FOSFATO DI POTASSIO (K3PO4): STRUTTURA, PROPRIETÀ, USI - CHIMICA - 2025

Il fosfato di potassio è un composto inorganico costituito da tre ioni potassio K ⁺ e uno ione fosfato PO ₄ ^3- . La sua formula chimica è K ₃ PO ₄ . È un solido cristallino incolore o bianco. È molto solubile in acqua, formando soluzioni alcaline, cioè con molti ioni OH ^- , quindi, pH basico.

Lo ione fosfato ha un'importante funzione nelle cellule che ha a che fare con l'accumulo di energia. Il fosfato di potassio è ampiamente utilizzato nelle reazioni di chimica organica dove può agire come base, cioè assumendo protoni H ⁺ . Può anche funzionare come catalizzatore o acceleratore per alcune reazioni.

Fosfato solido di potassio K ₃ PO ₄ . Xavier13540 su Wikipedia cinese. Fonte: Wikimedia Commons.

È stato utilizzato per ridurre l'attacco di alcuni insetti sulle piante di grano in quanto le rende più resistenti a queste. Tuttavia, è stato osservato che favorisce l'evoluzione del metano (CH ₄ ), un gas serra, dalle microcolture di riso.

È stato usato come lassativo, per aumentare la durata dell'anestesia locale, per fermare le cavità e per aiutare a rivestire le superfici, tra le altre applicazioni.

Struttura

Il fosfato di potassio è costituito da tre cationi K ⁺ potassio e da un anione PO ₄ ^3- fosfato .

Lo ione fosfato PO ₄ ^3- è costituito da un atomo di fosforo (P) e quattro atomi di ossigeno (O), dove il fosforo ha uno stato di ossidazione di +5 e gli ossigeni una valenza di -2.

Struttura del fosfato di potassio K ₃ PO ₄ . Edgar181. Fonte: Wikimedia Commons.

Nomenclatura

• Fosfato di potassio
• Fosfato di tripotassio
• Fosfato tribasico di potassio
• Ortofosfato di tripotassio

Proprietà

Stato fisico

Solido cristallino incolore o bianco.

Peso molecolare

212,27 g / mol

Punto di fusione

1340 ºC

Densità

2.564 g / cm ³

solubilità

Molto solubile in acqua: 106 g / 100 g di acqua a 25 ° C. Insolubile in etanolo.

pH

Una soluzione con K ₃ PO ₄ all'1% ha un pH di 11,5-12,3.

Proprietà chimiche

Quando sciolto in acqua, il fosfato di potassio si separa nei tre cationi di potassio K ⁺ e nell'anione fosfato PO ₄ ^3- . L'anione fosfato prende un protone dall'acqua e si forma l'anione idrogeno fosfato HPO ₄ ^2- . Quest'ultimo a sua volta prende un altro protone dall'acqua e diventa l'anione diidrogeno fosfato 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 ^-

Quando si formano gli ioni OH ^, la soluzione acquosa diventa alcalina.

Altre proprietà

Oltre alla forma anidra (senza acqua), ha diverse forme idratate; ciò significa che la molecola K ₃ PO ₄ può essere accompagnata da una o più molecole d'acqua all'interno della struttura cristallina.

Per questo può formare, ad esempio, il monoidrato K ₃ PO ₄ .H ₂ O, il triidrato K ₃ PO ₄ .3H ₂ O, l'eptaidrato e il nonaidrato.

Ruolo del fosfato nel corpo umano

Lo ione fosfato PO ₄ ^3- è l'anione più abbondante all'interno delle cellule e svolge un ruolo importante nell'accumulo di energia.

Lo ione fosfato partecipa inoltre alle attività di formazione e nutrizione di ossa e denti, poiché regola la concentrazione di calcio nel siero del sangue e in numerose reazioni di trasferimento di energia nella cellula.

Ottenere

Il fosfato di potassio può essere ottenuto a partire dalla reazione tra cloruro di potassio KCl e fosfato di ammonio (NH ₄ ) ₃ PO ₄ .

Cloruro di potassio + Fosfato di ammonio → Fosfato di potassio + Cloruro di ammonio

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

applicazioni

Come base nelle reazioni di chimica organica

Il fosfato di potassio K ₃ PO ₄ è stato utilizzato in varie reazioni di chimica organica. Ad esempio, viene utilizzato nella sintesi di acetileni a partire da composti dibromurati.

In questa sintesi avviene una deidrobromurazione (eliminazione di idrogeno e bromo), dove il solido anidro K ₃ PO ₄ (senza acqua) funge da base morbida e prende due protoni dalla molecola, i due atomi di bromo vengono eliminati e il acetilene corrispondente.

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

Autore: Clker-Free-Vector-Images. Fonte: Pixabay.

Come catalizzatore

K ₃ PO ₄ funge da catalizzatore in varie reazioni di chimica organica. Ad esempio, è stato utilizzato come solido per ottenere biodiesel dall'olio di frittura usato.

Il biodiesel è un carburante simile al diesel ma ottenuto da grassi naturali o oli usati o meno.

Il fosfato di potassio è stato più efficace come catalizzatore o acceleratore di questa reazione rispetto al fosfato di sodio Na ₃ PO ₄ e all'ossido di calcio CaO.

In agricoltura

K ₃ PO ₄ è stato utilizzato per trattare le piante di grano e renderle resistenti a determinati parassiti.

Le piante di grano possono essere trattate con K ₃ PO ₄ per renderle resistenti ad alcuni tipi di insetti. Autore: Hans Braxmeier. Fonte: Pixabay.

Alcuni ricercatori hanno trattato le piantine di grano con fosfato di potassio e si è scoperto che induce resistenza contro l'afide Diuraphis noxia, un insetto che attacca queste piante.

