FOSFONATLAR

Açıklama
Organik kimyada fosfonatlar veya fosfonik asitler, C−PO(OR)2 grupları (burada R = alkil, aril veya sadece hidrojen) içeren organofosfor bileşikleridir.
Fosfonik asitler, tipik olarak tuzlar olarak ele alınır, genellikle uçucu olmayan katılardır ve organik çözücülerde az çözünür, ancak suda ve genel alkollerde çözünür.
Ticari olarak önemli birçok bileşik, glifosat (Roundup herbisitinin aktif molekülü) ve yaygın olarak kullanılan bir bitki büyüme düzenleyicisi olan ethephon dahil olmak üzere fosfonatlardır. Bisfosfonatlar, osteoporoz tedavisi için popüler ilaçlardır.
Biyokimya ve tıbbi kimyada, fosfonat grupları, anti-HIV tedavisinin köşe taşlarından biri olan antiviral nükleotid analoğu Tenofovir'de olduğu gibi, fosfat için kararlı biyoizotereçler olarak kullanılır.
Ve fosfonat türevlerinin "nükleer tıp için umut verici ligandlar" olduğuna dair bir işaret var.
Fosfonatlar (veya fosfonik asitler), fosfor (kimyasal sembol P), karbon (C), oksijen (O) ve hidrojene (H) dayalı geniş bir organik molekül ailesidir.
Çeşitli fosfonatlar (pek çok amino fosfonat dahil) doğal olarak ve birçok farklı organizma türünde bulunur.
Organizmalardaki fosfonatların metabolik fonksiyonları, hücre sinyallerini, hücre zarı moleküllerinin metabolizmasını ve doğal antibiyotiklerin biyolojik sentezini içerir.
Bazı bakteri, maya ve mantarlar fosfonatları parçalayabilir ve bunları bir besin ve/veya fosfor kaynağı olarak kullanabilir.
Fosfonatlar şu kimyasal grubu içerir: ‑CH2-PO3H2:
–CH2-PO3 grubu, fosfonat moleküllerine benzersiz fiziksel ve kimyasal özellikler verir.

Bu özelliklerden dolayı fosfonatlar şunları sergiler:
Suda yüksek çözünürlük,
Çeşitli mineral yüzeylerde güçlü adsorpsiyon,
Metal iyonlarını ayırma (şelatlama) yeteneği,
Su sertliği birikintilerinin engellenmesi veya değiştirilmesi,
Korozyona veya oksidasyona karşı direnç,
Asitlik, alkalilik veya düşük/yüksek sıcaklıklar gibi zorlu koşullar altında kararlılık,
Formülasyonlardaki diğer kimyasallar ve bileşenlerle uyumluluk sergiler.

Fosfatlar geleneksel olarak kireç kontrolü için deterjanlarda kullanılmıştır.
Hem STPP (Sodyum Tripolifosfat) gibi basit fosfatlar hem de TSPP (Tetrasodyum Pirofosfat) gibi karmaşık fosfatlar, sert suda kalsiyum ve magnezyum iyonlarını şelatlayarak performansı artırmak için deterjanlarda güçlendiriciler olarak kullanıldı.
Bununla birlikte, fosfatlar su yollarına atıldığında ciddi ekolojik hasara neden olabilir.
Fosfonatlar genellikle fosfatlarla aynı düzeyde tortu kontrolü sağlama yeteneğine sahiptir, ancak formülasyonlara fosfatlardan bir kat daha düşük konsantrasyonlarda dahil edilebilir.
Bu kadar az Fosfonat durulama işleminden sonra gidere gönderilir.
Sadece birincil arıtma kullanan kanalizasyon işlerinde, fosfonatların %50'den fazlası sudan arıtma çamuruna giderilirken, ikincil arıtma kullananlarda %60-80'i giderilir.
Deterjanlarda kullanılan fosfonatlar kolayca biyolojik olarak parçalanabilir olmasalar da, biyolojik olarak birikmezler ve biyolojik olarak kolayca parçalanabilirlik sorununu ortadan kaldıran hiçbir kronik veya sucul toksisiteye neden olmazlar. 
Fosfonatlar biyolojik olarak kolayca parçalanamasalar da zamanla fotodegradasyona, hidrolize veya biyolojik bozunmaya karşı bağışık değildirler.
Fosfonat anyonu HPO32- aktif moleküldür ve fosfonattan (HPO(OR)2) türetilir.
Fosfonat, birden fazla isim altında piyasaya sürülür: potasyum fosfonat, dipotasyum fosfonat, monopotasyum monopotasyum fosfonat, disodyum fosfonat, ...
Fosfonat iyonu (ve/veya tuz) bazen yanlış bir şekilde "fosfit" olarak adlandırılır.

