Pin
Send
Share
Send


Enkele monsters van fosfaatrots, geplaatst naast een munt van één cent van de Verenigde Staten (voor schaal).

EEN fosfaat, in anorganische chemie, is een zout van fosforzuur. In de organische chemie is een fosfaat of organofosfaat een ester van fosforzuur. Fosfaten zijn belangrijk in de biochemie en biogeochemie.

Voorval

Fosfaten zijn de natuurlijk voorkomende vorm van het element fosfor, gevonden in veel fosfaatmineralen. Elementaire fosfor en fosfiden worden niet gevonden (zeldzame fosfidemineralen kunnen worden gevonden in meteorieten). In mineralogie en geologie verwijst fosfaat naar een gesteente of erts dat fosfaationen bevat.

De grootste rotsfosfaatafzettingen in Noord-Amerika liggen in de regio Bone Valley in centraal Florida, Verenigde Staten, de regio Soda Springs in Idaho en de kust van Noord-Carolina. Kleinere afzettingen bevinden zich in Montana, Tennessee, Georgia en South Carolina bij Charleston langs de Ashley Phosphate-weg. De kleine eilandnatie Nauru en het aangrenzende eiland Banaba, die vroeger enorme fosfaatafzettingen van de beste kwaliteit hadden, zijn overdreven gedolven. Rotsfosfaat is ook te vinden op Navassa Island. Marokko, Tunesië, Israël, Togo en Jordanië hebben ook grote fosfaatmijnbouwindustrieën.

In biologische systemen wordt fosfor gevonden als een vrij fosfaation in oplossing en wordt het genoemd anorganisch fosfaatom het te onderscheiden van fosfaten gebonden in verschillende fosfaatesters. Anorganisch fosfaat wordt in het algemeen aangeduid Pik en kan worden gecreëerd door de hydrolyse van pyrofosfaat, die wordt aangegeven PPik:

P2O74− + H2O → 2HPO42−

Fosfaten worden echter meestal gevonden in de vorm van adenosinefosfaten (AMP, ADP en ATP) en in DNA en RNA en kunnen worden vrijgemaakt door de hydrolyse van ATP of ADP. Soortgelijke reacties bestaan ​​voor de andere nucleosidedifosfaten en trifosfaten. Fosfoanhydride bindingen in ADP en ATP, of andere nucleoside difosfaten en trifosfaten, bevatten grote hoeveelheden energie die hen hun vitale rol in alle levende organismen geven. Ze worden over het algemeen aangeduid als fosfaat met hoge energie, net als de fosfagen in spierweefsel. Verbindingen zoals gesubstitueerde fosfinen, hebben toepassingen in de organische chemie maar lijken geen natuurlijke tegenhangers te hebben.

Ecologisch gezien is fosfaat vanwege zijn belangrijke rol in biologische systemen een zeer gewilde hulpbron. Bijgevolg is het vaak een beperkend reagens in omgevingen en de beschikbaarheid ervan kan de groeisnelheid van organismen bepalen. Toevoeging van hoge fosfaatgehaltes aan omgevingen en aan micro-omgevingen waarin het doorgaans zeldzaam is, kan aanzienlijke ecologische gevolgen hebben; bijvoorbeeld booms in de populaties van sommige organismen ten koste van anderen, en de ineenstorting van populaties zonder middelen zoals zuurstof (zie eutrofiëring). In de context van vervuiling zijn fosfaten een hoofdbestanddeel van de totale hoeveelheid opgeloste vaste stoffen, een belangrijke indicator voor de waterkwaliteit.

Chemische eigenschappen

De algemene chemische structuur van een fosfaatDit is de structuurformule van de functionele fosforzuurgroep zoals gevonden in een zwak zure waterige oplossing. In meer basische waterige oplossingen doneert de groep de twee waterstofatomen en ioniseert als een fosfaatgroep met een negatieve lading van 2. 1

De fosfaation is een polyatomisch ion met de empirische formule PO43− en een molmassa van 94,973 g / mol; het bestaat uit een centraal fosforatoom omringd door vier identieke zuurstofatomen in een tetraëdrische opstelling. Het fosfaation draagt ​​een negatieve drie formele lading en is de geconjugeerde base van het waterstoffosfaation, HPO42−, wat de geconjugeerde base van H is2PO4het diwaterstoffosfaat-ion, dat op zijn beurt de geconjugeerde base van H is3PO4fosforzuur. Het is een hypervalent molecuul (het fosforatoom heeft 10 elektronen in zijn valentieschil). Fosfaat is ook een organofosforverbinding met de formule OP (OF)3

Een fosfaatzout vormt zich wanneer een positief geladen ion hecht aan de negatief geladen zuurstofatomen van het ion, waardoor een ionische verbinding wordt gevormd. Veel fosfaten zijn onoplosbaar in water bij standaard temperatuur en druk, behalve de alkalimetaalzouten.

In een verdunde waterige oplossing bestaat fosfaat in vier vormen. In sterk basische omstandigheden is het fosfaation (PO43−) overheerst, terwijl in zwak basische omstandigheden, de waterstoffosfaat ion (HPO42−) is wijd verspreid. In zwak zure omstandigheden, de diwaterstoffosfaat ion (H2PO4) komt het meest voor. In sterk zure omstandigheden, waterig fosforzuur (H3PO4) is de hoofdvorm.

  • H3PO4
  • H2PO4
  • HPO42−
  • PO43−

Fosfaat kan vele polymere ionen vormen, difosfaat (ook pyrofosfaat), P2O74−, trifosfaat, P3O105−, enzovoorts. De verschillende metafosfaationen hebben een empirische formule van PO3 en zijn te vinden in veel verbindingen.