Dopo aver applicato una soluzione diluita di K ₃ PO ₄ sulle piantine, è stata osservata una minore gravità dei sintomi causati da questi insetti e una diminuzione del numero di afidi che si nutrono di loro.

Autore: Hans Braxmeier. Fonte: Pixabay.

Nelle applicazioni mediche

Il fosfato di potassio è stato utilizzato per modificare l'effetto anestetico della lidocaina, un anestetico locale. Un anestetico locale è un farmaco che quando applicato a un'area del corpo provoca la perdita di sensibilità al dolore in quella zona.

Si è riscontrato che K ₃ PO ₄ consente di prolungare l'anestesia locale della lidocaina.

Come lassativo

Il fosfato di potassio aumenta la fluidità del contenuto intestinale in quanto aiuta a trattenere l'acqua nell'intestino, che indirettamente induce la contrazione muscolare intestinale.

In medicina veterinaria

K ₃ PO ₄ è usato negli animali con chetoacidosi diabetica (una complicanza del diabete) per trattare l'ipofosfatemia (bassa quantità di fosfato nel sangue).

Tuttavia, se somministrato in eccesso, può causare ipocalcemia (basso contenuto di calcio nel sangue), iperfosfatemia (eccesso di fosfato nel sangue), contrazione involontaria dei muscoli, mineralizzazione dei tessuti molli e insufficienza renale.

I cani con acidosi diabetica possono essere trattati con fosfato di potassio. Autore: David Mark. Fonte: Pixabay.

Nell'ottenere il DNA

Il fosfato di potassio è stato utilizzato come tampone per purificare il DNA nei laboratori di genetica.

Il DNA è una proteina presente nelle cellule e contiene tutte le informazioni genetiche necessarie per lo sviluppo e il funzionamento degli esseri viventi.

Isolando il DNA, gli scienziati approfondiscono lo studio di come vengono trasmessi i tratti ereditari, motivo per cui il fosfato di potassio è molto utile.

Disegno di una molecola di DNA. Autore: PublicDomainPictures. Fonte: Pixabay.

In varie applicazioni

Il fosfato di potassio K ₃ PO ₄ serve:

• come integratore alimentare,
• per la sostituzione dell'elettrolito,
• come tampone, cioè come sistema chimico che permette di controllare i livelli di OH ^- o ioni idrogeno H ⁺ in soluzione acquosa,
• rallentare o inibire la carie,
• come inibitore della corrosione e agente antivegetativo,
• come agente di trattamento superficiale e agente di rivestimento,
• come antigelo,
• nei prodotti per la pulizia.

Tubi corrosi. K ₃ PO ₄ consente di evitare la corrosione nelle tubazioni di alcune industrie o processi. Autore: Michael Gaida. Fonte: Pixabay.

Aspetto negativo per l'utilizzo in agricoltura

Alcuni ricercatori hanno scoperto che l'aggiunta di K ₃ PO ₄ a una microcultura di riso aumenta l'emissione di metano (CH ₄ ) nell'atmosfera. Il metano è un gas che contribuisce all'effetto serra e aumenta la temperatura del nostro pianeta.

Riferimenti

1. Biblioteca nazionale di medicina degli Stati Uniti. (2019). Fosfato di potassio. Recupero da pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Panciera, DL (2012). Terapia dei fluidi nei disturbi endocrini e metabolici. Supplementazione di fosforo. In Disordini fluidi, elettrolitici e acido-base nella pratica per piccoli animali (quarta edizione). Recupero da sciencedirect.com.
3. Shenawi-Khalil, S. et al. (2012). Sintesi di acetileni tramite deidrobromurazione utilizzando fosfato di potassio solido anidro come base in condizioni di trasferimento di fase. Tetrahedron Letters, volume 53, numero 18, 2012, pagine 2295-2297. Recupero da sciencedirect.com.
4. Guan, G. et al. (2009). Fosfato di tri-potassio come catalizzatore solido per la produzione di biodiesel da oli da cucina usati. Fuel Processing Technology, Volume 90, Issue 4, 2009, Pages 520-524. Recupero da sciencedirect.com.
5. Kulkami, MA (2012). Approccio meccanicistico per la sintesi rapida e priva di solventi di α-idrossifosfonati utilizzando fosfato di potassio come catalizzatore. Comptes Rendus Chimie, Vol 16, Issue 2, 2013, Pages 148-152. Recupero da sciencedirect.com.
6. Venter, E. et al. (2014). Il fosfato di potassio induce tolleranza contro l'afide del grano russo (Diuraphis noxia, Homoptera: Aphididae) nel grano. Crop Protection Vol 61, luglio 2014, pagine 43-50. Recupero da sciencedirect.com.
7. Bonturi, N. et al. (2013). Citrato di sodio e fosfato di potassio come tamponi di adsorbimento alternativi nella purificazione cromatografica tiofila idrofoba e aromatica del DNA plasmidico da lisato neutralizzato. Journal of Chromatography B, Volumes 919-920, 2013, Pages 67-74. Recupero da sciencedirect.com.
8. Conrad, R. e Klose, M. (2005). Effetto della fertilizzazione con fosfato di potassio sulla produzione e l'emissione di metano e la sua composizione isotopica stabile al ¹³ C nel microcosmo del riso. Soil Biology and Biochemistry, Vol 37, Issue 11, 2005, Pages 2099-2108. Recupero da sciencedirect.com.
9. Lide, DR (a cura di) (2003). Manuale CRC di chimica e fisica. 85 ^° CRC Press.
10. Smokefoot. (2019). Fosfato di tripotassio. Estratto da en.wikipedia.org