Fosforečnan vápenatý (Ca3 (PO4) 2) struktura, vlastnosti, tvorba a použití



fosforečnan vápenatý je anorganická a terciární sůl, jejíž chemický vzorec je Ca3(PO4)2. Vzorec uvádí, že složení této soli je 3: 2 pro vápník a fosfát. To lze vidět přímo v dolním obrázku, kde je znázorněn Ca kation2+ a aniontový PO43-. Pro každé tři Ca2+ Existují dvě PO43- s nimi.

Na druhé straně se fosforečnan vápenatý týká řady solí, které se liší v závislosti na poměru Ca / P, stejně jako na stupni hydratace a pH. Ve skutečnosti existuje mnoho typů fosforečnanů vápenatých, které existují a mohou být syntetizovány. Podle dosavadního názvosloví se však fosforečnan vápenatý vztahuje pouze na výše uvedený trikalcium.

Všechny fosforečnany vápenaté, včetně Ca3(PO4)2, Jsou pevné bílé s mírně šedivými tóny. Mohou být granulované, jemné, krystalické a mají velikost částic, které jsou kolem mikrometrů; a dokonce byly připraveny nanočástice těchto fosfátů, s nimiž jsou navrženy biokompatibilní materiály pro kosti.

Tato biokompatibilita je způsobena tím, že tyto soli se nacházejí v zubech a v krátkosti v kostních tkáních savců. Například hydroxyapatit je krystalický fosforečnan vápenatý, který zase interaguje s amorfní fází stejné soli..

To znamená, že existují amorfní a krystalické fosforečnany vápenaté. Z tohoto důvodu není rozmanitost a mnoho možností překvapující, když se syntetizují materiály na bázi fosforečnanů vápenatých; materiály, jejichž vlastnosti výzkumníci více zajímají každý den po celém světě, aby se zaměřili na obnovu kostí.

Index

  • 1 Struktura fosforečnanu vápenatého
    • 1.1 Amorfní fosforečnan vápenatý
    • 1.2 Zbytek rodiny
  • 2 Fyzikální a chemické vlastnosti
    • 2.1 Názvy
    • 2.2 Molekulová hmotnost
    • 2.3 Fyzický popis
    • 2.4 Chuť
    • 2.5 Teplota tání
    • 2.6 Rozpustnost
    • 2.7 Hustota
    • 2.8 Index lomu
    • 2.9 Standardní entalpie tréninku
    • 2.10 Teplota skladování
    • 2,11 pH
  • 3 Trénink
    • 3.1 Dusičnan vápenatý a hydrogenfosforečnan amonný
    • 3.2 Hydroxid vápenatý a kyselina fosforečná
  • 4 Použití
    • 4.1 V kostní tkáni
    • 4.2 Biokeramické cementy
    • 4.3 Lékaři
    • 4.4 Ostatní
  • 5 Odkazy

Struktura fosforečnanu vápenatého

Horní obrázek ukazuje strukturu tribasického kalikofosfátu v podivném minerálu whitlockitu, který může obsahovat nečistoty a hořčík..

I když se to na první pohled může zdát složité, je třeba objasnit, že model předpokládá kovalentní interakce mezi atomy kyslíku fosfátů a kovovými centry vápníku..

Pro reprezentaci je platný, nicméně interakce jsou elektrostatické; to znamená kationy Ca2+ jsou přitahovány k PO aniontům43- (Ca2+- O-PO33-). S tímto vědomím se rozumí, proč jsou v obraze vápník (zelené koule) obklopen záporně nabitými atomy kyslíku (červené koule).

Když existuje tolik iontů, nezanechává viditelné symetrické uspořádání nebo vzor. Ca3(PO4)2 Přijímá při nízkých teplotách (T<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, pro zkratku v angličtině).

Na druhé straně se při vysokých teplotách transformuje na polymorf a-Ca3(PO4)2 (α-TCP), jehož jednotková buňka odpovídá monoklinickému krystalickému systému. Při ještě vyšších teplotách může být také vytvořen polymorf a'-Ca3(PO4)2, který má hexagonální krystalovou strukturu.

Amorfní fosforečnan vápenatý

Byly zmíněny krystalové struktury fosforečnanu vápenatého, které lze očekávat od soli. Je však schopen vykazovat neuspořádané a asymetrické struktury, které jsou spojeny více s typem "skla z fosforečnanu vápenatého" než s krystaly v přísném smyslu jeho definice..

Když se to stane, je řečeno, že fosforečnan vápenatý má amorfní strukturu (ACP, amorfní fosforečnan vápenatý). Několik autorů poukazuje na tento typ struktury zodpovědný za biologické vlastnosti Ca3(PO4)2 v kostních tkáních je možná jeho oprava a biomimetizace.

