Phosphate

L’ion phosphate a une masse molaire de 94,97 g/mol, et consiste en un atome de phosphore central entouré de quatre atomes d’oxygène dans un arrangement tétraédrique. Il est la base conjuguée de l’ion hydrogénophosphate H(PO
4)2-
, qui est lui-même la base conjuguée de l’ion dihydrogénophosphate H
2(PO
4)-
, qui est lui-même la base conjuguée de l’acide orthophosphorique, H
3PO

Plusieurs phosphates ne sont pas solubles dans l’eau à température et pression standard. Les phosphates de sodium, de potassium, de rubidium, de césium et d’ammonium sont tous solubles dans l’eau. La plupart des autres phosphates ne sont que faiblement solubles ou sont insolubles dans l’eau. En règle générale, les phosphates d’hydrogène et de dihydrogène sont légèrement plus solubles que les phosphates correspondants.

Equilibres en solutionModifier

Spéciation de l’acide phosphorique

En solution aqueuse, l’acide orthophosphorique et ses trois anions dérivés coexistent selon les équilibres de dissociation et de recombinaison ci-dessous

Les valeurs sont à 25 °C et à une force ionique de 0.

Les valeurs de pKa sont les valeurs de pH où la concentration de chaque espèce est égale à celle de ses bases conjuguées. A pH 1 ou plus bas, l’acide phosphorique est pratiquement non dissocié. Vers pH 4,7 (à mi-chemin entre les deux premières valeurs de pKa), l’ion dihydrogène phosphate, –
, est pratiquement la seule espèce présente. Vers pH 9,8 (à mi-chemin entre les deuxième et troisième valeurs de pKa), l’ion phosphate monohydrogène, 2-
, est la seule espèce présente. A pH 13 ou plus, l’acide est complètement dissocié sous la forme de l’ion phosphate, (PO
4)3-
.

Cela signifie que les sels des ions mono- et di-phosphate peuvent être sélectivement cristallisés à partir d’une solution aqueuse en fixant la valeur du pH à 4,7 ou 9,8.

En effet, H
3PO
4, H
2(PO
4)-
et H(PO
4)2-
se comportent comme des acides faibles séparés car les pKa successifs diffèrent de plus de 4.

Le phosphate peut former de nombreux ions polymères comme le pyrophosphate), (P
2O
7)4-
, et le triphosphate, (P
3O
10)5-
. Les différents ions métaphosphates (qui sont généralement de longs polymères linéaires) ont une formule empirique de (PO
3)-
et se retrouvent dans de nombreux composés.

Biochimie des phosphatesModifié

Dans les systèmes biologiques, le phosphore peut se trouver sous forme d’anions phosphates libres en solution (phosphate inorganique) ou lié à des molécules organiques sous forme de divers organophosphates.

Le phosphate inorganique est généralement désigné par Pi et, à un pH physiologique (homéostatique), il consiste principalement en un mélange d’ions 2-
et –
. À un pH neutre, comme dans le cytosol (pH = 7,0), les concentrations de l’acide orthophosphorique et de ses trois anions ont les rapports

/ ≈ 7,5 × 104 / ≈ 0,62 / ≈ 2,14 × 10-6

Ainsi, seuls les ions –
et 2-
sont présents en quantités significatives dans le cytosol (62% –
, 38% 2-
). Dans le liquide extracellulaire (pH = 7,4), cette proportion est inversée (61% de 2-
, 39% de –
).

Le phosphate inorganique peut être présent également sous forme d’anions pyrophosphate 4-
, qui peuvent donner de l’orthophosphate par hydrolyse :

4-
+ H2O ⇌ 2 2-

Les phosphates organiques sont couramment trouvés sous forme d’esters comme les nucléotides (par exemple AMP, ADP et ATP) et dans l’ADN et l’ARN. Les anions orthophosphates libres peuvent être libérés par l’hydrolyse des liaisons phosphoanhydride dans l’ATP ou l’ADP. Ces réactions de phosphorylation et de déphosphorylation constituent le stockage immédiat et la source d’énergie de nombreux processus métaboliques. L’ATP et l’ADP sont souvent appelés des phosphates à haute énergie, tout comme les phosphagènes dans les tissus musculaires. Des réactions similaires existent pour les autres nucléosides diphosphates et triphosphates.

Os et dentsEdit

Une occurrence importante des phosphates dans les systèmes biologiques est en tant que matériau structurel des os et des dents. Ces structures sont constituées de phosphate de calcium cristallin sous forme d’hydroxyapatite. L’émail dense et dur des dents des mammifères est constitué de fluoroapatite, un hydroxyphosphate de calcium où certains des groupes hydroxyle ont été remplacés par des ions fluorure.

Utilisations en recherche médicale et biologiqueModification

Le type médicinal (sel) du phosphore est le phosphate. Certains phosphates, qui permettent de soigner de nombreuses infections urinaires, sont utilisés pour rendre l’urine plus acide. Pour éviter le développement de calculs de calcium dans les voies urinaires, certains phosphates sont utilisés. Pour les patients qui ne peuvent pas absorber suffisamment de phosphore dans leur alimentation quotidienne, les phosphates sont utilisés comme compléments alimentaires, généralement en raison de certains troubles ou maladies. Les phosphates injectables ne peuvent être manipulés que par le fournisseur de soins de santé ou sous sa supervision.

À l’aide d’une minuscule aiguille, un fournisseur de soins de santé prélèvera un échantillon de sang dans une veine du bras. Une petite quantité de sang serait aspirée dans un tube à essai ou un flacon après l’insertion de l’aiguille. Lorsque l’aiguille entre ou sort, on peut ressentir une petite douleur. Cette opération prend généralement moins de cinq minutes. Ce processus est connu sous le nom de test sanguin de phosphate.

Métabolisme des plantesModifié

Les plantes absorbent le phosphore par plusieurs voies : la voie mycorhizienne à arbuscules et la voie d’absorption directe.