KĀLIJA FOSFĀTS (K3PO4): STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, PIELIETOJUMS - ĶĪMIJA - 2025

Kālija fosfāts ir neorganisks savienojums sastāv no trim kālija jonu K ⁺ un fosfāta jonu PO ₄ ^3- . Tās ķīmiskā formula ir K ₃ PO ₄ . Tā ir bezkrāsaina vai balta kristāliska cieta viela. Tas ļoti labi šķīst ūdenī, veidojot sārmainus šķīdumus, tas ir, ar daudziem OH joniem ^- tātad bāzes pH.

Fosfāta jonam ir svarīga funkcija šūnās, kas saistīta ar enerģijas uzkrāšanu. Kālija fosfāts tiek plaši izmantots organiskās ķīmijas reakcijās, kur tas var darboties kā bāze, tas ir, ņemot H ⁺ protonus . Tas var darboties arī kā katalizators vai paātrinātājs dažām reakcijām.

Cietais kālija K ₃ PO ₄ fosfāts . Xavier13540 ķīniešu Vikipēdijā. Avots: Wikimedia Commons.

To izmanto, lai samazinātu noteiktu kukaiņu uzbrukumu kviešu augiem, jo ​​tas padara tos izturīgākus pret šiem. Tomēr tika novērots, ka tas veicina metāna (CH ₄ ), siltumnīcefekta gāzu, attīstību no rīsu mikrokultūrām.

To izmanto kā caurejas līdzekli, lai palielinātu vietējās anestēzijas ilgumu, apturētu dobumus un palīdzētu pārklājuma virsmām, cita starpā.

Uzbūve

Kālija fosfāts sastāv no trim K ⁺ kālija katjoniem un PO ₄ ^3- fosfāta anjona .

Fosfāta jonu PO ₄ ³ veido viens fosfora atoms (P) un četri skābekļa atomi (O), kur fosfora oksidācijas stāvoklis ir +5 un skābekļa pie valences -2.

Kālija fosfāta K ₃ PO _{4 struktūra} . Edgar181. Avots: Wikimedia Commons.

Nomenklatūra

• Kālija fosfāts
• Tālija fosfāts
• Tribasic kālija fosfāts
• Trīs kālija ortofosfāts

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Bezkrāsaina vai balta kristāliska cieta viela.

Molekulārais svars

212,27 g / mol

Kušanas punkts

1340 ºC

Blīvums

2,564 g / cm ³

Šķīdība

Ļoti labi šķīst ūdenī: 106 g / 100 g ūdens 25 ° C temperatūrā. Nešķīst etanolā.

pH

Šķīduma ar 1% K ₃ PO ₄ pH ir 11,5–12,3.

Ķīmiskās īpašības

Izšķīdinot ūdenī, kālija fosfāts sadalās trijos kālija katjonos K ⁺ un fosfāta anjonā PO ₄ ³ . Fosfāta anjons ņem protonu no ūdens un ^veidojas hidrogēnfosfāta anjons HPO ₄ ^2- . Pēdējais savukārt ņem vēl vienu protonu no ūdens un kļūst par dihidrogēnfosfāta anjonu 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 ^-

Veidojoties OH joniem ^- ūdens šķīdums kļūst sārmains.

Citas īpašības

Papildus bezūdens formai (bez ūdens) tai ir arī vairākas hidratētas formas; tas nozīmē, ka K ₃ PO ₄ molekulu kristāla struktūrā var pavadīt viena vai vairākas ūdens molekulas.

Šī iemesla dēļ tas var veidot, piemēram, monohidrātu K ₃ PO ₄ .H ₂ O, trihidrātu K ₃ PO ₄ .3H ₂ O, heptahidrātu un nonahidrātu.

Fosfāta loma cilvēka ķermenī

Fosfāta jons PO ₄ ³ ir visbagātākais anjons šūnu iekšienē un tam ir liela nozīme enerģijas uzkrāšanā.

Fosfāta jons arī piedalās kaulu un zobu veidošanā un uzturu, jo tas regulē kalcija koncentrāciju asins serumā un daudzās enerģijas pārneses reakcijās šūnā.

