Физиологическое влияние фосфатов на организм человека, польза и вред

Физиологическое влияние фосфатов на организм человека, польза и вред

1. Общие сведения о фосфатах и пирофосфатах.

Фосфатами называются соли или эфиры фосфорных кислот. По количеству атомов фосфора различают ортофосфаты (соли и эфиры ортофосфорной кислоты) и конденсированные фосфаты.

Ортофосфаты содержат один атом фосфора, например ортофосфат калия — K₃PO₄, метилфосфат — (CH₃O)P(O)(OH)₂ . Ортофосфорная кислота H₃PO₄ является трехосновной, соответственно образует три ряда фосфатов: средние или нормальные фосфаты (Na₃PO₄), гидрофосфаты (Na₂HPO₄), и дигидрофосфаты (NaH₂PO₄). Большинство средних солей труднорастворимы или нерастворимы в воде. Наиболее растворимыми являются дигидрофосфаты.

Конденсированные фосфаты содержат более одного атома фосфора и образуют связи типа P-O-P. Примером конденсированных фосфатов являются соли и эфиры пирофосфорной кислоты — пирофосфаты, имеющие в своём составе анион P₂O₅ 2- . Ортофосфаты получают воздействием ортофосфорной кислоты на щелочи. Пирофосфаты можно получить нагреванием фосфатов. Природные запасы фосфатов представлены крупными месторождениями апатитов и фосфоритов.

Фосфаты проявляют характерные для всех солей химические свойства. При нагревании выше 2000 ºС разлагаются на оксиды. Безводные соли стабильны при нагревании до температуры плавления.

В данной статье мы рассмотрим влияние и биологическую роль орто- и пирофосфатов в организме человека.

2. Физиологическая роль фосфатов и пирофосфатов в организме и жизнедеятельности.

Фосфор является ценным питательным элементом для растительных организмов, поэтому растворимые фосфаты широко используется в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Минеральное удобрение «суперфосфат», активно применяемое как в промышленном масштабе, так и в частных садово-огородных хозяйствах, содержит дигидрофосфат кальция. Так же широко используется удобрение «аммофос», которое представляет собой смесь гидро- и дигидрофосфата аммония.

Фосфор, который содержится в орто- и пирофосфатах является важнейшим биогенным элементом. Без него невозможен синтез белков и нуклеиновых кислот. Кроме того фосфор принимает непосредственное участие в процессе фотосинтеза.

Его содержание в животном организме составляет 1% по массе. Более 85% биологического фосфора содержится в костной ткани в виде фосфата кальция, в зубах — в виде гидроксиапатита Ca₅(PO₄)₃OH и фторапатита Ca₅(PO₄)₃F. Фосфор также входит в состав важнейших нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), клеточных мембран, сложных эфиров глюкозы. Органические фосфаты в процессе ферментативных реакций участвуют в синтезе молекул АТФ и АДФ (аденезинтрифосфат и аденезиндифосфат). АТФ и АДФ являются конденсированными органическими фосфатами и играют важнейшую роль в энергетическом обмене и в биохимических процессах всех живых организмов. В эритроцитах и в плазме крови постоянно сосредоточены гидрофосфаты и дигидрофосфаты Они играют ключевую роль и в поддержании рН крови организма на постоянном уровне.

Биохимическая значимость соединений фосфора в организме определяется свойствами фосфорных кислот и их солей. Неорганические фосфаты поступают в организм извне, в то время как органические могут образовываться в организме в результате биологических преобразований. В частности, эфиры фосфорных кислот синтезируются в организме в результате ферментативного фосфорилирования различных биосубстратов, которые без этого не могут быть использованы клетками как источники энергии. Биосубстрат — это какое либо вещество, участвующее в ферментативном обмене и преобразуемое в один или несколько конечных продуктов.

В основе энергетического обмена в живых организмах лежат реакции гидролиза АТФ и АДФ, которые сопровождаются выделением большого количества энергии.

Для обеспечения организма взрослого мужчины химической энергией необходимо в общем 30 грамм АТФ. Это количество постоянно расходуется и восполняется. Реакции гидролиза и ресинтезирования АТФ из АДФ и фосфата, должны произойти в течение суток десятки тысяч раз. Таким образом, фосфатные группы АТФ непрерывно обмениваются на ортофосфат-ионы внутриклеточной жидкости. В этом состоит основная суть фосфорно-энергетического обмена в живых организмах.

Также необходимо помнить, что помимо участия в энергетическом обмене в роли переносчика энергии для обеспечения процессов биосинтеза, мышечных сокращений и других процессов, АТФ является биосубстратом для дальнейшего синтеза нуклеиновых кислот.