Fosfat ile ilgili sorunlar
Fosfat kullanımıyla ilgili temel sorun, ötrofikasyon yoluyla nehirlerde ve göllerde ekolojik hasara neden olma potansiyelidir.
Fosfatlar, çoğunlukla deterjanlardan, gübrelerden ve kanalizasyondan su yoluna boşaltıldığında, bitki büyümesi için gerekli besinlerde ani bir artışa neden olurlar.
Fosfat, nehirlerde ve akarsularda bulunan bitkiler ve algler için bir besin kaynağı görevi görür.
Fosfat seviyelerindeki bir artış, büyümede bir artışa neden olabilir ve bu da genellikle su yüzeyini kaplayan ve güneş ışığının aşağıdaki organizmalara girmesini önleyen alg çiçekleriyle sonuçlanır. 
Bitki büyümesinin ilk dalgalanmasından sonra, yüzeyin altındaki bitkiler için ışık eksikliği onların ölmesine neden olur.
Bakteriler ölü bitki maddesini parçalamaya çalışırken, büyük miktarlarda oksijen tüketerek bölgedeki suyun ciddi şekilde oksijen tükenmesine neden olurlar.
Sudaki oksijen seviyelerinin tükenmesi, etkin bir ölü bölge oluşturarak hayvan ve bitki yaşamının yaygın şekilde ölmesine neden olabilir.
Bu sorunun ışığında, birçok endüstri fosfat kullanımını sınırlamaya çalıştı ve su şirketleri deşarj edilebilecek seviyelere katı sınırlamalar getirdi.
Fosfonatlar, fosfonik asit ailesinden bir tuz türüdür.
Fosfonat doğal olarak bulunur ve onlarla çalışmayı oldukça kolaylaştıran özel kimyasal yapıları nedeniyle birçok endüstride yaygın olarak kullanılırlar.
Bu tuzlar, endüstriyel temizleyicilerde, diğer biyolojik bileşikleri oluşturmak için, fungisitler, pas gidericiler, kağıt hamuru ve kağıt endüstrisi için ağartmayı iyileştirmek için kullanılır, petrol sahalarında jelleştiriciler olarak bulunur ve sentetik DNA üretiminde ara ürünler olarak kullanılır.

Özellikler ve kullanımlar
Fosfonatların üç ana özelliği vardır: di- ve trivalent metal iyonları için etkili kenetleme ajanlarıdır, kristal büyümesini ve tortu oluşumunu engellerler ve sert kimyasal koşullar altında oldukça kararlıdırlar.
Fosfonatların önemli bir endüstriyel kullanımı soğutma sularında, tuzdan arındırma sistemlerinde ve kireç oluşumunu engellemek için petrol sahalarındadır.
Kağıt hamuru ve kağıt imalatında ve tekstil endüstrisinde, peroksidi inaktive edebilen metaller için şelatlayıcı ajanlar olarak görev yapan peroksit ağartıcı stabilizatörleri olarak kullanılırlar.
Deterjanlarda kenetleme maddesi, kireç önleyici ve ağartma stabilizatörü kombinasyonu olarak kullanılırlar.
Fosfonatlar ayrıca tıpta çeşitli kemik ve kalsiyum metabolizması hastalıklarını tedavi etmek için ve kemik kanseri tedavilerinde radyonüklid taşıyıcıları olarak giderek daha fazla kullanılmaktadır (bkz. Samarium-153-etilen diamin tetrametilen fosfonat).
1998'de fosfonat tüketimi dünya çapında 56.000 tondu - ABD'de 40.000 ton, Avrupa'da 15.000 ton ve Japonya'da 800 tondan az.
Fosfonatlara olan talep yılda %3 oranında istikrarlı bir şekilde artmaktadır. Deterjanlarda şelatlama maddesi, kireç önleyici ve ağartma dengeleyicinin bir kombinasyonu olarak kullanılırlar.
Fosfonatlar ayrıca tıpta kemik oluşumu ve kalsiyum metabolizması ile ilişkili bozuklukları tedavi etmek için giderek daha fazla kullanılmaktadır.
Fosfonatlar beton geciktirici olarak da kullanılmaktadır.
Çimento priz süresini geciktirerek, betonun daha uzun süre yerleştirilmesini veya çimento hidratasyon ısısının daha uzun bir süreye yayılmasını sağlayarak çok yüksek sıcaklık ve bunun sonucunda oluşan çatlakları önlerler.
Aynı zamanda uygun dağılma özelliklerine sahiptirler ve bu nedenle olası yeni bir süper akışkanlaştırıcı sınıfı olarak araştırılırlar.
Bununla birlikte, şu anda fosfonatlar, süper plastikleştiriciler olarak ticari olarak temin edilememektedir.
Süperakışkanlaştırıcılar, betonun akışkanlığını ve işlenebilirliğini arttırmak veya su/çimento (w/c) oranını azaltmak için tasarlanmış beton katkılarıdır.
Fosfonatlar, betondaki su içeriğini azaltarak gözenekliliğini azaltır, böylece mekanik özellikleri (basınç ve çekme dayanımı) ve betonun dayanıklılığını (düşük su, gaz ve çözünen madde taşıma özellikleri) iyileştirir.

