Natriumfosfaatit: kemiallinen ryhmä ja eri muodot (mono/di/tri)

Natriumfosfaatit: selkeä opas mono-, di- ja trinatriumfosfaateista, niiden rakenteesta, ominaisuuksista ja käyttötarkoituksista kemian opiskelijoille ja ammattilaisille.

Natriumfosfaatti on ryhmä kemiallisia yhdisteitä, jotka koostuvat fosfaatti-ioniin (PO4^3−) liittyneistä natriumioneista. Fosfaattiatomiin voi sitoutua enintään kolme vetyatomia, mistä syntyvät eri happamuusasteet ja sitä kautta eri natriumsuolat. Ne voivat olla kolme vetyatomia (fosforihappo, H3PO4), kaksi vetyatomia ja yksi natriumatomi (natriumdivetyfosfaatti, NaH2PO4), yksi vetyatomi ja kaksi natriumatomia (dinatriumvetyfosfaatti, Na2HPO4) tai kolme natriumatomia (trinatriumfosfaatti, Na3PO4).

Mitä nämä muodot tarkoittavat kemiallisesti

Fosforihappo on kolmiprotoninen happo, jonka ionisoitumisjärjestys on:

• H3PO4 ⇌ H+ + H2PO4−
• H2PO4− ⇌ H+ + HPO4^2−
• HPO4^2− ⇌ H+ + PO4^3−

Natriumsuolat muodostuvat, kun nämä anionimuodot neutraloidaan natriumilla. Tästä seuraa, että eri natriumfosfaattien pH-ominaisuudet vaihtelevat: natriumdivetyfosfaatti (NaH2PO4) on happamampi, dinatriumvetyfosfaatti (Na2HPO4) on lähellä neutraalia tai lievästi emäksinen ja trinatriumfosfaatti (Na3PO4) on voimakkaasti emäksinen.

Tavallisimmat muodot ja kemialliset kaavat

• Fosforihappo — H3PO4 (ei natriumsuola, mutta lähtöaine)
• Natriumdivetyfosfaatti (monosodium phosphate) — NaH2PO4
• Dinatriumvetyfosfaatti (disodium phosphate) — Na2HPO4
• Trinatriumfosfaatti (trisodium phosphate) — Na3PO4

Natriumfosfaatit esiintyvät usein myös hydratoituneina muotoina (esim. monohydraatti, di- ja heptahydraatit), riippuen valmistustavasta ja varastointiolosuhteista.

Käyttökohteet

• Elintarvikkeissa natriumfosfaatteja käytetään lisäaineina (esim. E339 -luokka) emulgaattoreina, happamuudensäätöaineina, kerrostumisen estäjinä ja pehmentiminä.
• Vesi- ja jätevedenkäsittelyssä sitovat metalli-ioneja ja toimivat pehmentiminä.
• Pesuaineissa ja puhdistusaineissa ne auttavat rasvan emulgoinnissa ja veden pehmentämisessä.
• Laboratorioissa ja teollisuudessa puskurointi- ja reagenssikäyttö (NaH2PO4/Na2HPO4-puskurit).
• Farmasiassa liuottimina tai laksatiivisina valmisteina (suun kautta otettavat fosfaattivalmisteet), mutta käytössä on turvallisuusrajoituksia.

Valmistus

Natriumfosfaatteja valmistetaan usein neutraloimalla fosforihappoa natriumhydroksidilla (NaOH) tai natriumkarbonaatilla (Na2CO3). Neutraloinnin aste määrää, syntyykö mono-, di- vai trinatriumfosfaattia. Lopputuote voidaan kuivata ja tarvittaessa hydratoida haluttuun muotoon.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

• Yleisesti hyvin vesiliukoisia suoloja; liukoisuus vaihtelee muodosta ja lämpötilasta riippuen.
• pH-vaikutus: NaH2PO4 laskee pH:ta (hapan), Na2HPO4 on lähellä neutraalia, Na3PO4 nostaa pH:ta voimakkaasti (emäksinen).
• Reaktiivisuus: emäksiset fosfaatit voivat reagoida voimakkaasti happojen kanssa ja aiheuttaa lämpöä liuetessa voimakkaisiin emäksisiin liuoksiin.

Turvallisuus ja ympäristö

Natriumfosfaatit ovat yleisesti turvallisia käytettäessä sallituissa pitoisuuksissa, mutta niihin liittyy huomioitavia riskejä:

• Korkeat annokset suun kautta (esim. laksatiiviset valmisteet) voivat rasittaa munuaisia ja aiheuttaa elektrolyyttihäiriöitä. Erityisesti iäkkäillä ja munuaissairauspotilailla on riski akuuttiin munuaisvaurioon (phosphate nephropathy).
• Kosketus jauheiden tai tiheiden liuosten kanssa voi ärsyttää ihoa ja silmiä; voimakkaasti emäksiset muodot (esim. Na3PO4) voivat aiheuttaa palovammoja emäksisyydellään.
• Ympäristövaikutukset: fosfaatit edistävät rehevöitymistä vesistöissä (eutrofioituminen), jos niitä pääsee suurina määrinä luontoon jätevesien tai pintavalunnan kautta.

Turvatoimet: käytä suojakäsineitä ja suojalaseja käsitellessäsi puhtaita kemikaaleja, varmista hyvä ilmanvaihto ja noudata käyttöturvallisuustiedotteen (MSDS/SDS) ohjeita. Silmäkosketuksen tai ihokosketuksen sattuessa huuhtele runsaalla vedellä ja hakeudu tarvittaessa lääkärin hoitoon. Suun kautta tapahtuneessa altistuksessa ota yhteys myrkytystietokeskukseen.

Käytännön huomioita

• Elintarvikekäytössä käytettävät natriumfosfaatit ovat eriteltyjä ja niiden käyttömäärät säädeltyjä; aina seuraa etikettiä ja viranomaisohjeita.
• Teollisissa sovelluksissa annostelu ja neutralointi on tärkeää, jotta käytössä ei synny liiallista fosforikuormitusta ympäristöön.

Yhteenvetona: natriumfosfaatit muodostavat laajan ja kemiallisesti monipuolisen ryhmän suoloja, joiden ominaisuudet ja käyttötarkoitukset riippuvat fosfaattianion protonoitumisasteesta ja natriummäärästä. Käyttö on laajaa teollisuudessa, laboratoriossa ja elintarvikealalla, mutta samalla ne edellyttävät huolellista käsittelyä ja ympäristövastuullisuutta.

Trinatriumfosfaatti

Trinatriumfosfaatti, joka tunnetaan myös nimellä natriumfosfaatti, on kemiallinen yhdiste, jonka kaava on Na₃ PO₄ . Se on emäksinen. Sitä käytettiin aiemmin pesuaineissa, mutta fosfaatti aiheutti leväkukintoja. Sitä valmistetaan yhdistämällä natriumhydroksidi ja fosforihappo.

 
Trinatriumfosfaatti  

Hae kirjaimella