KALIJEV FOSFAT (K3PO4): ZGRADBA, LASTNOSTI, UPORABE - KEMIJA - 2025

Kalijev fosfat je anorganska spojina sestavljena iz treh kalijevih ionov K ⁺ in fosfatnega iona PO ₄ ^3- . Njegova kemijska formula je K ₃ PO ₄ . Je brezbarvna ali bela kristalna trdna snov. V vodi je zelo topen, tvori alkalne raztopine, torej z veliko OH ioni ^- torej bazični pH.

Fosfatni ion ima pomembno funkcijo v celicah, ki je povezana s shranjevanjem energije. Kalijev fosfat se široko uporablja v reakcijah organske kemije, kjer lahko deluje kot baza, torej jemanje protonov H ⁺ . Deluje lahko tudi kot katalizator ali pospeševalec nekaterih reakcij.

Trden kalijev K ₃ PO ₄ fosfat . Xavier13540 na kitajski Wikipediji. Vir: Wikimedia Commons.

Uporabljali so ga za zmanjšanje napada nekaterih žuželk na rastline pšenice, saj so zaradi njih bolj odporne. Vendar pa je bilo ugotovljeno, da daje prednost razvoju metana (CH ₄ ), toplogrednega plina, iz riževih mikrokultur.

Med drugim se uporablja kot odvajalo za podaljšanje trajanja lokalne anestezije, za zaustavitev vdolbin in za pomoč površinam dlake.

Struktura

Kalijev fosfat je sestavljen iz treh K ⁺ kalijevih kationi in PO ₄ ^3- fosfata aniona .

Fosfatni ion PO ₄ ^3- je sestavljen iz enega fosfornega atoma (P) in štirih atomov kisika (O), pri čemer ima fosfor oksidacijsko stanje +5, oksigeni pa valenco -2.

Struktura kalijevega fosfata K ₃ PO ₄ . Edgar181. Vir: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

• Kalijev fosfat
• Trikalijev fosfat
• Tribazni kalijev fosfat
• Trikalijev ortofosfat

Lastnosti

Fizično stanje

Brezbarvna ali bela kristalna trdna snov.

Molekularna teža

212,27 g / mol

Tališče

1340 ºC

Gostota

2,564 g / cm ³

Topnost

Zelo topen v vodi: 106 g / 100 g vode pri 25 ° C. Netopen v etanolu.

pH

Raztopino z 1% K ₃ PO ₄ ima pH 11.5-12.3.

Kemijske lastnosti

Po raztapljanju v vodi se kalijev fosfat loči na tri kalijeve katione K ⁺ in fosfatni anion PO ₄ ^3- . Fosfatni anion vzame proton iz vode in ^{tvori se} hidrogenfosfatni anion HPO ₄ ^2- . Slednji odvzame še en proton iz vode in postane dihidrogenfosfatni anion 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 ^-

Ko nastanejo ioni OH ^- vodna raztopina postane alkalna.

Druge lastnosti

Poleg brezvodne oblike (brez vode) ima več hidriranih oblik; To pomeni, da K ₃ PO ₄ molekula lahko spremlja eden ali več vodnih molekul v kristalno strukturo.

Zaradi tega je lahko na primer monohidrat K ₃ PO ₄ .h ₂ O trihidrat K ₃ PO ₄ .3H ₂ O, heptahidrat in nonahidrat.

Vloga fosfata v človeškem telesu

Fosfatni ion PO ₄ ^3- je najbolj obširen anion znotraj celic in ima pomembno vlogo pri shranjevanju energije.

Fosfatni ion sodeluje tudi pri tvorbi in prehranjevanju kosti in zob, saj uravnava koncentracijo kalcija v krvnem serumu in pri številnih reakcijah prenosa energije v celici.

Pridobitev

Kalijev fosfat lahko dobimo iz reakcije med kalijevim kloridom KCl in amonijevim fosfatom (NH ₄ ) ₃ PO ₄ .

Kalijev klorid + amonijev fosfat → Kalijev fosfat + Amonijev klorid

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

Prijave

Kot osnova v reakcijah organske kemije

Kalijev fosfat K ₃ PO ₄ se uporablja v različnih reakcijah organske kemije. Na primer, uporablja se pri sintezi acetilenov, ki izhajajo iz dibromiranih spojin.

Pri tej sintezi pride do dehidrobrominacije (izločanje vodika in broma), kjer brezvodna trdna snov K ₃ PO ₄ (brez vode) deluje kot mehka baza in odvzame dva protona iz molekule, dva atoma broma se izločijo in ustrezen acetilen.

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

Avtor: Clker-Free-Vector-Images. Vir: Pixabay.

Kot katalizator

K ₃ PO ₄ služi kot katalizator v različnih reakcijah organske kemije. Uporabljali so ga na primer kot trdno snov za pridobivanje biodizla iz uporabljenega olja za cvrtje.

Biodizel je gorivo, podobno dizlu, vendar pridobljeno iz naravnih maščob ali olj, ki se uporabljajo ali ne.

Kalijev fosfat je bil učinkovitejši kot katalizator ali pospeševalec te reakcije kot natrijev fosfat Na ₃ PO ₄ in kalcijev oksid CaO.

V kmetijstvu

K ₃ PO ₄ se uporablja za obdelavo rastlin pšenice in njihovo odpornost na nekatere škodljivce.

Rastline pšenice lahko zdravimo s K ₃ PO _4, tako da so odporne na nekatere vrste žuželk. Avtor: Hans Braxmeier. Vir: Pixabay.

Nekateri raziskovalci so sadike pšenice zdravili s kalijevim fosfatom in izkazalo se je, da povzroča odpornost proti uši Diuraphis noxia, žuželki, ki napada te rastline.

