Ffosffad

Ffosffad

Names
Enw Systematig IUPAC Phosphate
Dynodwyr
CAS Number	14265-44-2
3D model (Jmol)	Delwedd ryngweithiol Delwedd ryngweithiol Delwedd ryngweithiol
Cyfeirnodau Beilstein	3903772
ChEBI	CHEBI:18367
ChemSpider	1032
Cyfeirnodau Gmelin	1997
MeSH	[www.nlm.nih.gov/cgi/show_data.php?acc={{{MeSH}}} {{{MeSH}}}]
PubChem
UNII	NK08V8K8HR
InChI InChI=1S/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4)/p-3 Y Key: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K Y
SMILES [O-]P([O-])([O-])=O [O-]P(=O)([O-])[O-] O=P([O-])([O-])[O-]
Priodweddau
Fformiwla cemegol	PO3−4
Màs molar	94.9714 g mol−1
Oni nodir yn wahanol, nodir data ar gyfer defnyddiau yn eu cyflwr arferol (ar dymheredd o 25 °C (77 °F), 100 kPa)
Infobox references

Cemegyn ac ion anorganig yw ffosffad (PO₄^3-).Halen asid ffosfforig wedi'i nodweddi gan atom o ffosfforws. Mewn cemeg organig gall ffurfio esterau a chyfansoddion eraill. Mae esterau (ac anhydradau asid) ffosffad yn bwysig iawn mewn biocemeg a gweithgaredd cemegol bywyd. 

Ffynonellau diwydiannol ffosfforws

O amaethyddiaeth y daw'r galw diwydiannol fwyaf am ffosffad. Yn ddiarwybod iddynt, ers cyfnod yr hen Eifftiaid bu ffermwyr yn rhoi tail neu mineralau yn ei gynnwys ar gnydau i'w hysgogi. Ar ôl darganfyddiad bodolaeth, ac yna phwysigrwydd, ffosfforws aethpwyd ati i ddefnyddio wrin (troeth) ac esgyrn fel ffynhonnell. Yn 1802 darganfuwyd tomennydd enfawr o faw adar yn ne America gan Alexander von Humboldt (yn anturiaethwr gwyddonol o'r Almaen) ac fe aeth ati i astudio ei gwerth fel cwrtaith. Roedd brodorion y cyfandir eisioes yn gyfarwydd â'i briodoleddau ac mi ddaw'r enw amdano, Giwana (Guano) (cyfarwydd iawn yng Nghymru), o'r enw Quechua (wanu) am unrhyw faw anifail a ddefnyddid fel cwrtaith. Erbyn canol y ganrif roedd diwydiant allforio mawr wedi tyfu. Erbyn diwedd yr 19 ganrif roedd mwyngloddio creigiau ffosffad wedi cymryd lle giwana fel prif ffynhonnell ffosfforws diwydiannol, ond erys galw sy'n cynyddu'n ddiweddar amdano o du amaethwyr "organig".

Ers yr 1890au mwyngloddio creigiau ffosffad anorganig bu brif ffynhonnell yr elfen. Ar ffurf (amhur) ffosffad calsiwm (apatit) y mae'r rhan fwyaf ohono. Fe'i ffurfiwyd o waddodion morol dros filiynau o flynyddoedd cyn dod i'r wyneb drwy symudiadau tectonig y ddaear. Yn yr Unol Daleithiau cychwynnodd y diwydiant, ond mae bellach cyflenwadau sylweddol ohono yn Tsieina a Rwsia. Ond o bwys yn yr hinsawdd geo-wleidyddol bresennol yw bod tua hanner cyflenwad y byd i'w canfod mewn gwledydd arabaidd , yn bennaf Moroco, lle mae dros 70% ar hyn o bryd. Nid yw'r broses o fwyngloddio yn garedig i'r amgylchedd am sawl reswm. Un yw presenoldeb metalau trwm gwenwynig (Cd, Pb, Ni, Cu, Cr ac U) yn y creigiau. Mae hanes gwlad-ynys fechan Nawrw (y drydedd lleiaf yn y byd, ar ôl y Fatican a Monaco) yn enghraifft o'r ddilema wleidyddol-fasnachol. Am rai degawdau ar ôl yr ail ryfel byd roedd gan y brodorion un o safonau byw ucha'r Môr Tawel, ac yn y 1960au hwyr a'r 1970au cynnar roedd gan ei phoblogaeth o ryw 10,000 yr incwm yn ôl y pen uchaf o unrhyw wlad yn yr holl fyd. Erbyn 2000 'roedd y mwyn wedi'i llwyr disbyddu. O 2001 i 2007 bu'r ynys yn ddibynnol ar gytundeb i gynnar carchar ar gyfer Llywodraeth Awstralia. Gyda 10% o'r boblogaeth yn dibynnu arno, daeth tlodi yn sgil ei gai yn 2008 ac fe'i ail hagorwyd yn garchar i ymgeiswyr lloches yn 2012.

