Fosforečnan

Fosforečnan
Fosforečnan
Fosforečnan
Všeobecné vlastnosti
Sumárny vzorec	PO43-
Synonymá	ortofosforečnan
Fyzikálne vlastnosti
Molárna hmotnosť	94,973 g/mol
Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI. Ak nie je hore uvedené inak, údaje sú za normálnych podmienok.
Chemický portál

Fosforečnan alebo fosfát je soľ kyseliny fosforečnej. Fosforečnanový anión má empirický vzorec PO₄³⁻.

V roztoku dochádza v závislosti od pH k protonizácii fosforečnanového aniónu, takže sa môže vyskytovať ako

• fosforečnan PO₄³⁻
• hydrogénfosforečnan HPO₄²⁻
• dihydrogénfosforečnan H₂PO₄⁻

• 
  H₃PO₄
  kyselina fosforečná
• 
  H₂PO₄⁻
  dihydrogénfosforečnanový anión
• 
  HPO₄²⁻
  hydrogénfosforečnanový anión
• 
  PO₄³⁻
  fosforečnanový anión

Chemické vlastnosti

Fosforečnanový ión má fosforový atóm obklopený štyrmi atómami kyslíka v tetraédrickom usporiadaní. Fosforečnanový ión je konjugovanou bázou hydrogénfosforečnanového iónu HPO₄^2-, ktorý je zase konjugovanou bázou dihydrogénfosforečnanového iónu H₂PO₄^-, ktorý je konjugovanou bázou kyseliny ortofosforečnej, H₃PO₄.

Mnoho fosforečnanov je pri štandardnej teplote a tlaku rozpustných vo vode. Fosforečnany sodný, draselný, rubídny, cézny a amónny sú všetky rozpustné vo vode. Väčšina ostatných fosforečnanov je vo vode len málo rozpustná alebo úplne nerozpustná. Vo všeobecnosti sú hydrogénfosforečnan a dihydrogénfosforečnan o niečo lepšie rozpustné, než odpovedajúce fosforečnany.

Rovnováha v roztoku

Prítomná forma kyseliny fosforečnej vo vodnom roztoku sa mení podľa pH.

Vo vodnom roztoku existuje kyselina fosforečná a jej tri anióny v rovnováhe, ktorá je daná disociačnými konštantami:

Rovnováha	Disociačná konštanta Ka	pKa
H3PO4 ⇌ H2PO4- + H+	Ka1 = [ H+ ] [ H2PO4- ] / [ H3PO4 ] ≈ 7.5 × 10−3	pKa1 = 2.14
H2PO4- ⇌ HPO42- + H+	Ka2 = [ H+ ] [ HPO42- ] / [ H2PO4- ] ≈ 6.2 × 10−8	pKa2 = 7.20
HPO42- ⇌ PO43− + H+	Ka3 = [ H+ ] [ PO43− ] / [ HPO42- ] ≈ 2.14 × 10−13	pKa3 = 12.37

Hodnoty sú udané pre 25 °C a iónovú silu I = 0.

pK_a hodnoty odpovedajú pH, pri ktorom je v roztoku koncentrácia zlúčeniny zhodná s jej konjugovanou bázou. Pri pH nižšom než 1 je kyselina fosforečná prakticky úplne nedisociovaná. Okolo pH 4,7 (v strede medzi prvými dvoma pK_a) je prakticky jedinou prítomnou formou v roztoku. Pri pH okolo 9,8 (v strede medzi druhými dvoma pK_a) je hlavnou formou HPO₄^2-. Pri pH nad 13 existuje kyselina fosforečná ako úplne disociovaný fosforečnanový anión, PO₄³⁻.

Vďaka tomu je možné kryštalizovať soli hydrogénfosforečnanov a dihydrogénfosforečnanov nastavením pH, konkrétne pri 4,7 a 9,8.

Fosforečnanové anióny, H₂PO₄^-, HPO₄^2- a PO₄³⁻, sa chovajú ako samostatné slabé kyseliny, pretože ich pK_a sa líši o viac ako 4.

Fosforečnany tvoria i polymérne ióny, napríklad pyrofosfát (P₂O₇)^4- alebo trifosfát (P₃O₁₀)5^-. Rôzne metafosfátové ióny (zvyčajne ako lineárne polyméry) majú empirický vzorec (PO₃)^- a sú prítomné v mnohých zlúčeninách.

Biochémia fosfátov

V biologických systémoch sa fosfor často nachádza vo forme voľných fosfátových iónov, kde sa zvyčajne nazýva anorganický fosfát, alebo viazaný na organické molekuly v podobe organofosfátov.

Anorganický fosfát sa v biochémii často zapisuje ako P_i a pri fyziologickom pH pozosáva hlavne z iónov HPO₄^2- a H₂PO₄^-. Pri neutrálnom pH, napríklad v cytozole (pH = 7), je pomer koncentrácií približne:

[ H₂PO₄^- ] / [ H₃PO₄ ] ≈ 7.5 × 10⁴

[ HPO₄^2- ] / [ H₂PO₄^- ] ≈ 0.62

[ PO₄³⁻ ] / [ HPO₄^2- ] ≈ 2.14 × 10⁻⁶

Na základe toho sú prítomné v cytozole vo významnom množstve len HPO₄^2- a H₂PO₄^- (38 % HPO₄^2- a 62 % H₂PO₄^-). V extracelulárnej tekutine (pH = 7,4) je tento pomer opačný (61 % HPO₄^2- a 39 % H₂PO₄^-).

Anorganický fosfát môže byť prítomný i v podobe pyrofosfátu, ktorý hydrolýzou dáva ortofosfát:

[P₂O₇]^4- + H₂O ⇌ 2 [HPO₄]^2-

Organické fosfáty sa častejšie nachádzajú v podobe esterov ako nukleotidy (napr. AMP, ADP a ATP) a v DNA a RNA. Voľný ortofosfátový anión sa uvoľňuje hydrolýzou fosfoanhydridovej väzby v ADP alebo ATP. Tieto fosforylačné a defosforylačné reakcie sú skladiskom a zdrojom chemickej energie pre mnoho metabolických procesov. ATP a ADP sa občas označujú ako vysokoenergetické fosfáty, podobne i fosfagény v svaloch. Podobné reakcie existujú i pre difosfáty a trifosfáty ostatných nukleozidov.

Kosti a zuby

Dôležitou úlohou fosfátu v biologických systémoch je ich použitie ako štruktúrny materiál v kostiach a zuboch. Tieto štruktúry sa skladajú z fosforečnanu vápenatého vo forme hydroxyapatitu. Tvrdá zubná sklovina cicavčích zubov je tvorená fluoroapatitom, fosforečnanom hydroxyvápenatým, kde sú niektoré hydroxylové skupiny nahradené fluoridovými aniónmi.

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Phosphate na anglickej Wikipédii.

Externé odkazy

• FILIT – zdroj, z ktorého pôvodne čerpal tento článok.