Po nanosu razredčene raztopine K ₃ PO ₄ na sadike smo opazili manjšo resnost simptomov, ki jih povzročajo te žuželke, in zmanjšanje števila listnih uši, ki se hranijo z njimi.

Avtor: Hans Braxmeier. Vir: Pixabay.

V medicinskih aplikacijah

Kalijev fosfat se uporablja za spreminjanje anestetičnega učinka lokalnega anestetika lidokain. Lokalni anestetik je zdravilo, ki nanese na predel telesa izgubo občutljivosti za bolečino na tem območju.

Ugotovljeno je bilo, da K ₃ PO ₄ omogoča podaljšanje lokalne anestezije lidokaina.

Kot odvajalo

Kalijev fosfat poveča pretočnost črevesne vsebnosti, saj pomaga zadržati vodo v črevesju, kar posredno povzroči krčenje črevesne mišice.

V veterinarski medicini

K ₃ PO ₄ se uporablja pri živalih z diabetično ketoacidozo (zaplet sladkorne bolezni) za zdravljenje hipofosfatemije (majhna količina fosfata v krvi).

Če pa ga dajemo v presežku, lahko povzroči hipokalcemijo (malo kalcija v krvi), hiperfosfatemijo (presežek fosfata v krvi), nehoteno krčenje mišic, mineralizacijo mehkih tkiv in odpoved ledvic.

Pse z diabetično acidozo lahko zdravimo s kalijevim fosfatom. Avtor: David Mark. Vir: Pixabay.

Pri pridobivanju DNK

Kalijev fosfat je bil uporabljen kot pufer za čiščenje DNK v genetskih laboratorijih.

DNK je protein, ki ga najdemo v celicah in vsebuje vse genetske informacije, potrebne za razvoj in delovanje živih bitij.

Znanstveniki z izolacijo DNK raziskujejo, kako se prenašajo podedovane lastnosti, zato je zelo koristen kalijev fosfat.

Risba molekule DNA. Avtor: PublicDomainPictures. Vir: Pixabay.

V različnih aplikacijah

Kalijev fosfat K ₃ PO ₄ služi:

• kot prehransko dopolnilo,
• za nadomeščanje elektrolitov,
• kot pufer, to je kot kemični sistem, ki omogoča nadzor ravni OH ^- ali vodikovih H ⁺ ionov v vodni raztopini,
• upočasniti ali zavirati zobno gnilobo,
• kot zaviralec korozije in sredstvo proti obraščanju,
• kot sredstvo za obdelavo površin in prevleko,
• kot antifriz,
• v čistilnih izdelkih.

Korodirane cevi. K ₃ PO ₄ omogoča preprečevanje korozije v ceveh nekaterih industrij ali procesov. Avtor: Michael Gaida Vir: Pixabay.

Negativni vidik za uporabo v kmetijstvu

Nekateri raziskovalci so ugotovili, da dodajanje K ₃ PO ₄ v riževo mikrokulturo poveča emisijo metana (CH ₄ ) v ozračje. Metan je plin, ki prispeva k toplogrednemu učinku in zviša temperaturo našega planeta.

Reference

1. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Kalijev fosfat. Obnovljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Panciera, DL (2012). Fluidna terapija pri endokrinih in presnovnih motnjah. Dodatek fosforja. Pri motnjah s tekočino, elektroliti in kislinami v praksi z majhnimi živalmi (četrta izdaja). Pridobljeno od sciencedirect.com.
3. Shenawi-Khalil, S. et al. (2012). Sinteza acetilenov z dehidrobrominacijo z uporabo trdnega brezvodnega kalijevega fosfata kot baze v pogojih faznega prenosa. Pisma tetraedra, letnik 53, številka 18, 2012, strani 2295-2297. Pridobljeno od sciencedirect.com.
4. Guan, G. et al. (2009). Tri kalijev fosfat kot trden katalizator za proizvodnjo biodizla iz odpadnega kuhalnega olja. Tehnologija za obdelavo goriva, letnik 90, številka 4, 2009, strani 520–524. Pridobljeno od sciencedirect.com.
5. Kulkami, MA (2012). Mehanski pristop za hitro in brez topil sintezo α-hidroksi fosfonatov z uporabo kalijevega fosfata kot katalizatorja. Comptes Rendus Chimie, letnik 16, številka 2, 2013, strani 148-152. Pridobljeno od sciencedirect.com.
6. Venter, E. et al. (2014). Kalijev fosfat pri pšenici sproži toleranco proti ruski pšenični uši (Diuraphis noxia, Homoptera: Aphididae). Zaščita pridelkov Vol 61, julij 2014, Strani 43-50. Pridobljeno od sciencedirect.com.
7. Bonturi, N. et al. (2013). Natrijev citrat in kalijev fosfat kot alternativni adsorpcijski pufri v hidrofobnem in aromatičnem tiofilnem kromatografskem čiščenju plazmidne DNA iz nevtraliziranega lizata. Časopis za kromatografijo B, zvezki 919–920, 2013, strani 67–74. Pridobljeno od sciencedirect.com.
8. Conrad, R. in Klose, M. (2005). Vpliv gnojenja s kalijevim fosfatom na proizvodnjo in emisijo metana in njegove ¹³ -stabilne izotopske sestave v mikrokozmosu riža. Biologija in biokemija tal, letnik 37, številka 11, 2005, strani 2099-2108. Pridobljeno od sciencedirect.com.
9. Lide, DR (urednik) (2003). CRC Priročnik za kemijo in fiziko. 85 ^th CRC Press.
10. Smokefoot. (2019). Trikalijev fosfat. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org