Dadla rhai na fydd cyflenwadau cyfleus (sef rhâd) mwyn ffosffad yn para'n hir i'r dyfodol, gan ddylanwadi'n sylweddol ar amaethyddiaeth (ac, felly, prisiau bwyd). Yn 2011, dadleuodd Carpenter a Bennett y byddai prinder byd eang ohono erbyn 2040. Bu cryn gyhoeddusrwydd i hyn yn y wasg gyda chymharu "brig ffosfforws" gyda'r "brig olew" - y gred lle yr ydym wedi pasio'r foment o gynhyrchu mwyaf y sylweddau. O hyn allan byddant yn brinnach. Yn sicr, er bod ffosfforws yn un o'r elfennau mwyaf cyffredin mewn creigiau (0.1%<ref(Saesneg) >Greenwood, N. N.; & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd Edn.), Oxford:Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.</ref>) mae wedi’i gwasgaru'n denau. Mae ein harfer o amaeth diwydiannol presennol yn dibynnu ar crynodiadau uchel ohono.

Ffosfforws mewn pethau byw

Fframwaith hydrocsiapatit (calsiwm ffosffad) mewn asgwrn. (Normal ar y chwith, Treuliwyd ar y dde)

Mae'r elfen ffosfforws yn bresennol ym mhopeth byw at y ddaear ac nid oes modd cynnal bywyd hebddo. Mae'n chwarae rôl hollbwysig ym mhrosesau biocemeg rheoli ac egnio bywyd. Mae'n debyg iddo chwarae rhan holl bwysig wrth i fywyd ffurfio (abiogenesis) tua phedwar biliwn (mil miliwn) o flynyddoedd yn ôl. Datgelir hyn heddiw yn ei rôl greiddiol mewn asidau niwclëig (DNA ac RNA) a'r ffosffolipidau sy'n ffurfio pilen pob cell - ddwy gydran hanfodol i fywyd. Mae'n rhan hollbwysig a gweithredol o'r moleciwl ATP sy'n ganolog i gyfundrefn egni bywyd at y ddaear. Mae'n debygol fod adweithiau’r moleciwl hwn (sef ATP) a'u gwreiddiau yn y byd abiotig.

Yn ecosystemau dŵr croyw (hy. nid ecosystemau'r moroedd hallt) mae'n debyg mae ffynhonnell ffosfforws (fel ffosffad - gw. isod) yw'r brif factor (heblaw am ddŵr) sy'n terfynu’r biomas (sef pa faint o fywyd y medrid ei gynnal). Cyflwynwyd syniad "Ddeddf y lleiafswm" gan Carl Sprengel (1828) a'i boblogeiddio gan Justus von Liebig. (Fe'i gelwir yn aml "Ddeddf Liebig" o'r herwydd.) I ddynoliaeth, mae hwn yn allweddol wrth ystyried pa faint o gynnyrch amaethyddol y medrid ei gynhyrchu ar unrhyw dir. Ffactor bwysig iawn wrth i boblogaeth y byd dal i gynyddu o'r 7.3 biliwn presennol i'r 9.7 biliwn y disgwylid yn 2050. (Yn y moroedd, mae'n debyg mai cemegolion nitrogen sy'n chwarae'r un rôl terfynu.)

