КАЛИЕВ ФОСФАТ (K3PO4): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На калиев фосфат е неорганично съединение се състои от три калиеви йони К ⁺ и фосфатен йон PO ₄ ^3-. Химическата му формула е K ₃ PO ₄. Това е безцветно или бяло кристално твърдо вещество. Той е много разтворим във вода, образувайки алкални разтвори, тоест с много ОН йони ^- следователно, основно рН.

Фосфатният йон има важна функция в клетките, свързана със съхранението на енергия. Калиевият фосфат се използва широко в реакции на органична химия, където може да действа като основа, тоест приемане на Н ⁺ протони. Той може също да функционира като катализатор или ускорител за някои реакции.

Твърд калий K ₃ PO ₄ фосфат. Xavier13540 в китайската Уикипедия. Източник: Wikimedia Commons.

Използва се за намаляване на атаката на някои насекоми върху житни растения, тъй като ги прави по-устойчиви на тях. Въпреки това се наблюдава, че тя благоприятства развитието на метан (CH ₄), парников газ, от ориз микро-култури.

Използва се като слабително средство, за увеличаване на продължителността на локалната анестезия, за спиране на кухини и за подпомагане на повърхностите на покритието, наред с други приложения.

структура

Калиев фосфат се състои от три K ⁺ калиеви катиони и PO на ₄ ^3- фосфат анион.

Фосфатният йон PO ₄ ^3- е съставен от един фосфорен атом (P) и четири кислородни атома (O), където фосфорът има окислително състояние от +5, а кислородите - валентност -2.

Структура на калиев фосфат K ₃ PO ₄. Edgar181. Източник: Wikimedia Commons.

номенклатура

• Калиев фосфат
• Трикалиев фосфат
• Триосновен калиев фосфат
• Трикалиев ортофосфат

Имоти

Физическо състояние

Безцветно или бяло кристално твърдо вещество.

Молекулно тегло

212,27 g / mol

Точка на топене

1340 ºC

плътност

2,564 g / cm ³

разтворимост

Много разтворим във вода: 106 g / 100 g вода при 25 ° C. Неразтворим в етанол.

рН

Разтвор с 1% К ₃ PO ₄ има рН от 11.5-12.3.

Химични свойства

Когато се разтвори във вода, калиевият фосфат се разделя на трите калиеви катиона К ⁺ и фосфатния анион PO ₄ ^3-. Фосфатният анион взема протон от водата и се образува хидрогенфосфатният анион HPO ₄ ^2-. Последният от своя страна отнема друг протон от водата и се превръща в дихидрогенфосфат анион 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 ^-

Тъй като се образуват OH йони ^- водният разтвор става алкален.

Други свойства

Освен безводната форма (без вода), тя има няколко хидратирани форми; това означава, че молекулата K ₃ PO ₄ може да бъде придружена от една или повече водни молекули в кристалната структура.

Поради тази причина, може да се образува, например, монохидрат К ₃ PO ₄.H ₂ О, трихидрат К ₃ PO ₄.3H ₂ О, хептахидрат и нонахидрат.

Роля на фосфата в човешкото тяло

Фосфатният йон PO ₄ ^3- е най-разпространеният анион вътре в клетките и играе важна роля за съхранението на енергия.

Фосфатният йон също участва във формирането и храненето на костите и зъбите, тъй като регулира концентрацията на калций в кръвния серум и в многобройни реакции за пренос на енергия в клетката.

Получаване

Калиев фосфат могат да бъдат получени като се излиза от реакцията между калиев хлорид калиев хлорид и амониев фосфат (NH ₄) ₃ PO ₄.

Калиев хлорид + амониев фосфат → калиев фосфат + амониев хлорид

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

Приложения

Като основа в реакциите на органичната химия

Калиевият фосфат K ₃ PO ₄ се използва в различни органични химични реакции. Например, той се използва в синтеза на ацетилени, като се започне от дибромирани съединения.

При този синтез се получава дехидробромиране (елиминиране на водород и бром), при което безводното твърдо вещество K ₃ PO ₄ (без вода) действа като мека основа и отнема два протона от молекулата, двата атома бром се елиминират и съответния ацетилен.

С ₆ Н ₅ -CHBr-СН ₂ Br + 2 K ₃ PO ₄ → С ₆ Н ₅ = СН + 2 KBr + 2 K ₂ HPO ₄

Автор: Clker-Free-Vector-Images. Източник: Pixabay

Като катализатор

К ₃ PO ₄ служи като катализатор в различни органични реакции химия. Например, той се използва като твърдо вещество за получаване на биодизел от използвано масло за пържене.

Биодизелът е гориво, подобно на дизела, но получено от естествени мазнини или масла, използвани или не.

Калиев фосфат е по-ефективен като катализатор или ускорител на реакцията от натриев фосфат Na ₃ PO ₄ и калциев оксид СаО.

В селското стопанство

K ₃ PO ₄ се използва за третиране на пшенични растения и ги прави устойчиви на определени вредители.

Пшеничните растения могат да бъдат третирани с K ₃ PO _4, за да бъдат устойчиви на някои видове насекоми. Автор: Ханс Браксмайер. Източник: Pixabay

Някои изследователи лекували разсад от пшеница с калиев фосфат и се оказало, че предизвиква резистентност срещу листната въшка Diuraphis noxia, насекомо, което атакува тези растения.

