KALIUMFOSFAAT (K3PO4): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, GEBRUIK - CHEMIE - 2026

Het kaliumfosfaat is een anorganische verbinding die bestaat uit drie kaliumionen K ⁺ en een fosfaationen PO ₄ ^3- . De chemische formule is K ₃ PO ₄ . Het is een kleurloze of witte kristallijne vaste stof. Het is zeer oplosbaar in water en vormt alkalische oplossingen, dat wil zeggen met veel OH-ionen ^- daarom basische pH.

Het fosfaation heeft een belangrijke functie in cellen die te maken heeft met energieopslag. Kaliumfosfaat wordt veel gebruikt in organische chemiereacties waar het als basis kan werken, dat wil zeggen door H ⁺ -protonen te nemen . Het kan voor sommige reacties ook functioneren als katalysator of versneller.

Vast kalium K ₃ PO ₄ fosfaat . Xavier13540 op Chinese Wikipedia. Bron: Wikimedia Commons.

Het is gebruikt om de aanval van bepaalde insecten op tarweplanten te verminderen, omdat het ze hiertegen resistenter maakt. Er is echter waargenomen dat het de ontwikkeling van methaan (CH ₄ ), een broeikasgas, uit rijstmicroculturen bevordert.

Het is onder meer gebruikt als laxeermiddel, om de duur van lokale anesthesie te verlengen, gaatjes te stoppen en om oppervlakken te coaten.

Structuur

Kaliumfosfaat bestaat uit drie K ⁺ kaliumkationen en een PO ₄ ^3- fosfaatanion .

Het fosfaation PO ₄ ^3- bestaat uit één fosforatoom (P) en vier zuurstofatomen (O), waarbij fosfor een oxidatietoestand heeft van +5 en zuurstofatomen een valentie van -2.

Structuur van kaliumfosfaat K ₃ PO ₄ . Edgar181. Bron: Wikimedia Commons.

Nomenclatuur

• Kaliumfosfaat
• Tripotassium fosfaat
• Tribasisch kaliumfosfaat
• Tripotassium orthofosfaat

Eigendommen

Fysieke toestand

Kleurloze of witte kristallijne vaste stof.

Molecuulgewicht

212,27 g / mol

Smeltpunt

1340 ºC

Dichtheid

2,564 g / cm ³

Oplosbaarheid

Zeer goed oplosbaar in water: 106 g / 100 g water bij 25 ° C. Onoplosbaar in ethanol.

pH

Een oplossing met 1% K ₃ PO ₄ heeft een pH van 11,5-12,3.

Chemische eigenschappen

Wanneer het in water wordt opgelost, scheidt het kaliumfosfaat zich in de drie kaliumkationen K ⁺ en het fosfaatanion PO ₄ ^3- . Het fosfaatanion neemt een proton uit het water en het waterstoffosfaatanion HPO ₄ ^{2- wordt gevormd} . De laatste neemt op zijn beurt een ander proton uit het water en wordt het diwaterstoffosfaatanion 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 ^-

Terwijl OH-ionen worden gevormd ^{, wordt} de waterige oplossing alkalisch.

Andere eigenschappen

Naast de watervrije vorm (zonder water), heeft het verschillende gehydrateerde vormen; dit betekent dat het K ₃ PO _4- molecuul vergezeld kan gaan van een of meer watermoleculen binnen de kristalstructuur.

Daarom kan vormen, bijvoorbeeld het monohydraat K ₃ PO ₄ .H ₂ O, het trihydraat K ₃ PO ₄ .3H ₂ O, heptahydraat en nonahydraat.

Rol van fosfaat in het menselijk lichaam

Het fosfaation PO ₄ ^3- is het meest voorkomende anion in cellen en speelt een belangrijke rol bij de opslag van energie.

Het fosfaation speelt ook een rol bij de vorming en voeding van botten en tanden, aangezien het de calciumconcentratie in het bloedserum reguleert en bij talrijke energieoverdrachtsreacties in de cel.

