Фосфат калия: получение, свойства, реакции, польза и вред, применение

Встретить фосфаты калия можно практически в каждой сфере, но наибольшей популярности они пользуются в области производства продуктов питания. В их составе добавку обозначают при помощи индекса Е340. Ее добавляют в пломбир, растворимый кофе, изделия из рыбы и мяса. В вышеперечисленных продуктах, пищевая добавка применяется для предотвращения окисления.

Пищевая добавка принадлежит к категории неорганических веществ. Внешне фосфаты калия представляют собой однородный порошок из прозрачных мелких крупиц без запаха. Они легко растворяется в воде при любых условиях, но не растворяются в спирте. При воздействии повышенными температурами происходит полное обезвоживание вещества.

Кристаллическая решетка однозамещенного фосфата калия

Фосфаты калия играют огромное значение в обеспечении правильной работы организма – они регулируют скорость метаболизма и отвечают за кислотно-щелочной баланс, обеспечивают правильную работу почек. Однако злоупотреблять препаратами, содержащими добавку не стоит – в больших количествах она может стать причиной нарушения работы ЖКТ.

Что такое фосфаты калия: их особенности

Фосфаты калия – это группа неорганических соединений, широко применяющихся как в пищевой, так и в химической промышленности; встретить их можно также в сельском хозяйстве и фармацевтике. В составе продуктов питания они отвечают за нормализацию уровня кислотности, поддержание требуемой консистенции и стойкости окраски, выполняют роль эмульгаторов, обеспечивающих смешивание отдельных компонентов. Помимо этого, пищевая добавка Е340 обладает способностью предотвращать окисление продуктов.

В настоящее время известны 3 основные разновидности фосфата калия:

• однозамещенный (KH₂PO₄);
• двузамещенный (K₂HPO₄);
• трехзамещенный (K₃PO₄).

Пищевая добавка великолепно растворяется в обычной воде вне зависимости от ее температуры, но не реагирует со спиртом – при попадании в спиртовой раствор порошок просто оседает на дно лабораторной посуды.

На крупных химических предприятиях большие объемы реагента получают в ходе смешивания ортофосфорной кислоты с одним из двух соединений – едким калием или углекислым калием.

Формула фосфата калия и его основные свойства

Наиболее часто как в химической, так и в других отраслях промышленности используется ортофосфат калия трехзамещенный. Его формула выглядит следующим образом:

K₃PO₄

Вещество выглядит как смесь бесцветных кристаллов, не имеющих запаха.

Реагент хорошо растворяется в воде, но не меняет своего состояния при попадании в спирт, обладает высоким показателем гигроскопичности.

Фосфат калия принадлежит к классу неорганических веществ.

В нормальных условиях его плотность составляет 2,56 г/см³.

Температура, при которой кристаллы начинают плавиться – 1640˚С.

Молярная масса – 213 г/моль.

Растворимость в воде при температуре 20˚С составляет 99 г на 100 г жидкости.

Методы получения

Наибольшей популярностью пользуется метод, предполагающий смешивание ортофосфорной кислоты с высококонцентрированным едким калием:

H₃PO₄ + 3KOH → K₃PO₄ + 3H₂O

Также возможно применение методики получения вещества посредством смешивания избыточного количества углекислого калия с фосфорным ангидридом, в результате чего получаются фосфат калия и вода:

6KOH + P₂O₅ → 2K₃PO₄ + 3h3O

На 3 месте находится метод получения вещества в ходе смешивания калия с ортофосфорной кислотой:

6K + 2H₃PO₄ → 2K₃PO₄ + 3H₂↑

На крупных предприятиях часто используют способ, основанный на нейтрализации кислых минеральных солей, в ходе которого смешивают дигидрофосфат калия с концентрированным гидроксидом калия:

KH₂PO₄ + 2KOH → K₃PO₄ + 2H₂O

Реже применяется методика, предполагающая смешивание основных оксидов с кислотами. Для получения вещества соединяют оксид калия и ортофосфорную кислоту:

3K₂O + 2H₃PO₄ → 2K₃PO₄ + 3H₂O

Основные реакции

Наиболее часто реагент используют для получения гидрофосфата калия:

