Фосфат магнію (Mg3 (PO4) 2) Структура, властивості та застосування



The фосфат магнію термін, що використовується для позначення сімейства неорганічних сполук, утворених магнієм, лужноземельним металом і фосфатом оксоаниона. Найпростіший фосфат магнію має хімічну формулу Mg3(PO4)2. Формула вказує, що для кожних двох PO аніонів43- Існують три катіони Mg2+ взаємодіючи з ними.

Також ці сполуки можуть бути описані як солі магнію, отримані з ортофосфорної кислоти (Н3PO4). Іншими словами, магнієві «покриття» між фосфатними аніонами, незалежно від їх неорганічної або органічної презентації (MgO, Mg (NO)3)2, MgCl2, Mg (OH)2, і т.д.).

З цих причин фосфати магнію можна знайти як кілька мінералів. Деякі з них: catheita -Mg3(PO4)2 · 22H2O-, струвит - (NH4) MgPO4· 6H2Або, чиї мікрокристали представлені у верхньому зображенні, holtedalite -Mg2(PO4) (OH) - і bobierrita -Mg3(PO4)2· 8H2O-.

У випадку боберрита його кристалічна структура є моноклінною, з кристалічними агрегатами з фан-формами і масивними розетками. Однак, фосфати магнію характеризуються багатою структурою хімії, що означає, що їхні іони приймають багато кристалічних механізмів.

Індекс

  • 1 Форми фосфату магнію і нейтральність його зарядів
    • 1.1 Фосфати магнію з іншими катіонами
  • 2 Структура
  • 3 Властивості
  • 4 Використання
  • 5 Посилання

Форми фосфату магнію і нейтральність його зарядів

Фосфати магнію отримують шляхом заміщення протонів Н3PO4. Коли ортофосфорна кислота втрачає протон, вона залишається як іон дигідрофосфату, Н2PO4-.

Як нейтралізувати негативний заряд для створення магнієвої солі? Так Mg2+ враховують дві позитивні заряди, тоді потрібно два Н2PO4-. Таким чином отримують фосфат фосфату магнію дикислот, Mg (H)2PO4)2.

Потім, коли кислота втрачає два протони, залишається іон водню фосфату, HPO42-. Тепер, як нейтралізувати ці два негативні заряди? Як і Mg2+ для нейтралізації потрібно лише два негативних заряду, взаємодіє з одним іоном HPO42-. Таким шляхом отримують фосфат магнієвої кислоти: MgHPO4.

Нарешті, коли всі протони втрачені, залишається фосфатний аніон43-. Це вимагає трьох катіонів Mg2+ і ще один фосфат, що збирається в кристалічну тверду речовину. Математичне рівняння 2 (-3) + 3 (+2) = 0 допомагає зрозуміти ці стехіометричні співвідношення для магнію і фосфату.

В результаті цих взаємодій утворюється триосновний фосфат магнію: Mg3(PO4)2. Чому це трибос? Тому що він здатний приймати три еквіваленти H+ щоб знову сформувати H3PO4:

PO43-(ac) + 3H+(ac) <=> H3PO4(ac)

Фосфати магнію з іншими катіонами

Компенсація негативних зарядів також може бути досягнута за участю інших позитивних видів.

Наприклад, для нейтралізації ПО43-, іони К+, Na+, Rb+, NH4+, і т.д., також можна вступати, утворюючи з'єднання (X) MgPO4. Якщо X дорівнює NH4+, утворюється безводний струвитовий мінерал (NH.)4) MgPO4.

Враховуючи ситуацію, в якій втручається інший фосфат і збільшуються негативні заряди, до взаємодій можуть бути додані інші додаткові катіони для їх нейтралізації. Завдяки цьому можна синтезувати численні кристали фосфату магнію (Na3RbMg7(PO4)6, наприклад).

Структура

Верхнє зображення ілюструє взаємодію між іонами Mg2+ і PO43- які визначають кристалічну структуру. Проте це лише зображення, яке демонструє швидше тетраедричну геометрію фосфатів. Потім кристалічна структура включає тетраедри фосфатів і магнієвих сфер.

Для випадку Mg3(PO4)2 Безводні іони приймають ромбоедричну структуру, в якій Mg2+ координується з шести атомами O.

Викладене вище проілюстровано на зображенні нижче, з позначенням, що сині сфери є кобальтом, досить змінити їх на зелені сфери магнію:

Прямо в центрі структури може бути розташований октаедр, утворений шістьма червоними сферами навколо блакитної сфери.

Також ці кристалічні структури здатні приймати молекули води, утворюючи гідрати фосфату магнію.

