Fosfato de potasio

¿Qué es el fosfato de potasio?

El fosfato de potasio es un compuesto inorgánico formado por tres iones potasio K⁺ y un ion fosfato PO₄^3-. Su fórmula química es K₃PO₄. Es un sólido incoloro o blanco cristalino, muy soluble en agua, formando soluciones alcalinas, esto es, con muchos iones OH^–, por lo tanto, pH básico.

El ion fosfato tiene una función importante en las células que tiene que ver con el almacenamiento de energía. Se usa ampliamente en reacciones de química orgánica en las que puede actuar como base, es decir, tomando protones H⁺. También puede funcionar como catalizador o acelerador de algunas reacciones.

Se ha utilizado para disminuir el ataque de ciertos insectos en plantas de trigo, pues las hace más resistentes a estos. Sin embargo, se ha observado que favorece el desprendimiento de metano (CH₄), un gas de efecto invernadero, de microcultivos de arroz.

Se ha empleado como laxante, para aumentar el tiempo de duración de una anestesia local, para frenar caries y para ayudar a recubrir superficies, entre otras aplicaciones.

Estructura del fosfato de potasio

El fosfato de potasio está formado por tres cationes potasio K⁺ y un anión fosfato PO₄^3-.

El ion fosfato PO₄^3- está formado por un átomo de fósforo (P) y cuatro átomos de oxígeno (O), donde el fósforo tiene un estado de oxidación de +5 y los oxígenos una valencia de -2.

Nomenclatura del fosfato de potasio

• Fosfato de potasio.
• Fosfato de tripotasio.
• Fosfato tribásico de potasio.
• Ortofosfato de tripotasio.

Propiedades del fosfato de potasio

• Estado físico. Sólido incoloro o blanco cristalino.
• Peso molecular. 212,27 g/mol.
• Punto de fusión. 1340 °C.
• Densidad. 2,564 g/cm³
• Solubilidad. Muy soluble en agua: 106 g/100 g de agua a 25 °C. Insoluble en etanol.
• pH. Una solución con 1% de K₃PO₄ tiene un pH de 11,5-12,3.
• Propiedades químicas. Al disolverse en agua, el fosfato de potasio se separa en los tres cationes potasio K⁺ y el anión fosfato PO₄^3-. El anión fosfato toma un protón del agua y se forma el anión hidrogenofosfato HPO₄^2-. Este último, a su vez, toma otro protón del agua y se convierte en el anión dihidrogenofosfato H₂PO₄^–. PO₄^3- + H₂O ⇔ HPO₄^2- + OH-     HPO₄^2- + H₂O ⇔ H₂PO₄^– + OH^–. Al formarse iones OH^– la solución acuosa se vuelve alcalina.
• Otras propiedades. Además de la forma anhidra (sin agua), posee varias formas hidratadas; esto significa que la molécula de K₃PO₄ puede ir acompañada de una o más moléculas de agua dentro de la estructura cristalina. Por esta razón, puede formar, por ejemplo, el monohidrato K₃PO₄.H₂O, el trihidrato K₃PO₄.3H₂O, el heptahidrato y el nonahidrato.
• Función del fosfato en el organismo humano. El ion fosfato PO₄^3- es el anión más abundante del interior de las células y ejerce una función importante en el almacenamiento de energía. También participa en actividades de formación y nutrición de los huesos y dientes, pues regula la concentración de calcio en el suero sanguíneo y en numerosas reacciones de transferencia de energía en la célula.

Obtención del fosfato de potasio

El fosfato de potasio se puede obtener partiendo de la reacción entre el cloruro de potasio KCl y el fosfato de amonio (NH₄)₃PO₄.