Iegūšana

Kālija fosfātu var iegūt, sākot no kālija hlorīda KCl un amonija fosfāta (NH ₄ ) ₃ PO ₄ reakcijas .

Kālija hlorīds + amonija fosfāts → Kālija fosfāts + amonija hlorīds

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

Lietojumprogrammas

Kā pamats organiskās ķīmijas reakcijās

Kālija fosfāts K ₃ PO ₄ ir izmantots dažādās organiskās ķīmijas reakcijās. Piemēram, to izmanto acetilēnu sintēzē, sākot no dibrominētiem savienojumiem.

Šajā sintēzē notiek dehidrobrominācija (ūdeņraža un broma izdalīšana), kurā bezūdens cietā K ₃ PO ₄ (bez ūdens) darbojas kā mīksta bāze un ņem no molekulas divus protonus, divi broma atomi tiek izvadīti un atbilstošais acetilēns.

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

Autors: Clker-Free-Vector-Images. Avots: Pixabay.

Kā katalizators

K ₃ PO ₄ kalpo kā katalizators dažādās organiskās ķīmijas reakcijās. Piemēram, to izmanto kā cietu vielu, lai no lietotas cepamās eļļas iegūtu biodīzeļdegvielu.

Biodīzeļdegviela ir degvielai līdzīga degviela, bet to iegūst no dabīgiem taukiem vai eļļām, kuras izmanto vai nelieto.

Kālija fosfāts bija efektīvāks kā šīs reakcijas katalizators vai paātrinātājs nekā nātrija fosfāts Na ₃ PO ₄ un kalcija oksīds CaO.

Lauksaimniecībā

K ₃ PO ₄ ir izmantots kviešu augu apstrādei un to izturībai pret noteiktiem kaitēkļiem.

Kviešu augus var apstrādāt ar K ₃ PO ₄ , lai tie būtu izturīgi pret dažiem kukaiņu veidiem. Autors: Hans Braxmeier. Avots: Pixabay.

Daži pētnieki apstrādāja kviešu stādus ar kālija fosfātu, un izrādījās, ka tas izraisa izturību pret laputu Diuraphis noxia - kukaiņu, kas uzbrūk šiem augiem.

Pēc atšķaidīta K ₃ PO ₄ šķīduma uz stādiem tika novērota mazāka šo kukaiņu izraisīto simptomu nopietnība un samazināts laputu skaits, kas no tiem barojas.

Autors: Hans Braxmeier. Avots: Pixabay.

Medicīnā

Kālija fosfāts ir izmantots, lai modificētu vietējā anestēzijas līdzekļa lidokaīna anestēzijas efektu. Vietējais anestēzijas līdzeklis ir zāles, kuras, uzklājot uz kādu ķermeņa zonu, šajā jomā zaudē jutīgumu pret sāpēm.

Tika konstatēts, ka K ₃ PO ₄ ļauj pagarināt lidokaīna vietējo anestēziju.

Kā caurejas līdzeklis

Kālija fosfāts palielina zarnu satura plūstamību, jo tas palīdz saglabāt ūdeni zarnās, kas netieši izraisa zarnu muskuļu kontrakciju.

Veterinārmedicīnā

K ₃ PO ₄ lieto dzīvniekiem ar diabētisko ketoacidozi (diabēta komplikāciju), lai ārstētu hipofosfatemiju (zems fosfātu daudzums asinīs).

Tomēr, ja to lieto pārmērīgi, tas var izraisīt hipokalciēmiju (zems kalcija līmenis asinīs), hiperfosfatemiju (fosfāta pārpalikumu asinīs), patvaļīgu muskuļu saraušanos, mīksto audu mineralizāciju un nieru mazspēju.

Suņus ar diabētisko acidozi var ārstēt ar kālija fosfātu. Autors: Deivids Marks. Avots: Pixabay.

DNS iegūšanā

Kālija fosfāts ir izmantots kā buferis, lai attīrītu DNS ģenētikas laboratorijās.

DNS ir proteīns, kas atrodams šūnās, un satur visu ģenētisko informāciju, kas nepieciešama dzīvo būtņu attīstībai un darbībai.