Це пояснюється тим, що вони утворюють водневі зв'язки з фосфат-іонами (HOH-O-PO33-). Крім того, кожен фосфатний іон здатний приймати до чотирьох водневих зв'язків; тобто чотири молекули води.

Як і Mg3(PO4)2 має два фосфати, здатні приймати вісім молекул води (що відбувається з мінералом bobierrita). У свою чергу, ці молекули води можуть утворювати водневі зв'язки з іншими або взаємодіяти з позитивними центрами Mg2+.

Властивості

Це біла тверда речовина, що утворює кристалічні ромбічні пластини. Крім того, він не має запаху і смаку.

Він дуже нерозчинний у воді, навіть коли він гарячий, через велику енергію кристалічної решітки; це є продуктом сильних електростатичних взаємодій між полівалентними іонами Mg2+ і PO43-.

Тобто, коли іони є багатовалентними і їх іонні радіуси не відрізняються великим розміром, тверда речовина виявляє стійкість до її розчинення..

Вона плавиться при 1184 ° С, що також свідчить про сильні електростатичні взаємодії. Ці властивості змінюються в залежності від того, скільки молекул води він поглинає, і якщо фосфат міститься в деяких його протонированних формах (HPO)42- або H2PO4-).

Використання

Використовується як проносний засіб при запорах і кислотності шлунка. Однак його шкідливі побічні ефекти, що проявляються породженням діареї і блювотою, обмежують його застосування. Крім того, він, ймовірно, викликає пошкодження шлунково-кишкового тракту.

Використання фосфату магнію в ремонті кісткової тканини в даний час досліджується, досліджуючи застосування Mg (H)2PO4)2 як цемент.

Ця форма фосфату магнію відповідає цим вимогам: вона є біорозкладаним і гістосумісним. Крім того, його застосування при регенерації кісткової тканини рекомендується для його міцності і швидкого налаштування.

Проводиться оцінка використання аморфного фосфату магнію (АМФ) як біорозкладаного і неекзотермічного ортопедичного цементу. Для отримання цього цементу змішують порошок АМР з полівініловим спиртом, щоб утворити шпаклівку.

Основна функція фосфату магнію полягає у забезпеченні внеску Mg в живі істоти. Цей елемент втручається в численні ферментативні реакції як каталізатор або посередник, будучи істотними для життя.

Дефіцит Mg у людей пов'язаний з наступними ефектами: зниження рівня Са, серцева недостатність, утримання Na, зниження рівня K, аритмії, стійкі м'язові скорочення, блювота, нудота, низькі рівні циркуляції Паратиреоїдний гормон і шлунок і менструальні спазми, серед інших.

Список літератури

  1. Секретаріат SuSanA. (17 грудня 2010 р.) Струвіт під мікроскопом. Отримано 17 квітня 2018 року з: flickr.com
  2. Видання мінеральних даних. (2001-2005). Bobierrite. Отримано 17 квітня 2018 р. З: handbookofmineralogy.org
  3. Інь Ю, Чао Сюй, Хунліан Дай; Приготування та характеристика розкладаного фосфату магнію кісткового цементу, Регенеративні біоматеріали, Том 3, випуск 4, 1 грудня 2016 р., Стор. 231-237, doi.org
  4. Сахар Муса. (2010). Вивчення синтезу матеріалів фосфату магнію. Бюлетень дослідження фосфору Том 24, с.
  5. Smokefoot (28 березня 2018). EntryWithCollCode38260. [Малюнок] Отримано 17 квітня 2018 року з: commons.wikimedia.org
  6. Вікіпедія. (2018). Магній фосфат трибазовий. Отримано 17 квітня 2018 року з: en.wikipedia.org
  7. Pubchem. (2018). Фосфат магнію безводний. Отримано 17 квітня 2018 р. З: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  8. Бен Хамед, Т., Boukhris, A., Badri, A., & Ben Amara, M. (2017). Синтез і кристалічна структура нового фосфату магнію Na3RbMg7 (PO4) 6. Acta Crystallographica Розділ E: Crystallographic Communications, 73 (Pt 6), 817-820. doi.org
  9. Барбі, Е., Лін, Б., Гоель, В.К. і Bhaduri, S. (2016) Оцінка аморфного фосфату магнію (AMP) на неекзотермічному ортопедичному цементі. Biomedical Mat. Том 11 (5): 055010.
  10. Yu, Y., Yu, CH. і Dai, H. (2016). Приготування деградуючого магнієвого кісткового цементу. Регенеративні біоматеріали. Том 4 (1): 231