2K₃PO₄ + H₃PO₄ → 3K₂HPO₄

Фосфат калия также участвует в реакции ионного обмена с выпадением осадка в виде фосфата серебра и образования нитрата калия:

K₃PO₄ + 3AgNO₃ → 3KNO₃ + Ag₃PO₄↓

Реагенту также характерна реакция гидролиза по аниону:

K₃PO₄ + H₂O → K₂HPO₄ +K+OH

Соединение вступает в реакцию с хлоридом индия с образованием ортофосфата индия и хлористого калия:

InCl₃ + K₃PO₄ → InPO₄ + 3KCl

При воздействии повышенной температурой реагент разлагается на окись калия и фосфорный ангидрид:

2K₃PO₄ → 3К₂О + Р₂О₅ (t˚)

Сферы применения фосфата калия

Фосфат калия востребован во многих сферах: его используют технологи пищевых предприятий, химики, работники сельского хозяйства; обнаружить соединение можно в составе лекарственных препаратов, бытовой химии и уходовой косметики. Фосфат калия является важным компонентом электролитов, применяемых при производстве каучуков.

Помимо прочего, обнаружить добавку можно в составе некоторых средств для ухода за ротовой полостью и удобрений, применяющихся в сельском хозяйстве.

Применение фосфата калия в пищевой промышленности

В производстве продуктов питания фосфаты калия известны под индексом Е340. Обнаружить такую пищевую добавку можно в составе практически всех фруктовых, овощных, мясных и рыбных консервов, в кофе, яичном порошке, сухом молоке, сахарной пудре и других сыпучих продуктах.

В консервированных продуктах пищевая добавка отвечает за сохранение формы и консистенции обрабатываемого продукта – благодаря ей консервированные персики остаются круглыми, а рыбное филе сохраняет свою текстуру. В мелкодисперсных продуктах Е340 выполняет роль разрыхлителя, препятствующего образованию комочков.

Также фосфат калия способен удерживать влагу в составе продукта, тем самым увеличивая его объем и, как результат, стоимость. Даже при продолжительном хранении продукты, включающие в свой состав фосфат калия, не теряют внешней привлекательности и вкусовых характеристик.

Без фосфатов калия сложно представить себе процесс производства мороженого. Добавка применяется как эмульгатор, позволяющий с легкостью смешивать компоненты, которые невозможно объединить в обычном состоянии. Кроме того, фосфат калия придает готовому десерту однородную консистенцию и делает массу более устойчивой.

В сладких газированных напитках пищевая добавка Е340 применяется как усилитель вкуса, аналогичные функции ложатся на нее в составе некоторых алкогольных напитков и всевозможных сладостей. В ходе получения сахара-песка добавка выполняет роль отбеливателя.

Применение фосфата калия в производстве бытовой химии

Фосфат калия часто применяется при производтве жидкого мыла, средств для мытья посуды. Добавка облегчает процесс удаления жира с любых поверхностей, а также смягчает воду.

Фосфат калия в уходовой косметике

Фосфат калия можно обнаружить в составе шампуней, мыла и зубных паст. Добавка применяется как эмульгатор в составе гелеобразной продукции. В средства для ухода за ротовой полостью его вводят для защиты зубной эмали от негативного воздействия бактерий.

Фосфат калия в сельском хозяйстве

Вещество часто применяется в качестве внекорневой подкормки в современном сельском хозяйстве. Добавка позволяет ускорить процесс насыщения выращиваемых культур важными для них питательными веществами.

Фосфат калия в микробиологии

Фосфат калия широко применяется биологами для создания условий, требуемых плесневым грибам для комфортного существования. Добавка также применяется для получения пенициллина.

Влияние фосфата калия на организм человека

Однозначного ответа на вопрос о том, полезен или вреден фосфат калия для человека не существует. Все относительно, равно как и влияние, которое оказывает фосфат калия на состояние здоровья. В разумных дозах и при правильном употреблении фосфат калия способен оказывать положительное воздействие, тогда как в избытке он может стать причиной развития длинного перечня заболеваний.

