Фосфат кальцію (Ca3 (PO4) 2) структура, властивості, утворення та використання

The фосфат кальцію є неорганічною і третинною сіллю, хімічна формула якої є Ca₃(PO₄)₂. Формула стверджує, що склад цієї солі становить 3: 2 для кальцію і фосфату, відповідно. Це можна побачити безпосередньо на нижньому зображенні, де показано катіон²⁺ і аніон PO₄^3-. За кожні три Са²⁺ Є два PO₄^3- взаємодію з ними.

З іншого боку, фосфат кальцію відноситься до серії солей, які змінюються в залежності від співвідношення Са / Р, а також від ступеня гідратації і рН. Фактично існує багато типів фосфатів кальцію, які існують і можуть бути синтезовані. Однак, слідуючи буквально номенклатурі, фосфат кальцію відноситься тільки до трікальцію, згаданому вище.

Всі фосфати кальцію, включаючи Ca₃(PO₄)₂, Вони суцільно-білі з легкими сіруватими тонами. Вони можуть бути гранульованими, дрібними, кристалічними і мають розміри частинок, які знаходяться навколо мікрометрів; і навіть були приготовані наночастинки цих фосфатів, з яких розроблені біосумісні матеріали для кісток.

Ця біосумісність обумовлена ​​тим, що ці солі знаходяться в зубах і, коротко, в кісткових тканинах ссавців. Наприклад, гідроксиапатит являє собою кристалічний фосфат кальцію, який у свою чергу взаємодіє з аморфною фазою тієї ж солі.

Це означає, що існують аморфні та кристалічні фосфати кальцію. З цієї причини різноманітність і безліч варіантів не дивуються при синтезі матеріалів на основі фосфатів кальцію; Матеріали, в чиїх властивостях дослідники більше цікавляться щодня у всьому світі, орієнтуються на відновлення кісток.

Індекс

• 1 Структура фосфату кальцію
  • 1.1 Аморфний фосфат кальцію
  • 1.2 Решта сім'ї
• 2 Фізико-хімічні властивості
  • 2.1 Імена
  • 2.2 Молекулярна маса
  • 2.3 Фізичний опис
  • 2.4 Смак
  • 2.5 Точка плавлення
  • 2.6 Розчинність
  • 2.7 Щільність
  • 2.8 Індекс заломлення
  • 2.9 Стандартна ентальпія тренування
  • 2.10 Температура зберігання
  • 2,11 рН
• 3 Навчання
  • 3.1 Нітрат кальцію і гідрофосфат амонію
  • 3.2 Гідроксид кальцію і фосфорна кислота
• 4 Використання
  • 4.1 У кістковій тканині
  • 4.2 Біокерамічні цементи
  • 4.3 Лікарі
  • 4.4 Інше
• 5 Посилання

Структура фосфату кальцію

Верхнє зображення показує структуру триосновного фосфату ситцю в дивному мінералі, який може містити магній і залізо в якості домішок..

Хоча на перший погляд може здатися складним, необхідно уточнити, що модель передбачає ковалентні взаємодії між атомами кисню фосфатів і металевих центрів кальцію \ t.

По способу подання це дійсно, однак, взаємодії є електростатичними; тобто катіони Ca²⁺ притягуються до PO аніонів₄^3- (Ca²⁺- O-PO₃^3-). З огляду на це, зрозуміло, чому в зображенні кальцій (зелені сфери) оточений негативно зарядженими атомами кисню (червоні сфери).

Коли є багато іонів, він не залишає симетричної композиції або картини видимими. Ca₃(PO₄)₂ Приймає при низьких температурах (Т<1000°C) una celda unitaria correspondiente a un sistema cristalino romboédrico; a este polimorfo se le conoce con el nombre de β-Ca₃(PO₄)₂ (β-TCP, його абревіатура англійською мовою).

При високих температурах, з іншого боку, він перетворюється в поліморф α-Ca₃(PO₄)₂ (α-TCP), чия елементарна комірка відповідає моноклинной кристалічній системі. При ще більш високих температурах може також утворюватися поліморф α'-Ca₃(PO₄)₂, яка має гексагональну кристалічну структуру.

Аморфний фосфат кальцію

Кристалічні структури були згадані для фосфату кальцію, який можна очікувати від солі. Однак вона здатна проявляти невпорядковані і асиметричні структури, пов'язані більше з типом "фосфатного кальцію", ніж з кристалами в суворому сенсі його визначення.

