Struktura, właściwości, zastosowanie fosforanu potasu (K3PO4)

Plik Fosforan potasu jest związkiem nieorganicznym utworzonym przez trzy jony potasu K.⁺ i jon fosforanowy PO₄^3-. Jego wzór chemiczny to K.₃PO₄. Jest to bezbarwna lub biała krystaliczna substancja stała. Jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie, tworząc roztwory alkaliczne, 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.

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 (CH₄), gaz cieplarniany z mikrokultur ryżu.

Jest stosowany jako środek przeczyszczający, między innymi w celu wydłużenia czasu znieczulenia miejscowego, zatrzymania ubytków i pomocy w powlekaniu powierzchni..

Indeks artykułów

• 1 Struktura
• 2 Nazewnictwo
• 3 Właściwości
  • 3.1 Stan fizyczny
  • 3.2 Masa cząsteczkowa
  • 3.3 Temperatura topnienia
  • 3.4 Gęstość
  • 3.5 Rozpuszczalność
  • 3,6 pH
  • 3.7 Właściwości chemiczne
  • 3.8 Inne właściwości
  • 3.9 Rola fosforanów w organizmie człowieka
• 4 Otrzymywanie
• 5 zastosowań
  • 5.1 Jako podstawa w reakcjach chemii organicznej
  • 5.2 Jako katalizator
  • 5.3 W rolnictwie
  • 5.4 W zastosowaniach medycznych
  • 5.5 Jako środek przeczyszczający
  • 5.6 W weterynarii
  • 5.7 W uzyskiwaniu DNA
  • 5.8 W różnych zastosowaniach
  • 5.9 Negatywny aspekt stosowania w rolnictwie
• 6 Odnośniki

Struktura

Fosforan potasu składa się z trzech kationów potasowych K.⁺ i anion fosforanowy PO₄^3-.

Jon fosforanowy PO₄^3- Składa się z jednego atomu fosforu (P) i czterech atomów tlenu (O), przy czym fosfor ma stopień utlenienia +5, a tlen ma wartościowość -2.

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 / cm³

Rozpuszczalność

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

pH

Roztwór z 1% K₃PO₄ ma pH 11,5-12,3.

Właściwości chemiczne

Po rozpuszczeniu w wodzie fosforan potasu rozdziela się na trzy kationy potasu K.⁺ i anion fosforanowy PO₄^3-. Anion fosforanowy pobiera proton z wody i tworzy się anion wodorofosforanowy HPO₄^dwa-. Ten z kolei pobiera z wody kolejny proton i staje się anionem diwodorofosforanowym H._dwaPO₄^-.

PO₄^3- + H._dwaO ⇔ HPO₄^dwa- + O-

HPO₄^dwa- + H._dwaO ⇔ H_dwaPO₄^- + O^-

Gdy powstają jony OH^- wodny roztwór staje się zasadowy.

Inne właściwości

Oprócz postaci bezwodnej (bez wody) ma kilka form uwodnionych; oznacza to, że cząsteczka K.₃PO₄ może towarzyszyć jedna lub więcej cząsteczek wody w strukturze krystalicznej.

Z tego powodu może tworzyć na przykład monohydrat K₃PO₄.H._dwaLub trójwodzian K₃PO₄.3H_dwaLub heptahydrat i nieonahydrat.

Rola fosforanów w organizmie człowieka

Jon fosforanowy PO₄^3- jest to najbardziej rozpowszechniony anion w komórkach i odgrywa ważną rolę w magazynowaniu energii.

Jon fosforanowy uczestniczy również 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 (NH₄)₃PO₄.

Chlorek potasu + fosforan amonu → fosforan potasu + chlorek amonu

3 KCl + (NH₄)₃PO₄ → K.₃PO₄ + 3 NH₄Cl

Aplikacje

Jako podstawa w reakcjach chemii organicznej

Fosforan potasu K₃PO₄ Był używany w różnych reakcjach chemii organicznej. Na przykład służy do syntezy acetylenów wychodząc ze związków dibromowanych..

W tej syntezie zachodzi dehydrobrominacja (eliminacja wodoru i bromu), w której K₃PO₄ bezwodne ciało stałe (bez wody) działa jak miękka podstawa i pobiera dwa protony z cząsteczki, dwa atomy bromu są usuwane i uzyskuje się odpowiedni acetylen.

do₆H.₅-CHBr-CH_dwaBr + 2 K.₃PO₄ → C₆H.₅-C≡CH + 2 KBr + 2 K._dwaHPO₄

Jako katalizator

K₃PO₄ służy jako katalizator w różnych reakcjach chemii organicznej. Na przykład był używany jako ciało stałe do otrzymywania biodiesla ze zużytego oleju do smażenia..

Biodiesel jest paliwem podobnym do oleju napędowego, ale otrzymywanym z tłuszczów lub olejów naturalnych lub nie.

Fosforan potasu był skuteczniejszy jako katalizator lub przyspieszacz tej reakcji niż fosforan sodu Na₃PO₄ i tlenek wapnia CaO.

W rolnictwie

K₃PO₄ został użyty do traktowania roślin pszenicy i uodpornienia ich na niektóre szkodniki.

Niektórzy badacze traktowali sadzonki pszenicy fosforanem potasu i okazało się, że wywołuje on odporność na mszyce. Diuraphis noxia, owad atakujący te rośliny.

Po nałożeniu rozcieńczonego roztworu K₃PO₄ na sadzonkach zaobserwowano mniejsze nasilenie objawów wywoływanych przez te owady oraz zmniejszenie liczby żerujących na nich mszyc.

W zastosowaniach medycznych

Fosforan potasu został użyty do zmiany 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 K₃PO₄ pozwala na przedłużenie miejscowego znieczulenia lidokainy.

Jako środek przeczyszczający

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

W weterynarii

K₃PO₄ 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..

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 istot żywych..

Izolując DNA, naukowcy zagłębiają się w badanie przekazywania cech dziedzicznych, dlatego fosforan potasu jest bardzo pomocny.

W różnych zastosowaniach

Fosforan potasu K₃PO₄ służy:

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

Negatywny aspekt stosowania w rolnictwie

Niektórzy badacze odkryli, że dodanie K.₃PO₄ Mikrokultura ryżu zwiększa emisję metanu (CH₄) do atmosfery. Metan to gaz, który przyczynia się do efektu cieplarnianego i podwyższa temperaturę naszej planety.

Bibliografia

1. NAS. National Library of Medicine. (2019). Fosforan potasu. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Panciera, D.L. (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 wywołuje tolerancję na rosyjską mszycę pszenną (Diuraphis noxia, Homoptera: Aphididae) na 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 i jego ¹³C-stabilny skład izotopów w mikrokosmosie ryżu. Soil Biology and Biochemistry, tom 37, wydanie 11, 2005, strony 2099-2108. Odzyskany z sciencedirect.com.
9. Lide, D.R. (redaktor) (2003). Podręcznik chemii i fizyki CRC. 85^th CRC Press.
10. Smokefoot. (2019). Fosforan tripotasowy. Odzyskany z en.wikipedia.org