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제일 인산 칼륨

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1. 개요

제일 인산 칼륨(KH₂PO₄)은 여러 다형체로 존재하는 화합물로, 온도에 따라 결정 구조가 변하며, 실온에서는 상유전성을, 저온에서는 강유전성을 나타낸다. 탄산 칼륨과 인산의 반응으로 생성되며, 흡습성과 조해성을 가진다. 수용액은 약산성을 띠며, 비료, 식품 첨가물, 의약품, 광학 분야 등 다양한 용도로 사용된다. 비료로는 NPK 0-52-34로 표시되며, 광학 변조기 및 2차 고조파 발생(SHG)에 사용되는 비선형 광학적 특성을 갖는다. 또한 저인산혈증 치료에 사용되며, 스포츠 음료의 성분으로도 활용된다.

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제일 인산 칼륨 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
제일 인산 칼륨
제일 인산 칼륨
MKP 단위 셀
MKP의 단위 셀 (b축 근처에서 관찰)
식별 정보
IUPAC 명칭Potassium dihydrogen phosphate
다른 이름Potassium phosphate monobasic
Phosphoric acid, monopotassium salt
Potassium biphosphate
ChemSpider ID22914
UNII4J9FJ0HL51
ChEMBL1200925
InChI1/3K.H3O4P/c;;;1-5(2,3)4/h;;;(H3,1,2,3,4)/q3*+1;/p-3
InChIKeyLWIHDJKSTIGBAC-DFZHHIFOAX
표준 InChI1S/3K.H3O4P/c;;;1-5(2,3)4/h;;;(H3,1,2,3,4)/q3*+1;/p-3
표준 InChIKeyLWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K
SMILES[K+].OP(O)([O-])=O
CAS 등록번호7778-77-0
PubChem516951
RTECSTC6615500
EINECS231-913-4
속성
화학식KH2PO4
몰 질량136.086 g/mol
외관무색 결정 또는 흰색의 입상 또는 결정성 분말
냄새무취
밀도2.338 g/cm³
용해도22.6 g/100 mL (20 °C), 83.5 g/100 mL (90 °C)
다른 용매에 대한 용해도에탄올에 약간 용해됨
녹는점252.6 °C
끓는점400 °C (분해)
pKa6.86
pKb11.9
굴절률1.4864
구조
결정 구조정방정계
공간군I42d
격자 상수 a0.744 nm
격자 상수 b0.744 nm
격자 상수 c0.697 nm
위험성
신호어경고
인화점불연성
NFPA 704건강: 1
화재: 0
반응성: 0
기타: 해당 없음
LD503200 mg/kg (쥐, 경구)
관련 화합물
관련 음이온해당 없음
관련 양이온인산 일나트륨
인산 일암모늄
관련 화합물인산 이칼륨
인산 삼칼륨
열화학
표준 생성 엔탈피-1568.33 kJ mol-1
엔트로피134.85 J mol-1K-1
열용량116.57 J mol-1K-1

2. 구조

제일 인산 칼륨은 여러 다형체로 존재한다.[25] 실온에서는 정방정계 대칭을 갖는 상유전성 결정을 형성한다. -150°C로 냉각 시 사방정계 대칭의 강유전성 상으로 변환되며, 수소가 중수소로 대체되었을 때 전이 온도는 최대 -50°C까지 올라간다.[8] 190°C 이상으로 가열하면 구조가 단사정계로 변화한다.[9] 400°C까지 가열하면 제일 인산 칼륨은 메타인산칼륨(KPO3)으로 분해된다.

