Fosfat

Fosfati – u neorganskoj hemiji – su soli fosforne kiseline. U organskoj hemiji, to su ili organofosfati ili estri fosforne kiseline. Organski fosfati su osobito važni u biohemiji, biogeohemiji i ekologiji. Da bi se pribavio fosfor za potrebe poljoprivrede i industrija, neorganiski fosfati se iskopavaju u odgovarajućim rudnicima^[2][3][4]

Fosfat
Općenito
Hemijski spoj	Fosfat
Molekularna formula	PO43−
CAS registarski broj	14265-44-2
SMILES	[O-]P([O-])([O-])=O
InChI	1S/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4)/p-3
Osobine1
Molarna masa	94,9714 g mol−1
Rizičnost
NFPA 704	0 0 0
1 Gdje god je moguće korištene su SI jedinice. Ako nije drugačije naznačeno, dati podaci vrijede pri standardnim uslovima.

Prostorna struktura fosfatne grupe

3D struktura fosfata

Opća hemijska struktura organofosfata.

Strukturna formulafosfatne funkcijske grupe kako se nalazi u slabo kiselim vodenim rastvorima. U baznim vodenim rastvorima, grupa donira dva atoma vodika i ionizirana je kao fosfatna grupa sa negativnim naelektrisanjem od 2.^[1]

Kada se na povišenim temperaturama javljaju u čvrstom stanju, fosfati mogu kondenzirati i formirati pirofosfate.

Hemijska svojstva

Fosfatni ion je poliatomski sa empirijskom formulom PO₄³⁻ i molekulskom masom od 94.973 g/mol. Sastoji se od jednog centralnog atoma fosfora, okruženog sa četiri atoma kisika u tetraedarskoj konfiguraciji. Fosfatni ion nosi tri negativa formalna elektronaboja – konjugirana baza hidrogen fosfatnog iona, HPO₄^2-, koji je i sam konjugirana baza H₂PO₄^-, dihidrogeniziranog fosfatnog iona. Ovaj je konjugirna baza H₃PO₄, fosforne kiseline. On je hipervalentni molekul (u valentnoj ljuski, atom fosfora ima 10 elektrona). Fosfat je također organofosforno jedinjenje sa formulom OP(OR)₃.

Fosfatne soli se formiraju kad se pozitivno-naelektrisani jon veže za negativno-naelektrisane atome kiseonika, formirajući jonsko jedinjenje. Mnogi fosfati nisu rastvorni u vodi na standardnoj temperaturi i pritisku. Natrijum, kalijum, rubidijum, cezijum i amonijum fosfati su rastvorni u vodi. Većina drugih fosfata su veoma malo rastvorni ili nerastvorni u vodi. Kao pravilo, hidrogen i dihidrogen fosfati su nešto rastvorniji od korespondirajućih fosfata. Pirofosfati su uglavnom rastvorni u vodi.

U razrijeđenim vodenim rastvorima, fosfat može biti u četiri oblika. U jako baznoj sredini, preovladava fosfatni ion (PO₄³⁻) , dok u slabo baznim uvjetima, vodikov fosfatni jon (HPO₄²⁻) je prevalentan. U slabo-kiselim uslovima, najzastupljeniji je dihidrogen fosfatni ion (H₂PO₄⁻). U jako kiseloj sredini, glavna forma je fosforna kiselina (H₃PO₄).

• 
  H₃PO₄
• 
  H₂PO₄⁻
• 
  HPO₄²⁻
• 
  PO₄³⁻

Preciznije , polazeći od sljedeće tri ravnotežne reakcije:

• H₃PO₄H⁺ ↔ H₂PO₄⁻

  H₂PO₄⁻ ↔ H⁺ + HPO₄²⁻

  HPO₄²⁻ ↔ H⁺ + PO₄³⁻

korespondirajuće disocijacijske konstante na 25 °C (u mol/L) su:

• ${\displaystyle K_{a1}={\frac {[{\mbox{H}}^{+}][{\mbox{H}}_{2}{\mbox{PO}}_{4}^{-}]}{[{\mbox{H}}_{3}{\mbox{PO}}_{4}]}}\simeq 7.5\times 10^{-3}}$ (pK_a1 2.12)

  ${\displaystyle K_{a2}={\frac {[{\mbox{H}}^{+}][{\mbox{HPO}}_{4}^{2-}]}{[{\mbox{H}}_{2}{\mbox{PO}}_{4}^{-}]}}\simeq 6.2\times 10^{-8}}$ (pK_a2 7.21)

  ${\displaystyle K_{a3}={\frac {[{\mbox{H}}^{+}][{\mbox{PO}}_{4}^{3-}]}{[{\mbox{HPO}}_{4}^{2-}]}}\simeq 2.14\times 10^{-13}}$ (pK_a3 12.67)

Izvori

Fosfati se obično mogu naći u raznim fosfornim mineralima. Najveća nalazišta fosfata se nalaze u SAD-u, u regionu Bone Valley u centralnoj Floridi, zatim u regionu Soda Springs u Idahu te na obali Sjeverne Karoline. Također se mogu pronaći u velikim količinama u Egiptu, Izraelu, Maroku, Tunisu, Togu i Jordanu

Upotreba

Fosfati igraju važnu ulogu u biohemiji. Uključeni su u sastav važnih molekula za cjelokupni biljni i životinjski svijet - dezoksiribonukleinske kiseline (DNK) i adenozintrifosfat (ATP)

Također pogledajte

• Đubrivo
• Fosforna kiselina