Коли це відбувається, сказано, що фосфат кальцію має аморфну ​​структуру (ACP, аморфний фосфат кальцію). Деякі автори вказують на цей тип структури як відповідальний за біологічні властивості Ca₃(PO₄)₂ в кісткових тканинах, можливий його ремонт і біоміметизація.

Завдяки з'ясуванню його структури ядерним магнітним резонансом (ЯМР) виявлено присутність іонів OH^- і ВПО₄^2- в АКТ. Ці іони утворюються при гідролізі одного з фосфатів:

PO₄^3- + H₂O <=> HPO₄^2- + OH^-

У результаті справжня структура АКП стає більш складною, склад її іонів представлена ​​формулою: Ca₉(PO₄)_6-x(HPO₄)_x(OH)_x. "X" вказує на ступінь гідратації, оскільки, якщо x = 1, то формула буде такою, як: Ca₉(PO₄)₅(HPO₄) (OH).

Різні структури, які можуть мати PCA, залежать від молярних співвідношень Ca / P; тобто відносних кількостей кальцію і фосфату, які змінюють весь отриманий ними склад.

Решта сім'ї

Фосфати кальцію є фактично сімейством неорганічних сполук, які в свою чергу можуть взаємодіяти з органічною матрицею.

Інші фосфати отримують "просто", змінюючи аніони, що супроводжують кальцій (PO₄^3-, HPO₄^2-, H₂PO₄^-, OH^-), а також тип домішок в твердому тілі. Таким чином, до одинадцяти або більше фосфатів кальцію, кожен зі своєю власною структурою і властивостями, може виходити природним шляхом або штучно..

Нижче наведені деякі фосфати та їх відповідні структури та хімічні формули:

-Водень кальцію фосфат дигідрат, CaHPO₄H 2H₂O: моноклинная.

-Моногідрат дигідрофосфату кальцію, Ca (H)₂PO₄)₂. H₂O: триклінічний.

-Безводний фосфат дикислоти, Ca (H)₂PO₄)₂: триклінічний.

-Фосфат фосфату кальцію (OCP), Ca₈H₂(PO₄)₆: триклінічний Вона є попередником у синтезі гідроксиапатиту.

-Гідроксиапатит, Ca₅(PO₄)₃OH: гексагональ.

Фізико-хімічні властивості

Імена

-Фосфат кальцію

-Трикальційфосфат

-Трикальцій дифосфат

Молекулярна маса

310,74 г / моль.

Фізичний опис

Це біла тверда речовина без запаху.

Смак

Без смаку.

Точка плавлення

1670 ºK (1391 ºC).

Розчинність

-Практично нерозчинний у воді.

-Нерозчинний у етанолі.

-Розчинний у розведеній соляній кислоті і азотній кислоті.

Щільність

3,14 г / см³.

Індекс заломлення

1,629

Стандартна ентальпія тренування

4126 ккал / моль.

Температура зберігання

2-8 ºC.

рН

6-8 у водній суспензії 50 г / л фосфату кальцію.

Навчання

Нітрат кальцію і фосфат водню амонію

Існують численні способи отримання або утворення фосфату кальцію. Одна з них складається з суміші двох солей Ca (NO)₃)₂H 4H₂O і (NH₄)₂HPO₄, попередньо розчиняли в абсолютному спирті і воді відповідно. Одна сіль забезпечує кальцій, а інший фосфат.

З цієї суміші АКП випадає в осад, який потім піддають нагріванню в печі при 800 ° С і протягом 2 годин. В результаті цієї процедури отримують β-Ca₃(PO₄)₂. Ретельно контролюючи температури, час перемішування і час контакту, може відбуватися утворення нанокристалів.

Для формування поліморфного α-Ca₃(PO₄)₂ необхідно нагріти фосфат вище 1000 ° С. Це нагрівання здійснюють у присутності інших іонів металів, які стабілізують цей поліморф достатньо для його використання при кімнатній температурі; тобто залишається в стабільному мета-стані.

Гідроксид кальцію і фосфорна кислота

Фосфат кальцію також може бути утворений шляхом змішування розчинів гідроксиду кальцію і фосфорної кислоти, при цьому відбувається кислотно-основна нейтралізація. Після південного дозрівання в маточних розчинах, а також їх належної фільтрації, промивання, сушіння і просіювання отримують гранульований порошок аморфного фосфату, АКП.