Disgwylir i'r galw blynyddol am wrtaith ffosfforws (ffosffad) amaethyddiaeth y byd fod yn 46,648,000 tunnell (fel P₂O₅) yn 2018 (16,242,000 tun ohono yn nwyrain Asia). Ceir ddefnydd eang o wrtaith "NPK". Cyfeiria'r llythrennau at y maethynnau nitrogen (N), ffosfforws (P) a photasiwm (K). Mae confensiwn i ddisgrifio cynnwys yr hyn a fasnachir (ee. 10-10-10 a 16-4-8). Dyma ganradd cynnwys y tair elfen. Yn ôl confensiwn, cyfrifir y ddau olaf fel P₂O₅ a K₂O (er nad ydy'r cyfansoddion adweithiol iawn hyn yn y cymysgedd).

Oherwydd ei natur dra adweithiol, ar ffurf wedi'i glymu ag ocsigen (wedi'i ocsideiddio) y mae ffosfforws yn bodoli mewn natur bron yn ddieithriad. Gelwir hwn yn ffosffad (PO₄^3-; yn ei ffurf wedi'i llwyr ïoneiddio). (Pan nad yw wedi ïoneiddio, ffurfia asid ffosfforig (H₃PO₄).) Mae patrwm ïoneiddio ffosffad, er yn syml, yn cyfrannu'n sylweddol i'r hyn y galwn yn fywyd. Enghraifft o hyn yw'r modd y mae yn cadw pH celloedd (yn arbennig y cytoplasm) yn gyson (byffer). Heb hwn ni fyddai modd i broteinau gweithredu fel ensymau. Fel arfer mae'r ffosffad yn bodoli mewn ffurf wedi'i glymu a moleciwl organig (hy. yn cynnwys carbon) trwy fond ester, er bod bondiau asid anhydrid yn nodweddi prosesau sy'n ymwneud ag egni (ee. ATP a 1,3 diffosffoglycerad yng nglycolysis).

Mae bywyd yn dibynnu ar reolaeth lwyr o'r holl brosesau biofoleciwlar. Gellir ystyried hyn yn rhan o ddiffiniad bywyd. Digwydd ar sawl lefel ac mae ffosffad yn chwarae rhan yn nifer ohonynt. Sonnir uchod am ei rôl yng nghyfundrefn DNA/RNA (rheoli trawsgrifio a throsi proteinau) ond hefyd chwara rhan wrth reoli ensymau yn uniongyrchol. Yn aml iawn fe gynnir a ddiffoddir actifedd ensym trwy ei gyfuno a a'i ryddhau oddiwrth ffosffad (megis switsh). Fel rheol trosglwyddir y ffosffad i'r protein o ATP trwy gyfrwng ensymau Cinas ac fe'i rhyddheir gan ensymau Ffosffatas. Mae cannoedd o wahanol fathau o'r rhain mewn celloedd (tua 500 yn y genom dynol) - ac mae eu deall yn destun ymchwil allweddol i ddeall clefydau megis cancr - heb son am sut y maent yn cynnal y corff iach.

At lefel mwy macrosgobig, ffosffad (ynghyd a chalsiwm, Ca²⁺) yw brif gynhwysiad esgyrn a dannedd.

Daw ymddygiad gwenynig drwgenwog "Arsenig" (fel arfer ar ffurf arsenad) yn rhannol oherwydd ei berthynas (grŵp 15) a ffosfforws. Mae arsenad yn "edrych" ac yn ymddwyn yn debyg iawn i ffosffad i nifer o ensymau hanfodol i fywyd. Ar yr un trywydd, yn 2010 ymddangosodd adroddiad safonol (yn Science) yn honni darganfod bacteriwm oedd yn defnyddio arsenad yn lle ffosffad mewn DNA. Camgymeriad oedd hwn.