Cloruro de potasio + Fosfato de amonio → Fosfato de potasio + Cloruro de amonio

3 KCl + (NH₄)₃PO₄ → K₃PO₄ + 3 NH₄Cl

Usos del fosfato de potasio

• Como base en reacciones de química orgánica. El fosfato de potasio K₃PO₄ se ha utilizado en varias reacciones de química orgánica. Por ejemplo, sirve en la síntesis de acetilenos partiendo de compuestos dibromados. En dicha síntesis ocurre una deshidrobromación (eliminación de hidrógeno y bromo), donde el K₃PO₄ sólido anhidro (sin agua) actúa como una base suave y toma dos protones de la molécula, se eliminan los dos átomos de bromo y se obtiene el acetileno correspondiente. C₆H₅-CHBr-CH₂Br + 2 K₃PO₄ → C₆H₅-C≡CH + 2 KBr + 2 K₂HPO₄
• Como catalizador. El K₃PO₄ sirve como catalizador en diversas reacciones de química orgánica. Por ejemplo, se ha empleado como sólido para la obtención de biodiésel a partir de aceite para freír usado. El biodiésel es un combustible similar al diésel pero obtenido a partir de grasas o aceites naturales usados o no. El fosfato de potasio resultó más efectivo como catalizador o acelerador de dicha reacción que el fosfato de sodio Na₃PO₄ y el óxido de calcio CaO.
• En agricultura. El K₃PO₄ se ha utilizado para tratar plantas de trigo y hacerlas resistentes a ciertas plagas. Algunos investigadores trataron plántulas de trigo con fosfato de potasio y resultó que este induce resistencia contra el áfido Diuraphis noxia, un insecto que ataca dichas plantas. Tras aplicar una solución diluida de K₃PO₄ sobre las plántulas se observó menos severidad de los síntomas causados por esos insectos y disminución del número de áfidos alimentándose de estas.
• En aplicaciones médicas. Se ha empleado para modificar el efecto anestésico de la lidocaína, un anestésico local. Un anestésico local es un fármaco que cuando se aplica en una zona del cuerpo produce pérdida de sensibilidad al dolor en esa zona. Se encontró que el K₃PO₄ permite prolongar la anestesia local de la lidocaína.
• Como laxante. El fosfato de potasio aumenta la fluidez del contenido intestinal pues ayuda a retener el agua en el intestino, lo que induce de forma indirecta la contracción del músculo intestinal.
• En medicina veterinaria. El K₃PO₄ se utiliza en animales con cetoacidosis diabética (una complicación de la diabetes) para tratar la hipofosfatemia (poca cantidad de fosfato en la sangre). Sin embargo, cuando se suministra en exceso puede causar hipocalcemia (poco calcio en la sangre), hiperfosfatemia (exceso de fosfato en la sangre), contracción involuntaria de los músculos, mineralización de los tejidos blandos y fallo de los riñones.
• En la obtención de ADN. Se ha empleado como buffer para purificar ADN en los laboratorios de genética. El ADN es una proteína que se encuentra en las células y contiene toda la información genética necesaria para el desarrollo y funcionamiento de los seres vivos. Al aislar el ADN, los científicos ahondan en el estudio de cómo se transmiten los caracteres hereditarios, por lo que el fosfato de potasio resulta de mucha ayuda.
• En varias aplicaciones. Sirve también:
  • como suplemento dietético,
  • para reemplazo de electrolitos,
  • como buffer, esto es, como un sistema químico que permite controlar los niveles de iones OH^– o hidrógeno H⁺ en solución acuosa,
  • para frenar o inhibir la formación de caries dentales,
  • como inhibidor de corrosión y agente antiincrustante,
  • como agente para tratar superficies y agente de recubrimiento,
  • como anticongelante,
  • en productos de limpieza.

• Aspecto negativo para su uso en la agricultura. Ciertos investigadores encontraron que al añadir K₃PO₄ a un microcultivo de arroz se incrementa la emisión de metano (CH₄) a la atmósfera. El metano es un gas que contribuye al efecto invernadero y al aumento de la temperatura del planeta.

Referencias

1. Potassium phosphate. Recuperado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Panciera, D.L. Fluid Therapy in Endocrine and Metabolic Disorders. Phosphorus Supplementation. In Fluid, Electrolyte, and Acid-Base Disorders in Small Animal Practice (Fourth Edition). Recuperado de sciencedirect.com.
3. Guan, G. et al. Tri-potassium phosphate as a solid catalyst for biodiesel production from waste cooking oil. Fuel Processing Technology. Recuperado de sciencedirect.com.
4. Lide, D.R. (editor). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85^th CRC Press.
5. Smokefoot. Tripotassium phosphate. Recuperado de en.wikipedia.org.