El ion fosfato tiene una masa molar de 94,97 g/mol, y está formado por un átomo de fósforo central rodeado por cuatro átomos de oxígeno en una disposición tetraédrica. Es la base conjugada del ion fosfato de hidrógeno H(PO
4)2-
, que a su vez es la base conjugada del ion fosfato de dihidrógeno H
2(PO
4)-
, que a su vez es la base conjugada del ácido ortofosfórico, H
3PO
Muchos fosfatos no son solubles en agua a temperatura y presión estándar. Los fosfatos de sodio, potasio, rubidio, cesio y amonio son todos solubles en agua. La mayoría de los demás fosfatos son sólo ligeramente solubles o son insolubles en agua. Por regla general, los fosfatos de hidrógeno y dihidrógeno son ligeramente más solubles que los fosfatos correspondientes.
Equilibrio en soluciónEditar
En solución acuosa, el ácido ortofosfórico y sus tres aniones derivados coexisten según los equilibrios de disociación y recombinación siguientes
| Equilibrio | Constante de disociación Ka | pKa | H3PO4 ⇌ H 2PO- 4 + H+ |
Ka1 = / ≈ 7.5 × 10-3 | pKa1 = 2,14 |
|---|---|---|
| H 2PO- 4 ⇌ HPO2- 4 + H+ |
Ka2 = / ≈ 6.2 × 10-8 | pKa2 = 7,20 |
| HPO2- 4 ⇌ PO3- 4 + H+ |
Ka3 = / ≈ 2.14 × 10-13 | pKa3 = 12,37 |
Los valores son a 25 °C y fuerza iónica 0.
Los valores de pKa son los valores de pH donde la concentración de cada especie es igual a la de sus bases conjugadas. A pH 1 o inferior, el ácido fosfórico está prácticamente sin disociar. Alrededor de pH 4,7 (a medio camino entre los dos primeros valores de pKa) el ion fosfato dihidrógeno, –
, es prácticamente la única especie presente. Alrededor de pH 9,8 (a medio camino entre el segundo y el tercer valor de pKa) el ion fosfato monohidrógeno, 2-
, es la única especie presente. A pH 13 o superior, el ácido se disocia completamente como el ion fosfato, (PO
4)3-
.
Esto significa que las sales de los iones monofosfato y di-fosfato pueden cristalizarse selectivamente a partir de una solución acuosa ajustando el valor de pH a 4,7 o 9,8.
En efecto, H
3PO
4, H
2(PO
4)-
y H(PO
4)2-
se comportan como ácidos débiles separados porque los pKa sucesivos difieren en más de 4.
El fosfato puede formar muchos iones poliméricos como el pirofosfato), (P
2O
7)4-
, y el trifosfato, (P
3O
10)5-
. Los distintos iones metafosfato (que suelen ser polímeros lineales largos) tienen una fórmula empírica de (PO
3)-
y se encuentran en muchos compuestos.
Bioquímica de los fosfatosEditar
En los sistemas biológicos, el fósforo puede encontrarse como aniones de fosfato libre en solución (fosfato inorgánico) o unido a moléculas orgánicas como varios organofosfatos.
El fosfato inorgánico se denota generalmente Pi y a pH fisiológico (homeostático) consiste principalmente en una mezcla de iones 2-
y –
. A un pH neutro, como en el citosol (pH = 7,0), las concentraciones del ácido ortofosfórico y sus tres aniones tienen las proporciones
/ ≈ 7,5 × 104 / ≈ 0,62 / ≈ 2,14 × 10-6
Así, sólo los iones –
y 2-
están presentes en cantidades significativas en el citosol (62% –
, 38% 2-
). En el líquido extracelular (pH = 7,4), esta proporción se invierte (61% 2-
, 39% –
).
El fosfato inorgánico puede estar presente también como aniones pirofosfato 4-
, que pueden dar ortofosfato por hidrólisis:
4-
+ H2O ⇌ 2 2-
Los fosfatos orgánicos se encuentran comúnmente en forma de ésteres como nucleótidos (por ejemplo, AMP, ADP y ATP) y en el ADN y el ARN. Los aniones ortofosfato libres pueden ser liberados por la hidrólisis de los enlaces fosfoanhídridos en el ATP o el ADP. Estas reacciones de fosforilación y desfosforilación son el almacenamiento inmediato y la fuente de energía para muchos procesos metabólicos. El ATP y el ADP suelen denominarse fosfatos de alta energía, al igual que los fosfágenos del tejido muscular. Existen reacciones similares para los demás difosfatos y trifosfatos de nucleósidos.