Ácidos fosfóricos y fosfatos

Hay varias clases de ácidos fosfóricos y fosfatos. De muchos fósforo oxoacids, los ácidos fosfóricos constituyen el grupo más grande y más diverso. La serie ácida fosfórica más simple comienza con el ácido (orthophosphoric) monofosfórico, sigue con muchos ácidos oligophosphoric como el diphosphoric (pyrophosphoric) el ácido y concluye en los ácidos polifosfóricos. Pero, las unidades ácidas fosfóricas pueden ligar juntos en anillos o estructuras cíclicas, cadenas (catenarias), o se bifurcaron estructuras, con varias combinaciones posibles. Cada uno de éstos puede formar fosfatos (sales o esters).

Ácido de Orthophosphoric

El compuesto más simple de una serie de ácidos fosfóricos es a veces llamado por su nombre común, orthophosphoric ácido, pero más a menudo llamado por su nombre de IUPAC, simplemente ácido fosfórico, tanto por la gente no técnica como hasta por muchos químicos. También se ha llamado el ácido monofosfórico. La fórmula química de ácido orthophosphoric es HPO y su estructura química se muestra en la ilustración abajo. Hay un artículo separado sobre este compuesto más importante en la serie bajo el ácido Fosfórico. Sin embargo, dos o más moléculas ácidas orthophosphoric pueden ser afiliadas por la condensación en moléculas más grandes por la eliminación del agua. Estos camino, una serie de ácidos polifosfóricos se puede obtener.

3D de ácido de Image:Phosphoric vdW.png|

3D de ácido de Image:Pyrophosphoric vdW.png|

Image:Tripolyphosphoric-acid-3D-vdW.png|

Image:Tetrapolyphosphoric-acid-3D-vdW.png|

Image:Trimetaphosphoric-acid-3D-vdW.png|

Image:Phosphorus pentoxide 3D vdW.png|

Orthophosphate

El ácido de Orthophosphoric tiene tres átomos de hidrógeno unidos a átomos de oxígeno en su estructura. Tres hydrogens son ácidos a grados variados y se pueden perder de la molécula como H iones (o bien referido como protones). Cuando tres iones H se pierden del ácido orthophosphoric, un ión orthophosphate (PO) se forma. Orthophosphate es el más simple en una serie de fosfatos y se llama por lo general sólo el fosfato tanto por la gente no técnica como por muchos químicos igualmente; ver un artículo separado sobre el fosfato para detalles.

Como el ácido orthophosphoric se puede someter hasta a tres disolución o ionizaciones (pérdidas de iones H), tiene tres constantes de la disolución ácidas llamadas K, K, y K. Otra manera de proporcionar la disolución ácida datos constantes es poner en una lista pK, pK, y pK en cambio. Orthophosphate es en cierto modo la base conjugada triple de ácido fosfórico y tiene tres relacionó constantes basicity, K, K, y K, que igualmente tienen pK correspondiente, pK, y valores de pK.

Ácidos polifosfóricos

Cuando dos moléculas ácidas orthophosphoric se condensan en una molécula, pyrophosphoric ácido (HPO) se obtiene así:

:::::: 2 HPO → HPO + HO

La estructura química de ácido pyrophosphoric también se muestra en la ilustración. También hay un artículo separado sobre el ácido de Pyrophosphoric. Tres moléculas ácidas orthophosphoric se pueden condensar en fila para obtener el ácido tripolyphosphoric (HPO), que también se muestra en la ilustración. Este proceso de condensación puede seguir con unidades ácidas orthophosphoric adicionales obteniendo el ácido tetrapolyphosphoric (HPO, imaginado) etcétera. Note que cada unidad fosfórica suplementaria añade 1 H suplementario (hidrógeno) átomo, 1 P suplementario (fósforo) átomo y 3 O suplementarios (oxígeno) átomos. La cadena de la "columna vertebral" de estos tipos de moléculas consiste en alternar P y átomos O covalently unido juntos. Las moléculas ácidas polifosfóricas pueden tener docenas de tales unidades fosfóricas unidas en fila. Una fórmula general para tales compuestos poliácidos es HO (¡QUÉ VA!) H, donde x = el número de unidades fosfóricas en la molécula. Los cuatro átomos de oxígeno unidos a cada átomo de fósforo están en una configuración tetrahedral con el fósforo en el centro del tetraedro y el oxygens en cada una de las cuatro esquinas.

Usado en síntesis orgánica para cyclizations y acylations.

Polifosfatos

Polifosfatos lineales

En una molécula ácida pyrophosphoric, hay cuatro hydrogens unidos a oxygens, y un, dos, tres, o todos los cuatro se pueden perder como H iones. Cuando todos los cuatro se pierden del ácido pyrophosphoric, un ión pyrophosphate se forma. Como los ácidos pyrophosphoric se pueden someter a cuatro disolución, hay cuatro valores de K para ello, así como cuatro valores de pK correspondientes. Del mismo modo, el pyrophosphate es una base con cuatro K y, por supuesto, cuatro valores de pK para recobrar los iones H en orden inverso.

