Fosfat adalah, pengertian dan kegunaan

Fosfat adalah garam atau ester dari asam fosfat. Mereka memiliki kesamaan atom fosfor yang dikelilingi oleh empat atom oksigen dalam bentuk tetrahedral. Fosfat sekunder dan tersier tidak larut dalam air, kecuali natrium, kalium, dan amonium.

Fosfat adalah garam asam fosfat. Fosfat penting dalam biokimia. Fosfat memiliki rumus PO43- dan massa molar 94,973 g / mol. Contoh fosfat adalah natrium fosfat. Tiga jenis fosfat yang berbeda diketahui. Mereka ortofosfat, PO43-; metafosfat, PO32-; dan pirofosfat, P2O73-.

Pengertian

Dalam kimia, fosfat adalah anion, garam, gugus fungsi atau ester yang berasal dari asam fosfat. Fosfat paling sering berarti ortofosfat, turunan dari asam ortofosfat H3PO4. Ion fosfat atau ortofosfat [PO4] 3− berasal dari asam fosfat dengan menghilangkan tiga proton H +. Penghapusan satu atau dua proton menghasilkan ion dihidrogen fosfat [H2PO4] dan ion hidrogen fosfat [HPO4] 2−. Nama-nama ini juga digunakan untuk garam anion tersebut, seperti amonium dihidrogen fosfat dan trisodium fosfat.

Dalam kimia organik, fosfat atau ortofosfat adalah organofosfat, ester asam ortofosfat dari bentuk PO 4RR′R ″ di mana satu atau lebih atom hidrogen digantikan oleh kelompok organik. Contohnya adalah trimetil fosfat, (CH3) 3PO4. Istilah ini juga mengacu pada kelompok fungsional trivalen OP (O-) 3 dalam ester tersebut.

Ortofosfat sangat penting di antara berbagai fosfat karena peran kunci mereka dalam biokimia, biogeokimia, dan ekologi, dan kepentingan ekonomi mereka untuk pertanian dan industri. Penambahan dan penghapusan gugus fosfat (fosforilasi dan defosforilasi) adalah langkah-langkah kunci dalam metabolisme sel.

Ortofosfat dapat berkondensasi untuk membentuk pirofosfat.

Struktur Ion Fosfat

Struktur Ion Fosfat

Struktur

Fosfat terbuat dari satu atom fosfor yang dikelilingi oleh empat atom oksigen. Banyak fosfat tidak larut dalam air.

Fosfat dapat dibuat dengan mensubstitusi sebagian atau semua hidrogen asam fosfat dengan logam. Tergantung pada jumlah atom hidrogen yang diganti, senyawa yang dihasilkan digambarkan sebagai fosfat primer, sekunder atau tersier. Fosfat primer dan sekunder mengandung hidrogen dan merupakan garam asam. Fosfat sekunder dan tersier, dengan pengecualian dari natrium, kalium dan amonium memiliki sifat tidak larut dalam air. Natrium fosfat tersier bermanfaat sebagai deterjen dan pelembut air. Fosfat primer cenderung lebih larut.

Kelimpahan

Fosfat adalah bentuk alami unsur fosfor, ditemukan dalam banyak mineral fosfat. Dalam mineralogi dan geologi, fosfat mengacu pada batuan atau bijih yang mengandung ion fosfat. Fosfat anorganik ditambang untuk mendapatkan fosfor untuk digunakan dalam pertanian dan industri.

Penghasil dan pengekspor fosfat global terbesar adalah Maroko. Di Amerika Utara, endapan terbesar terletak di wilayah Lembah Tulang Florida tengah, wilayah Soda Springs di tenggara Idaho, dan pantai Carolina Utara. Deposit yang lebih kecil terletak di Montana, Tennessee, Georgia, dan Carolina Selatan. Negara pulau kecil Nauru dan tetangganya, Pulau Banaba, yang dulunya memiliki endapan fosfat besar dengan kualitas terbaik, telah ditambang secara berlebihan. Batu fosfat juga dapat ditemukan di Mesir, Israel, Sahara Barat, Pulau Navassa, Tunisia, Togo, dan Yordania, negara-negara yang memiliki industri pertambangan fosfat besar.

Kegunaan

Fosfat, yang merupakan komponen penting untuk metabolisme pada tumbuhan dan hewan, membantu dalam langkah pertama dalam oksidasi glukosa dalam tubuh. Kalsium fosfat primer adalah bahan pupuk tanaman.

Garam ortofosfat natrium dan kalium adalah agen umum untuk persiapan larutan buffer untuk sel-sel hewan.

Tanaman mengambil fosfor melalui beberapa jalur: jalur mikoriza arbuskular dan jalur serapan langsung.