Fosfaatafzettingen kunnen aanzienlijke hoeveelheden natuurlijk voorkomend uranium bevatten. Latere opname van dergelijke bodemaanpassingen kan leiden tot gewassen met uraniumconcentraties.

Toepassingen

De afbeelding hierboven toont de jaarlijkse gemiddelde zeeoppervlakfosfaatconcentraties voor de Wereldzee. Gegevens van de World Ocean Atlas 2001.2

Fosfaten werden ooit vaak gebruikt in wasmiddelen in de vorm trinatriumfosfaat (TSP), maar vanwege algenboom-bust cycli gebonden aan emissie van fosfaten in stroomgebieden, is de verkoop of het gebruik van fosfaatwasmiddel in sommige gebieden beperkt.

In de landbouw verwijst fosfaat naar een van de drie primaire voedingsstoffen voor planten, en het is een onderdeel van meststoffen. Rotsfosfaat wordt gewonnen uit fosfaatbedden in sedimentair gesteente. Vroeger werd het gewoon verpletterd en gebruikt zoals het is, maar de ruwe vorm wordt nu alleen in de biologische landbouw gebruikt. Normaal gesproken wordt het chemisch behandeld om superfosfaat, drievoudig superfosfaat of ammoniumfosfaat te maken, die een hogere fosfaatconcentratie hebben en ook beter oplosbaar zijn, dus sneller bruikbaar voor planten.

Kunstmestsoorten hebben normaal drie nummers; de eerste is de beschikbare stikstof, de tweede is de beschikbare fosfaat (uitgedrukt op een P2O5 basis), en de derde is de beschikbare potas (uitgedrukt op een K2O basis). Aldus zou een 10-10-10 kunstmest van elk tien procent bevatten, waarbij de rest vulstof is.

Afvloeiing van fosfaten op het oppervlak van overmatig bemeste landbouwgrond kan een oorzaak zijn van fosfaatvervuiling die leidt tot eutrofiëring (verrijking van voedingsstoffen), algenbloei en bijgevolg zuurstofgebrek. Dit kan op dezelfde manier leiden tot anoxie voor vissen en andere waterorganismen als op fosfaat gebaseerde wasmiddelen.

Fosfaatverbindingen worden af ​​en toe aan de openbare drinkwatervoorziening toegevoegd om plumbosolvency tegen te gaan.

Fosfaatsoort bij verschillende pH-waarden

De dissociatie van fosforzuur vindt in fasen plaats, waarbij verschillende fosfaatsoorten worden gegenereerd. Naarmate de pH van de oplossing verandert, worden verschillende fosfaatsoorten dominant in de oplossing. Overweeg de volgende drie evenwichtsreacties:

H3PO4 ⇌ H+ + H2PO4H2PO4 ⇌ H+ + HPO42−HPO42− ⇌ H+ + PO43−

de overeenkomstige constanten bij 25 ° C (in mol / L) zijn (zie fosforzuur):

In een sterk basische oplossing (pH = 13):

Deze verhoudingen laten zien dat alleen PO43− en HPO42− zijn in significante hoeveelheden bij hoge pH.

In een oplossing met neutrale pH (pH = 7,0, zoals in het cytosol):

Bovenstaande verhoudingen geven aan dat alleen H2PO4 en HPO42− ionen zijn in significante hoeveelheden (62% H2PO4, 38% HPO42−) bij neutrale pH. Merk op dat in de extracellulaire vloeistof (pH = 7,4) deze verhouding omgekeerd is: 61% HPO42−, 39% H2PO4.

In een sterk zure oplossing (pH = 1):

Deze verhoudingen laten zien dat H3PO4 is dominant ten opzichte van H2PO4 in een zeer zure oplossing. HPO42− en PO43− zijn vrijwel afwezig.

Zie ook

  • wasmiddel
  • DNA
  • ester
  • Kunstmest
  • Zuurstof
  • Fosforzuur
  • Fosfor
  • RNA
  • Zout

Notes

  1. ↑ Campbell, Neil A. en Reece, Jane B. (2005). Biologie, Seventh Edition, San Francisco, Californië: Benjamin Cummings, 65. ISBN 0-8053-7171-0.
  2. ↑ Online objectieve analyses en statistieken (HTML / ASCII). World Ocean Atlas 2001. National Oceanographic Data Center, National Oceanographic and Atmospheric Administration (2003).

Referenties

  • Chang, Raymond. 2006. Scheikunde. 9e ed. New York: McGraw-Hill Science / Engineering / Math. ISBN 0073221031 en ISBN 9780073221038.
  • Cotton, F. Albert, Geoffrey Wilkinson, Carlos A. Murillo en Manfred Bochmann. 1999. Geavanceerde anorganische chemie. 6e editie. New York: Wiley. ISBN 0471199575.
  • McMurry, J. en R.C. Fay. 2004. Scheikunde. 4e ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. ISBN 0131402080.
  • Nelson, David L. en Michael M. Cox. 2004. Lehninger Principles of Biochemistry. 4e ed. New York: W.H. Freeman. ISBN 0716743396.
  • Watson, James D., Tania A. Baker, Stephen P. Bell, Alexander Gann, Michael Levine en Richard Losick. 2004. Moleculaire biologie van het gen. 5e ed. New York: Pearson Education. ISBN 080534635X.

Bekijk de video: Fosfaat - Ziekenhuis Gelderse Vallei (Oktober 2021).

Pin
Send
Share
Send