대칭공간군피어슨 기호a (nm)b (nm)c (nm)Z밀도 (g/cm3)T (°C)
사방정계[8]Fdd243oF481.04671.05330.692682.37< -150
정방정계[5]I2d122tI240.7440.7440.69742.34-150 ~ 190
단사정계[9]P21/c14mP480.7331.4490.7478190 ~ 400


2. 1. 결정 구조

제일 인산 칼륨은 여러 동질이상으로 존재한다.[25] 실온에서는 정방형 대칭을 갖는 상유전성 결정을 형성한다. -150°C로 냉각 시 사방정계 대칭의 강유전성 상으로 변환되고, 수소가 중수소로 대체되었을 때 전이 온도는 최대 -50°C까지 올라간다.[25] 190°C 이상으로 가열하면 구조가 단사정계로 변화한다.[26] 400°C까지 더 가열하면 제일 인산 칼륨은 메타인산칼륨(KPO3)으로 분해된다.

대칭공간군2d122tI240.7440.7440.69742.34-150 ~ 190
단사정계[9]P21/c14mP480.7331.4490.7478190 ~ 400


3. 제조

탄산 칼륨인산을 반응시켜 제일 인산 칼륨을 생성한다. 반응식은 다음과 같다.
K2CO3 + 2H3PO4 -> 2KH2PO4 + H2O + CO2

4. 성질

제일 인산 칼륨은 흡습성과 조해성이 있으며[12], 수용액은 pH 4.4~4.9[13]로 약산성을 나타낸다. 이는 인산이수소 이온의 산 해리 및 가수 분해에 의한 것이다. 인산이수소칼륨과 인산수소이나트륨의 혼합 수용액은 pH 측정용 표준 용액으로 사용된다.

가열하면 탈수되어 메타인산칼륨을 생성한다.

결정 구조정방정계이며, 비선형 광학 특성을 가지므로 광 변조기 등 광학 분야에서도 사용된다. 결정의 격자 상수는 a = 7.43 Å, c = 6.97Å이다[16].

결정의 c축 방향에 대해 강유전체의 성질을 가진다[16]. 피부와 눈에 자극성이 있다[17].

5. 용도

비료 등급 MKP 분말은 52% P2O5 및 34% K2O에 해당하는 성분을 함유하며, NPK 0-52-34로 표시된다. MKP 분말은 종종 온실 거래 및 수경재배에서 영양소 공급원으로 사용된다.[10]

결정으로, MKP는 광학 변조기 및 2차 고조파 발생 (SHG)과 같은 비선형 광학에 사용되는 비선형 광학적 특성으로 유명하다.[10]

또한, 약간 다른 특성을 가진 '''KD*P''', 인산이수소칼륨도 주목할 만하다. 고도로 중수소화된 KDP는 결정 내에서 양성자를 중수소로 대체하면 강한 OH 분자 스트레칭의 세 번째 오버톤이 더 긴 파장으로 이동하여 약 1064 nm의 네오디뮴 기반 레이저의 기본 라인 범위를 벗어나기 때문에, 양성자화된 (일반) KDP 대신 레이저 빛의 비선형 주파수 변환에 사용된다. 일반 KDP는 이 파장에서 두께 1cm당 약 4.7~6.3%의 흡수율을 보이지만, 고도로 중수소화된 KDP는 일반적으로 1cm당 0.8% 미만의 흡수율을 보인다.[10]

인산이수소칼륨은 또한 게토레이파워에이드와 같은 스포츠 음료의 성분으로 사용된다.[10]

의학에서 인산이수소칼륨은 저인산혈증의 인산염 대체에 사용된다.[10]

5. 1. 비료

제일 인산 칼륨은 NPK 0-52-34 비료로 사용되며, 52%의 P₂O₅와 34%의 K₂O를 포함한다.[27][10] 온실 재배 및 수경 재배에서 영양 공급원으로 사용된다.[27][10] 대한민국에서는 제일인산칼륨을 포함한 다양한 복합 비료가 사용되며, 농작물 생육에 필요한 인산과 칼륨을 공급하는 역할을 한다.

5. 2. 식품 첨가물

제일 인산 칼륨(MKP)은 게토레이, 파워에이드스포츠 음료의 성분으로 사용된다.[27][10] pH 조절제, 완충제 등으로 사용된다.

