FOSFAT DE POTASIU (K3PO4): STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Fosfat de potasiu este un compus anorganic este format din trei ioni de potasiu K ⁺ și un PO fosfat ion ₄ ^3- . Formula sa chimică este K ₃ PO ₄ . Este un solid cristalin incolor sau alb. Este foarte solubil în apă, formând soluții alcaline, adică cu mulți ioni OH ^- , prin urmare, pH-ul de bază.

Ionul fosfat are o funcție importantă în celule care are legătură cu stocarea de energie. Fosfatul de potasiu este utilizat pe scară largă în reacțiile de chimie organică unde poate acționa ca bază, adică luând protoni H ⁺ . De asemenea, poate funcționa ca catalizator sau accelerator pentru unele reacții.

Potasiu solid K ₃ PO ₄ fosfat . Xavier13540 la Wikipedia chineză. Sursa: Wikimedia Commons.

A fost folosit pentru a reduce atacul anumitor insecte asupra plantelor de grâu, deoarece le face mai rezistente la acestea. Cu toate acestea, s-a observat că favorizează evoluția metanului (CH ₄ ), un gaz cu efect de seră, din microculturile de orez.

A fost utilizat ca laxativ, pentru a crește durata anesteziei locale, pentru a opri cavitățile și pentru a ajuta suprafețele de acoperire, printre alte aplicații.

Structura

Fosfatul de potasiu este format din trei cationi de potasiu K ⁺ și un anion fosfat PO ₄ ^3- .

Ionul fosfat PO ₄ ^3- este format dintr-un atom de fosfor (P) și patru atomi de oxigen (O), unde fosforul are o stare de oxidare de +5 și oxigenează o valență de -2.

Structura fosfatului de potasiu K ₃ PO ₄ . Edgar181. Sursa: Wikimedia Commons.

Nomenclatură

• Fosfat de potasiu
• Fosfat de tripotasiu
• Fosfat de potasiu tribasic
• Ortofosfat de tripotasiu

Proprietăți

Stare fizică

Solid cristalin incolor sau alb.

Greutate moleculară

212,27 g / mol

Punct de topire

1340 ºC

Densitate

2.564 g / cm ³

Solubilitate

Foarte solubil în apă: 106 g / 100 g apă la 25 ° C. Insolubil în etanol.

pH

O soluție de 1% K ₃ PO ₄ are un pH de 11.5-12.3.

Proprietăți chimice

Când este dizolvat în apă, fosfatul de potasiu se separă în cele trei cationi de potasiu K ⁺ și anionul fosfat PO ₄ ^3- . Anionul fosfat preia un proton din apă și ^{se formează} anion hidrogen fosfat HPO ₄ ^2- . Acesta din urmă, la rândul său, ia un alt proton din apă și devine anionul dihidrogen fosfat 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 ^-

Pe măsură ce se formează ioni OH ^- soluția apoasă devine alcalină.

Alte proprietăți

Pe lângă forma anhidră (fără apă), are mai multe forme hidratate; acest lucru înseamnă că K ₃ PO ₄ molecule pot fi însoțite de una sau mai multe molecule de apă în structura cristalină.

Din acest motiv, se poate forma, de exemplu, monohidratul K ₃ PO ₄ .H ₂ O, trihidratul K ₃ PO ₄ .3H ₂ O, heptahidrat și nonahidrat.

Rolul fosfatului în corpul uman

Ionul fosfat PO ₄ ^3- este cel mai abundent anion din celule și joacă un rol important în stocarea energiei.

Ionul fosfat participă de asemenea la activitățile de formare și nutriție a oaselor și dinților, deoarece reglează concentrația de calciu în serul din sânge și la numeroase reacții de transfer de energie în celulă.

Obținerea

Fosfat de potasiu poate fi obținut pornind de la reacția dintre clorura de potasiu KCl și fosfatul de amoniu (NH ₄ ) ₃ PO ₄ .

Clorură de potasiu + Fosfat de amoniu → Fosfat de potasiu + Clorură de amoniu

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

Aplicații

Ca bază în reacțiile de chimie organică

Fosfat de potasiu K ₃ PO ₄ a fost utilizat în diferite reacții de chimie organică. De exemplu, este utilizat în sinteza acetilenelor pornind de la compuși dibrominați.

În această sinteză, are loc o deshidrobrominare (eliminarea hidrogenului și a bromului), unde solidul anhidru K ₃ PO ₄ (fără apă) acționează ca o bază moale și ia doi protoni din moleculă, cei doi atomi de brom sunt eliminați și acetilenă corespunzătoare.

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

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

Ca catalizator

K ₃ PO ₄ servește ca catalizator în diferite reacții de chimie organică. De exemplu, a fost utilizat ca solid pentru a obține biodiesel din uleiul de prăjit.

Biodieselul este un combustibil similar cu motorina, dar obținut din grăsimi sau uleiuri naturale utilizate sau nu.

Fosfat de potasiu a fost mai eficient ca catalizator sau accelerator al acestei reacții decât fosfat de sodiu Na ₃ PO ₄ și oxid de calciu CaO.

În agricultură

K ₃ PO ₄ a fost utilizat pentru tratarea plantelor de grâu și pentru a le face rezistente la anumite dăunători.

Plantele de grâu pot fi tratate cu K ₃ PO ₄ pentru a le face rezistente la unele tipuri de insecte. Autor: Hans Braxmeier. Sursa: Pixabay.

Unii cercetători au tratat răsadurile de grâu cu fosfat de potasiu și s-a dovedit că induce rezistență împotriva afidelor Diuraphis noxia, o insectă care atacă aceste plante.

