Fosforečnan

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−

Chemické vlastnosti
Fosforečnanový ión má fosforový atóm obklopený štyrmi atómami kyslíka v tetraédrickom usporiadaní. Fosforečnanový ión je konjugovanou bázou hydrogénfosforečnanového iónu HPO42-, ktorý je zase konjugovanou bázou dihydrogénfosforečnanového iónu H2PO4-, ktorý je konjugovanou bázou kyseliny ortofosforečnej, .

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 
alt=|thumb|265x265px|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 KaKipton J. Powell, Paul L. Brown, Robert H. Byrne, Tamás Gajda, Glenn Hefter, Staffan Sjöberg, Hans Wanner (2005): "Chemical speciation of environmentally significant heavy metals with inorganic ligands. Part 1: The Hg2+, Cl−, OH−, CO32−, SO42−, and PO43− aqueous systems". Pure and Applied Chemistry, volume 77, issue 4, pages 739–800.  pKa H3PO4 ⇌ H2PO4- + H+ Ka1 = [ H+ ] [ H2PO4-  ] / [  ] ≈ 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.

pKa 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 pKa) je prakticky jedinou prítomnou formou v roztoku. Pri pH okolo 9,8 (v strede medzi druhými dvoma pKa) je hlavnou formou HPO42-. 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-, HPO42- a PO43−, sa chovajú ako samostatné slabé kyseliny, pretože ich pKa 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 Pi a pri fyziologickom pH pozosáva hlavne z iónov HPO42- a H2PO4-. Pri neutrálnom pH, napríklad v cytozole (pH = 7), je pomer koncentrácií približne:
 [  H2PO4- ] / [  ] ≈ 7.5 × 104
 [ HPO42- ] / [  H2PO4- ] ≈ 0.62
 [ PO43− ] / [ HPO42- ] ≈ 2.14 × 10−6

Na základe toho sú prítomné v cytozole vo významnom množstve len HPO42- a H2PO4- (38 % HPO42- a 62 % H2PO4-). V extracelulárnej tekutine (pH = 7,4) je tento pomer opačný (61 % HPO42- 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.

Referencie

Zdroj

 Externé odkazy 


Kategória:Anióny
Kategória:Zlúčeniny fosforu