磷酸二氢钾

高浓度磷钾二元复合肥

磷酸二氢钾

磷酸二氢钾（英文名：Potassium dihydrogen phosphate）是一种无机化合物，化学式为KH₂PO₄，分子量为136.086，其晶体简称KDP，别名为磷酸一钾[0]。磷酸二氢钾外观为无味的无色或白色带光泽的四方晶体；白色或结晶粉末，易溶于水，不溶于乙醇，25 °C时在水中的溶解度为25 g/100mL，有一定潮解性。[0][1]1%溶液pH值为4.4至4.7。[0]当磷酸二氢钾加热到400 °C时，可发生脱水反应生成不透明玻璃状物质偏磷酸钾（KPO₃）[2]。LD50（半数致死量）大鼠口服：4640mg/kg[0]

磷酸二氢钾（英文名：Potassium dihydrogen phosphate）是一种无机化合物，化学式为KH₂PO₄，分子量为136.086，其晶体简称KDP，别名为磷酸一钾[1]。磷酸二氢钾外观为无味的无色或白色带光泽的四方晶体；白色或结晶粉末，易溶于水，不溶于乙醇，25 °C时在水中的溶解度为25 g/100mL，有一定潮解性。[1][2]1%溶液pH值为4.4至4.7。[1]

当磷酸二氢钾加热到400 °C时，可发生脱水反应生成不透明玻璃状物质偏磷酸钾（KPO₃）[3]。LD50（半数致死量）大鼠口服：4640mg/kg[1]

工业上常采用磷酸和氢氧化钾（或碳酸钾）为原料的中和法生产制备磷酸二氢钾[4]。在农业领域方面磷酸二氢钾常用作高浓度磷钾二元复合肥，调节植物生长，提高农作物和水果产品的质量[5]，同时也可作为化工产品制备原料和细菌培养剂[6]，医学上维持酸碱平衡[1]，制作食品时的营养添加剂。[6]

物质结构

磷酸二氢钾晶体内部以离子键为主，其中还含有氢键和共价键，通常认为是[H₂PO₄]⁻和K⁺组成的离子型晶体。磷酸二氢钾结构中，P原子和O原子之间存在着强烈的极化作用，并以共价键结合形成PO₄基团。每个晶胞中含有4个磷酸二氢钾分子。[7]

磷酸二氢钾是一种无序-有序型铁电体，它的居里温度为-150 ℃，在该温度以上，其晶体结构属于四方晶系，为顺电相；在该温度以下，其晶体结构属于正交晶系，由顺电相转变为铁电相。[8][9]

四方晶系的磷酸二氢钾晶体的晶胞参数为a=b=0.7453 nm，c=0.6975，Z=4。[7]

理想的KDP晶体外形为四方柱单形与上下四对板面相聚合而成，具有高度对称性。[7]

单位KDP晶体的结构
单位KDP晶体的结构
KDP晶体的理想生长外型
KDP晶体的理想生长外型

物理性质

磷酸二氢钾常温下为无色或白色带光泽的四方晶体；白色或结晶粉末[1]，无味。磷酸二氢钾吸湿潮解性较小，不易结块[10]，可溶于易溶于水，不溶于乙醇[1]，25 °C时在水中的溶解度为25 g/100mL[1]，25 °C时的密度为2.34 g/cm³[1][2]，熔点为253 °C[1]，1%溶液pH值为4.4至4.7，属于酸性肥料[10]。[1]磷酸二氢钾晶体（KDP晶体）的非线性系数[d₃₆(1064 nm)=0.46 ×10⁻¹² pm/V]，电光系数γ₆₃=10.5 pm/V，吸收系数（a=0.0018 cm⁻¹）[7]

化学性质

脱水反应

磷酸二氢钾加热至400 ℃时，会转变熔融透明液体，冷却后会固化为不透明玻璃状物质偏磷酸钾。相关化学反应方程式如下[3]：

复分解反应

磷酸二氢钾的水溶液可以与硝酸银发生复分解反应，产生磷酸二氢银黄色沉淀，可以作为一种鉴别磷酸二氢钾的反应。[11]

中和法

工艺原理

中和法生产磷酸二氢钾采用磷酸和氢氧化钾（或碳酸钾）为原料，利用酸碱中和机理，来生产磷酸二氢钾。[4]

工艺流程

中和法生产磷酸二氢钾的基本流程如下所示。[12]

直接法

以磷矿、硫酸和氯化钾为原料直接生产磷酸二氢钾。首先利用氯化钾和硫酸反应获得硫酸氢钾，再使产物硫酸氢钾和磷矿反应，过滤分离生成石膏，滤液经浓缩后，加入甲醇沉淀析出磷酸二氢钾。[13]

复分解法

工艺原理

利用氯化钾中的钾离子与正磷酸盐（磷酸铵或磷酸钠等）中的磷酸二氢根通过复分解反应生成磷酸二氢钾。[14]

以饱和的氯化钾溶液和75%磷酸（湿法磷酸）为原料在一定温度下进行复分解反应。该反应过程中大量副产物氯化氢可用水吸收获得盐酸，同时可用氢氧化钾中和复分解过程中过量的磷酸。[12]