După aplicarea unei soluții diluate de K ₃ PO ₄ pe răsaduri, s-a observat o severitate mai mică a simptomelor cauzate de aceste insecte și o scădere a numărului de afide care se hrănesc cu ele.

Autor: Hans Braxmeier. Sursa: Pixabay.

În aplicații medicale

Fosfat de potasiu a fost utilizat pentru a modifica efectul anestezic al lidocainei, un anestezic local. Un anestezic local este un medicament care atunci când este aplicat pe o zonă a corpului determină pierderea sensibilității la durere în acea zonă.

S-a constatat că K ₃ PO ₄ permite prelungirea anesteziei locale a lidocainei.

Ca laxativ

Fosfat de potasiu crește fluiditatea conținutului intestinal, deoarece ajută la reținerea apei în intestin, ceea ce induce indirect contracția musculară intestinală.

În medicina veterinară

K ₃ PO ₄ este utilizat la animale cu cetoacidoză diabetică (o complicație a diabetului) pentru a trata hipofosfemia (cantitate redusă de fosfat în sânge).

Cu toate acestea, atunci când este administrat în exces, poate provoca hipocalcemie (calciu scăzut în sânge), hiperfosfatemie (exces de fosfat în sânge), contracția involuntară a mușchilor, mineralizarea țesuturilor moi și insuficiență renală.

Cainii cu acidoza diabetica pot fi tratati cu fosfat de potasiu. Autor: David Mark. Sursa: Pixabay.

În obținerea ADN-ului

Fosfat de potasiu a fost utilizat ca tampon pentru a purifica ADN-ul în laboratoarele de genetică.

ADN-ul este o proteină care se găsește în celule și conține toate informațiile genetice necesare dezvoltării și funcționării ființelor vii.

Prin izolarea ADN-ului, oamenii de știință aprofundează în studiul modului în care se transmit trăsăturile ereditare, motiv pentru care fosfatul de potasiu este de mare ajutor.

Desenul unei molecule de ADN. Autor: PublicDomainPictures. Sursa: Pixabay.

În diferite aplicații

Fosfat de potasiu K ₃ PO ₄ servește:

• ca supliment alimentar,
• pentru înlocuirea electrolitului,
• ca un tampon, adică ca un sistem chimic care permite controlul nivelurilor de OH ^- sau de ioni de hidrogen H ⁺ în soluție apoasă,
• pentru a încetini sau a inhiba cariile dentare,
• ca inhibitor de coroziune și agent antifouling,
• ca agent de tratare a suprafeței și agent de acoperire,
• ca antigel,
• în produsele de curățare.

Țevi corodate. K ₃ PO ₄ permite evitarea coroziunii în conductele unor industrii sau procese. Autor: Michael Gaida. Sursa: Pixabay.

Aspect negativ pentru utilizare în agricultură

Anumiți cercetători au descoperit că adăugarea de K ₃ PO ₄ la o microcultură de orez crește emisia de metan (CH ₄ ) în atmosferă. Metanul este un gaz care contribuie la efectul de seră și crește temperatura planetei noastre.

Referințe

1. Biblioteca Națională de Medicină din SUA. (2019). Fosfat de potasiu. Recuperat din pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Panciera, DL (2012). Terapia cu fluide în tulburările endocrine și metabolice. Suplimentare cu fosfor. În tulburările de fluide, electroliți și baze-acid în practica animalelor mici (ediția a patra). Recuperat de la sciencedirect.com.
3. Shenawi-Khalil, S. și colab. (2012). Sinteza acetilenelor prin deshidrobrominare folosind fosfat de potasiu anhidru solid ca bază în condiții de transfer de faze. Scrisori cu tetraedru, volumul 53, numărul 18, 2012, paginile 2295-2297. Recuperat de la sciencedirect.com.
4. Guan, G. și colab. (2009). Fosfat de tri-potasiu ca catalizator solid pentru producerea de biodiesel din uleiuri de gătit uzate. Tehnologia de procesare a combustibilului, volumul 90, numărul 4, 2009, paginile 520-524. Recuperat de la sciencedirect.com.
5. Kulkami, MA (2012). Abordare mecanică pentru sinteza rapidă și fără solvent de α-hidroxifonați folosind fosfat de potasiu ca catalizator. Comptes Rendus Chimie, Vol 16, Numărul 2, 2013, Pagini 148-152. Recuperat de la sciencedirect.com.
6. Venter, E. și colab. (2014). Fosfat de potasiu induce toleranță față de afidul de grâu rusesc (Diuraphis noxia, Homoptera: Aphididae) în grâu. Crop Protection Vol 61, iulie 2014, paginile 43-50. Recuperat de la sciencedirect.com.
7. Bonturi, N. și colab. (2013). Citrat de sodiu și fosfat de potasiu ca tampoane alternative de adsorbție în purificarea tiofilă și hidrofobă aromatică cromatografică a ADN-ului plasmidic din lizatul neutralizat. Journal of Chromatography B, Volume 919-920, 2013, Pagini 67-74. Recuperat de la sciencedirect.com.
8. Conrad, R. și Klose, M. (2005). Efectul fertilizării cu fosfat de potasiu asupra producției și emisiilor de metan și a compoziției sale de izotopi stabili cu ¹³ C în microcosmosul de orez. Biologia și biochimia solului, vol. 37, numărul 11, 2005, paginile 2099-2108. Recuperat de la sciencedirect.com.
9. Lide, DR (editor) (2003). Manual CRC de Chimie și Fizică. 85 - ^lea CRC Press.
10. Smokefoot. (2019). Fosfat de tripotasiu. Recuperat de pe en.wikipedia.org