След прилагането на разреден разтвор на K ₃ PO ₄ върху разсада се наблюдава по-малка тежест на симптомите, причинени от тези насекоми, и намаляване на броя на листните въшки, които се хранят с тях.

Автор: Ханс Браксмайер. Източник: Pixabay

При медицински приложения

Калиев фосфат е използван за промяна на анестетичния ефект на лидокаин, локален анестетик. Местният анестетик е лекарство, което, когато се прилага върху област на тялото, причинява загуба на чувствителност към болка в тази област.

Установено е, че K ₃ PO ₄ позволява да се удължи локалната анестезия на лидокаин.

Като слабително

Калиевият фосфат повишава течността на чревното съдържание, тъй като спомага за задържането на вода в червата, което косвено предизвиква свиване на чревния мускул.

Във ветеринарната медицина

K ₃ PO ₄ се използва при животни с диабетна кетоацидоза (усложнение на диабета) за лечение на хипофосфатемия (ниско количество фосфат в кръвта).

Въпреки това, когато се прилага в излишък, това може да причини хипокалциемия (ниско съдържание на калций в кръвта), хиперфосфатемия (излишък на фосфат в кръвта), неволно свиване на мускулите, минерализация на меките тъкани и бъбречна недостатъчност.

Кучетата с диабетна ацидоза могат да бъдат лекувани с калиев фосфат. Автор: Дейвид Марк. Източник: Pixabay

При получаване на ДНК

Калиевият фосфат е използван като буфер за пречистване на ДНК в генетични лаборатории.

ДНК е протеин, който се намира в клетките и съдържа цялата генетична информация, необходима за развитието и функционирането на живите същества.

Изолирайки ДНК, учените се задълбочават в изследването на това как се предават наследствени черти, поради което калиевият фосфат е много полезен.

Изчертаване на молекула на ДНК. Автор: PublicDomainPictures. Източник: Pixabay

В различни приложения

Калиевият фосфат K ₃ PO ₄ служи:

• като хранителна добавка,
• за подмяна на електролит,
• като буфер, тоест като химическа система, която позволява да се контролират нивата на ОН ^- или водородни йони Н ⁺ във воден разтвор,
• да забави или потиска кариеса
• като инхибитор на корозията и противообрастващ агент,
• като повърхностно средство за обработка и покритие
• като антифриз,
• в почистващи продукти.

Корозирали тръби. K ₃ PO ₄ позволява да се избегне корозия в тръбите на някои индустрии или процеси. Автор: Майкъл Гайда Източник: Pixabay

Отрицателен аспект за използване в селското стопанство

Някои изследователи откриха, че добавянето на K ₃ PO ₄ към оризова микрокултура увеличава отделянето на метан (СН ₄) в атмосферата. Метанът е газ, който допринася за парниковия ефект и повишава температурата на нашата планета.

Препратки

1. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). Калиев фосфат. Възстановени от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Panciera, DL (2012). Течна терапия при ендокринни и метаболитни разстройства. Добавка с фосфор. При течности, електролити и киселинно-основни разстройства в практиката на малки животни (четвърто издание). Възстановени от sciencedirect.com.
3. Shenawi-Khalil, S. et al. (2012 г.). Синтез на ацетилени чрез дехидробромиране като се използва твърд безводен калиев фосфат като основа при условия на фазов пренос. Писма на тетраедър, том 53, брой 18, 2012, страници 2295-2297. Възстановени от sciencedirect.com.
4. Guan, G. et al. (2009 г.). Три-калиев фосфат като твърд катализатор за производството на биодизел от отпадъчно готварско масло. Технология за обработка на горивата, том 90, брой 4, 2009, страници 520-524. Възстановени от sciencedirect.com.
5. Kulkami, MA (2012). Механистичен подход за бърз и без разтворител синтез на α-хидрокси фосфонати, използвайки калиев фосфат като катализатор. Comptes Rendus Chimie, том 16, брой 2, 2013, страници 148-152. Възстановени от sciencedirect.com.
6. Venter, E. et al. (2014). Калиевият фосфат предизвиква толерантност към руската пшенична листна въшка (Diuraphis noxia, Homoptera: Aphididae) в пшеницата. Защита на културите том 61, юли 2014 г., страници 43-50. Възстановени от sciencedirect.com.
7. Bonturi, N. et al. (2013). Натриев цитрат и калиев фосфат като алтернативни адсорбционни буфери при хидрофобно и ароматно тиофилно хроматографско пречистване на плазмидна ДНК от неутрализиран лизат. Journal of Chromatography B, том 919-920, 2013, стр. 67-74. Възстановени от sciencedirect.com.
8. Conrad, R. and Klose, M. (2005). Ефект на торенето с калиев фосфат върху производството и отделянето на метан и неговия стабилен ¹³ С-изотоп в оризовия микрокосмос. Почвена биология и биохимия, том 37, брой 11, 2005, страници 2099-2108. Възстановени от sciencedirect.com.
9. Lide, DR (редактор) (2003). CRC Наръчник по химия и физика. 85 ^-та CRC Press.
10. Smokefoot. (2019). Трикалиев фосфат. Възстановено от en.wikipedia.org