Fosfat

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Roques de fosfat al costat d'una moneda per tal de comparar la seva grandària.

Un fosfat, en química inorgànica, és una sal d'àcid fosfòric. En química orgànica, un fosfat (o organofosfat), és un èster d'àcid fosfòric. Tenen en comú un àtom de fòsfor rodejat per quatre àtoms d'oxigen en forma tetraèdrica.

Els fosfats juguen un important paper en la bioquímica i en la biogeoquímica. Els secundaris i els terciaris són insolubles en aigua, llevat dels fosfats de sodi, potassi i amoni.

Els fosfats inorgànics s'extreuen de mines per tal d'obtènir fòsfor que es fa servir en l'agricultura i la indúsria.[1] A temperatures elevades en l'estat sòlid,els fosfats poden experimentar una reacció de condensació i formar pirofosfats.

Propietats químiques[modifica | modifica el codi]

Fórmula estructural del grup funcional àcid fosfòric.[2]

L'ió fosfat és un ió poliatòmic amb la fórmula empírica PO43− i una massa molar de 94,97 g/mol. Conté un àtom central de fòsfor envoltat per quatre àtoms d'oxigen dins una disposició en tetrahedre. Es forma una sal de fosfat quan un ió carregat positivament s'uneix a àtoms d'oxigen de l'ió carregats negativament formant un compost químic iònic. Molts fosfats no són solubles en l'aigua a temperatures i pressions estàndard. Els fosfats de sodi, potassi, rubidi, cesi i amoni són tots ells solubles en l'aigua. Els pirofosfats són majoritàriament solubles en aigua.

El fosfat aquòs existeix en quatre formes: En condicions fortament bàsiques, l'ió fosfat (PO43−) predomina, mentre que en condicions lleugerament bàsiques el prevalent és l'ió fosfat d'hidrogen (HPO42−). En codicions feblement àcides,l'ió fosfat de dihidrogen (H2PO4) és el més comú. La principal forma en condicions fortament àcides ho és el fosfat de trihidrogen (H3PO4).

Més exactament, considerant les tres reaccions d'equilibri següents:

H3PO4 està en equilibri amb H+ + H2PO4
H2PO4 està en equilibri amb H+ + HPO42−
HPO42− està en equilibri amb H+ + PO43−

les corresponents constants a 25°C (en mol/L) són (vegeu àcid fosfòric):

 K_{a1}=\frac{[\mbox{H}^+][\mbox{H}_2\mbox{PO}_4^-]}{[\mbox{H}_3\mbox{PO}_4]}\simeq 7.5\times10^{-3} (pKa1 2.12)
K_{a2}=\frac{[\mbox{H}^+][\mbox{HPO}_4^{2-}]}{[\mbox{H}_2\mbox{PO}_4^-]}\simeq 6.2\times10^{-8} (pKa2 7.21)
 K_{a3}=\frac{[\mbox{H}^+][\mbox{PO}_4^{3-}]}{[\mbox{HPO}_4^{2-}]}\simeq 2.14\times10^{-13} (pKa3 12.67)

Per a un pH neutre com en el citosol, pH=7,0

 \frac{[\mbox{H}_2\mbox{PO}_4^-]}{[\mbox{H}_3\mbox{PO}_4]}\simeq 7.5\times10^4 \mbox{, }\frac{[\mbox{HPO}_4^{2-}]}{[\mbox{H}_2\mbox{PO}_4^-]}\simeq 0.62 \mbox{, } \frac{[\mbox{PO}_4^{3-}]}{[\mbox{HPO}_4^{2-}]}\simeq 2.14\times10^{-6}

El fosfat pot formar molts ions polimèrics com el difosfat (també conegut com pirofosfat), P2O4−
7
, i trifosfat, P3O5−
10
. Els diversos ions metafosfat (els quals normalmentr són polímers linears llargs) tenen la fórmula empírica de PO
3
i es troben en molts compostos.

Bioquímica dels fosfats[modifica | modifica el codi]

En els sistemes biològics, el fòsfor es troba com fosfats lliures en la solució i s'anomena fosfat inorgànic, per diferenciar-lo dels fosfats dels èsters d'àcid fosfòric. La notació del fosfat inorgànic en general és com Pi i consta, en pH neutre, d'una mescla d'ions de HPO2−
4
i H2PO
4
.

