فوسفات البوتاسيوم (K3PO4): التركيب ، الخصائص ، الاستخدامات - كيمياء - 2026

و فوسفات البوتاسيوم هو مركب غير عضوي يتكون من ثلاثة أيونات البوتاسيوم K ⁺ وPO الفوسفات أيون ₄ ^3-. صيغته الكيميائية هي K ₃ PO ₄. وهي مادة صلبة بلورية عديمة اللون أو بيضاء. إنه قابل للذوبان للغاية في الماء ، ويشكل المحاليل القلوية ، أي مع العديد من أيونات OH ^- وبالتالي ، الرقم الهيدروجيني الأساسي.

لأيون الفوسفات وظيفة مهمة في الخلايا لها علاقة بتخزين الطاقة. يستخدم فوسفات البوتاسيوم على نطاق واسع في تفاعلات الكيمياء العضوية حيث يمكن أن يعمل كقاعدة ، أي أخذ بروتونات H ⁺. يمكن أن يعمل أيضًا كمحفز أو مسرع لبعض التفاعلات.

البوتاسيوم الصلب K ₃ PO ₄ الفوسفات. Xavier13540 في ويكيبيديا الصينية. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

لقد تم استخدامه لتقليل هجوم بعض الحشرات على نباتات القمح لأنها تجعلها أكثر مقاومة لهذه الحشرات. ومع ذلك ، فقد لوحظ أنه يفضل تطور غاز الميثان (CH ₄) ، أحد غازات الدفيئة ، من زراعة الأرز الدقيقة.

لقد تم استخدامه كملين ، لزيادة مدة التخدير الموضعي ، ولوقف التجاويف وللمساعدة في تغطية الأسطح ، من بين تطبيقات أخرى.

بناء

يتم فوسفات البوتاسيوم من ثلاثة K ⁺ الكاتيونات البوتاسيوم وPO ₄ ^3- الفوسفات أنيون.

يتكون أيون الفوسفات PO ₄ ^3- من ذرة فوسفور واحدة (P) وأربع ذرات أكسجين (O) ، حيث يكون للفوسفور حالة أكسدة +5 والأكسجين بتكافؤ -2.

هيكل فوسفات البوتاسيوم K ₃ PO ₄. إدغار 181. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

التسمية

• فوسفات البوتاسيوم
• فوسفات ثلاثي البوتاسيوم
• فوسفات البوتاسيوم تريباسيك
• أورثوفوسفات ثلاثي البوتاسيوم

الخصائص

الحالة الفيزيائية

صلبة بلورية عديمة اللون أو بيضاء.

الوزن الجزيئي الغرامي

212.27 جم / مول

نقطة الانصهار

1340 درجة مئوية

كثافة

2564 جم / سم ³

الذوبان

شديد الذوبان في الماء: 106 غ / 100 غ من الماء عند 25 درجة مئوية. غير قابل للذوبان في الإيثانول.

الرقم الهيدروجيني

محلول مع 1٪ K ₃ PO ₄ له أس هيدروجيني 11.5-12.3.

الخواص الكيميائية

عندما يذوب في الماء، ويفصل فوسفات البوتاسيوم في الكاتيونات البوتاسيوم ثلاثة K ⁺ والفوسفات أنيون PO ₄ ^3-. يأخذ أنيون الفوسفات بروتونًا من الماء ^ويتشكل أنيون فوسفات الهيدروجين HPO ₄ ^2-. هذا الأخير بدوره يأخذ بروتونًا آخر من الماء ويصبح أنيون فوسفات ثنائي الهيدروجين 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 ^-

عندما تتشكل أيونات OH ^- يصبح المحلول المائي قلويًا.

خصائص أخرى

إلى جانب الشكل اللامائي (بدون ماء) ، له عدة أشكال رطبة ؛ هذا يعني أن جزيء K ₃ PO ₄ يمكن أن يكون مصحوبًا بجزيء ماء واحد أو أكثر داخل التركيب البلوري.

لهذا السبب ، يمكن أن تشكل ، على سبيل المثال ، مونوهيدرات K ₃ PO ₄.H ₂ O ، ثلاثي هيدرات K ₃ PO ₄.3H ₂ O ، و heptahydrate و nonahydrate.

دور الفوسفات في جسم الانسان

يعتبر أيون الفوسفات PO ₄ ^3- أكثر الأنيون وفرة داخل الخلايا ويلعب دورًا مهمًا في تخزين الطاقة.