Het verkrijgen van

Kaliumfosfaat kan worden verkregen uitgaande van de reactie tussen kaliumchloride KCl en ammoniumfosfaat (NH ₄ ) ₃ PO ₄ .

Kaliumchloride + ammoniumfosfaat → Kaliumfosfaat + ammoniumchloride

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

Toepassingen

Als basis in organische chemiereacties

Kaliumfosfaat K ₃ PO ₄ is gebruikt in verschillende organisch-chemische reacties. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt bij de synthese van acetylenen uitgaande van gedibromeerde verbindingen.

Bij deze synthese vindt een dehydrobromering plaats (eliminatie van waterstof en broom), waarbij de watervrije vaste stof K ₃ PO ₄ (zonder water) werkt als een zachte basis en twee protonen uit het molecuul neemt, de twee broomatomen worden geëlimineerd en de overeenkomstige acetyleen.

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

Auteur: Clker-Free-Vector-Images. Bron: Pixabay.

Als katalysator

K ₃ PO ₄ dient als katalysator bij verschillende organisch-chemische reacties. Het is bijvoorbeeld gebruikt als vaste stof om biodiesel te verkrijgen uit gebruikte frituurolie.

Biodiesel is een brandstof die lijkt op diesel, maar wordt verkregen uit al dan niet gebruikte natuurlijke vetten of oliën.

Kaliumfosfaat was effectiever als katalysator of versneller van deze reactie dan natriumfosfaat Na ₃ PO ₄ en calciumoxide CaO.

In de landbouw

K ₃ PO ₄ is gebruikt om tarweplanten te behandelen en ze resistent te maken tegen bepaalde plagen.

Tarweplanten kunnen worden behandeld met K ₃ PO ₄ om ze resistent te maken tegen sommige soorten insecten. Auteur: Hans Braxmeier. Bron: Pixabay.

Sommige onderzoekers behandelden tarwezaailingen met kaliumfosfaat en het bleek dat het resistentie opwekt tegen de bladluis Diuraphis noxia, een insect dat deze planten aantast.

Na het aanbrengen van een verdunde oplossing van K ₃ PO ₄ op de zaailingen, werd een verminderde ernst van de symptomen die door deze insecten werden veroorzaakt en een afname van het aantal bladluizen dat erop at, waargenomen.

Auteur: Hans Braxmeier. Bron: Pixabay.

In medische toepassingen

Kaliumfosfaat is gebruikt om het anesthetische effect van lidocaïne, een lokaal anestheticum, te wijzigen. Een lokaal anestheticum is een medicijn dat, wanneer het op een deel van het lichaam wordt aangebracht, de gevoeligheid voor pijn in dat gebied vermindert.

Er werd gevonden dat K ₃ PO _{4 het} mogelijk maakt de lokale anesthesie van lidocaïne te verlengen.

Als laxeermiddel

Kaliumfosfaat verhoogt de vloeibaarheid van de darminhoud omdat het helpt bij het vasthouden van water in de darm, wat indirect leidt tot samentrekking van de darmspieren.

In diergeneeskunde

K ₃ PO ₄ wordt gebruikt bij dieren met diabetische ketoacidose (een complicatie van diabetes) om hypofosfatemie (lage hoeveelheid fosfaat in het bloed) te behandelen.

Bij overmatige toediening kan het echter hypocalciëmie (laag calciumgehalte in het bloed), hyperfosfatemie (te veel fosfaat in het bloed), onvrijwillige samentrekking van de spieren, mineralisatie van zachte weefsels en nierfalen veroorzaken.

Honden met diabetische acidose kunnen worden behandeld met kaliumfosfaat. Auteur: David Mark. Bron: Pixabay.

Bij het verkrijgen van DNA

Kaliumfosfaat is gebruikt als buffer om DNA te zuiveren in genetica-laboratoria.

DNA is een eiwit dat in cellen voorkomt en alle genetische informatie bevat die nodig is voor de ontwikkeling en het functioneren van levende wezens.