Es pot crear fosfat inorgànic per hidròlisi de pirofosfat, la qual s'expressa com PPi:

P2O4−
7
+ H2O està en equilibri amb 2 HPO2−
4

Tanmateix, els fosfats, de forma més comuna, es troben en la forma de fosfats d'adenosina, (AMP, ADP i ATP) i en ADN i ARN i es poden alliberar per hidròlisi d'ATP o ADP. reaccions similars existeixen en els altres nucleòsids. Els enllaços fosfoanhídrids en l' ADP i ATP, o altres nucleòsids de difosfats o trifosfats, contenen grans quantitats d'energia amb un paper vital en tots els organismes vius.

Afegir o treure fosfat de les proteïnes en totes les cèl·lules és una estratègia clau en la regulació dels processos del metabolisme.

Rang de referència en anàlisi de sang, que mostren fòsfor inorgànic a la dreta en color porpra, essent gairebé idèntica a la concentració molar dels fosfat.
Rang de referència en anàlisi de sang, que mostren fòsfor inorgànic a la dreta en color porpra, essent gairebé idèntica a la concentració molar dels fosfat.

El fosfat és també útil en les cèl·lules com agent amortidor.

Els fosfats és el material estructural dels ossos i les dents (em forma d'hidroxiapatita)

Les plantes capturen el fòsfor a través de diversos procediments: per fongs micoriza i de manera directa.

Presentació i mineria[modifica | modifica el codi]

Mina de fosfat prop de Flaming Gorge, Utah, 2008

Els fosfats són la manera natural com es troba el fòsfor en molts minerals fosfatats.

A Amèrica del Nord els dipòsits més grans de roques fosfatades (fosforita) es troben a la regió Bone Valley de Florida, els Soda Springs de Idaho, i la costa de carolina del Nord. L'illa amb més fosfats del món és Nauru. També hi ha importants dipòsits de fosforites a Egipte, Israel, Marroc, Illa Navassa, Tunísia, Togo i Jordània.


Ecologia[modifica | modifica el codi]

Fosfats a la superfície marina (de World Ocean Atlas).

En termes ecològics el fòsfor és activament cercat pels organismes vius i una vegada usat és un nutrient limitant en el medi ambient i la seva disponibilitst regula la taxa de creixement dels organismes. Això és particularment cert en els ambients d'aigua dolça, en canvi en els ambients marins el nutrient limitant és sovint el nitrogen. L'abocament de grans quantitats de fòsfor porta a l'eutrofització de l'aigua, però no tot el fòsfor es troba en la forma molecular que les algues poden degradar i consumir.[3]

Els dipòsits de fosfat poden contenir quantitats significatives de metalls pesants. En la mineria dels fosfats apareixen acumulats alts nivells de cadmi, plom, nickel, coure, crom i urani tòxics.[4]

A Alemanya,l'ús de fertilitzants fosfatats contaminats amb urani ha elevat significativament els nivells d'urani en l'aigua potable.[5]

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. «Phosphate Primer».
  2. Campbell, Neil A.; Reece, Jane B.. Biology. Seventh. San Francisco, California: Benjamin Cummings, 2005, p. 65. ISBN 0-8053-7171-0. 
  3. Hochanadel, Dave. «Limited amount of total phosphorus actually feeds algae, study finds». Lake Scientist, 10 desembre 2010. [Consulta: 10 juny 2012]. «[B]ioavailable phosphorus – phosphorus that can be utilized by plants and bacteria – is only a fraction of the total, according to Michael Brett, a UW engineering professor ...»
  4. Gnandil, K.; Tchangbedjil, G.; Killil, K.; Babal, G.; Abbel, E. «The Impact of Phosphate Mine Tailings on the Bioaccumulation of Heavy Metals in Marine Fish and Crustaceans from the Coastal Zone of Togo». Mine Water and the Environment, 25, 1, març 2006, pàg. 56–62. DOI: 10.1007/s10230-006-0108-4.
  5. «Hintergründe: Uran im Dünger». www.umweltinstitut.org. [Consulta: 2013-01-10].

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Fosfat Modifica l'enllaç a Wikidata