ФОСФАТ КАЛІЮ (K3PO4): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Фосфат калію являє собою неорганічну сполуку складається з трьох іонів калію До ⁺ і фосфат іонів PO ₄ ^3- . Його хімічна формула - K ₃ PO ₄ . Це безбарвне або біле кристалічне тверде речовина. Він дуже розчинний у воді, утворюючи лужні розчини, тобто з багатьма іонами ОН ^- отже, основним рН.

Фосфатний іон виконує важливу функцію в клітинах, пов'язану зі зберіганням енергії. Фосфат калію широко застосовується в реакціях органічної хімії, де він може виступати в якості основи, тобто приймаючи протони Н ⁺ . Він також може функціонувати як каталізатор або прискорювач деяких реакцій.

Твердий фосфат калію K ₃ PO ₄ . Xavier13540 в китайській Вікіпедії. Джерело: Wikimedia Commons.

Він використовувався для зменшення нападу певних комах на рослини пшениці, оскільки робить їх більш стійкими до них. Однак було помічено, що він сприяє викиду метану (CH ₄ ), парникового газу, з рисових мікрокультур.

Він застосовується як проносне засіб для збільшення тривалості місцевої анестезії, для зупинки порожнин і для допомоги покривних покривів, серед інших застосувань.

Будова

Фосфат калію складається з трьох катіонів K ⁺ калію та аніона PO ₄ ^3- фосфату .

Фосфатний іон PO ₄ ^3- складається з одного атома фосфору (P) та чотирьох атомів кисню (O), де фосфор має стан окислення +5, а кисень - валентність -2.

Структура фосфату калію K ₃ PO ₄ . Едгар181. Джерело: Wikimedia Commons.

Номенклатура

• Фосфат калію
• Трифотафосфат
• Триосновний фосфат калію
• Ортофосфат трикалію

Властивості

Фізичний стан

Безбарвне або біле кристалічне тверде речовина.

Молекулярна маса

212,27 г / моль

Точка плавлення

1340 ºC

Щільність

2,564 г / см ³

Розчинність

Дуже розчинний у воді: 106 г / 100 г води при 25 ° С. Нерозчинний у етанолі.

рН

Розчин з 1% K ₃ PO ₄ має pH 11,5-12,3.

Хімічні властивості

Розчиняючись у воді, фосфат калію розділяється на три катіони калію К ⁺ та фосфатний аніон PO ₄ ^3- . Аніон фосфату бере протон з води і утворюється аніон фосфату гідрогену HPO ₄ ^2- . Останній, у свою чергу, бере інший протон з води і перетворюється на аніон дигідрофосфату 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 ^-

По мірі утворення іонів ОН ^- водний розчин стає лужним.

Інші властивості

Крім безводної форми (без води), вона має кілька гідратних форм; це означає, що молекула K ₃ PO ₄ може супроводжуватися однією або декількома молекулами води в структурі кристала.

З цієї причини він може утворювати, наприклад, моногідрат K ₃ PO ₄ .H ₂ O, тригідрат K ₃ PO ₄ .3H ₂ O, гептагідрат і неогідрат .

Роль фосфату в організмі людини

Фосфатний іон PO ₄ ^3- є найпоширенішим аніоном всередині клітин і відіграє важливу роль у накопиченні енергії.

Фосфатний іон також бере участь у формуванні та харчуванні кісток та зубів, оскільки регулює концентрацію кальцію в сироватці крові та у численних реакціях передачі енергії у клітині.

Отримання

Фосфат калію можна отримати, починаючи з реакції між хлоридом калію KCl та фосфатом амонію (NH ₄ ) ₃ PO ₄ .

Хлорид калію + Фосфат амонію → Фосфат калію + Хлорид амонію

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

Програми

Як основа в реакціях органічної хімії

Фосфат калію K ₃ PO ₄ застосовувався в різних реакціях органічної хімії. Наприклад, він використовується в синтезі ацетиленів, починаючи з дибромированних сполук.

У цьому синтезі відбувається зневоднення (виведення водню та брому), коли безводне тверде речовина K ₃ PO ₄ (без води) діє як м'яке підставу і бере два протони з молекули, два атоми брому усуваються відповідний 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 Джерело: Pixabay.

Як каталізатор

K ₃ PO ₄ служить каталізатором різних реакцій органічної хімії. Наприклад, його використовували як тверду речовину для отримання біодизеля із використовуваної олії для смаження.

Біодизель - це паливо, схоже на дизельне пальне, одержуване з природних жирів чи олій, що використовуються чи ні.

Фосфат калію був більш ефективним як каталізатор або прискорювач цієї реакції, ніж фосфат натрію Na ₃ PO ₄ та оксид кальцію CaO.

У сільському господарстві

K ₃ PO ₄ використовується для обробки рослин пшениці та їх стійкості до певних шкідників.

Рослини пшениці можна обробляти K ₃ PO _4, щоб зробити їх стійкими до деяких видів комах. Автор: Ганс Браксмайер. Джерело: Pixabay.

Деякі дослідники обробляли розсаду пшениці фосфатом калію, і виявилося, що вона викликає стійкість проти попелиці Diuraphis noxia, комахи, яка атакує ці рослини.