Door DNA te isoleren, verdiepen wetenschappers zich in de studie van hoe erfelijke eigenschappen worden overgedragen, en daarom is kaliumfosfaat erg nuttig.

Tekening van een Dna-molecuul. Auteur: PublicDomainPictures. Bron: Pixabay.

In verschillende toepassingen

Kaliumfosfaat K ₃ PO ₄ dient:

• als een dieet supplement,
• voor vervanging van elektrolyt,
• een buffer, dat wil zeggen als een chemisch systeem dat maakt het regelen van de niveaus van OH ^- of waterstof H ⁺ -ionen in waterige oplossing,
• om tandbederf te vertragen of te remmen,
• als corrosieremmer en antifouling-middel,
• als oppervlaktebehandelingsmiddel en bekledingsmiddel,
• als antivries,
• in schoonmaakproducten.

Gecorrodeerde leidingen. K ₃ PO ₄ maakt het mogelijk om corrosie in de leidingen van bepaalde industrieën of processen te voorkomen. Auteur: Michael Gaida. Bron: Pixabay.

Negatief aspect voor gebruik in de landbouw

Bepaalde onderzoekers ontdekten dat het toevoegen van K ₃ PO ₄ aan een rijstmicrocultuur de uitstoot van methaan (CH ₄ ) in de atmosfeer verhoogt . Methaan is een gas dat bijdraagt ​​aan het broeikaseffect en de temperatuur van onze planeet verhoogt.

Referenties

1. Amerikaanse National Library of Medicine. (2019). Kaliumfosfaat. Opgehaald van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Panciera, DL (2012). Vloeistoftherapie bij endocriene en stofwisselingsstoornissen. Fosforsuppletie. In vloeistof-, elektrolyt- en zuur-base stoornissen in de praktijk van kleine dieren (vierde editie). Opgehaald van sciencedirect.com.
3. Shenawi-Khalil, S. et al. (2012). Synthese van acetylenen via dehydrobromering met behulp van vast watervrij kaliumfosfaat als basis onder faseoverdrachtscondities. Tetrahedron Letters, Volume 53, Issue 18, 2012, Pages 2295-2297. Opgehaald van sciencedirect.com.
4. Guan, G. et al .; (2009). Trikaliumfosfaat als vaste katalysator voor de productie van biodiesel uit afgewerkte bakolie. Fuel Processing Technology, jaargang 90, nummer 4, 2009, pagina's 520-524. Opgehaald van sciencedirect.com.
5. Kulkami, MA (2012). Mechanistische benadering voor snelle en oplosmiddelvrije synthese van α-hydroxyfosfonaten met kaliumfosfaat als katalysator. Komt uit Rendus Chimie, Vol 16, Issue 2, 2013, Pages 148-152. Opgehaald van sciencedirect.com.
6. Venter, E. et al. (2014). Kaliumfosfaat wekt tolerantie op tegen de Russische tarwebladluis (Diuraphis noxia, Homoptera: Aphididae) in tarwe. Crop Protection Vol 61, juli 2014, pagina's 43-50. Opgehaald van sciencedirect.com.
7. Bonturi, N. et al. (2013). Natriumcitraat en kaliumfosfaat als alternatieve adsorptiebuffers bij hydrofobe en aromatische thiofiele chromatografische zuivering van plasmide-DNA uit geneutraliseerd lysaat. Journal of Chromatography B, Volumes 919-920, 2013, pagina's 67-74. Opgehaald van sciencedirect.com.
8. Conrad, R. en Klose, M. (2005). Effect van kaliumfosfaatbemesting op de productie en emissie van methaan en de ¹³ C-stabiele isotopensamenstelling in rijstmicrokosmos. Soil Biology and Biochemistry, Vol 37, Issue 11, 2005, Pages 2099-2108. Opgehaald van sciencedirect.com.
9. Lide, DR (redacteur) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85 ^th CRC Press.
10. Rookvoet. (2019). Tripotassium fosfaat. Opgehaald van en.wikipedia.org