Ortofosfat

Fosfat yang paling umum adalah ortofosfat. (Dengan awalan “orto” biasanya disebut asam paling terhidrasi). Mereka mengandung anion PO43-. Ortofosfat tersebar luas di alam, terutama dalam bentuk apatit dan merupakan bagian penting dari gigi dan tulang.

Mereka juga merupakan senyawa esensial dalam perumusan pupuk mineral. Ketiadaannya membatasi pertumbuhan tanaman. Biasanya dalam berkebun, pupuk yang kaya fosfat digunakan untuk mendorong dan memperkuat pembungaan.

Dalam industri makanan, ortofosfat (misalnya dalam bentuk natrium fosfat) digunakan, misalnya dalam produksi keju olahan.

Pasokan fosfor yang cukup dalam bentuk fosfat sangat penting untuk berfungsinya tubuh manusia karena campur tangan dalam proses biokimia yang paling dasar. Dalam percobaan dengan tikus dan mencit, tidak ada efek toksik yang terdeteksi dengan dosis hingga beberapa gram per kilo hewan.

Fosfat merupakan bagian penting dari beban dalam air limbah. Mereka dapat dihilangkan dengan metode fisikokimia, mengendapkannya dengan besi klorida (FeCl3) atau tertahan di lumpur aktif yang dipisahkan dan kemudian dapat diubah menjadi kompos untuk pupuk organik.

Fosfat dalam materi hidup

Dalam materi hidup, fosfor selalu muncul dalam bentuk ion fosfat terlarut (ortofosfat, PO43-); yang, sebagaimana juga dapat diperoleh dari reaksi anorganik, dalam persamaan biokimia disingkat Pi (“fosfat anorganik”).

Selain Pi, pirofosfat (P2O74−), yang disingkat PPi, mungkin terlibat dalam reaksi. Dari hidrolisis yang kedua, yang pertama diperoleh. Hidrolisis ini sangat eksotermis, dan pembentukan jembatan antara atom fosfor sangat endotermik, dan di sinilah fungsi transfer energi biologis didasarkan, terutama ATP.

Fosfat adalah bagian dari nukleotida, monomer yang menjadi dasar komposisi DNA dan asam nukleat lainnya. Ada juga fosfat dalam komposisi beberapa lipid pembentuk membran, seperti fosfogliserida, di mana konstanta ionisasinya yang tinggi berkontribusi pada muatan listrik “kepala hidrofilik”.

Dalam beberapa disiplin ilmu juga sering disebut sebagai sumber fosfor organik karena diproduksi oleh makhluk hidup.

Fosfat organik

Fosfat organik adalah ester dari asam fosfat, dan oleh karena itu dicirikan dengan molekul yang lebih kompleks daripada fosfat lainnya. Mereka mudah disintesis dengan mereaksikan O = PCl3 dengan alkohol yang sesuai dengan adanya basa. Banyak dari ester ini bersifat neurotoksik dan terkait erat dengan gas saraf dan beberapa insektisida. Namun, beberapa telah digunakan untuk melunakkan plastik seperti PVC polivinil klorida.

Trifosfat

Trifosfat 2-O3P-O-PO2 – O-PO32- (garam anhidrida yang dibentuk oleh tiga gugus fosfat) digunakan dalam deterjen untuk melunakkan air karena mereka menutupi kalsium yang membentuk kompleks dan dengan demikian mencegah pengendapannya. Seiring waktu mereka terhidrolisis untuk menghasilkan ortofosfat yang berkontribusi pada eutrofikasi air permukaan. Untuk alasan ini, upaya dilakukan untuk mengganti trifosfat dengan resin organik atau zeolit ​​yang juga memerangkap kalsium dan tidak memiliki efek merugikan ini.

Dampak

Fosfat telah menyebabkan peningkatan perhatian baru-baru ini. Fokusnya adalah pada efek berbahaya lingkungan pada deterjen rumah tangga. Air limbah, dari agen pencuci, mengandung fosfat, yang dikatakan sebagai polutan air.

Kebanyakan deterjen cucian mengandung sekitar 35% hingga 75% natrium

Trifosfat (Na5P3O10), yang melayani dua tujuan. Memberikan larutan basa (pH 9.0 hingga 10.5) diperlukan untuk pembersihan yang efektif dan juga untuk mengikat ion kalsium dan magnesium yang ditemukan di perairan alami dan mencegahnya mengganggu peran pembersihan deterjen.

Eutrofikasi adalah pemupukan berlebihan air secara progresif, di mana massa alga yang sedang mekar, tersedak sungai dan danau. Senyawa fosfor bertindak sebagai pupuk untuk semua kehidupan tanaman, apakah ganggang mengambang bebas atau gulma berakar lebih substansial, dan terlibat dalam eutrofikasi. Banyak negara mengontrol kadar fosfat, sedangkan Swiss telah melarang penggunaan fosfat.

