Fosfat

Generalna hemijska struktura organofosfata.

Датотека:Phosphate Group.PNG

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−}

HPO₄^{2− ⇌ H+ + PO₄3−}

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

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

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

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