Після нанесення розведеного розчину K ₃ PO ₄ на розсаду спостерігалося менша вираженість симптомів, викликаних цими комахами, та зменшення кількості попелиць, що харчуються ними.

Автор: Ганс Браксмайер. Джерело: Pixabay.

У медичних додатках

Фосфат калію застосовувався для модифікації анестезуючого ефекту місцевого анестетика лідокаїну. Місцевий анестетик - це препарат, який при застосуванні до ділянки тіла викликає втрату чутливості до болю в цій області.

Було встановлено, що K ₃ PO ₄ дозволяє продовжити місцеву анестезію лідокаїну.

Як проносне засіб

Фосфат калію збільшує плинність кишкового вмісту, оскільки сприяє затриманню води в кишечнику, що опосередковано індукує скорочення м'язів кишечника.

У ветеринарії

K ₃ PO ₄ застосовується у тварин з діабетичним кетоацидозом (ускладненням діабету) для лікування гіпофосфатемії (низька кількість фосфату в крові).

Однак при надлишку він може спричинити гіпокальціємію (низький вміст кальцію в крові), гіперфосфатемію (надлишок фосфату в крові), мимовільне скорочення м’язів, мінералізацію м’яких тканин та ниркову недостатність.

Собак з діабетичним ацидозом можна лікувати фосфатом калію. Автор: Девід Марк. Джерело: Pixabay.

При отриманні ДНК

Фосфат калію використовується в якості буфера для очищення ДНК в генетичних лабораторіях.

ДНК - це білок, який знаходиться в клітинах і містить всю генетичну інформацію, необхідну для розвитку та функціонування живих істот.

Виділяючи ДНК, вчені заглиблюються у вивчення того, як передаються спадкові риси, через що фосфат калію дуже корисний.

Нанесення молекули ДНК. Автор: PublicDomainPictures. Джерело: Pixabay.

У різних додатках

Фосфат калію K ₃ PO ₄ служить:

• як дієтична добавка,
• для заміни електроліту,
• як буфер, тобто як хімічна система, що дозволяє контролювати рівні іонів ОН ^- або водню Н ⁺ у водному розчині,
• для уповільнення або пригнічення карієсу,
• як інгібітор корозії та засіб проти протирання,
• як агент для обробки поверхні та покриття,
• як антифриз,
• в чистячих засобах.

Кородовані труби. K ₃ PO ₄ дозволяє уникнути корозії в трубах деяких галузей промисловості або процесів. Автор: Майкл Гайда Джерело: Pixabay.

Негативний аспект для використання в сільському господарстві

Деякі дослідники виявили, що додавання K ₃ PO ₄ до рисової мікрокультури збільшує викид метану (CH ₄ ) в атмосферу. Метан - це газ, який сприяє парниковому ефекту і підвищує температуру нашої планети.

Список літератури

1. Національна медична бібліотека США. (2019). Фосфат калію. Відновлено з pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Panciera, DL (2012). Рідина терапія при ендокринних та обмінних розладах. Доповнення фосфору. У розладах рідини, електролітів та кислот на основі кислоти у практиці дрібних тварин (четверте видання). Відновлено з sciencedirect.com.
3. Шенаві-Халил, С. та ін. (2012 р.). Синтез ацетиленів за допомогою дегідробромінування з використанням твердого безводного фосфату калію в якості основи в умовах фазоперенесення. Листи тетраедра, том 53, випуск 18, 2012, сторінки 2295-2297. Відновлено з sciencedirect.com.
4. Гуан, Г. та ін. (2009). Трикалієвий фосфат як твердий каталізатор для отримання біодизеля з відпрацьованого мазуту. Технологія переробки палива, Том 90, Випуск 4, 2009, Сторінки 520-524. Відновлено з sciencedirect.com.
5. Кулькамі, М. А. (2012). Механічний підхід для швидкого і без розчинника синтезу α-гідроксифосфонатів з використанням фосфату калію в якості каталізатора. Comptes Rendus Chimie, том 16, випуск 2, 2013, стор. 148-152. Відновлено з sciencedirect.com.
6. Вентер, Е. та ін. (2014). Фосфат калію викликає толерантність до російської пшеничної попелиці (Diuraphis noxia, Homoptera: Aphididae) у пшениці. Захист посівів, том 61, липень 2014, Сторінки 43-50. Відновлено з sciencedirect.com.
7. Бонтурі, Н. та ін. (2013). Цитрат натрію та фосфат калію як альтернативні адсорбційні буфери при гідрофобному та ароматичному тиофільному хроматографічному очищенні плазмідної ДНК від нейтралізованого лізату. Журнал хроматографії Б, Томи 919-920, 2013, Стор. 67-74. Відновлено з sciencedirect.com.
8. Конрад, Р. і Клозе, М. (2005). Вплив запліднення фосфатом калію на виробництво та викид метану та його ¹³ С-стійкого ізотопного складу в рисовому мікрокосмі. Біологія ґрунтів та біохімія, т. 37, випуск 11, 2005, стор. 2099-2108. Відновлено з sciencedirect.com.
9. Lide, DR (редактор) (2003). Посібник з хімії та фізики. 85- ^а преса CRC.
10. Димові ноги. (2019). Трифотафосфат. Відновлено з сайту en.wikipedia.org