Фосфатные группы биологических полифосфатов, таких как АТФ и АДФ, в условиях организма находятся почти полностью в ионизированном состоянии. Также почти полностью ионизированы в организме фосфатные группы нуклеиновых кислот и других органических фосфатов. Поскольку такие анионы являются сильными лигандами, то и комплексы они образуют преимущественно с сильными комплексообразователями. В связи с этим во внутриклеточных жидкостях постоянно присутствуют магниевые комплексы АТФ и АДФ, являющиеся активной формой АТФ. Нуклеиновые кислоты преимущественно активируются за счет образования комплексов калия и магния.

Нормы потребления фосфора сильно различаются в зависимости от возраста человека:
— для взрослого норма составит около 2000 г;
— для беременных и кормящих женщин — 1000 мг;
— для детей от 7 лет — 1200 мг;
— для дошкольников 700-800 мг;
— для грудных детей 300-500 мг.

Наиболее биологически доступной формой соединений фосфора являются водорастворимые фосфаты. Примерно 70-75% фосфора усваиваются при прохождении по желудочно-кишечному тракту, причем степень его абсорбции снижается при совместном употреблении пищи с содержанием ионов кальция, магния, бария и железа. Абсорбции фосфатов способствует потребление с пищей жирных кислот, витамина D, а так же синергистов фосфора — калия и марганца. Синергизм микроэлементов — это комплексное действие, при котором достигается усиление положительного влияния микроэлемента на организм.

Обмен фосфора в организме тесно взаимосвязан с кальциевым обменом: при росте содержания кальция в крови, снижается содержание неорганических фосфатов.

В организм человека фосфор в виде различных фосфатов поступает, в основном, с продуктами питания. Однако скорость и степень его усваиваемости у продуктов весьма разнится. Наиболее биодоступным является фосфор, содержащийся в морепродуктах — он усваивается на 99%. Из злаков и бобовых организм усваивает около 20% содержащихся фосфатов, из фруктов — около 10%. Такая разница обуславливается тем, что фосфаты могут содержаться в продуктах питания в нерастворимой и труднорастворимой форме.

Примерное количество фосфатов в пищевых продуктах:

Количество, мг на 100 г продукта

Сушеные лесные грибы

Желток куриного яйца

3. Негативное влияние фосфатов и пирофосфатов на организм.

Известно, что загрязнение поверхностных вод биогенными элементами наиболее интенсивно происходит в районах с развитым сельским хозяйством, что связано с «увлечением» удобрениями.

Общемировая тенденция целенаправленной фосфатизации почв имеет две стороны: с одной, фосфора, необходимого для успешных сельскохозяйственных работ, в почве недостаточно, поэтому приходится вносить при посадке растений фосфатные удобрения в количестве до 20 млн. тонн в год. С другой стороны, большая часть производимых фосфатов смывается с поверхностным стоком в русла рек и далее выносится в мировой океан.

Согласно американским исследованиям, только 1/10 часть фосфора, полезно используется при выращивании кормов и скота. Из общего количества фосфатов, вносимых при сельхозработах 3/10 остается в почвах, а 6/10 поступает со стоками в водоемы. Фосфор, содержащийся в фосфатах, является ключевым элементом для активного развития водорослей.

Попадание фосфатов в водоемы приводит к процессу эвтрофикации — насыщению вод биогенными элементами, сопровождающийся резким нарушением в равновесии различных видов флоры и фауны. Бесконтрольная антропогенная эвтрофикация может приводить к появлению в воде цианобактерий, которые в процессе жизнедеятельности производят токсины опасные для людей и животных, а так же приводит к недостатку кислорода, что провоцирует падеж рыб.

Крайне важно контролировать применение фосфатных удобрений в сельском хозяйстве. Однако и промышленно-бытовые стоки вносят весомую долю загрязнений. Фосфаты могут присутствовать в сточных водах предприятий химической, металлургической промышленности, пищевой, рыбообрабатывающей и легкой промышленности. PO43- применяются в качестве смягчающих воду агентов в моющих средствах, в пищевой промышленности в качестве разрыхлителя, консервантов (Е340, Е451). Фосфаты могут содержаться и в стоках гальванических производств, попадая туда от линий обезжиривания, фосфатирования, травления и ряда других.

Важно применять современные и эффективные методы очистки бытовых и промышленных сточных вод от фосфатов.

На сегодняшний день наиболее распространен избыток фосфатов в рационе человека, нежели его недостаток. Несмотря на то, что фосфор является неотъемлемым участником энергетического обмена и биохимических процессов в целом, превышение его содержания в тканях и органах обладает широким спектром негативных эффектов.