يشارك أيون الفوسفات أيضًا في أنشطة تكوين وتغذية العظام والأسنان ، حيث ينظم تركيز الكالسيوم في مصل الدم وفي العديد من تفاعلات نقل الطاقة في الخلية.

الحصول

يمكن الحصول على فوسفات البوتاسيوم بدءًا من التفاعل بين كلوريد البوتاسيوم KCl وفوسفات الأمونيوم (NH ₄) ₃ PO ₄.

كلوريد البوتاسيوم + فوسفات الأمونيوم ← فوسفات البوتاسيوم + كلوريد الأمونيوم

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

التطبيقات

كأساس في تفاعلات الكيمياء العضوية

تم استخدام فوسفات البوتاسيوم K ₃ PO ₄ في تفاعلات كيميائية عضوية مختلفة. على سبيل المثال ، يتم استخدامه في تخليق الأسيتيلين بدءًا من المركبات ثنائية البروم.

في هذا التوليف يحدث نزع الهيدروجين (التخلص من الهيدروجين والبروم) ، حيث تعمل المادة الصلبة اللامائية K ₃ PO ₄ (بدون ماء) كقاعدة ناعمة وتأخذ بروتونين من الجزيء ، ويتم التخلص من ذرتين البرومين و الأسيتيلين المقابل.

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

المؤلف: Clker-Free-Vector-Images. المصدر: Pixabay.

كمحفز

يعمل K ₃ PO ₄ كمحفز في تفاعلات كيميائية عضوية مختلفة. على سبيل المثال ، تم استخدامه كمادة صلبة للحصول على وقود الديزل الحيوي من زيت القلي المستخدم.

وقود الديزل الحيوي هو وقود مشابه للديزل ولكنه يتم الحصول عليه من الدهون الطبيعية أو الزيوت المستخدمة أم لا.

كان فوسفات البوتاسيوم أكثر فاعلية كمحفز أو مسرع لهذا التفاعل من فوسفات الصوديوم Na ₃ PO ₄ وأكسيد الكالسيوم CaO.

في الزراعة

تم استخدام K ₃ PO ₄ في معالجة نباتات القمح وجعلها مقاومة لبعض الآفات.

يمكن معالجة نباتات القمح باستخدام K ₃ PO ₄ لجعلها مقاومة لبعض أنواع الحشرات. المؤلف: هانز براكسمير. المصدر: Pixabay.

عالج بعض الباحثين شتلات القمح بفوسفات البوتاسيوم واتضح أنه يحث على مقاومة حشرة المن Diuraphis noxia ، وهي حشرة تهاجم هذه النباتات.

بعد تطبيق محلول مخفف من K ₃ PO ₄ على الشتلات، لوحظ أقل شدة الأعراض الناجمة عن هذه الحشرات وانخفاض في عدد من المن تغذية عليها.

المؤلف: هانز براكسمير. المصدر: Pixabay.

في التطبيقات الطبية

تم استخدام فوسفات البوتاسيوم لتعديل التأثير المخدر لليدوكائين ، وهو مخدر موضعي. المخدر الموضعي هو دواء يسبب عند تطبيقه على منطقة من الجسم فقدان الحساسية للألم في تلك المنطقة.

وجد أن K ₃ PO ₄ يسمح بإطالة التخدير الموضعي لليدوكائين.

كملين

يزيد فوسفات البوتاسيوم من سيولة محتوى الأمعاء لأنه يساعد على الاحتفاظ بالمياه في الأمعاء ، مما يؤدي بشكل غير مباشر إلى تقلص عضلات الأمعاء.

في الطب البيطري

يستخدم K ₃ PO ₄ في الحيوانات المصابة بالحماض الكيتوني السكري (أحد مضاعفات مرض السكري) لعلاج نقص فوسفات الدم (انخفاض كمية الفوسفات في الدم).

ومع ذلك ، عند تناوله بكميات زائدة يمكن أن يسبب نقص كالسيوم الدم (انخفاض الكالسيوم في الدم) ، فرط فوسفات الدم (زيادة الفوسفات في الدم) ، تقلص العضلات اللاإرادي ، تمعدن الأنسجة الرخوة والفشل الكلوي.

يمكن علاج الكلاب المصابة بالحماض السكري بفوسفات البوتاسيوم. المؤلف: ديفيد مارك. المصدر: Pixabay.

في الحصول على الحمض النووي

تم استخدام فوسفات البوتاسيوم كمخزن لتنقية الحمض النووي في مختبرات الجينات.

الحمض النووي هو بروتين موجود في الخلايا ويحتوي على جميع المعلومات الوراثية اللازمة لنمو وعمل الكائنات الحية.

