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磷酸盐

2020-10-16

出处：族谱网

作者：阿族小谱

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化学特性在酸性溶液下磷酸官能团的结构式。在碱性的溶液下，该官能团会释放两个氢原子，并离化磷酸盐带有-2的形式电荷。磷酸盐离子是一个多原子的离子，其实验式是PO4，而分子量是94.97。它包含一个磷原子，并由四个氧原子所包围，形成一个正四面体。磷酸盐离子带有-3的形式电荷，且是磷酸氢盐离子（HPO4）的共轭碱；磷酸氢盐离子则是磷酸二氢盐离子（H2PO4）的共轭碱；而磷酸二氢盐离子又是磷酸（H3PO4）的共轭碱。它是一个超价分子（磷原子在其价壳层有着10个电子）。如果磷酸盐作为一种有机磷化合物就被称为磷酸酯，其化学式为OP（OR）3。除了一些碱金属外，大部分磷酸盐，在标准状态下，都是不可溶于水的。在稀释的水溶液中，磷酸盐以四种形式存在。在强碱环境下，磷酸盐离子（PO4）会较多；而在弱碱的环境下，磷酸氢盐离子（HPO4）则较多。在弱酸的环境下，磷酸二氢盐离子（H2PO4）较为普遍；而在强酸的环境...

化学特性

在酸性溶液下磷酸官能团的结构式。在碱性的溶液下，该官能团会释放两个氢原子，并离化磷酸盐带有-2的形式电荷。

磷酸盐离子是一个多原子的离子，其实验式是PO4，而分子量是94.97。它包含一个磷原子，并由四个氧原子所包围，形成一个正四面体。磷酸盐离子带有-3的形式电荷，且是磷酸氢盐离子（HPO4）的共轭碱；磷酸氢盐离子则是磷酸二氢盐离子（H2PO4）的共轭碱；而磷酸二氢盐离子又是磷酸（H3PO4）的共轭碱。它是一个超价分子（磷原子在其价壳层有着10个电子）。如果磷酸盐作为一种有机磷化合物就被称为磷酸酯，其化学式为OP（OR）3。

除了一些碱金属外，大部分磷酸盐，在标准状态下，都是不可溶于水的。

在稀释的水溶液中，磷酸盐以四种形式存在。在强碱环境下，磷酸盐离子（PO4）会较多；而在弱碱的环境下，磷酸氢盐离子（HPO4）则较多。在弱酸的环境下，磷酸二氢盐离子（H2PO4）较为普遍；而在强酸的环境下，则水溶的磷酸（H3PO4）是主要存在的形式。更精确的就是以下三种平衡反应：

在25℃的环境下有以各种不同的酸度系数（mol/L）：

若在强碱的pH值下（pH=13），可以发现：

[H2PO4− − -->][H3PO4]≃ ≃ -->7.5× × -->1010 , [HPO42− − -->][H2PO4− − -->]≃ ≃ -->6.2× × -->105 , [PO43− − -->][HPO42− − -->]≃ ≃ -->2.14{\displaystyle {\frac {[H_{2}PO_{4}^{-}]}{[H_{3}PO_{4}]}}\simeq 7.5\times 10^{10}{\mbox{ , }}{\frac {[HPO_{4}^{2-}]}{[H_{2}PO_{4}^{-}]}}\simeq 6.2\times 10^{5}{\mbox{ , }}{\frac {[PO_{4}^{3-}]}{[HPO_{4}^{2-}]}}\simeq 2.14}

可见只有磷酸盐（PO4）及磷酸氢盐（HPO4）是主要的成分。

若在中和的pH值下（例如原生质，pH=7.0），可以发现：

[H2PO4− − -->][H3PO4]≃ ≃ -->7.5× × -->104 , [HPO42− − -->][H2PO4− − -->]≃ ≃ -->0.62 , [PO43− − -->][HPO42− − -->]≃ ≃ -->2.14× × -->10− − -->6{\displaystyle {\frac {[H_{2}PO_{4}^{-}]}{[H_{3}PO_{4}]}}\simeq 7.5\times 10^{4}{\mbox{ , }}{\frac {[HPO_{4}^{2-}]}{[H_{2}PO_{4}^{-}]}}\simeq 0.62{\mbox{ , }}{\frac {[PO_{4}^{3-}]}{[HPO_{4}^{2-}]}}\simeq 2.14\times 10^{-6}}

