Fosfat

Generalna hemijska struktura organofosfata.

Strukturna formula fosfatne funkcionalne grupe kao što se nalazi u slabo kiselim vodenim rastvorima. U baznim vodenim rastvorima, grupa donira dva atoma vodonika i jonizovana je kao fosfatna grupa sa negativnim naelektrisanjem od 2.

Fosfat, je u neorganskoj hemiji so fosforne kiseline. U organskoj hemiji, fosfat, ili organofosfat, je estar fosforne kiseline. Organski fosfati su važni u biohemiji i biogeohemiji ili ekologiji. Neorganiski fosfati se iskopavaju da bi se dobio fosfor za upotrebu u agrikulturi i industriji. Na povišenim temperaturama u čvrstom stanju, fosfati mogu da se kondenzuju i formiraju pirofosfate.

Hemijske osobine

Fosfatni jon je poliatomski jon sa empirijskom formulom PO₄³⁻ i molarnom masom od 94.973 g/mol. On se sastoji od jednog centralnog atoma fosfora atom okruženog sa četiri atoma kiseonika u tetraedarskoj konfiguraciji. Fosfatni jon nosi tri negativa formalna naelektrisanja i on je konjugovana baza hidrogen fosfatnog jona, HPO₄^2-, koji je konjugovana baza H₂PO₄^-, dihidrogen fosfatnog jona, koji je konjugovana baza H₃PO₄, fosforne kiseline. On je hipervalentni molekul (atom fosfora ima 10 elektrona u svojoj valentnoj ljuski). Fosfat je takođe 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 razređenim vodenim rastvorima, fosfat postoji u četiri oblika. U jako-baznoj sredini, fosfatni jon (PO₄³⁻) predominira, dok u slabo-baznim uslovima, hidrogen fosfatni jon (HPO₄²⁻) je prevalentan. U slabo-kiselim uslovima, dihidrogen fosfatni jon (H₂PO₄⁻) je najzastupljeniji. U jako-kiseloj sredini, fosforna kiselina (H₃PO₄) je glavna forma.

• 

  H₃PO₄
• 

  H₂PO₄⁻
• 

  HPO₄²⁻
• 

  PO₄³⁻

Precizniji, polazeći od sledeće tri ravnotežne reakcije:

H₃PO₄ H⁺ + H₂PO₄⁻

H₂PO₄⁻ H⁺ + HPO₄²⁻

HPO₄²⁻ H⁺ + PO₄³⁻

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

$K_{a1}=\frac{[\mbox{H}^+][\mbox{H}_2\mbox{PO}_4^-]}{[\mbox{H}_3\mbox{PO}_4]}\simeq 7.5\times10^{-3}$ (pK_a1 2.12)

$K_{a2}=\frac{[\mbox{H}^+][\mbox{HPO}_4^{2-}]}{[\mbox{H}_2\mbox{PO}_4^-]}\simeq 6.2\times10^{-8}$ (pK_a2 7.21)

$K_{a3}=\frac{[\mbox{H}^+][\mbox{PO}_4^{3-}]}{[\mbox{HPO}_4^{2-}]}\simeq 2.14\times10^{-13}$ (pK_a3 12.67)