В основном, вывод фосфора из организма осуществляется почками. Типичным для хронической болезни почек (ХБП) является нарушение минерального обмена, что характеризуется задержкой в организме избытка неорганических фосфатов. При развитии дисфункции почек возникают общие изменения в организме, которые схожи с признаками преждевременного старения. Концентрация фосфора в организме имеет тенденцию к постоянному накоплению, соответственно обсуждаемые риски имеют значение не только для людей с уже диагностированной дисфункцией почек, но и в условиях избыточного пищевого потребления фосфора.

Кроме того, превышение содержания P в сыворотке крови связано с клиническими проявлениями сердечно-сосудистых заболеваний: кальцификацией сосудов и клапанов (КС), гипертрофией миокарда. Кальцификация — внутренняя минерализация сосудов и клапанов, вызывает сужение просвета и нарушение общего кровоснабжения. КС является существенным фактором риска смертности у больных с дисфункцией почек. На преддиализных стадиях ХБП повышение концентрации фосфора на 1 мг/л плазмы сопровождалось увеличением риска инфаркта миокарда на 35%.

Также важно знать о серьезном детском заболевании, связанном с нарушением обмена фосфора в организме — детский фосфат-диабет (гипофосфатемический рахит с фосфатурией). Это серьезное заболевание характеризуется избыточной потерей фосфатов с мочой, опосредованным возникновением дефицита фосфатов в сыворотке крови (меньше 0,8 ммоль/л), рахитом. Заболевание требует пожизненной терапии и не имеет, в настоящее время, методов консервативного и оперативного лечения.

Некоторые фосфаты, а особенно органические, являются весьма токсичными веществами.

Рассмотрим клинические признаки отравления PO₄ 3- :

• При пероральном введении могут вызывать спазм гладкой мускулатуры. Спазм бронхов, вплоть до обструкции, ЖКТ.
• Вызывают резкое усиление секреции желез (слюнных, бронхиальных рецепторов, потовых желез).
• Могут вызывать резкое падение артериального давления и пульса.
• Вызывают судороги периферических мышц.
• Обладают ярко выраженной нейротоксичностью, сопровождающейся потерей сознания, прогрессирующим параличом нижних конечностей.

Смертельная доза фосфатов для взрослого человека составляет около 1 г на килограмм массы тела.

НОМЕНКЛАТУРА

В зависимости от области применения термическая ортофосфорная кислота выпускается двух марок:

• марка А – применяется в пищевой промышленности; для приготовления безалкогольных напитков, лекарств, зубных цементов и т.д.

• марка Б – применяется для производства реактивных и пищевых фосфорных кислот, технических фосфорных солей, кормовых фосфорных удобрений, синтетических моющих средств, металлообрабатывающей, текстильной, нефтяной, стекольной и керамической промышленности. Широко используется также для фосфатирования металлов, в качестве катализатора в органическом синтезе.

Физико-химические показатели

Требования безопасности

ЗАО «Союзхимпром» один из лидеров российского рынка поставок реактивной и технической химии для малых и крупных производителей. Более 20 лет компания успешно развивается и завоевывает доверие клиентов на территории Российской Федерации. Благодаря кропотливой работе мы смогли обеспечить наших партнеров широким спектром химического сырья отечественного и импортного производства.

Урок 23 Бесплатно Фосфор

Фосфор P – химический элемент главной подгруппы V группы химических элементов.

Это один из самых распространенных и жизненно важных химических элементов.

Фосфор был открыт алхимиком Хеннингом Брандом.

Бранд был уверен, что отыскал философский камень, потому что получил светящееся в темноте вещество.

Бранд получил фосфор многократной перегонкой и кипячением человеческой мочи.

От этого происходит и название этого элемента: в переводе с греческого «фосфор» означает «светоносный».

Свечение фосфора происходит из-за его окисления кислородом воздуха – это явление называется хемилюминесценцией.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Хемилюминесценция происходит от слова люминисценция (свечение).

Хемилюминесценция связана с экзотермическими химическими процессами, т.е. с процессами, в результате которых происходит какое-то выделение (тепла, света и пр.).

Хемилюминесценция, протекающая в живых организмах, например, свечение насекомых, рыб еще называется биолюминисценцией.

Это свечение происходит из за окислительных реакций внутри организмов.

В отличие от азота (N), фосфор (P) в природе встречается только в связанном состоянии – в виде солей.

Важнейшими его минералами являются:

• фосфорит Са₃(РO₄)₂
• апатиты: фторапатит Са₃(РO₄)₂ x CaF₂ и хлорапатит Ca₃(PO₄)₂ x СаС1₂

Фосфор входит в состав растительных и животных белков.

