Fosforne kiseline i fosfati

**Fosforne kiseline i fosfati** se javljaju u raznim oblicima. Od mnogih fosfornih oksokiselina, fosforske kiseline predstavljaju najveću i najraznovrsniju grupu. Najjednostavnija u toj seriji kiselina je monofosorna (ortofosforna) kiselina, a slijede mnoge oligofosforne kiseline, kao što je difosforna (pirofosforna) kiselina i zaključuju polifosforne kiseline. Ali, jedinice fosforne kiseline se mogu vezati zajedno u prstenove ili ciklične strukture, lance ili razgranate strukture, s raznim mogućim kombinacijama. Svaki od ovih mogu formirati fosfatne soli ili estre fosforne kiseline.

## Ortofosforna kiselina

Najjednostavniji hemijski spoj u nizu *<nowiki/>'fosfornih kiselina*' se ponekad naziva zajedničkim imenom, **[[fosforna kiselina|ortofosforna kiselina]]**, ali češće nadimcima svojih IUPAC oznaka, jednostavno **fosforna kiselina**, u komunikaciji neupućenih osob, pa čak i mnogiH hemičarA. Također se nazivaju i **monofosforna kiselina**. Hemijska formula ortofosforne kiseline je H3PO4 a njena hemijska struktura je prikazana ispod. Dvije ili više molekula ortofosforne kiseline se mogu pridružiti i kondenzirati u veće molekule, eliminacijom vode. Na ovaj način, može se dobiti serija **polifosfornih kiselina**.


Datoteka:Phosphoric-acid-3D-vdW.png|Ortofosforna kiselinaH3PO4
Datoteka:Pyrophosphoric-acid-3D-vdW.png|Pirofosforna kiselinaH4P2O7
Datoteka:Tripolyphosphoric-acid-3D-vdW.png|Tripolifosforna kiselinaH5P3O10
Datoteka:Tetrapolyphosphoric-acid-3D-vdW.png|Tetrapolifosforna kiselina H6P4O13
Datoteka:Trimetaphosphoric-acid-3D-vdW.png|Trimetafosforna kiselina H3P3O9
Datoteka:Phosphorus-pentoxide-3D-vdW.png|Fosforni anhidridP4O10




## Ortofosfati
U svojoj strukturi, ortofosforna kiselina ima tri vodikova atoma vezana za kisik. Sva tri vodika su, u različitoj mjeri, kisela i mogu se izgubiti iz molekule kao ioni H+ (alternativno kao protoni). Kada ortofosforna kiselina izgubi sva tri H+, formira ion **ortofosfata** (PO43−). Ortofosfati su najjednostavniji u seriji fosfata, a obično se nazivaju samo kao **fosfat**, čak i u krugovima hemičara.

Zato što ortofosforna kiselina može proći čak tri disocijacije ili ionizacije (gubici H+ ions), ima tri disocijacijske konstante zvane Ka1, Ka2 i Ka3. Drugi način prikazivanja podataka o disocijacijskoj konstanti je pKa1, pKa2 i pKa3. Ortofosfat je u smislu trostruke konjugirane baze fosforne kiseline i ima tri povezane bazne konstante, Kb1, Kb2 i Kb3, koje liče na odgovarajuće vrijednosti pKb1, pKb2 i pKb3.

## Polifosforne kiseline

Kada se dvije ortofosforne kiseline kondenziraju u jednu molekulu, dobije se **[[pirofosforna kiselina]]** (H4P2O7), kako slijedi:

::::::2 H3PO4 → H4P2O7 + H2O

U ilustraciji je također prikazana i hemijska struktura pirofosforne kiseline. Kada se međusobno povežu tri ortofosforne kiseline, nastaje **tripolifosforna kiselina** (H5P3O10), koja je također prikazana. Proces kondenzacije jedinica ortofosforne kiseline se može nastaviti, kada se dobioja **tetrapolifosforna kiselina** (H6P4O13 itd. Svaka dodatna fosforna jedinica dodaje po jedan dodatni H (vodikoc) atoma, jedfan dodatni atom P (fosfora), i tri dodatna O (kisikova) atoma. „Okosnički lanac“ ove vrste molekula se sastoji od naizmjeničnih P i O kovalentno vezanih atoma zajedno. Molekule polifosfornih kiselina mogu imati desetine takvih fosfornih, serijski vezanih, jedinica. Opća formula za takve spojeve poli-kiselinskih spojeva je HO(PO2OH)xH, gdje je x = broj fosfornih jedinica u molekuli. Četiri atoma kisika se vežu za svaki atom fosfora, u tetrahedrnoj konfiguraciji, sa fosforom u centru tetraedra i kisikom u svakom od četiri ugla.

Polifosforne kiseline se upotrebljavaju u organskoj sintezi ciklizacije i acilacije.

## Polifosfati

### Linearni polifosfati
U molekuli pirofosforne kiseline, postoje četiri vodika vezana za kisik, a jedan, dva, tri ili sva četiri mogu biti izgubljeni kao ioni H+. Kada su sva četiri izgubljena, formira se ion **pirofosfata**. Pošto polifosforna kiselina može proći četiri disocijacije, za nju postoje četiri vrijednosti Ka, kao i četiri odgovarajuće vrijednosti pKa. Slično tome, pirofosfat je baza sa četiri Kb i, prema tome, četiri vrijednosti pKb za vraćanje H+ iona u obrnutom redoslijedu.

