Kwas fosforowy - Polski Serwis Naukowy

Kwas fosforowy (E338, nazwa Stocka: kwas ortofosforowy(V)), H3PO4 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy kwasów tlenowych, składnik kwasów nukleinowych.

Sole i estry kwasu fosforowego to fosforany. Oprócz kwasu fosforowego znanych jest wiele innych kwasów zawierających fosfor, noszących różne nazwy w różnych systemach nomenklaturowych, na co należy zwracać uwagę przy identyfikowaniu i nazywaniu tej grupy związków.

Otrzymywanie

W przemyśle otrzymuje się go w wyniku działania kwasu siarkowego na fosforan wapnia, którego źródłem są minerały apatyt i fosforyt a czasami także zmielone kości zwierząt:

Moc kwasu to ilościowa miara jego chemicznej „siły działania”. Miarą tej mocy jest zazwyczaj minus logarytm dziesiętny ze stałej dysocjacji kwasu w danych warunkach, oznaczany skrótem pKa.

Defosforylacja jest procesem odwrotnym do fosforylacji, polegającym na odszczepieniu reszty fosforanowej od cząsteczki białka (a w ogólności każdego innego związku organicznego). Enzymami odpowiedzialnymi za ten proces są fosfatazy alkaliczne i kwasowe.

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 3CaSO4 + 2H3PO4

Wydzielający się w tej reakcji siarczan wapnia można łatwo oddzielić od kwasu fosforowego przez filtrowanie, gdyż nie rozpuszcza się on w wodzie.

Bezwodnikiem kwasu fosforowego jest tlenek fosforu(V), który w kontakcie gorącą wodą przechodzi w kwas: P4O10 + 6H2O → 4H3PO4

Przy mniejszej ilości wody zamiast kwasu ortofosforowego powstają polimeryczne kwasy ortofosforowe (polifosforowe) o ogólnym wzorze H2O×(HPO3)x (najprostszym i najlepiej poznanym kwasem polifosforowym jest kwas pirofosforowy, H4P2O7). Kwasy polifosforowe można też otrzymać w wyniku odparowywania wody z kwasu fosforowego. W praktyce laboratoryjnej często zdarza się, że długo przechowywany kwas fosforowy w niedomkniętej butelce ulega tego rodzaju polimeryzacji z powodu wyparowywania z roztworu wody. Można go jednak zawsze "odtworzyć" dodając do niego odpowiednią ilość wody i lekko podgrzewając, choć proces ten bywa dość czasochłonny. W wyniku ogrzewania kwasu fosforowego powyżej 300 °C powstaje kwas metafosforowy, HPO3 zgodnie z równaniem:

Kwas siarkowy(VI) (zwycz. kwas siarkowy), H2SO4 - nieorganiczny związek chemiczny, jeden z najmocniejszych kwasów - wszystkie układy o mocy większej od kwasu siarkowego 100% nazywa się superkwasami. Bywa zwany krwią przemysłu chemicznego, ze względu na to, że używa się go w bardzo wielu kluczowych syntezach. Sole kwasu siarkowego(VI) to siarczany(VI).

Tlenek fosforu(V) – nieorganiczny związek chemiczny, tlenek kwasowy fosforu na V stopniu utlenienia. Wzór empiryczny tego związku, P2O5, nie odzwierciedla jego prawdziwej struktury typu adamantanu z czterema atomami fosforu w cząsteczce (P4O10).

H3PO4 → HPO3 + H2O

Kwas fosforowy powstaje również podczas działania na fosfor czerwony kwasem azotowym: 3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5 NO.

Reakcja ta jest niebezpieczna i może przebiegać wybuchowo.

Właściwości

Jest kwasem trójprotonowym o średniej mocy (KI = 7,52·10), o stałych dysocjacji: H3PO4 + H2O ⇌ H2PO−4 + H3O K1=1,1×10 H2PO−4 + H2O ⇌ HPO2−4 + H3O K2=1,2×10 HPO2−4 + H2O ⇌ PO3−4 + H3O K3=1,8×10

Przybliżona zawartość kwasu niezdysocjowanego i poszczególnych jonów zmienia się w zależności od pH roztworu następująco:

Kwas tlenowy (oksokwasy) – to kwas nieorganiczny, który zawiera przynajmniej jeden atom tlenu połączony z atomem centralnym kwasu. Przykładem tego rodzaju kwasu jest kwas siarkowy(VI) H2SO4.