Так, содержание фосфора в тканях мозга составляет 0,38 %, в мышцах – 0,27 %.

Фосфор образует несколько аллотропных модификаций. Главными из них считаются:

• белый
• красный
• чёрный

Имеется в виду, что есть и другие модификации фосфора, но они являются смесями главных!

Белый фосфор состоит из молекул P₄.

Свойства белого фосфора:

• наиболее химически активен
• летуч
• хорошо растворяется в органических растворителях,
• нерастворим в воде
• ядовит

При нагревании без доступа воздуха белый фосфор превращается в красный.

В отличие от белого красный и чёрный фосфор, имеют атомную кристаллическую решётку.

Красный фосфор – порошок тёмно-красного цвета.

По свойствам красный фосфор резко отличается от белого фосфора:

• не ядовит
• не растворяется ни в каких растворителях
• нелетучий
• химически менее активен

Красный фосфор воспламеняется при температуре выше 250 °С.

При нагревании красного фосфора без доступа воздуха он превращается в пар, при конденсации которого образуется белый фосфор.

Чёрный фосфор образуется из белого при нагревании под очень высоким давлением.

По внешнему виду он похож на графит.

В химических реакциях фосфор может выступать и окислителем, и восстановителем.

Как окислитель фосфор взаимодействует со многими металлами, образуя фосфиды:

Как восстановитель фосфор взаимодействует с более электроотрицательными неметаллами: кислородом, галогенами, серой.

При недостатке кислорода или при комнатной температуре фосфор окисляется до оксида фосфора (III):

А в чистом кислороде фосфор сгорает ослепительным пламенем с образованием оксида фосфора (V) P₂O₅:

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Оксид фосфора и фосфорная кислота

Среди кислородных соединений фосфора наиболее устойчивы соединения, где атом фосфора проявляет степень окисления +5.

Оксидов известно два:

• оксид фосфора (III) P₂O₃
• оксид фосфора (V) P₂O₅

Оксид фосфора (V) Р₂O₅ – белый порошок, очень гигроскопичный, поэтому используется как осушитель.

Типичный кислотный оксид – взаимодействует с основаниями и основными оксидами.

Оксиду фосфора (V) соответствуют:

• ортофосфорная (её обычно называют просто фосфорная) кислота Н₃РO₄
• метафосфорная кислота HPO₃

Ортофосфорная кислота – нелетучее твёрдое бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.

Она проявляет все свойства кислот.

В водном растворе это слабая кислота.

Но, несмотря на это, по своей области применения фосфорная кислота просто уникальна.

Ее используют повсеместно, начиная от пищевой промышленности и заканчивая производством удобрений.

В частности, фосфорная кислота является важным составляющим «Кока Колы».

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Показатель кислотности этого напитка составляет 2.8, поэтому, опустив в стакан с напитком ювелирное украшение, можно избавиться от налета и загрязнений.

Именно так и используют чаще всего фосфорную кислоту.

Соли ортофосфорной кислоты называются фосфатами.

Фосфаты почти всех металлов в воде нерастворимы.

Фосфаты сами по себе почти не находят практического применения.

Хотя фосфор в высшем оксиде, ортофосфорной кислоте и фосфатах имеет максимальную степень окисления +5, для этих соединений не характерны окислительные свойства, так как данная степень окисления для фосфора устойчива.

По этой же причине фосфаты устойчивы к нагреванию, и в земной коре фосфор находится исключительно в виде фосфатов.

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Фосфор в природе. Применение соединений фосфора

Соединения фосфора – обязательная составляющая растительных и животных организмов.

В растениях фосфор сосредоточен главным образом в семенах и плодах.

В организме человека и животных – в скелете, мышечной и нервной тканях.

Наверняка вы ни один раз слышали, что фосфор очень полезен для мозга. Это действительно так, он очень важен для правильного функционирования нервной ткани.

Твёрдость скелету придаёт фосфат кальция.

Поступивший с пищей фосфор попадает в кости уже через 4-6 ч.

В среднем тело человека содержит около 1,5 кг фосфора, из которых большинство приходится на кости.

Работа мозга и сокращение мышц также связаны с химическими превращениями соединений фосфора.

Источником фосфора является растительная пища.

Растения извлекают фосфор из почвы, а животные получают его с растительной пищей.

После отмирания растений и животных органические соединения, содержащие фосфор, под действием фосфоробактерий превращаются в фосфаты кальция и магния.

Так осуществляется круговорот фосфора в природе.

Этот круговорот нарушается при удалении соединений фосфора с урожаем сельскохозяйственных культур.

