KALIJEV FOSFAT (K3PO4): STRUKTURA, SVOJSTVA, UPOTREBE - KEMIJA - 2025

Kalij fosfata je anorganski spoj se sastoji od tri ionima K ⁺ i fosfatni ion PO ₄ ^3-. Njegova kemijska formula je K ₃ PO ₄. To je bezbojna ili bijela kristalna krutina. Vrlo je topiv u vodi, formirajući alkalne otopine, odnosno s mnogim OH ionima ^- dakle osnovni pH.

Fosfatni ion ima važnu funkciju u stanicama koja ima veze sa skladištenjem energije. Kalijev fosfat se široko koristi u reakcijama organske kemije, gdje može djelovati kao baza, odnosno uzimanje H ⁺ protona. Može djelovati i kao katalizator ili ubrzavač nekih reakcija.

Kruti kalijev K ₃ PO ₄ fosfat. Xavier13540 na kineskoj Wikipediji. Izvor: Wikimedia Commons.

Korišten je za smanjenje napada određenih insekata na biljke pšenice jer ih čini otpornijima na njih. Međutim, uočeno je da favorizira evoluciju metana (CH ₄), staklenički plin, iz riže mikrokultura.

Upotrebljava se kao laksativ, za produljenje trajanja lokalne anestezije, za zaustavljanje karijesa i za pomoć površina dlaka, među ostalim primjenama.

Struktura

Kalij fosfat se sastoji od tri K ⁺ kalij kationa i PO ₄ ^3- fosfatni anion.

Fosfatni ion PO ₄ ^3- se sastoji od jednog atoma fosfor (P), i četiri atoma kisika (O), gdje je fosfor ima oksidacijsko stanje +5 i atoma kisika valenciju -2.

Struktura kalijevog fosfata K ₃ PO ₄. Edgar181. Izvor: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

• Kalijev fosfat
• Tri kalijev fosfat
• Tribazni kalijev fosfat
• Tri kalijev ortofosfat

Svojstva

Psihičko stanje

Bezbojna ili bijela kristalna krutina.

Molekularna težina

212,27 g / mol

Talište

1340 ºC

Gustoća

2,564 g / cm ³

Topljivost

Vrlo topljivo u vodi: 106 g / 100 g vode pri 25 ° C. Netopljivo u etanolu.

pH

Otopina s 1% K ₃ PO ₄ ima pH od 11.5-12.3.

Kemijska svojstva

Kad se otopi u vodi, kalijev fosfat se odvaja na tri kalijeva kationa K ⁺ i fosfatni anion PO ₄ ^3-. Fosfatni anion uzima proton iz vode i ^stvara se hidrogen fosfatni anion HPO ₄ ^2-. Potonji pak uzima drugi proton od vode i postaje dihidrogen fosfat 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 ^-

Kako nastaju OH ioni ^- vodena otopina postaje alkalna.

Ostala svojstva

Osim bezvodnog oblika (bez vode), ima i nekoliko hidratiziranih oblika; To znači da K ₃ PO ₄ molekula može biti popraćena s jednom ili više molekula vode unutar kristalne strukture.

Iz tog razloga, može tvoriti, primjerice, monohidrat K ₃ PO ₄.H ₂ O, za trihidrat K ₃ PO ₄.3H ₂ O, heptahidratni i nonahydrate.

Uloga fosfata u ljudskom tijelu

Fosfatni ion PO ₄ ^3- je najobilniji anion unutar stanica i igra važnu ulogu u skladištenje energije.

Fosfatni ion također sudjeluje u stvaranju i prehrambenim aktivnostima kostiju i zuba, jer regulira koncentraciju kalcija u krvnom serumu i u brojnim reakcijama prijenosa energije u stanici.

dobivanje

Kalijev fosfat može se dobiti počevši od reakcije između kalijevog klorida KCl i amonijevog fosfata (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

Kao osnova u reakcijama organske kemije

Kalijev fosfat K ₃ PO ₄ korišten je u različitim reakcijama organske kemije. Primjerice, koristi se u sintezi acetilena polazeći od dibrominiranih spojeva.

U ovoj sintezi dolazi do dehidrobrominacije (uklanjanje vodika i broma), gdje bezvodna kruta tvar K ₃ PO ₄ (bez vode) djeluje kao meka baza i uzima dva protona iz molekule, dva atoma broma se eliminiraju i odgovarajući acetilen.

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

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

Kao katalizator

K ₃ PO ₄ služi kao katalizator u raznim reakcijama organske kemije. Na primjer, korišten je kao krutina za dobivanje biodizela iz korištenog ulja za prženje.

Biodizel je gorivo slično dizelu, ali dobiveno iz prirodnih masti ili ulja koja se koriste ili ne.

Kalij fosfata je učinkovitiji kao katalizator ili akceleratora ove reakcije od natrijevog fosfata Na ₃ PO ₄ i kalcij oksida CaO.

U poljoprivredi

K ₃ PO ₄ korišten je za tretiranje biljaka pšenice i za njihovu otpornost na određene štetočine.

Biljke pšenice mogu se tretirati s K ₃ PO ₄ kako bi bile otporne na neke vrste insekata. Autor: Hans Braxmeier. Izvor: Pixabay.

Neki su istraživači tretirali sadnice pšenice kalij-fosfatom, a pokazalo se da izaziva otpornost protiv glive Diuraphis noxia, insekta koji napada ove biljke.

Nakon primjene razrijeđene otopine K ₃ PO ₄ na sadnice, uočena je manja ozbiljnost simptoma uzrokovanih ovim insektima i smanjenje broja lisnih uši koje se hrane na njih.