Doğada Oluşum
İlk doğal fosfonat olan 2-aminoetilfosfonik asit 1959'da tanımlandı ve bitkilerde ve birçok hayvanda, çoğunlukla zarlarda bulunuyor.
Fosfonatlar, prokaryotlardan öbakterilere ve mantarlara, yumuşakçalara, böceklere ve diğerlerine kadar farklı organizmalar arasında oldukça yaygındır.
Doğal fosfonatların biyolojik rolü hala tam olarak anlaşılamamıştır.
Şimdiye kadar doğal olarak hiçbir bis- veya polifosfonat bulunmadı.

Çevresel Davranış
Fosfonatlar, onları diğer şelatlayıcı ajanlardan ayıran ve çevresel davranışlarını büyük ölçüde etkileyen özelliklere sahiptir.
Fosfonatlar, yüzeylerle çok güçlü bir etkileşime sahiptir, bu da teknik ve doğal sistemlerde önemli bir giderim ile sonuçlanır.
Bu güçlü adsorpsiyon nedeniyle, metallerin çok az yeniden mobilizasyonu beklenir veya hiç beklenmez.
Su arıtımı sırasında fosfonatların biyolojik bozunması gözlenmez, ancak Fe(III) komplekslerinin foto bozunması hızlıdır.
Aminopolifosfonatlar ayrıca Mn(II) ve oksijen varlığında hızla oksitlenir ve atık suda tespit edilen kararlı parçalanma ürünleri oluşur.
Çevredeki fosfonatlar hakkında bilgi eksikliği, doğal sulardaki eser konsantrasyonlarda bunların belirlenmesine ilişkin analitik problemlerle bağlantılıdır.
Fosfonatlar, doğal sularda esas olarak Ca ve Mg kompleksleri olarak bulunur ve bu nedenle metal türleşmesini veya taşınmasını etkilemez.

Biyolojik Bozunma
Doğada bakteriler fosfonat biyodegradasyonunda önemli bir rol oynar.
Çevrede doğal fosfonatların bulunması nedeniyle bakteriler, fosfonatları besin kaynağı olarak metabolize etme yeteneğini geliştirmiştir.
C-P bağını parçalayabilen bakteriler, büyüme için bir fosfor kaynağı olarak fosfonatları kullanabilirler.
Aminofosfonatlar, bazı bakteriler tarafından tek nitrojen kaynağı olarak da kullanılabilir.
Endüstride kullanılan polifosfonatlar, 2-aminoetilfosfonik asit gibi doğal fosfonatlardan büyük ölçüde farklıdır çünkü çok daha büyüktürler, yüksek negatif yük taşırlar ve metallerle kompleks oluştururlar.
HEDP ve NTMP'li belediye atık su arıtma tesislerinden elde edilen çamurla yapılan biyolojik bozunma testleri, herhangi bir bozulma belirtisi göstermedi.
Standart biyobozunma testlerinde HEDP, NTMP, EDTMP ve DTPMP'nin araştırılması da herhangi bir biyolojik bozunmayı tespit edemedi.
Bununla birlikte, fosfonatlar, bazı testlerde, yüksek çamur/fosfonat oranına bağlı olarak, DOC kaybı olarak gözlenen test maddesinin çözeltiden çıkarılmasının gözlemlendiği not edildi.
Fosfonatlar, biyodegradasyondan ziyade adsorpsiyona bağlandı.
Bununla birlikte, P-sınırlı koşullar altında aminopolifosfonatları ve HEDP'yi parçalayabilen bakteri suşları topraklardan, göllerden, atık sudan, aktif çamurdan ve komposttan izole edilmiştir.