Izolējot DNS, zinātnieki pievērš uzmanību tam, kā tiek pārnestas iedzimtas pazīmes, tāpēc kālija fosfāts ir ļoti noderīgs.

DNS molekulas rasējums. Autors: PublicDomainPictures. Avots: Pixabay.

Dažādās lietojumprogrammās

Kālija fosfāts K ₃ PO ₄ kalpo:

• kā uztura bagātinātāju,
• elektrolītu nomaiņai,
• kā buferi, kas ir, kā ķīmisko sistēma, kas ļauj kas kontrolē līmeņus OH ^- vai ūdeņraža H ⁺ jonu ūdens šķīdumā,
• palēnināt vai kavēt zobu samazināšanu,
• kā korozijas inhibitors un pretapaugšanas līdzeklis,
• kā virsmas apstrādes un pārklāšanas līdzeklis,
• kā antifrīzs,
• tīrīšanas līdzekļos.

Sarūsējušas caurules. K ₃ PO ₄ ļauj izvairīties no korozijas dažu nozaru vai procesu caurulēs. Autors: Maikls Gaida. Avots: Pixabay.

Negatīvs aspekts izmantošanai lauksaimniecībā

Daži pētnieki atklāja, ka K ₃ PO ₄ pievienošana rīsu mikrokultūrai palielina metāna (CH ₄ ) emisiju atmosfērā. Metāns ir gāze, kas veicina siltumnīcas efektu un paaugstina mūsu planētas temperatūru.

Atsauces

1. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Kālija fosfāts. Atgūts no pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Panciera, DL (2012). Šķidruma terapija endokrīnās un metabolisma traucējumos. Fosfora papildināšana. Šķidruma, elektrolītu un skābes bāzes traucējumi mazo dzīvnieku praksē (ceturtais izdevums). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
3. Shenawi-Khalil, S. et al. (2012). Acetilēnu sintēze, izmantojot dehidrobromēšanu, kā bāzi fāzes pārnešanas apstākļos izmantojot cieto bezūdens kālija fosfātu. Tetrahedron Letters, 53. sējums, 2012. gada 18. izdevums, 2295. – 2227. Lpp. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
4. Guan, G. et al. (2009). Trīs kālija fosfāts kā ciets katalizators biodīzeļdegvielas ražošanai no cepamās eļļas atkritumiem. Degvielas apstrādes tehnoloģija, 90. sējums, 4. izdevums, 2009. gads, 520-524. Lpp. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
5. Kulkami, MA (2012). Mehāniska pieeja ātrai α-hidroksifosfonātu sintēzei bez šķīdinātājiem, kā katalizatoru izmantojot kālija fosfātu. Comptes Rendus Chimie, Vol. 16, 2013. gada 2. izdevums, 148. – 152. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
6. Venters, E. et al. (2014). Kālija fosfāts kviešos izraisa toleranci pret krievu kviešu laputu (Diuraphis noxia, Homoptera: Aphididae). Crop Protection Vol 61, 2014. gada jūlijs, 43. – 50. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
7. Bonturi, N. et al. (2013). Nātrija citrāts un kālija fosfāts kā alternatīvi adsorbcijas buferi hidrofobā un aromātiskajā tiofīlajā hromatogrāfiskajā attīrīšanā plazmīdu DNS no neitralizēta lizāta. Journal of Chromatography B, 919. – 920. Sējums, 2013. gads, 67. – 74. Lpp. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
8. Konrāds, R. un Klose, M. (2005). Kālija fosfāta mēslošanas ietekme uz metāna un tā ¹³ C stabilā izotopu sastāva rašanos un izdalīšanos rīsu mikrokosmosā. Augsnes bioloģija un bioķīmija, 37. sējums, 2005. gada 11. izdevums, 2099. – 2108. Lpp. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
9. Lide, DR (redaktors) (2003). CRC ķīmijas un fizikas rokasgrāmata. 85 ^th CRC Press.
10. Dūmu pēdas. (2019. gads). Tālija fosfāts. Atgūts no vietnes en.wikipedia.org