工艺流程

利用氯化钾与磷酸发生复分解反应生产磷酸二氢钾的基本流程如下图所示。[12]

有机萃取法

工艺原理

利用有机溶剂选择性的萃取出磷酸，再用钾盐溶液反萃取，从而制备磷酸二氢钾。[13]

工艺举例

用二丁基亚砜fēng从湿法磷酸中萃取出一定浓度的磷酸，然后利用氢氧化钾溶液反萃取，使纯化后的磷酸从有机相转移至水相，生成磷酸二氢钾。过程中的二丁基亚砜可循环使用。磷酸二氢钾再经后续的蒸发结晶等工序处理可获得纯度较高的成品。且该方法不受磷酸的品位限制，与中和法相比成本较小。[13]

肥料

磷酸二氢钾含磷（P₂O₅）24%，含钾（K₂O）27%[5]，是一种高效含磷、钾的复合肥料。生产上多用作根外追肥和作物浸种施用[5]，在处理种子或叶面喷洒时均可被植物直接吸收，可以快速满足农作物对磷元素和钾元素的需要，从而促进作物的光合作用增强植物的代谢能力，促使根系发达、苗全杆状、增强植物的抗倒伏、抗旱、抗寒、抗病害的能力。适用于小麦、玉米、水稻等农作物使用。[15]

化工

可用作细菌培养剂：在酿造培养酵母时，也可适当添加一定的磷酸二氢钾用作培养添加剂及制备缓冲溶液。[6]

用作制备偏磷酸钾等化工产品的制作原料。[6]

医药

钾是细胞内液体的主要阳离子，对维持细胞的酸碱平衡、等渗和电动特性至关重要。磷酸根是一种主要的细胞内阴离子，为底物代谢提供能量，并参与几乎所有器官和组织的重要代谢和酶反应。磷酸盐可以改变钙浓度，缓冲酸碱平衡，并在肾脏氢离子排泄中发挥主要作用。[1]

磷酸二氢钾还用于各类抗生素的生产制备，如灰黄霉素、硫酸卡那霉素、核糖霉素和硫酸黄链霉素等。[16]

食品

在制作烘焙食品时可以加入食用级磷酸二氢钾，如制备面粉、即食面包混合粉和冷冻面团等减少食物中盐摄入量，同时起到酵母食料、发酵助剂和营养调节剂[17]的作用，也可用于制作味精等。[18][6]

食用级磷酸二氢钾也可用作缓冲剂、螯áo合剂、膨松剂、强化助剂。[17]

磷酸二氢钾可用作清酒合成过程中的调味剂和pH缓冲剂。[19]

光学

磷酸二氢钾晶体是应用极其广泛的非线性光学材料，可用于激光调制和变频。[17]

电子

磷酸二氢钾可用作压电元件和电光学元件。[19]

毒性

LD50（半数致死量）兔子皮肤接触>4640mg/kg[1]

LD50（半数致死量）大鼠口服：4640mg/kg[1]磷酸二氢钾对皮肤、眼睛和呼吸道有一定的刺激性；摄入一定量的磷酸二氢钾后可能会引起腹泻、高磷血症和低钙血症。[1]

健康危害

磷酸二氢钾在火灾中会产生刺激性有毒烟雾[1]。人吸入后会刺激鼻腔和喉咙，同时会刺激肺部和粘膜，出现咳嗽等不适症状。接触时刺激皮肤和眼睛时，眼睛可能会出现瘙痒、流泪和发红的症状，严重者可能会出现角膜损伤；皮肤可能会出现发红、起泡、起皮和瘙痒等症状，长时间接触会出现溃疡。摄入会导致腹痛、感到恶心、甚至感到虚脱。[20]

储存运输

在处理与磷酸二氢钾相关的贮存和运输的相关操作时，需注意避免潮湿、雨淋，储存的仓库需要注意清洁、阴凉和干燥。[21]

消防相关

可采用喷水、干粉、二氧化碳或泡沫进行灭火，相关灭火措施需根据火灾现场的情况和环境决定。[1][20]

急救措施

若眼睛不小心接触磷酸二氢钾，应立即分开眼睑用流动清水或生理盐水冲洗15分钟；若有不适感，请立即送往医院就医。[1][20]

若皮肤不小心接触磷酸二氢钾，应立即用肥皂和水冲洗接触处，若有不适感，请立即送往医院就医。[1][20]

若不小心吸入磷酸二氢钾，应立即将人移至新鲜空气处。[1][20]

若不小心摄入磷酸二氢钾，需立即进行漱口并饮用清水进行稀释。[1][20]

参考资料 21

  1. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/516951
  2. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/source/hsdb/5046#section=Drug-Warnings-(Complete)
  3. 参考 3
  4. 参考 4
  5. 参考 5
  6. 参考 6
  7. 参考 7
  8. 参考 8
  9. 参考 9
  10. 参考 10
  11. 参考 11
  12. 参考 12
  13. 参考 13
  14. 参考 14
  15. 参考 15
  16. 参考 16
  17. 参考 17
  18. 参考 18
  19. 参考 19
  20. https://www.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display?p_version=2&p_card_id=1608
  21. 参考 21
广告位：底部（ad-bottom）—— 请到中台「公共区块」编辑此内容