KALIUMPHOSPHAT (K3PO4): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Das Kaliumphosphat ist eine anorganische Verbindung, die aus drei Kaliumionen K ⁺ und einem Phosphation PO ₄ ^{3- besteht} . Seine chemische Formel lautet K ₃ PO ₄ . Es ist ein farbloser oder weißer kristalliner Feststoff. Es ist in Wasser sehr gut löslich und bildet alkalische Lösungen, dh mit vielen OH-Ionen ^- daher basischer pH-Wert.

Das Phosphation hat in Zellen eine wichtige Funktion, die mit Energiespeicherung zu tun hat. Kaliumphosphat wird häufig in Reaktionen der organischen Chemie verwendet, wo es als Base fungieren kann, dh H ⁺ -Protonen aufnimmt . Es kann bei einigen Reaktionen auch als Katalysator oder Beschleuniger fungieren.

Festes Kalium K ₃ PO ₄ Phosphat . Xavier13540 bei chinesischer Wikipedia. Quelle: Wikimedia Commons.

Es wurde verwendet, um den Befall bestimmter Insekten auf Weizenpflanzen zu verringern, da es diese resistenter gegen diese macht. Es wurde jedoch beobachtet, dass es die Entwicklung von Methan (CH ₄ ), einem Treibhausgas, aus Reismikrokulturen begünstigt .

Es wurde unter anderem als Abführmittel verwendet, um die Dauer der Lokalanästhesie zu verlängern, Hohlräume zu stoppen und Oberflächen zu beschichten.

Struktur

Kaliumphosphat besteht aus drei K ⁺ -Kaliumkationen und einem PO ₄ ³ -Phosphatanion .

Das Phosphation PO ₄ ^3- besteht aus einem Phosphoratom (P) und vier Sauerstoffatomen (O), wobei Phosphor eine Oxidationsstufe von +5 und Sauerstoff eine Wertigkeit von -2 aufweist.

Struktur von Kaliumphosphat K ₃ PO ₄ . Edgar181. Quelle: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

• Kaliumphosphat
• Tripotiumphosphat
• Tribasisches Kaliumphosphat
• Tripotiumorthophosphat

Eigenschaften

Körperlicher Status

Farbloser oder weißer kristalliner Feststoff.

Molekulargewicht

212,27 g / mol

Schmelzpunkt

1340 ºC

Dichte

2,564 g / cm ³

Löslichkeit

In Wasser sehr gut löslich: 106 g / 100 g Wasser bei 25 ° C. Unlöslich in Ethanol.

pH

Eine Lösung mit 1% K ₃ PO ₄ hat einen pH von 11,5-12,3.

Chemische Eigenschaften

In Wasser gelöst trennt sich das Kaliumphosphat in die drei Kaliumkationen K ⁺ und das Phosphatanion PO ₄ ^3- . Das Phosphatanion nimmt ein Proton aus dem Wasser und das Hydrogenphosphatanion HPO ₄ ^{2- wird gebildet} . Letzteres nimmt wiederum ein weiteres Proton aus dem Wasser und wird zum Dihydrogenphosphatanion 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 ^-

Als OH - Ionen gebildet werden , ^- wird die wässrige Lösung alkalisch.

Andere Eigenschaften

Neben der wasserfreien Form (ohne Wasser) hat es mehrere hydratisierte Formen; Dies bedeutet, dass das K ₃ PO ₄ -Molekül von einem oder mehreren Wassermolekülen innerhalb der Kristallstruktur begleitet werden kann.

Aus diesem Grund kann es beispielsweise das Monohydrat K ₃ PO ₄ · H ₂ O, das Trihydrat K ₃ PO ₄ · 3H ₂ O, das Heptahydrat und das Nonahydrat bilden.

Rolle von Phosphat im menschlichen Körper

Das Phosphation PO ₄ ^3- ist das am häufigsten vorkommende Anion in Zellen und spielt eine wichtige Rolle bei der Energiespeicherung.

Das Phosphation ist auch an der Bildung und Ernährung von Knochen und Zähnen beteiligt, da es die Calciumkonzentration im Blutserum und an zahlreichen Energieübertragungsreaktionen in der Zelle reguliert.