Situacija sa polifosfornim kiselinama i polifosfatima višeg reda se odvija na sličan način. Tripolifosforna kiselina može izgubiti i do pet iona H+ da se formira ion **tripolifosfata**, tetrapolifosforna kiselinom može izgubiti i do šest iona H+ da se formira **tetrapolifoffat**, itd. Što je više mogućih disocijacija po molekuli, intervali između pojedinih pKa i pKb vrijednosti tada počinju, u vodenim rastvorima, stepen ili postotak disocijacije ovisi o pH vrijednosti.

Orto–, piro– i tripolifosfatni spojevi se općenito upotrebljavaju u deterdžentima (i drugim sredstvima za čišćenje). Naprimjer, vidi Natrij-tripolifosfat. Ponekad se pirofosfat, tripolifosfat, tetrapolifosfat, itd nazivaju **difosfat**, **trifosfat**, **tetrafosfat**, itd, posebno kada su, u biohemiji, dio fosfata-estera Oni se koriste i za kontrolu korozije mreže za distribuciju pitke vode. Kao inhibitori korozije, polifosfati stvaraju zaštitni film na unutrašnjim površinama slavina.

### Metafosforne kiseline i metafosfati
Jedinice polifosforne kiseline mogu se međusobno vezati u prstenove (ciklične strukture), formirajući molekule **metafosforne kiseline**. Najjednostavniji takav spoj je **trimetafosforna kiselina** ili **ciklo-trifosforna kiselina**, čija je formula H3P3O9. Njena struktura je prikazana na priloženoj ilustraciji. Budući da su joj krajevi kondenziran, u svojoj formuli ima manje jednu molekulu H2O (voda) nego tripolifosforna kiselina. Ono što se obično naziva **trimetafosfati** zapravo imaju mješavinu veličine prstena. Opća formula za takve ciklične spojeve jen(HPO3)x, gdje je x = broj fosfornih jedinica u molekuli . Nije poznato da li postoji hipotetski monomer monometafosforna kiselina (HPO3), koja bi mogla biti izovalentna sa dušičnom kiselinom.
Kada ove metafosforne kiseline izgube vodik H+, formiraju se ciklični anioni pod nazivom **metafosfati**. Primjer spoja sa takvimm anionom je natrij-heksametafosfat (Na6P6O18), koji se upotrebljava kao sekvestrant i a prehrambeni aditiv.

### Granati polifosfosfati
Treća -OH grupa na jedinici ortofosforne kiseline može se također upotrebiti za kondenzaciju sa ostalim fosfornim grupama za grananje lanaca polifosfornih/polifosfatnih lanaca. Krajnji primjer ciklične i razgranate kondenzacije će biti ciklični četverofosfat na jedinica za dvostruke grane koje čine fosforni anhidrid P4O10; vidi sliku.

### Hidroliza polifosfornih kiselina/polifosfata
Ovaj niz fosfornih kiselina su tvari koje su uglavnom topive u vodi, s obzirom na polarnost molekula. Fosfati amonijaka i alkala također su dobro topivi u vodi. U Soli zemnih alkala startno postaju manje topivi, a fosfatne soli raznih drugih metala su čak i manje topive. U vodenim otopinama, voda se postupno (u toku sata) hidrolizira polifosfate u manje fosfate i konačno u orto-fosfate, uz dodatak dovoljno vode. Viša temperatura ili kiseli uvjeti mogu znatno ubrzati hidrolizu reaakcija.
S druge strane, polifosforne kiseline ili polifosfati često nastaju dehidracijom s otopinom fosforne kiseline; drugim riječima, često uz uklanjanje vode iz njega, zagrijavanjem i isparavanjem.

## Fosfat i i fosfatni estri

Grupe -OH u fosfornim kiselinama mogu se također kondenzirati sa hidroksilnim grupama alkohola i formirati pfosfat-estere. Pošto ortofosforna kiselina ima tri -OH grupe, može esterificirati s jednom, dvije ili tri molekule alkohola da se formira mono-, di- ili triester. Vidjeti strukturu slike: generalni orto- (ili mono) fosfat ester je ispod na lijevoj strani, gdje bilo koja od **R** grupa može biti vodik ili organski radikal. Mogući su također i piro- (ili di-) fosfatni estri i tripolu- (ili tri-fosfatni esteri). Bilo koja-OH grupa fosfata u tim molekulama estera može izgubiti ion H+ u obliku aniona, opet ovisno o pH vrijednosti otopine. U biohemiji živih organizama, postoje mnoge vrste (mono)fosfatnih, difosfatnih i trifosfatnih spojeva (u biti estera), od kojih mnogi imaju značajnu ulogu u metabolizmu, kao što su adenozin difosfat (ADP) i trifosfat (ATP).

Slično tome, fosforna kiselina se može povezati s molekulama alkohola da nastane fosfit-ester. Vidi sliku opće strukture ispod, na desnoj strani. Dvije tačkice na P predstavljaju usamljeni elektronski par u atomu fosfora.

## Povezano

* Adenozin-monofosfat
* Adenozin-difosfat
* Adenozintrifosfat
* Spisak biohemijskih fosfatnih reakcija
* Nukleozid-trifosfat
* Organofosfat
* Fosfat
* Fosfonska kiselina
* Fosforamidat
* Fosforna kiselina
* Fosforaste oksokiseline
* Polifosfat
* Pirofosfat
* Ribonukleozid-monofosfat
* Strukturni fosfat
* Superfosfat

## Reference

## Literatra
* 

## Vanjske veze
* Determination of Polyphosphates Using Ion Chromatography with Suppressed Conductivity Detection, Application Note 71 by Dionex