Польза фосфата калия

При разумном употреблении добавки можно заметить положительные изменения. Так, в небольших количествах она способна регулировать кислотно-щелочной баланс и устранять дискомфорт в желудке.

Помимо этого, пищевая добавка способна оказывать желчегонный эффект и выводить застоявшуюся жидкость, тем самым уменьшая отеки и нормализируя водно-солевой баланс. В дополнение к этому, фосфат калия способен стабилизировать артериальное давление и укреплять сердечную мышцу.

В составе зубных паст фосфат калия отвечает за эффективность борьбы с кариесом и защиту зубной эмали.

Вред фосфата калия

При употреблении избыточного количества продуктов или препаратов, включающих в свой состав эту пищевую добавку, повышается риск развития заболеваний ЖКТ и расстройств в работе пищеварительной системы. Кроме того, вещество способно стать причиной развития остеопороза.

Повышенная концентрация добавки Е340 в организме может стать причиной образования бляшек и закупоривания сосудов, что в свою очередь вызывает нарушения в работе сердца и сосудов, увеличивая риск инфаркта.

Избыток фосфата калия в организме может привести к возникновению проблем с почками.

Противопоказания к употреблению фосфата калия

Специалисты не рекомендуют вводить в свой рацион фосфат калия в случае его непереносимости, наличия серьезных поражений печени и почечной недостаточности. Ограничить потребление этой пищевой добавки также рекомендуется детям в возрасте до 3 лет.

Класс опасности фосфата калия как пищевой добавки

Предельно допустимой дозой фосфата калия считается 70 мг соединения на кг веса человека. При превышении этого показателя велик риск возникновения отклонений в работе пищеварительной системы и развития дефицита кальция.

Пищевая добавка E340 разрешена к применению в пищевой и фармацевтической промышленности как на территории России, так и на территории стран ЕС.

Согласно нормативным документам, пищевая добавка Е340 принадлежит к 3 классу опасности – то есть, к умеренно опасным веществам.

Хранить фосфат калия необходимо в герметичных мешках в помещениях с температурой 20-25 градусов.

При работе с большими объемами данной пищевой добавки, рекомендуется использовать средства индивидуальной защиты, а все манипуляции производить исключительно в вытяжном шкафу.

Где можно приобрести фосфат калия и сколько он стоит

Приобрести фосфат калия можно как на специализированных химических предприятиях, так и в режиме онлайн. Цена фосфата калия зависит от его разновидности и объема. Так, килограмм пищевой добавки E340 обойдется вам примерно в 300 рублей. Добавка в таблетках будет стоить около 700 рублей за упаковку из 125 капсул.

Заключение

Фосфат калия – это неорганическое соединение, широко применяемое как в производстве продуктов питания, так и в изготовлении различных удобрений. Вещество также востребовано в химической промышленности и фармацевтике, его можно обнаружить в составе средств для мытья посуды и в перечне компонентов, входящих в гели дня умывания и шампуни.

Внешне он представляет собой однородный порошок из мелких бесцветных кристаллов с высокой степенью растворимости в воде. Запаха вещество не имеет, в спиртах не растворяется.

На предприятиях пищевой промышленности реагент известен как добавка под индексом Е340. Ее можно обнаружить в составе консервированных плодов, мяса и рыбы, муки, сахара, кофе, колбас и сладостей. В том объеме, в котором добавка присутствует в продуктах питания, она полностью безопасна. Более того, добавка способна оказывать положительное влияние на состояние здоровья человека. Так, фосфат калия регулирует кислотно-щелочной баланс, выводит лишнюю жидкость из организма, нормализует давление, улучшает работу сердечно-сосудистой системы и защищает зубную эмаль. Однако употребление слишком большого объема фосфата калия может, наоборот, привести к развитию заболеваний органов ЖКТ и нарушениям в работе сердечной мышцы. Рекомендованная доза фосфата калия составляет 70 мг на килограмм веса человека.

Фосфат калия разрешен к применению во всех странах, однако при работе с большими объемами вещества необходимо соблюдать правила безопасности и использовать средства индивидуальной защиты.