Erhalten

Kaliumphosphat kann ausgehend von der Reaktion zwischen Kaliumchlorid KCl und Ammoniumphosphat (NH ₄ ) ₃ PO _{4 erhalten werden} .

Kaliumchlorid + Ammoniumphosphat → Kaliumphosphat + Ammoniumchlorid

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

Anwendungen

Als Basis für organische chemische Reaktionen

Kaliumphosphat K ₃ PO ₄ wurde in verschiedenen Reaktionen der organischen Chemie verwendet. Beispielsweise wird es bei der Synthese von Acetylenen ausgehend von dibromierten Verbindungen verwendet.

Bei dieser Synthese findet eine Dehydrobromierung statt (Abspaltung von Wasserstoff und Brom), bei der der wasserfreie Feststoff K ₃ PO ₄ (ohne Wasser) als weiche Base wirkt und zwei Protonen aus dem Molekül entnimmt, die beiden Bromatome eliminiert werden und die entsprechendes Acetylen.

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

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

Als Katalysator

K ₃ PO ₄ dient als Katalysator bei verschiedenen Reaktionen der organischen Chemie. Beispielsweise wurde es als Feststoff verwendet, um Biodiesel aus gebrauchtem Frittieröl zu erhalten.

Biodiesel ist ein Diesel ähnlicher Kraftstoff, der jedoch aus natürlichen Fetten oder Ölen gewonnen wird, die verwendet werden oder nicht.

Kaliumphosphat war als Katalysator oder Beschleuniger dieser Reaktion wirksamer als Natriumphosphat Na ₃ PO ₄ und Calciumoxid CaO.

In der Landwirtschaft

K ₃ PO ₄ wurde verwendet, um Weizenpflanzen zu behandeln und sie gegen bestimmte Schädlinge resistent zu machen.

Weizenpflanzen können mit K ₃ PO _{4 behandelt werden} , um sie gegen einige Arten von Insekten resistent zu machen. Verfasser: Hans Braxmeier. Quelle: Pixabay.

Einige Forscher behandelten Weizensämlinge mit Kaliumphosphat und es stellte sich heraus, dass es eine Resistenz gegen die Blattlaus Diuraphis noxia induziert, ein Insekt, das diese Pflanzen befällt.

Nach dem Auftragen einer verdünnten Lösung von K ₃ PO ₄ auf die Sämlinge wurde eine geringere Schwere der durch diese Insekten verursachten Symptome und eine Abnahme der Anzahl der Blattläuse beobachtet, die sich von ihnen ernährten.

Verfasser: Hans Braxmeier. Quelle: Pixabay.

In medizinischen Anwendungen

Kaliumphosphat wurde verwendet, um die anästhetische Wirkung von Lidocain, einem Lokalanästhetikum, zu modifizieren. Ein Lokalanästhetikum ist ein Medikament, das bei Anwendung auf einen Bereich des Körpers zu einem Verlust der Schmerzempfindlichkeit in diesem Bereich führt.

Es wurde gefunden, dass K ₃ PO ₄ die Lokalanästhesie von Lidocain verlängern kann.

Als Abführmittel

Kaliumphosphat erhöht die Fließfähigkeit des Darminhalts, da es hilft, Wasser im Darm zurückzuhalten, was indirekt eine Kontraktion der Darmmuskulatur induziert.

In der Veterinärmedizin

K ₃ PO ₄ wird bei Tieren mit diabetischer Ketoazidose (eine Komplikation von Diabetes) zur Behandlung von Hypophosphatämie (geringe Menge an Phosphat im Blut) angewendet.

Bei übermäßiger Gabe kann es jedoch zu Hypokalzämie (wenig Kalzium im Blut), Hyperphosphatämie (überschüssiges Phosphat im Blut), unwillkürlicher Kontraktion der Muskeln, Mineralisierung der Weichteile und Nierenversagen kommen.

Hunde mit diabetischer Azidose können mit Kaliumphosphat behandelt werden. Verfasser: David Mark. Quelle: Pixabay.

Bei der Gewinnung von DNA

Kaliumphosphat wurde als Puffer zur Reinigung von DNA in Genetiklabors verwendet.