La situación con el pedido más alto ácidos polifosfóricos y polifosfatos sigue de un modo similar. El ácido de Tripolyphosphoric puede perder hasta cinco iones H para formar un ión tripolyphosphate, tetrapolyphosphoric ácido puede perder hasta seis iones H para formar tetrapolyphosphate, etc. Como más disolución por molécula es posible, los intervalos entre pK individual y valores de pK ahora comienzan a hacerse más pequeños por la escala del pH.

Como las moléculas polifosfóricas se ponen cada vez más más grandes y más complejas, prácticamente cualquier número del algo ácido - AH los grupos en ellos se pueden disociar para hacerse oxygens negativamente cobrado, formando numerosas combinaciones de aniones polifosfóricos múltiples y cargados / aniones de polifosfato. Generalmente en una solución acuosa, el grado o porcentaje de la disolución depende del pH de la solución.

Ortho-, pyro-, y los compuestos de tripolyphosphate se han comúnmente usado en detergentes (es decir encargados de limpieza) formulaciones. Por ejemplo, ver el Sodio tripolyphosphate. A veces los pyrophosphate, tripolyphosphate, tetrapolyphosphate, etc. se llaman diphosphate, triphosphate, tetraphosphate, etc., sobre todo cuando son la parte de fosfato esters en la bioquímica. También son usados para escala y control de la corrosión de abastecedores acuáticos potables. Como un inhibidor de la corrosión, los polifosfatos trabajan formando una película protectora en la superficie interior de tubos.

Ácidos de Metaphosphoric y metaphosphates

Las unidades ácidas fosfóricas se pueden unir juntos en anillos (estructuras cíclicas) formándose metaphosphoric moléculas ácidas. El más simple tal compuesto es el ácido trimetaphosphoric o el ácido cyclo-triphosphoric que tiene la fórmula HPO. Su estructura se muestra en la ilustración. Ya que los finales se condensan, su fórmula tiene el que menos HO (agua) que el ácido tripolyphosphoric. Lo que comúnmente se llama trimetaphosphates realmente tienen una mezcla de tallas de toque. Una fórmula general para tales compuestos cíclicos es (HPO) donde x = el número de unidades fosfóricas en la molécula.

Cuando estos ácidos metaphosphoric pierden su hydrogens como H, los aniones cíclicos llamaron metaphosphates se forman. Un ejemplo de un compuesto con tal anión es el sodio hexametaphosphate (NaPO) usado como un sequestrant y un aditivo de la comida.

Polifosfatos bifurcados

El tercer - AH grupo en una unidad ácida orthophosphoric también se puede usar para la condensación con otros grupos fosfóricos para formar ramas en las cadenas polifosfóricas / cadenas de polifosfato. El ejemplo último de la condensación cíclica y que se bifurca sería la unidad de cuatro fosfatos cíclica dos veces bifurcada para formar el anhídrido fosfórico PO; ver la ilustración.

Hidrólisis de polifosfórico / polifosfatos

Estas series de ácidos fosfóricas son la consideración generalmente soluble en agua de la polaridad de las moléculas. El amonio y los fosfatos de álcali también son completamente solubles en el agua. Las sales de la tierra alcalinas comienzan a hacerse menos solubles y las sales de fosfato de varios otros metales son hasta menos solubles. En soluciones acuosas (soluciones del agua), agua gradualmente (sobre el curso de horas) hydrolyzes polifosfatos en fosfatos más pequeños y finalmente en ortho-fosfato, considerando bastante agua. Las condiciones de temperaturas o ácidas más altas pueden acelerar las reacciones de la hidrólisis bastante.

A la inversa, los ácidos polifosfóricos o los polifosfatos a menudo se forman deshidratando una solución ácida fosfórica; en otras palabras, quitando el agua de ello a menudo calentándose y evaporando el agua lejos.

Fosfato y phosphite esters

El -

AH los grupos en ácidos fosfóricos también se pueden condensar con los grupos hydroxyl de alcohols para formar el fosfato esters. Desde orthophosphoric ácido tiene tres - AH grupos, puede esterify con un, dos, o tres moléculas de alcohol para formarse un mono - di - o triester. Ver la imagen de la estructura general de un ortho-(o mono-) fosfato ester abajo a la izquierda, donde cualquier de los grupos R puede ser un hidrógeno o un radical orgánico. Pyro-(o di-) fosfato esters y tripoly-(o tri-) fosfato esters, etc. también son posibles. Cualquiera - AH grupos en los fosfatos en estas moléculas ester puede perder iones H para formar aniones, otra vez según el pH en una solución. En la bioquímica de organismos vivos, hay muchas clases de fosfato (mono), diphosphate, y los compuestos de triphosphate (esencialmente esters), muchos de los cuales desempeñan un papel significativo en el metabolismo como el adenosine diphosphate (ADP) y triphosphate (ATP).

El ácido fosforoso del mismo modo, se puede adherir a moléculas de alcohol para formar un phosphite ester. Ver la imagen de la estructura general abajo a la derecha. Los dos puntos en el P representan al par de electrones solitario del átomo de fósforo.

Véase también

Adelante lectura

Enlaces externos



Buscar