Autor: Hans Braxmeier. Izvor: Pixabay.

U medicinskim primjenama

Kalijev fosfat korišten je za modificiranje anestetičkog učinka lidokaina, lokalnog anestetika. Lokalni anestetik je lijek koji, kada se nanese na područje tijela, uzrokuje gubitak osjetljivosti na bol u tom području.

Utvrđeno je da K ₃ PO ₄ omogućava produljenje lokalne anestezije lidokaina.

Kao laksativ

Kalijev fosfat povećava fluidnost crijevnog sadržaja jer pomaže zadržati vodu u crijevima, što posredno potiče kontrakciju crijevnih mišića.

U veterini

K ₃ PO ₄ primjenjuje se kod životinja s dijabetičkom ketoacidozom (komplikacijom dijabetesa) za liječenje hipofosfatemije (mala količina fosfata u krvi).

Međutim, ako se daje u suvišku, može uzrokovati hipokalciemiju (nizak kalcij u krvi), hiperfosfatemiju (višak fosfata u krvi), nehotičnu kontrakciju mišića, mineralizaciju mekih tkiva i zatajenje bubrega.

Psi s dijabetičkom acidozom mogu se liječiti kalijevim fosfatom. Autor: David Mark. Izvor: Pixabay.

U dobivanju DNK

Kalijev fosfat korišten je kao pufer za pročišćavanje DNK u genetičkim laboratorijama.

DNA je protein koji se nalazi u stanicama i sadrži sve genetske informacije potrebne za razvoj i funkcioniranje živih bića.

Izoliranjem DNK, znanstvenici su temeljito proučavali kako se prenose nasljedne osobine, zbog čega je kalijev fosfat vrlo koristan.

Crtanje molekule DNA. Autor: PublicDomainPictures. Izvor: Pixabay.

U raznim primjenama

Kalijev fosfat K ₃ PO ₄ služi:

• kao dodatak prehrani,
• za zamjenu elektrolita,
• kao pufer, to jest kao kemijski sustav koji omogućava kontrolu razine OH ^- ili vodikovih H ⁺ iona u vodenoj otopini,
• usporiti ili spriječiti propadanje zuba,
• kao inhibitora korozije i sredstva protiv obraštanja,
• kao sredstvo za obradu površina i sredstvo za oblaganje,
• kao antifriz,
• u proizvodima za čišćenje.

Korodirane cijevi. K ₃ PO ₄ omogućuje izbjegavanje korozije u cijevima nekih industrija ili procesa. Autor: Michael Gaida Izvor: Pixabay.

Negativni aspekt za uporabu u poljoprivredi

Neki istraživači pronašli da se dodavanjem K ₃ PO ₄ do riže mikrokulturu povećava emisiju metana (CH ₄) u atmosferu. Metan je plin koji doprinosi efektu staklene bašte i povećava temperaturu našeg planeta.

Reference

1. Američka nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Kalijev fosfat. Oporavak od pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Panciera, DL (2012). Tekuća terapija kod endokrinih i metaboličkih poremećaja. Dopuna fosfora. Poremećaji tekućine, elektrolita i kiseline u praksi kod malih životinja (četvrto izdanje). Oporavljeno od sciencedirect.com.
3. Shenawi-Khalil, S. i sur. (2012). Sinteza acetilena dehidrobrominacijom koristeći čvrsti bezvodni kalijev fosfat kao bazu u uvjetima prijenosa faze. Pisma tetraedra, svezak 53, izdanje 18, 2012., stranice 2295-2297. Oporavljeno od sciencedirect.com.
4. Guan, G. i sur. (2009). Tri kalijev fosfat kao čvrsti katalizator za proizvodnju biodizela iz otpadnog ulja za kuhanje. Tehnologija prerade goriva, svezak 90, izdanje 4, 2009, stranice 520-524. Oporavljeno od sciencedirect.com.
5. Kulkami, MA (2012). Mehanički pristup za brzu sintezu α-hidroksi fosfonata bez kalijeva upotrebom kalijevog fosfata kao katalizatora. Comptes Rendus Chimie, svezak 16, izdanje 2, 2013., stranice 148-152. Oporavljeno od sciencedirect.com.
6. Venter, E. i sur. (2014). Kalijev fosfat potiče toleranciju prema ruskoj pšeničnoj lisnoj uši (Diuraphis noxia, Homoptera: Aphididae) u pšenici. Zaštita usjeva Vol 61, srpanj 2014., Str. 43-50. Oporavljeno od sciencedirect.com.
7. Bonturi, N. i sur. (2013). Natrijev citrat i kalijev fosfat kao alternativni adsorpcijski puferi u hidrofobnom i aromatičnom tiofilnom kromatografskom pročišćavanju plazmidne DNA iz neutraliziranog lizata. Časopis za kromatografiju B, svesci 919-920, 2013., stranice 67-74. Oporavljeno od sciencedirect.com.
8. Conrad, R. i Klose, M. (2005). Utjecaj gnojidbe kalijevim fosfatom na proizvodnju i emisiju metana i njegovog ¹³ C-stabilnog izotopskog sastava u mikrokozmosu riže. Biologija i biokemija tla, Vol 37, broj 11, 2005, stranice 2099-2108. Oporavljeno od sciencedirect.com.
9. Lide, DR (urednik) (2003). CRC Priručnik za kemiju i fiziku. 85 ^-og CRC Press.
10. Smokefoot. (2019). Tri kalijev fosfat. Oporavilo s en.wikipedia.org