Dyrektywa 67/548/EWG w sprawie klasyfikacji niebezpiecznych substancji chemicznych (DSD z ang. Dangerous Substances Directive) z 27 czerwca 1967 roku (z późniejszymi zmianami) jest jednym z głównych przepisów Unii Europejskiej dotyczących bezpieczeństwa chemicznego. Sporządzona z uwzględnieniem art. 100 (art. 94 w wersji skonsolidowanej) Traktatu ustanawiającego Europejską Wspólnotę Gospodarczą.

Rola biologiczna

Kwas fosforowy oraz jego sole i estry pełnią też ważną rolę buforową w płynach ustrojowych, energetyczną (bezwodnikowe wiązania wysokoenergetyczne, np. w ATP i fosfokreatynie) oraz regulatorową (fosforylacja lub defosforylacja białek uaktywnia je biologicznie).

Fosfokreatyna (ATC: C 01 EB 06) – związek gromadzący energię w wiązaniach wysokoenergetycznych, występujący w tkance mięśniowej. Bierze udział w syntezie ATP, przekształcając się pod wpływem kinazy kreatynowej w kreatynę.

Sole - związki chemiczne powstałe w wyniku całkowitego lub częściowego zastąpienia w kwasach atomów wodoru innymi atomami, bądź grupami o właściwościach elektrofilowych, np. kationy metali, jony amonowe i inne postaci XR4+ (gdzie X = {N, P, As, ...}, R - dowolna grupa organiczna) itp. Sole znalazły liczne zastosowania jako nawozy sztuczne, w budownictwie, komunikacji, przemyśle spożywczym i wielu innych. Sole występują w przyrodzie, jako minerały lub w organizmach żywych w roztworach płynów ustrojowych.

Zastosowanie

Kwas fosforowy stosowany głównie do wyrobu nawozów sztucznych (np. superfosfatu podwójnego). W przemyśle spożywczym jest stosowany jako dodatek do napojów gazowanych (np. Coca-Coli) jako regulator kwasowości. Stosowany jest też do wytwarzania fosforanowych powłok ochronnych na metalach, do wytwarzania wielu środków farmaceutycznych, oczyszczania soków w cukrownictwie, odkamieniania armatury w ciepłownictwie, jako płyn do lutowania, w stomatologii, do wyrobu kitów porcelanowych, w lecznictwie i laboratoriach analitycznych. Jest także składnikiem fosolu – odrdzewiacza do stali.

Kwasy nukleinowe - biopolimery zbudowane z nukleotydów. Zasadniczo są dwa rodzaje kwasów nukleinowych: kwas rybonukleinowy (RNA) oraz kwas deoksyrybonukleinowy (DNA). Oba mogą występować pod postacią zarówno pojedynczej jak i podwójnej nici, przy czym zazwyczaj DNA tworzy nić podwójną, a RNA pojedynczą.

Fosforylacja (biochemia) - proces endoenergetyczny polegający na przyłączeniu do białka reszty fosforanowej, przeprowadzany przez enzymy zwane kinazami, zużywające energię zgromadzoną w ATP. Ogólny schemat reakcji przestawia się następująco:

Przypisy

↑ Podręczny słownik chemiczny. Romuald Hassa, Janusz Mrzigod, Janusz Nowakowski (redaktorzy). Wyd. I. Katowice: Videograf II, 2004, s. 213-214. ISBN 83-71-83-240-0.
Informacje o klasyfikacji i oznakowaniu substancji wg załącznika I Dyrektywy 67/548/EWG: Kwas fosforowy (pol.) (tymczasowo niedostępne) w bazie European chemical Substances Information System. Instytut Ochrony Zdrowia i Konsumenta. [dostęp 2010-08-22].
Kwas fosforowy – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.