Díky objasnění jeho struktury nukleární magnetickou rezonancí (NMR) byla zjištěna přítomnost OH iontů- a HPO42- v zemích AKT. Tyto ionty vznikají hydrolýzou jednoho z fosfátů:

PO43- + H2O <=> HPO42- + OH-

V důsledku toho se skutečná struktura AKT stává složitější, jejíž složení iontů je reprezentováno vzorcem: Ca9(PO4)6-x(HPO4)x(OH)x. 'X' označuje stupeň hydratace, protože pokud x = 1, pak by byl vzorec jako: Ca9(PO4)5(HPO4) (OH).

Různé struktury, které může PCA záviset na molárních poměrech Ca / P; relativní množství vápníku a fosforečnanu, které mění všechny jejich výsledné složení.

Zbytek rodiny

Fosforečnany vápenaté jsou ve skutečnosti skupinou anorganických sloučenin, které zase mohou interagovat s organickou matricí.

Ostatní fosfáty se získají "jednoduše" změnou aniontů, které provázejí vápník (PO43-, HPO42-, H2PO4-, OH-), jakož i druh nečistot v pevné látce. Tak až jedenáct fosforečnanů vápenatých nebo více, každý s vlastní strukturou a vlastnostmi, může pocházet přirozeně nebo uměle..

Níže jsou uvedeny některé fosfáty a jejich příslušné struktury a chemické vzorce:

-Dihydrát hydrogenfosforečnanu vápenatého, CaHPO4∙ 2H2O: monoklinický.

-Monohydrát dihydrogenfosforečnanu vápenatého, Ca (H)2PO4)2∙ H2O: triclinic.

-Fosfát bezvodé dikyseliny, Ca (H)2PO4)2: triclinic.

-Hydrogenfosforečnan vápenatý (OCP), Ca8H2(PO4)6: triclinic Je to prekurzor syntézy hydroxyapatitu.

-Hydroxyapatit, Ca5(PO4)3OH: hexagonální.

Fyzikální a chemické vlastnosti

Jména

-Fosforečnan vápenatý

-Fosforečnan vápenatý

-Difosforečnan vápenatý

Molekulová hmotnost

310,74 g / mol.

Fyzický popis

Je to bílá pevná látka bez zápachu.

Chuť

Bez chuti.

Teplota tání

1670 ° K (1391 ° C).

Rozpustnost

-Prakticky nerozpustný ve vodě.

-Nerozpustný v ethanolu.

-Rozpustná ve zředěné kyselině chlorovodíkové a kyselině dusičné.

Hustota

3,14 g / cm3.

Index lomu

1,629

Standardní entalpie tréninku

4126 kcal / mol.

Skladovací teplota

2-8 ° C.

pH

6-8 ve vodné suspenzi 50 g / l fosforečnanu vápenatého.

Školení

Dusičnan vápenatý a fosforečnan vodíku

Existuje mnoho způsobů výroby nebo tvorby fosforečnanu vápenatého. Jeden z nich se skládá ze směsi dvou solí, Ca (NO)3)2∙ 4H2O a (NH4)2HPO4, dříve rozpuštěný v absolutním alkoholu a vodě. Jedna sůl poskytuje vápník a další fosfát.

Z této směsi se vysráží ACP, která se potom zahřívá v peci při 800 ° C a po dobu 2 hodin. Výsledkem tohoto postupu je získání p-Ca3(PO4)2. Pečlivým řízením teplot, mícháním a kontaktními dobami může dojít k tvorbě nanokrystalů.

K vytvoření polymorfu a-Ca3(PO4)2 fosfát je nutné zahřát na teplotu vyšší než 1000 ° C. Toto zahřívání se provádí v přítomnosti jiných kovových iontů, které tento polymorf dostatečně stabilizují pro použití při teplotě místnosti; to je, to zůstane ve stabilním meta stavu.

Hydroxid vápenatý a kyselina fosforečná

Fosforečnan vápenatý může být také vytvořen smísením roztoků hydroxidu vápenatého a kyseliny fosforečné, přičemž dochází k neutralizaci kyselé zásady. Po půl dni zrání v matečných louzích a po řádné filtraci, promytí, sušení a prosévání se získá granulovaný prášek amorfního fosfátu, ACP.