من خلال عزل الحمض النووي ، يتعمق العلماء في دراسة كيفية انتقال السمات الموروثة ، وهذا هو السبب في أن فوسفات البوتاسيوم مفيد جدًا.

رسم جزيء DNA. المؤلف: PublicDomainPictures. المصدر: Pixabay.

في تطبيقات مختلفة

يخدم فوسفات البوتاسيوم K ₃ PO ₄:

• كمكمل غذائي،
• لاستبدال المنحل بالكهرباء ،
• كمخزن مؤقت ، أي كنظام كيميائي يسمح بالتحكم في مستويات OH ^- أو الهيدروجين H ⁺ أيونات في محلول مائي ،
• لإبطاء أو منع تسوس الأسنان ،
• كمثبط للتآكل وعامل مضاد للحشف ،
• كعامل معالجة السطح وعامل طلاء ،
• كمضاد للتجمد ،
• في منتجات التنظيف.

الأنابيب المتآكلة. يجعل K ₃ PO ₄ من الممكن تجنب التآكل في أنابيب بعض الصناعات أو العمليات. المؤلف: مايكل جيدا. المصدر: Pixabay.

الجانب السلبي لاستخدامه في الزراعة

وجد بعض الباحثين أن إضافة K ₃ PO ₄ إلى زراعة الأرز الدقيقة يزيد من انبعاث غاز الميثان (CH ₄) في الغلاف الجوي. الميثان هو غاز يساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري ويزيد من درجة حرارة كوكبنا.

المراجع

1. المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). فوسفات البوتاسيوم. تعافى من pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. بانسييرا ، دل (2012). العلاج بالسوائل في اضطرابات الغدد الصماء والتمثيل الغذائي. مكملات الفوسفور. في اضطرابات السوائل والكهارل والقواعد الحمضية في ممارسة الحيوانات الصغيرة (الإصدار الرابع). تعافى من sciencedirect.com.
3. شناوي خليل ، إس وآخرون. (2012). تخليق الأسيتيلين عن طريق نزع البروم باستخدام فوسفات البوتاسيوم اللامائي الصلب كقاعدة تحت ظروف انتقال الطور. الرسائل الرباعية السطوح ، المجلد 53 ، العدد 18 ، 2012 ، الصفحات 2295-2297. تعافى من sciencedirect.com.
4. Guan، G. et al. (2009). ثلاثي فوسفات البوتاسيوم كمحفز صلب لإنتاج وقود الديزل الحيوي من نفايات زيت الطهي. تكنولوجيا معالجة الوقود ، المجلد 90 ، الإصدار 4 ، 2009 ، الصفحات 520-524. تعافى من sciencedirect.com.
5. كولكامي ، ماجستير (2012). نهج ميكانيكي لتخليق سريع وخالي من المذيبات من α-hydroxy phosphonates باستخدام فوسفات البوتاسيوم كمحفز. يتألف من Rendus Chimie ، المجلد 16 ، العدد 2 ، 2013 ، الصفحات 148-152. تعافى من sciencedirect.com.
6. فينتر ، إي وآخرون. (2014). يحث فوسفات البوتاسيوم على التحمل ضد من القمح الروسي (Diuraphis noxia ، Homoptera: Aphididae) في القمح. حماية المحاصيل ، المجلد 61 ، يوليو 2014 ، الصفحات 43-50. تعافى من sciencedirect.com.
7. بونتوري ، ن. وآخرون. (2013). سترات الصوديوم وفوسفات البوتاسيوم كمخازن امتصاص بديلة في التنقية الكروماتوغرافية الثيوفيلية العطرية والطارئة للماء للبلازميد من المحللة المتعادلة. مجلة الكروماتوغرافيا ب ، المجلدات 919-920 ، 2013 ، الصفحات 67-74. تعافى من sciencedirect.com.
8. كونراد ، ر. وكلوزه ، م. (2005). تأثير التسميد بفوسفات البوتاسيوم على إنتاج وانبعاث الميثان وتركيبه النظيري المستقر ¹³ C في عالم الأرز المصغر. بيولوجيا التربة والكيمياء الحيوية ، المجلد 37 ، العدد 11 ، 2005 ، الصفحات 2099-2108. تعافى من sciencedirect.com.
9. Lide ، DR (محرر) (2003). كتيب CRC للكيمياء والفيزياء. 85 ^تشرين CRC برس.
10. سموكفوت. (2019). فوسفات ثلاثي البوتاسيوم. تعافى من en.wikipedia.org