Lingkungan laut rapuh dan lebih tahan daripada ekosistem darat. Ini rapuh karena alasan bahwa nutrisi umumnya hadir dalam konsentrasi yang sangat rendah, dikonsumsi secara permanen oleh organisme hidup dan polutan menyebar dengan cepat.

Danau dan sungai adalah ekosistem yang sangat kompleks. Nutrisi diambil oleh ganggang dan gulma yang berakar. Gulma bertindak sebagai tempat berlindung bagi larva ikan dan zooplankton, yang keduanya memakan alga dan, pada gilirannya, dimakan oleh ikan yang lebih besar. Para ilmuwan telah menyimpulkan bahwa danau yang tidak tercemar dapat menyerap fosfat dalam jumlah besar tanpa ketidakpastian. Ketika pupuk, seperti fosfat, ditambahkan lebih banyak ganggang akan tumbuh, dan akibatnya akan populasi zooplankton dan ikan. Kesulitan hanya muncul ketika danau sudah tidak murni. Zooplankton peka terhadap lingkungannya dan banyak zat beracun bagi mereka. Jika ada zat-zat ini, termasuk fosfat, hadir populasi zooplankton tidak dapat meningkat. Menambahkan fosfat ke sistem yang tercemar ini akan menunjukkan pertumbuhan alga. Massa yang mengambang memotong suplai cahaya. Gulma mati dan terurai menggunakan oksigen terlarut, dan menyebabkan bau belerang dan wabah. Karena tidak memiliki tempat berlindung dan makanan, larva ikan kelaparan. Danau ini sedang dalam perjalanan menuju malapetaka.

Tanpa lahan basah akan ada jumlah minimal air minum segar karena fakta bahwa lahan basah menyaring air danau, sungai dan aliran air kita, secara berurutan mengurangi kontaminasi air. Pertumbuhan tanaman di lahan basah menghilangkan fosfat dan nutrisi tanaman lainnya yang tersapu dari tanah di sekitarnya, sehingga menghambat pertumbuhan alga dan gulma air. Pertumbuhan ini merupakan masalah serius di beberapa saluran air utama Kanada, tempat alga yang mati dan membusuk menghilangkan oksigen yang lebih dalam.

Para peneliti di Universitas Lancaster telah mempelajari danau yang tanaman dan kehidupan binatangnya terbunuh oleh hujan asam. Asam berlebih di danau dapat dinetralkan dengan mudah dengan menambahkan kapur, tetapi ini membuat air kaya akan kalsium. Kehidupan akan berangsur-angsur kembali ke danau tetapi, karena danau-danau ini harus memiliki kadar kalsium yang rendah, itu tidak akan menjadi kehidupan yang sama dengan yang ada di danau sebelum polusi. Jawabannya, mereka telah menyimpulkan, adalah menambahkan fosfat.

Fosfat ini bekerja dengan melindungi air. Ini tergantung pada ion nitrat di danau. Sebaliknya, ion-ion ini juga diproduksi oleh hujan asam, mengandung oksida nitrogen dari sumber pembakaran. Pupuk ini tidak mengubah tingkat pH air. Sebaliknya, mereka merangsang pertumbuhan tanaman. Tanaman menyerap nitrat terlarut, menghasilkan ion hidroksida, yang pada gilirannya menetralkan kelebihan asam.

Penghapusan fosfat dari deterjen tidak akan memperlambat pertumbuhan alga dalam zat yang terkandung. Ini sebenarnya bisa menjadi bencana. Penggantinya dengan boraks pasti akan menjadi bencana. Para ilmuwan tidak yakin peran boraks dalam pertumbuhan tanaman. Tidak diperlukan oleh ganggang dan tanaman mikro lainnya, tetapi sangat penting untuk tumbuhan tingkat tinggi. Namun dalam jumlah yang berlebihan, sekitar 5 mikrogram boron per gram air, boron sangat merusak kehidupan tanaman. Zat yang sangat basa, protein gel dan natrium hidroksida adalah zat berbahaya. Kekhawatiran lain adalah kenyataan setiap tahun ribuan anak menelan deterjen yang mengakibatkan cedera serius atau kematian.

Kesimpulannya, satu-satunya cara untuk mengatasi dampak buruk fosfat adalah dengan mencari alternatif. Namun, pengganti fosfat yang dapat diterima belum ditemukan. Mencuci hanya dengan deterjen sintetis akan membutuhkan begitu banyak deterjen sehingga biaya per mencuci akan meningkat secara signifikan. Alternatif lain adalah substitusi deterjen nonionik sintetis untuk deterjen ionik yang digunakan. Deterjen nonionik tidak diendapkan oleh Kalsium ion Magnesium. Ini akan mengurangi risiko mencemari danau dan sungai kita.



Leave a Reply