синтезе ацетиленов из дибромированных соединений.

В этом синтезе происходит дегидробромирование (отщепление водорода и брома), при котором безводный твердый K ₃ PO ₄ (без воды) действует как мягкое основание и забирает два протона из молекулы, два атома брома удаляются и соответствующий ацетилен.

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

Автор: Clker-Free-Vector-Images. Источник: Pixabay.

Как катализатор

K ₃ PO ₄ служит катализатором в различных реакциях органической химии. Например, его использовали в виде твердого вещества для получения биодизельного топлива из отработанного масла для жарки.

Биодизель - это топливо, подобное дизельному, но получаемое из натуральных жиров или масел, используемых или нет.

Фосфат калия был более эффективным в качестве катализатора или ускорителя этой реакции, чем фосфат натрия Na ₃ PO ₄ и оксид кальция CaO.

В сельском хозяйстве

K ₃ PO ₄ использовался для обработки растений пшеницы и придания им устойчивости к определенным вредителям.

Растения пшеницы можно обрабатывать K ₃ PO _4, чтобы сделать их устойчивыми к некоторым видам насекомых. Автор: Ганс Браксмайер. Источник: Pixabay.

Некоторые исследователи обрабатывали проростки пшеницы фосфатом калия, и оказалось, что он вызывает устойчивость против тли Diuraphis noxia, насекомого, которое атакует эти растения.

После нанесения на проростки разбавленного раствора K ₃ PO ₄ наблюдалось уменьшение выраженности симптомов, вызываемых этими насекомыми, и уменьшение количества питающихся ими тлей.

Автор: Ганс Браксмайер. Источник: Pixabay.

В медицинских приложениях

Фосфат калия использовался для изменения анестезирующего действия лидокаина, местного анестетика. Местный анестетик - это лекарство, которое при нанесении на определенную область тела вызывает потерю чувствительности к боли в этой области.

Было обнаружено, что K ₃ PO ₄ позволяет продлить местную анестезию лидокаином.

Как слабительное

Фосфат калия увеличивает текучесть кишечного содержимого, так как помогает удерживать воду в кишечнике, что косвенно вызывает сокращение кишечных мышц.

В ветеринарии

K ₃ PO ₄ используется у животных с диабетическим кетоацидозом (осложнение диабета) для лечения гипофосфатемии (низкого содержания фосфата в крови).

Однако при чрезмерном приеме он может вызвать гипокальциемию (низкий уровень кальция в крови), гиперфосфатемию (избыток фосфата в крови), непроизвольное сокращение мышц, минерализацию мягких тканей и почечную недостаточность.

Собак с диабетическим ацидозом можно лечить фосфатом калия. Автор: Дэвид Марк. Источник: Pixabay.

При получении ДНК

Фосфат калия использовался в качестве буфера для очистки ДНК в генетических лабораториях.

ДНК - это белок, содержащийся в клетках и содержащий всю генетическую информацию, необходимую для развития и функционирования живых существ.

Выделяя ДНК, ученые углубляются в изучение того, как передаются унаследованные черты, поэтому фосфат калия очень полезен.

Рисунок молекулы ДНК. Автор: PublicDomainPictures. Источник: Pixabay.

В различных приложениях

Фосфат калия K ₃ PO ₄ служит:

• как диетическая добавка,
• для замены электролита,
• как буфер, то есть как химическая система, которая позволяет контролировать уровни ионов OH ^- или водорода H ⁺ в водном растворе,
• для замедления или подавления кариеса,
• как ингибитор коррозии и противообрастающий агент,
• в качестве средства для обработки поверхности и покрытия,
• как антифриз,
• в чистящих средствах.

Корродированные трубы. K ₃ PO ₄ позволяет избежать коррозии труб в некоторых отраслях или технологических процессах. Автор: Михаил Гайда. Источник: Pixabay.

Отрицательный аспект для использования в сельском хозяйстве

Некоторые исследователи обнаружили, что добавление K ₃ PO ₄ к рисовой микрокультуре увеличивает выброс метана (CH ₄ ) в атмосферу. Метан - это газ, который способствует парниковому эффекту и повышает температуру на нашей планете.

Ссылки

1. Национальная медицинская библиотека США. (2019). Фосфат калия. Получено с pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Пансьера, DL (2012). Гидравлическая терапия при эндокринных и метаболических нарушениях. Добавки с фосфором. При расстройствах жидкости, электролита и кислотно-щелочного баланса в практике мелких животных (четвертое издание). Восстановлено с sciencedirect.com.
3. Шенави-Халил, С. и др. (2012). Синтез ацетиленов дегидробромированием с использованием твердого безводного фосфата калия в качестве основания в условиях фазового переноса. Письма о тетраэдрах, том 53, выпуск 18, 2012 г., страницы 2295-2297. Восстановлено с sciencedirect.com.
4. Guan, G. et al. (2009). Трикалия фосфат как твердый катализатор для производства биодизеля из отработанного кулинарного жира. Технология переработки топлива, Том 90, Выпуск 4, 2009 г., страницы 520-524. Восстановлено с sciencedirect.com.
5. Кульками, М.А. (2012). Механистический подход к быстрому синтезу α-гидроксифосфонатов без использования растворителей с использованием фосфата калия в качестве катализатора. Comptes Rendus Chimie, том 16, выпуск 2, 2013 г., страницы 148-152. Восстановлено с sciencedirect.com.
6. Venter, E. et al. (2014). Фосфат калия вызывает у пшеницы толерантность к российской пшеничной тле (Diuraphis noxia, Homoptera: Aphididae). Crop Protection Vol 61, июль 2014 г., страницы 43-50. Восстановлено с sciencedirect.com.
7. Бонтури, Н. и др. (2013). Цитрат натрия и фосфат калия в качестве альтернативных адсорбционных буферов при гидрофобной и ароматической тиофильной хроматографической очистке плазмидной ДНК от нейтрализованного лизата. Журнал хроматографии B, тома 919-920, 2013, страницы 67-74. Восстановлено с sciencedirect.com.
8. Конрад Р. и Клозе М. (2005). Влияние калийно-фосфатных удобрений на производство и выбросы метана и его ¹³ C-стабильный изотопный состав в микромире риса. Биология и биохимия почвы, том 37, выпуск 11, 2005 г., страницы 2099-2108. Восстановлено с sciencedirect.com.
9. Лиде, Д.Р. (редактор) (2003). CRC Справочник по химии и физике. 85- ^е издание CRC Press.
10. Smokefoot. (2019). Фосфат калия. Получено с en.wikipedia.org