DNA ist ein Protein, das in Zellen vorkommt und alle genetischen Informationen enthält, die für die Entwicklung und Funktion von Lebewesen erforderlich sind.

Durch die Isolierung von DNA untersuchen Wissenschaftler, wie vererbte Merkmale übertragen werden, weshalb Kaliumphosphat sehr hilfreich ist.

Zeichnung eines DNA-Moleküls. Autor: PublicDomainPictures. Quelle: Pixabay.

In verschiedenen Anwendungen

Kaliumphosphat K ₃ PO ₄ dient:

• als Nahrungsergänzungsmittel,
• für den Elektrolytersatz,
• als Puffer, das, als ein chemisches System ist , das das Niveau der OH ermöglicht die Steuerung ^- oder Wasserstoff H ⁺ -Ionen in wässriger Lösung,
• Karies zu verlangsamen oder zu hemmen,
• als Korrosionsinhibitor und Antifoulingmittel,
• als Oberflächenbehandlungs- und Beschichtungsmittel,
• als Frostschutzmittel
• in Reinigungsmitteln.

Korrodierte Rohre. K ₃ PO ₄ ermöglicht es, Korrosion in den Rohren einiger Branchen oder Verfahren zu vermeiden. Verfasser: Michael Gaida. Quelle: Pixabay.

Negativer Aspekt für den Einsatz in der Landwirtschaft

Bestimmte Forscher fanden heraus, dass die Zugabe von K ₃ PO ₄ zu einer Reismikrokultur die Emission von Methan (CH ₄ ) in die Atmosphäre erhöht . Methan ist ein Gas, das zum Treibhauseffekt beiträgt und die Temperatur unseres Planeten erhöht.

Verweise

1. US National Library of Medicine. (2019). Kaliumphosphat. Von pubchem.ncbi.nlm.nih.gov wiederhergestellt.
2. Panciera, DL (2012). Flüssigkeitstherapie bei endokrinen und Stoffwechselstörungen. Phosphorergänzung. Bei Flüssigkeits-, Elektrolyt- und Säure-Base-Störungen in der Kleintierpraxis (4. Auflage). Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
3. Shenawi-Khalil, S. et al. (2012). Synthese von Acetylenen durch Dehydrobromierung unter Verwendung von festem wasserfreiem Kaliumphosphat als Base unter Phasentransferbedingungen. Tetrahedron Letters, Band 53, Ausgabe 18, 2012, Seiten 2295-2297. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
4. Guan, G. et al. (2009). Trikaliumphosphat als fester Katalysator für die Biodieselherstellung aus Speiseölabfällen. Fuel Processing Technology, Band 90, Ausgabe 4, 2009, Seiten 520-524. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
5. Kulkami, MA (2012). Mechanistischer Ansatz zur schnellen und lösungsmittelfreien Synthese von α-Hydroxyposphonaten unter Verwendung von Kaliumphosphat als Katalysator. Comptes Rendus Chimie, Band 16, Ausgabe 2, 2013, Seiten 148-152. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
6. Venter, E. et al. (2014). Kaliumphosphat induziert eine Toleranz gegenüber der russischen Weizenblattlaus (Diuraphis noxia, Homoptera: Aphididae) in Weizen. Crop Protection Vol 61, Juli 2014, Seiten 43-50. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
7. N. Bonturi et al. (2013). Natriumcitrat und Kaliumphosphat als alternative Adsorptionspuffer bei der hydrophoben und aromatischen thiophilen chromatographischen Reinigung von Plasmid-DNA aus neutralisiertem Lysat. Journal of Chromatography B, Bände 919-920, 2013, Seiten 67-74. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
8. Conrad, R. und Klose, M. (2005). Einfluss der Kaliumphosphatdüngung auf die Produktion und Emission von Methan und seiner ¹³ C-stabilen Isotopenzusammensetzung im Reismikrokosmos. Bodenbiologie und Biochemie, Band 37, Ausgabe 11, 2005, Seiten 2099-2108. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
9. Lide, DR (Herausgeber) (2003). CRC Handbuch für Chemie und Physik. 85 ^th CRC Press.
10. Rauchfuß. (2019). Tripotiumphosphat. Von en.wikipedia.org wiederhergestellt