Калий фосфорнокислый однозамещенный: свойства и применение

Калий фосфорнокислый однозамещенный - удивительное вещество с уникальными химическими и физическими свойствами. Эта соль широко используется в промышленности, сельском хозяйстве и даже медицине. Давайте разберемся, что же представляет собой это соединение и почему оно так важно.

Общая информация

Калий фосфорнокислый однозамещенный - это калиевая соль ортофосфорной кислоты с химической формулой KH₂PO₄. Это белый кристаллический порошок без запаха с плотностью 2,34 г/см³. Температура плавления составляет 252,6°С. При нагревании до этой температуры KH₂PO₄ разлагается с выделением воды.

В воде это вещество хорошо растворимо. Например, при 20°С в 100 мл H₂O может раствориться 22,6 г KH₂PO₄, а при 90°С - уже 83,5 г. Это важное свойство широко используется на практике.

Получение

В лабораторных условиях калий фосфорнокислый однозамещенный можно получить, добавляя ортофосфорную кислоту H₃PO₄ к водным растворам гидроксида калия KOH или карбоната калия K₂CO₃ в необходимой пропорции.

В промышленности чаще используется метод нейтрализации, когда к расплаву фосфорной кислоты при температуре около 60°С при перемешивании добавляют гидроксид калия до достижения нужного значения pH. Полученный раствор затем охлаждают до 20°С, выпавшие кристаллы KH₂PO₄ отфильтровывают, промывают этанолом и сушат.

Применение калия фосфорнокислого однозамещенного

Благодаря своим свойствам, это вещество нашло широкое применение в разных областях.

• Используется в пищевой промышленности (E339) для регулирования кислотности, в качестве эмульгатора.
• Применяется в сельском хозяйстве как минеральное калийно-фосфорное удобрение для корневых и внекорневых подкормок.
• Является компонентом некоторых фармацевтических препаратов, которые назначают для лечения гипофосфатемии.
• Играет важную роль при получении пенициллина - используется для выращивания плесневых грибов.

Кроме того, это вещество применяют для приготовления фосфатных буферных растворов, используемых в химических лабораториях и для определенных технологических процессов.

Требования безопасности

KH₂PO₄ относится к умеренно опасным веществам (3 класс опасности). При работе с ним следует соблюдать меры предосторожности:

1. Использовать средства защиты органов дыхания и кожных покровов.
2. Проводить работы в вытяжном шкафу.
3. Не допускать попадания вещества в организм.
4. После работы вымыть руки.

При соблюдении правил техники безопасности риск неблагоприятного воздействия минимален.

Калий фосфорнокислый однозамещенный ГОСТ

В России действует ГОСТ 5849-85 «Соли калия удобрений минеральных. Технические условия». Этот документ регламентирует требования к качеству данного вещества, используемого в качестве удобрения в сельском хозяйстве.

Согласно ГОСТ, содержание основного вещества KH₂PO₄ в препарате должно быть не менее 95,5%. Примеси других солей калия не допускаются.

Допустимо содержание в удобрении:

• хлорид-ионов не более 0,2%
• сульфат-ионов не более 0,5%
• азотнокислых солей не более 0,5%

Области использования в электронике и оптике

Благодаря своим уникальным физическим свойствам, KH2PO4 также нашел применение в электронике и нелинейной оптике.

Кристаллы этого вещества обладают эффектом сегнетоэлектричества и генерируют электрическое поле при наличии механических напряжений. Электропроводность калия фосфорнокислого однозамещенного при этом изменяется, что используется в измерительных преобразователях давления и ускорения.

Благодаря нелинейно оптическим свойствам, KH2PO4 применяют для удвоения частоты лазерного излучения, в качестве оптических ограничителей и модуляторов.

Фосфатные буферы на основе KH2PO4

Водные растворы этой соли широко используются в качестве фосфатных буферов для поддержания постоянства pH в биохимических исследованиях и технологических процессах.

Буферный раствор готовят смешиванием 1М KH2PO4 и 1М K2HPO4 в соотношении 8:13. Полученный раствор имеет pH = 6,8 и высокую буферную емкость.

Электропроводность растворов КФО

Электропроводность водных растворов KH2PO4 линейно возрастает с увеличением концентрации и температуры.

Например, для 2% раствора этой соли удельная электропроводность составляет около 7,1 мСм/см при 18°С. В то время как для насыщенного раствора при 90°С она возрастает до 35,5 мСм/см.

Перспективы дальнейших исследований

Несмотря на широкое применение, KH2PO4 остается перспективным объектом для научных исследований.

В частности, ведутся работы по созданию твердых растворов на основе КФО с другими оптически активными солями для улучшения нелинейно оптических свойств.

Также изучается возможность использования нанокристаллов KH2PO4 в катализаторах и высокочувствительных сенсорах для определения влажности и наличия паров органических веществ.