Tento produkt ACP reakce je produktem vysokých teplot, transformujících se podle následujících chemických rovnic:

2Ca9(HPO4) (PO4)5(OH) => 2Ca9(P2O7)0,5(PO4)5(OH) + H2O (při T = 446,60 ° C)

2Ca9(P2O7)0,5(PO4)5(OH) => 3Ca3(PO4)2 + 0,5H2O (při T = 748,56 ° C)

Tímto způsobem se získá p-Ca3(PO4)2, jeho nejběžnější a stabilní polymorf.

Použití

V kostní tkáni

Ca3(PO4)2 Je to hlavní anorganická složka kostního popela. Je součástí transplantace kostní tkáně, což je vysvětleno chemickou podobností s minerály přítomnými v kosti.

Biomateriály fosforečnanu vápenatého se používají ke korekci defektů kostí a potahování protéz titanových kovů. Na ně se ukládá fosforečnan vápenatý, izoluje je od okolního prostředí a zpomaluje proces koroze titanu.

Fosforečnany vápenaté, včetně Ca3(PO4)2, Používají se pro výrobu keramických materiálů. Tyto materiály jsou biokompatibilní a v současné době se používají k obnovení úbytku alveolární kosti, což je důsledkem periodontálního onemocnění, endodontických infekcí a dalších stavů..

Měly by se však používat pouze k urychlení opravy periapické kosti, v oblastech, kde není chronická bakteriální infekce.

Fosforečnan vápenatý může být použit při opravě kostních defektů, kdy není možné použít autogenní kostní štěp. Je možné jej použít samostatně nebo v kombinaci s biologicky odbouratelným a resorbovatelným polymerem, jako je kyselina polyglykolová..

Biokeramické cementy

Calcium fosfát cement (CPC) je další biokeramika používaná při opravě kostní tkáně. Je vyroben smícháním prášku různých typů fosforečnanů vápenatých s vodou, čímž se vytvoří pasta. Pasta může být injikována nebo upravena na defekt nebo dutinu kosti.

Cementy jsou lisovány, postupně resorbovány a nahrazeny nově vytvořenou kostí.

Lékaři

-Ca3(PO4)2 Je to bazická sůl, takže se používá jako antacidum k neutralizaci přebytku žaludeční kyseliny a ke zvýšení pH. V zubní pastě poskytuje zdroj vápníku a fosfátů, který usnadňuje proces remineralizace zubů a kostní hemostázy..

-Používá se také jako doplněk výživy, i když nejlevnější způsob, jak nahradit vápník, je jeho uhličitan a citrát..

-Fosforečnan vápenatý může být použit při léčbě tetany, latentní hypokalcémie a udržovací terapie. Navíc je užitečný při doplňování vápníku během těhotenství a laktace.

-Používá se při léčbě kontaminace radioaktivními izotopy rádia (Ra-226) a stroncia (Sr-90). Fosforečnan vápenatý blokuje absorpci radioaktivních izotopů v zažívacím traktu, čímž omezuje jimi způsobené škody.

Ostatní

-Fosforečnan vápenatý se používá jako krmivo pro ptáky. Kromě toho se používá v zubních pastách ke kontrole zubního kamene.

-Používá se jako prostředek proti spékání, například pro zabránění zhutnění stolní soli.

-Pracuje jako bělicí prostředek pro mouku. Zatímco v sádle prasat zabraňuje nežádoucímu zabarvení a zlepšuje stav smažení.

Odkazy

  1. Tung M.S. (1998) Fosfáty vápníku: Struktura, složení, rozpustnost a stabilita. V: Amjad Z. (eds) Fosfáty vápníku v biologických a průmyslových systémech. Springer, Boston, MA.
  2. Langlang Liu, Yanzeng Wu, Chao Xu, Suchun Yu, Xiaopei Wu a Honglian Dai. (2018). "Syntéza, charakterizace nano-p-trifosforečnanu vápenatého a inhibice na hepatocelulárních karcinomech," Journal of Nanomaterials, sv. 2018, ID článku 7083416, 7 stran, 2018. 
  3. Hřebeny, Kristus a Rey, křesťan. (2010). Amorfní fosforečnany vápenaté: syntéza, vlastnosti a použití v biomateriálech. Acta Biomaterialia, sv. 6 (č. 9). pp. 3362-3378. ISSN 1742-7061
  4. Wikipedia. (2019). Fosforečnan vápenatý. Zdroj: en.wikipedia.org
  5. Abida a kol. (2017). Prášek fosforečnanu vápenatého: Příprava, charakterizace a lisovací schopnosti. Mediterranean Journal of Chemistry 2017, 6 (3), 71-76.
  6. PubChem. (2019). Fosforečnan vápenatý. Zdroj: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. Elsevier (2019). Fosforečnan vápenatý. Science Direct. Zdroj: sciencedirect.com