Недостаток фосфора практически не восполняется естественным путём, поэтому необходимо вносить в почву фосфорные удобрения.

Красный фосфор применяют в производстве спичек.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Изобретателем первых фосфорных спичек оказался девятнадцатилетний француз.

Юный экспериментатор к смеси бертолетовой соли с серой для ослабления её взрывчатых свойств добавил белый фосфор и заметил, что смазанные полученным составом лучинки легко загорались при трении.

В Россию первые фосфорные спички были привезены из Гамбурга в 1836 г. и продавались по очень дорогой цене.

Имеются предположения, что наш великий поэт А. С. Пушкин в последний год своей жизни пользовался такими фосфорными спичками, работая при свечах долгими зимними вечерами.

Как же устроена современная спичка?

Масса спичечной головки на 60% состоит из бертолетовой соли, а также из горючих веществ: серы или каких-нибудь сульфидов металлов.

Чтобы воспламенение головки происходило медленно и равномерно, без взрыва, к массе добавляют так называемые наполнители, например, стеклянный порошок.

Связующим материалом служит клей. А намазка шкурки?

Здесь основной компонент – красный фосфор.

К нему также добавляют толченое стекло и клей.

При трении происходит воспламенение:

Также фосфор идёт на получение ядохимикатов (дихлофос, хлорофос), дымовых снарядов.

Фосфорная кислота входит в состав синтетических моющих и чистящих средств, средств для растворения накипи, огнеупорных красок.

Из фосфатов получают специальные цементы, например, цинкофосфатный цемент применяют для пломбирования зубов.

Фосфорную кислоту также очень широко используют в качестве пищевой добавки.

Ортофосфорная кислота термическая марка А

Ортофосфорная кислота 73% термическая марка А ГОСТ 10678-76

Цена варьируется от объёма, уточняйте по tes174@yandex.ru указывая ИНН Вашего предприятия и реквизиты, кол-во:

Плотность: 1,6 г/см3

Канистра 1 л (1,5 кг) цена 310 руб/шт

Канистра 20 л (32 кг) 110 руб/кг с НДС + тара 230 руб/шт = 3750

Канистра 5 л (8 кг) 110 руб/кг с НДС + тара 150 руб/шт = 1030

Канистра 10 л (16 кг) 110 руб/кг с НДС + тара 150 руб/шт = 1910

Ортофосфорная кислота термическая 73% марка А ГОСТ 10678-76

Ортофосфорная кислота техническая ТУ (Под заявку и 100% предоплате)

Вещество белого цвета порошкообразное без запаха и с высокой гигроскопичностью – способностью поглощать влагу из воздуха. В жидком состоянии ортофосфорная кислота представляет собой бесцветное или желтоватое вещество, испаряющее влагу и превращающееся в твердое вещество.

По своим свойствам ортофосфорная кислота относится к классу слабых кислот.

Где купить ортофосфорную кислоту

Наша компания ТЕС-Холдинг предлагает купить ортофосфорную кислоту в бочках и канистрах по цене 110 рублей за килограмм (Без учета тары) . Мы осуществляем доставку по всей России.

Цена при оптовой покупке ортофосфорной кислоты будет выгоднее, чем при поставке отдельных упаковок. Даже при первоначальной доступной цене наша компания ТЕС-Холдинг предоставляет скидки на покупку большого объема продукции.

Ортофосфорная кислота используется для производства комплексных фосфорных удобрений. В химических реакциях реагент увеличивает скорости протекания процесса. Фосфорные удобрения увеличивают урожайность растений, они становятся устойчивыми к перепадам температур. Удобрения способствуют улучшению почвенных характеристик, блокируя развитие злокачественных почвенных бактерий.

Кислота широко применяется при производстве сладких безалкогольных напитков, хлебобулочных изделий, сыров и колбас, разрыхлителей, мармеладов.

Реагент снимает с металлических деталей коррозию, образуя на поверхности металла защитную пленку, что предохраняет его от последующей эрозии. В промышленных морозильных установках ортофосфорная кислота входит в состав хладагента.

Данная кислота применяется для пропитки древесины, предупреждающей ее возгорание.

Для консервирования и приготовления масел ортофосфорная кислота применяется в качестве окислителя.

Ортофосфорная кислота, изготовленная в соответствии со стандартами ГОСТ применяется для производства лекарственных препаратов, спичек, моющих средств, огнеупорных материалов, лекарственных средств для животных.

Широкое применение во многих сферах определяет высокую потребность в поставках ортофосфорной кислоты для нужд промышленности.

Похожие товары

Олеиновая кислота Б 115