Fosfato

Lo ione fosfato ha una massa molare di 94,97 g/mol, e consiste in un atomo di fosforo centrale circondato da quattro atomi di ossigeno in una disposizione tetraedrica. È la base coniugata dello ione idrogeno fosfato H(PO
4)2-
, che a sua volta è la base coniugata dello ione diidrogeno fosfato H
2(PO
4)-
, che a sua volta è la base coniugata dell’acido ortofosforico, H
3PO

Molti fosfati non sono solubili in acqua a temperatura e pressione standard. I fosfati di sodio, potassio, rubidio, cesio e ammonio sono tutti solubili in acqua. La maggior parte degli altri fosfati sono solo leggermente solubili o sono insolubili in acqua. Di regola, i fosfati di idrogeno e diidrogeno sono leggermente più solubili dei fosfati corrispondenti.

Equilibri in soluzioneModifica

Speciazione dell’acido fosforico

In soluzione acquosa, l’acido ortofosforico e i suoi tre anioni derivati coesistono secondo gli equilibri di dissociazione e ricombinazione seguenti

I valori sono a 25 °C e forza ionica 0.

I valori pKa sono i valori di pH in cui la concentrazione di ogni specie è uguale a quella delle sue basi coniugate. A pH 1 o inferiore, l’acido fosforico è praticamente indissociato. Intorno a pH 4,7 (a metà strada tra i primi due valori di pKa) lo ione diidrogeno fosfato, –
, è praticamente l’unica specie presente. Intorno a pH 9,8 (a metà strada tra il secondo e il terzo valore di pKa) lo ione monoidrogeno fosfato, 2-
, è l’unica specie presente. A pH 13 o superiore, l’acido è completamente dissociato come ione fosfato, (PO
4)3-
.

Questo significa che i sali degli ioni mono- e di-fosfato possono essere selettivamente cristallizzati da una soluzione acquosa impostando il valore del pH a 4,7 o 9,8.

In effetti, H
3PO
4, H
2(PO
4)-
e H(PO
4)2-
si comportano come acidi deboli separati perché i pKa successivi differiscono di più di 4.

Il fosfato può formare molti ioni polimerici come il pirofosfato), (P
2O
7)4-
, e il trifosfato, (P
3O
10)5-
. I vari ioni metafosfato (che di solito sono lunghi polimeri lineari) hanno una formula empirica di (PO
3)-
e si trovano in molti composti.

Biochimica dei fosfatiModifica

Nei sistemi biologici, il fosforo può essere trovato come anioni fosfato libero in soluzione (fosfato inorganico) o legato a molecole organiche come vari organofosfati.

Il fosfato inorganico è generalmente denotato Pi e a pH fisiologico (omeostatico) consiste principalmente in una miscela di anioni 2-
e –
. A un pH neutro, come nel citosol (pH = 7,0), le concentrazioni dell’acido ortoforico e dei suoi tre anioni hanno i rapporti

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

Quindi, solo –
e 2-
ioni sono presenti in quantità significative nel citosol (62% –
, 38% 2-
). Nel fluido extracellulare (pH = 7,4), questa proporzione è invertita (61% 2-
, 39% –
).

Il fosfato inorganico può essere presente anche come anioni pirofosfato 4-
, che possono dare ortofosfato per idrolisi:

4-
+ H2O ⇌ 2 2-

I fosfati organici si trovano comunemente sotto forma di esteri come nucleotidi (per esempio AMP, ADP e ATP) e nel DNA e RNA. Gli anioni ortofosfati liberi possono essere rilasciati dall’idrolisi dei legami fosfoanidri in ATP o ADP. Queste reazioni di fosforilazione e defosforilazione sono l’immagazzinamento immediato e la fonte di energia per molti processi metabolici. ATP e ADP sono spesso indicati come fosfati ad alta energia, così come i fosfageni nel tessuto muscolare. Reazioni simili esistono per gli altri difosfati e trifosfati nucleosidici.

Ossa e dentiModifica

Un’importante presenza di fosfati nei sistemi biologici è come materiale strutturale di ossa e denti. Queste strutture sono fatte di fosfato di calcio cristallino sotto forma di idrossiapatite. Lo smalto duro e denso dei denti dei mammiferi consiste di fluoroapatite, un idrossifosfato di calcio in cui alcuni dei gruppi ossidrilici sono stati sostituiti da ioni fluoruro.

Usi della ricerca medica e biologicaModifica

Il tipo medicinale (sale) del fosforo è il fosfato. Alcuni fosfati, che aiutano a curare molte infezioni del tratto urinario, sono usati per rendere l’urina più acida. Per evitare lo sviluppo di calcoli di calcio nel tratto urinario, si usano alcuni fosfati. Per i pazienti che non sono in grado di ottenere abbastanza fosforo nella loro dieta quotidiana, i fosfati sono utilizzati come integratori alimentari, di solito a causa di alcuni disturbi o malattie. I fosfati iniettabili possono essere maneggiati solo dall’operatore sanitario o sotto la sua supervisione.

Utilizzando un piccolo ago, un operatore sanitario prenderà un campione di sangue da una vena del braccio. Una piccola quantità di sangue verrebbe prelevata in una provetta o fiala dopo l’inserimento dell’ago. Quando l’ago entra o esce, si può sentire un po’ di dolore. In genere ci vogliono meno di cinque minuti per fare questo. Questo processo è noto come esame del sangue dei fosfati.

Metabolismo delle pianteModifica

Le piante assumono il fosforo attraverso diverse vie: la via delle micorrize arbustive e la via dell’assorbimento diretto.