所以只有磷酸二氢盐（H2PO4）及磷酸氢盐（HPO4）离子是主要成分（当中62%是H2PO4，38%是HPO4）。需要留意的是在细胞外体液（其pH约为7.4），这个比例会倒转（61%是HPO4，39%是H2PO4）。

若在强酸的pH值下（pH=1），可以发现：

[H2PO4− − -->][H3PO4]≃ ≃ -->0.075 , [HPO42− − -->][H2PO4− − -->]≃ ≃ -->6.2× × -->10− − -->7 , [PO43− − -->][HPO42− − -->]≃ ≃ -->2.14× × -->10− − -->12{\displaystyle {\frac {[H_{2}PO_{4}^{-}]}{[H_{3}PO_{4}]}}\simeq 0.075{\mbox{ , }}{\frac {[HPO_{4}^{2-}]}{[H_{2}PO_{4}^{-}]}}\simeq 6.2\times 10^{-7}{\mbox{ , }}{\frac {[PO_{4}^{3-}]}{[HPO_{4}^{2-}]}}\simeq 2.14\times 10^{-12}}

可见H3PO4，相较于H2PO4是最多的。实际上HPO4及PO4会接近消失。

磷酸盐可以形成聚合离子的二磷酸盐（亦即焦磷酸盐，P2O7）、三磷酸盐（P3O10）等。多种的偏磷酸盐离子都有着一个实验式的PO3，且是在普遍在多种化合物。

磷酸盐矿产可以包含大量自然产生的铀。若吸收了这些土壤改良剂可以引致农作物含有铀成分。

出现

磷酸石样本

磷酸盐是元素磷自然产生的形态，在多种磷酸盐矿物中可以找到。元素的磷或是磷化物是很难发现的（只有极少量在陨石中可以找到）。在矿物学及地质学，磷酸盐是指含有磷酸盐离子的石或矿石。

在北美洲最大型的磷矿粉矿床位于美国的佛罗里达州中部、爱德荷州的索达斯普陵、北卡罗莱那州沿岸区域。而其次的是位于蒙大拿州、田纳西州、乔治亚州及南卡罗莱那州近查尔斯顿。瑙鲁这个细少的岛国就曾经是有着大量高质素的磷酸盐矿产，但现时已被大量挖掘。磷矿粉亦可以在纳弗沙岛、摩洛哥、突尼斯、以色列、多哥及约旦找到，这些地方亦有大量的磷酸盐矿业。

在生物中，磷是以溶液中游离的磷酸盐离子的形态出现，称为“无机磷酸盐”，这是要与其他在磷酸酯中的磷酸盐作出区别的。无机磷酸盐是会以Pi来表示，它可以是由焦磷酸盐（以PPi来表示）水解而得：

但是，磷酸盐最普遍是以一磷酸腺苷（AMP）、二磷酸腺苷（ADP）、三磷酸腺苷（ATP）、脱氧核糖核酸（DNA）及核糖核酸（RNA）的形式出现，且可以经由水解ADP或ATP而被释放出来。对于其他的二磷或三磷核苷亦有相似的反应。在ADP及ATP，或其他二磷及三磷核苷中的磷酸酐键，包含着大量的能量，所以它们在生物中有着重要的地位。它们一般会被称为高能磷酸磷，就像在肌肉组织中的磷酸肌酸一样。一些如膦的化合物在有机化学上亦会被使用，但它却似乎没有自然的相应物。

由于磷酸盐对生物的重要性，所以在生态学上，它是高度被采集。因此，它在环境中往往是限量试剂，而它的可得性则决定生物成长的速度。将大量的磷酸盐加入缺乏磷酸盐的环境或微生物环境中，会对生态有着重大的影响。例如，某一种生物的暴涨会使其他生物死亡。另外耗氧的种群也会消亡（参见富营养化）。在污染的问题下，磷酸盐是总溶解固体量（一种主要的水质指标）的主要成分。

用途