При цьому АКП реагує на продукт високих температур, перетворюючи за наступними хімічними рівняннями: \ t

2Ca₉(HPO₄) (PO₄)₅(OH) => 2Ca₉(P₂O₇)_0,5(PO₄)₅(OH) + H₂O (при Т = 446,60 ° С)

2Ca₉(P₂O₇)_0,5(PO₄)₅(OH) => 3Ca₃(PO₄)₂ + 0,5H₂O (при Т = 748,56 ° С)

Таким чином отримують β-Ca₃(PO₄)₂, його найбільш поширений і стабільний поліморф.

Використання

У кістковій тканині

Ca₃(PO₄)₂ Це основна неорганічна складова золи кістки. Вона є компонентом трансплантації кісткової тканини, що пояснюється її хімічною подібністю до мінералів, що знаходяться в кістці.

Біоматеріали фосфату кальцію використовуються для корекції дефектів кісток і в покритті металевих протезів титану. На них осідає фосфат кальцію, виділяючи їх з навколишнього середовища і уповільнюючи процес титанової корозії.

Фосфати кальцію, включаючи Ca₃(PO₄)₂, Вони використовуються для виробництва керамічних матеріалів. Ці матеріали є біосумісними і в даний час використовуються для відновлення альвеолярної втрати кісткової тканини, що виникає в результаті захворювань пародонту, ендодонтичних інфекцій та інших станів..

Однак вони повинні використовуватися тільки для прискорення періапікальної репарації кісток, в місцях, де немає хронічної бактеріальної інфекції.

Фосфат кальцію може бути використаний при ремонті кісткових дефектів, коли неможливо використовувати аутогенний кістковий трансплантат. Можна використовувати його окремо або в комбінації з біорозкладаним і розсмоктується полімером, таким як полигликолевая кислота.

Біокерамічні цементи

Кальційфосфат цемент (КПК) є іншим биокерамическим, що використовуються при ремонті кісткової тканини. Його виготовляють шляхом змішування порошку різних типів фосфатів кальцію з водою, утворюючи пасту. Пасту можна вводити або пристосовувати до дефекту кістки або порожнини.

Цементи формують, поступово розсмоктуються і замінюють новоутвореною кісткою.

Лікарі

-Ca₃(PO₄)₂ Це основна сіль, тому вона використовується як антацидний засіб для нейтралізації надлишкової кислоти в шлунку і підвищення рН. У зубній пасті вона забезпечує джерело кальцію і фосфату для полегшення процесу ремінералізації зубів і кісткового гемостазу.

-Він також використовується як харчова добавка, хоча найдешевшим способом замінити кальцій є використання його карбонату і цитрату..

-Фосфат кальцію може бути використаний при лікуванні тетанії, латентної гіпокальціємії та підтримуючої терапії. Крім того, він корисний при додаванні кальцію під час вагітності та лактації.

-Застосовується при лікуванні забруднення радіоактивними ізотопами радіо (Ra-226) і стронцію (Sr-90). Фосфат кальцію блокує поглинання радіоактивних ізотопів у шлунково-кишковому тракті, обмежуючи тим самим пошкодження, викликане ними.

Інші

-Фосфат кальцію використовується як корм для птахів. Крім того, він використовується в зубних пастах для контролю зубного каменю.

-Він використовується як антизливний агент, наприклад, для запобігання ущільнення кухонної солі.

-Він працює як відбілювач для борошна. У той час як в свинячому салі свиня запобігає небажане забарвлення і покращується стан смаження.

Список літератури

1. Тунг М.С. (1998) Фосфати кальцію: структура, склад, розчинність і стабільність. У: Амджад З. (ред.) Фосфати кальцію в біологічних і промислових системах. Springer, Boston, MA.
2. Лангланг Лю, Яньцзень Ву, Чао Сюй, Сучун Ю, Сяопей Ву, Хунліан Дай. (2018). "Синтез, характеристика нано-β-трикальційфосфата і інгібування на клітинах гепатоцелюлярної карциноми", Journal of Nanomaterials, vol. 2018, ID статті 7083416, 7 сторінок, 2018. 
3. Бори, Христос і Рей, християнські. (2010). Аморфні фосфати кальцію: синтез, властивості та застосування в біоматеріалах. Acta Biomaterialia, vol. 6 (n ° 9). с. 3362-3378. ISSN 1742-7061
4. Вікіпедія. (2019). Трикальційфосфат. Отримано з: en.wikipedia.org
5. Abida et al. (2017). Трікальційфосфат порошок: Можливості приготування, характеристики та ущільнення. Середземноморський журнал хімії 2017, 6 (3), 71-76.
6. PubChem. (2019). Фосфат кальцію. Отримано з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Elsevier (2019). Фосфат кальцію. Наука Пряма. Отримано з: sciencedirect.com