Fosfat

Generalna hemijska struktura organofosfata.

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 -{PO}-₄³⁻ 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, -{HPO}-₄^2-, koji je konjugovana baza -{H}-₂-{PO}-₄^-, dihidrogen fosfatnog jona, koji je konjugovana baza -{H}-₃PO₄, 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 (-{PO}-₄³⁻) predominira, dok u slabo-baznim uslovima, hidrogen fosfatni jon (-{HPO}-₄²⁻) 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}- Шаблон:Eqm -{H^{+}- + -{H₂PO₄−}-}

-{H₂PO₄⁻}- Шаблон:Eqm -{H^{+}- + -{HPO₄2−}-}

-{HPO₄^{2−}- Шаблон:Eqm -{H+}- + -{PO₄3−}-}

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

$K_{a1}=\frac{[{\text{H}}^{+}][{\text{H}}_2{\text{PO}}_4^{-}]}{[{\text{H}}_3{\text{PO}}_4]}\simeq 7.5\times 10^{-3}$ (pK_a1 2.12)

$K_{a2}=\frac{[{\text{H}}^{+}][{\text{HPO}}_4^{2-}]}{[{\text{H}}_2{\text{PO}}_4^{-}]}\simeq 6.2\times 10^{-8}$ (pK_a2 7.21)

$K_{a3}=\frac{[{\text{H}}^{+}][{\text{PO}}_4^{3-}]}{[{\text{HPO}}_4^{2-}]}\simeq 2.14\times 10^{-13}$ (pK_a3 12.67)