5. 3. 의약품

제일 인산 칼륨은 저인산혈증에서 인산염 대체제로 사용된다.[27][10]

5. 4. 광학

제일 인산 칼륨(KDP)은 결정으로서, 광학 변조기 및 2차 고조파 발생(SHG)과 같은 비선형 광학적 특성으로 유명하다.[10][27] KD*P (중수소화 제일인산칼륨)는 레이저 빛의 비선형 주파수 변환에 사용된다.[10] 일반 KDP는 1064nm 파장에서 1cm당 약 4.7~6.3%의 흡수율을 보이지만, 고도로 중수소화된 KDP는 1cm당 0.8% 미만의 흡수율을 보인다.[10]

5. 5. 기타

비료 등급 MKP 분말은 52% P2O5 및 34% K2O에 해당하는 성분을 함유하며, NPK 0-52-34로 표시된다. MKP 분말은 온실 거래 및 수경재배에서 영양소 공급원으로 사용된다. 결정으로서, MKP는 광학 변조기 및 2차 고조파 발생 (SHG)과 같은 비선형 광학에 사용되는 비선형 광학적 특성으로 유명하다.

인산이수소칼륨은 게토레이 및 파워에이드와 같은 스포츠 음료의 성분으로 사용된다. 의학에서는 저인산혈증의 인산염 대체에 사용된다.[10]

6. 안전성

참조

[1] 웹사이트 Potassium dihydrogen phosphate https://pubchem.ncbi[...]
[2] 웹사이트 Commission Regulation (EU) No 231/2012 of 9 March 2012 laying down specifications for food additives listed in Annexes II and III to Regulation (EC) No 1333/2008 of the European Parliament and of the Council Text with EEA relevance https://eur-lex.euro[...] 2023-01-19
[3] 논문 J. Am. Chem. Soc. https://doi.org/10.1[...] 1927
[4] 서적 Biochemistry Benjamin/Cummings Pub. 1990
[5] 논문 Phase Transitions in Mixed Crystal System K1−x(NH4)xH2PO4
[6] 웹사이트 Potassium Dihydrogen Phosphate https://www.american[...] American Elements 2018-10-30
[7] 간행물 Phosphoric Acid and Phosphates
[8] 논문 Refinement of the Crystal Structure of KH2PO4 in the Ferroelectric Phase
[9] 논문 X-Ray Study of High-Temperature Phase Transitions in KH2PO4
[10] 논문 Hypophosphatemia: an update on its etiology and treatment https://pubmed.ncbi.[...] 2005-10
[11] 기타 The NBS tables of chemical thermodynamics properties 1982
[12] 웹사이트 "化学製品紹介" https://www.taihei-c[...]
[13] 웹사이트 製品情報 http://www.kirinkyow[...]
[14] 웹사이트 RNA ワクチン(SARS-CoV-2) https://www.pmda.go.[...]
[15] 웹사이트 製品案内 http://www.rasakoei.[...]
[16] 서적 化学大辞典 共立出版 1993
[17] 웹사이트 국제 화학 물질 안전성 카드 https://www.ilo.org/[...]
[18] 웹인용 Potassium dihydrogen phosphate https://pubchem.ncbi[...]
[19] 웹인용 Commission Regulation (EU) No 231/2012 of 9 March 2012 laying down specifications for food additives listed in Annexes II and III to Regulation (EC) No 1333/2008 of the European Parliament and of the Council Text with EEA relevance https://eur-lex.euro[...] 2023-01-19
[20] 논문 J. Am. Chem. Soc. https://doi.org/10.1[...] 1927
[21] 서적 Biochemistry Benjamin/Cummings Pub. 1990
[22] 논문 Phase Transitions in Mixed Crystal System K1−x(NH4)xH2PO4
[23] 웹인용 Potassium Dihydrogen Phosphate https://www.american[...] American Elements 2018-10-30
[24] 간행물 Phosphoric Acid and Phosphates
[25] 저널
[26] 저널
[27] 저널 https://pubmed.ncbi.[...]



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