Fosforečnan vápenatý (Ca3 (PO4) 2) štruktúra, vlastnosti, tvorba a použitie



fosforečnan vápenatý "Anorganická a terciárna soľ", ktorej chemický vzorec je Ca3(PO4)2. Vzorec uvádza, že zloženie tejto soli je 3: 2 pre vápnik a fosfát. Toto je možné vidieť priamo v dolnom obrázku, kde je znázornený Ca katión2+ a anión PO43-. Pre každé tri Ca2+ Existujú dve PO43- s nimi.

Na druhej strane, fosforečnan vápenatý označuje sériu solí, ktoré sa líšia v závislosti od pomeru Ca / P, ako aj stupňa hydratácie a pH. V skutočnosti existuje mnoho typov fosforečnanov vápenatých, ktoré existujú a môžu byť syntetizované. Podľa doslovného názvoslovia sa však fosforečnan vápenatý vzťahuje len na trikalcium, vyššie uvedené.

Všetky fosforečnany vápenaté, vrátane Ca3(PO4)2, Sú tuhé biele s jemnými sivastými tónmi. Môžu byť granulované, jemné, kryštalické a majú veľkosť častíc, ktoré sú okolo mikrometrov; a dokonca boli pripravené nanočastice týchto fosfátov, s ktorými sú navrhnuté biokompatibilné materiály pre kosti.

Táto biokompatibilita je spôsobená tým, že tieto soli sa nachádzajú v zuboch a v krátkosti v kostných tkanivách cicavcov. Napríklad hydroxyapatit je kryštalický fosforečnan vápenatý, ktorý zasa interaguje s amorfnou fázou rovnakej soli..

To znamená, že existujú amorfné a kryštalické fosforečnany vápenaté. Z tohto dôvodu nie sú rozmanitosť a rozmanité možnosti prekvapujúce, keď sa syntetizujú materiály na báze fosforečnanov vápenatých; materiály, v ktorých vlastnostiach sa výskumníci viac zaujímajú každý deň na celom svete, aby sa zamerali na obnovu kostí.

index

  • 1 Štruktúra fosforečnanu vápenatého
    • 1.1 Amorfný fosforečnan vápenatý
    • 1.2 Zvyšok rodiny
  • 2 Fyzikálne a chemické vlastnosti
    • 2.1 Názvy
    • 2.2 Molekulová hmotnosť
    • 2.3 Fyzický popis
    • 2.4 Chuť
    • 2,5 Teplota topenia
    • 2.6 Rozpustnosť
    • 2.7 Hustota
    • 2.8 Index lomu
    • 2.9 Štandardná entalpia tréningu
    • 2.10 Skladovacia teplota
    • 2,11 pH
  • 3 Tréning
    • 3.1 Dusičnan vápenatý a fosforečnan amónny
    • 3.2 Hydroxid vápenatý a kyselina fosforečná
  • 4 Použitie
    • 4.1 V kostnom tkanive
    • 4.2 Biokeramické cementy
    • 4.3 Lekári
    • 4.4 Iné
  • 5 Referencie

Štruktúra fosforečnanu vápenatého

Horný obrázok znázorňuje štruktúru tribasického kalikofosfátu v podivnom minerále whitlockitu, ktorý môže obsahovať nečistoty a horčík..

Hoci sa na prvý pohľad môže zdať zložitý, je potrebné objasniť, že model predpokladá kovalentné interakcie medzi atómami kyslíka fosfátov a centrami kovov vápnika..

Ako reprezentácia je platná, avšak interakcie sú elektrostatické; to znamená katióny Ca2+ sú priťahované k PO aniónom43- (Ca2+- O-PO33-). S týmto vedomím sa rozumie, prečo v obraze je vápnik (zelené guľôčky) obklopený záporne nabitými atómami kyslíka (červené guličky).

Keď je toľko iónov, nezanecháva viditeľné symetrické usporiadanie alebo vzor. Ca3(PO4)2 Pri nízkych teplotách (T. \ 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, akronym v angličtine).

Na druhej strane sa pri vysokých teplotách transformuje na polymorf a-Ca3(PO4)2 (a-TCP), ktorého jednotková bunka zodpovedá monoklinickému kryštalickému systému. Pri ešte vyšších teplotách môže byť tiež vytvorený polymorf a'-Ca3(PO4)2, ktorá má šesťuholníkovú kryštálovú štruktúru.

Amorfný fosforečnan vápenatý

Boli uvedené kryštálové štruktúry pre fosforečnan vápenatý, ktorý sa má očakávať od soli. Je však schopný vykazovať neusporiadané a asymetrické štruktúry, spojené viac s typom "skla z fosforečnanu vápenatého" ako s kryštálmi v striktnom zmysle jeho definície..

Keď sa to stane, hovorí sa, že fosforečnan vápenatý má amorfnú štruktúru (ACP, amorfný fosforečnan vápenatý). Niekoľko autorov poukazuje na tento typ štruktúry, ktorý je zodpovedný za biologické vlastnosti Ca3(PO4)2 v kostných tkanivách je možná jeho oprava a biomimetizácia.

Prostredníctvom objasnenia jeho štruktúry nukleárnou magnetickou rezonanciou (NMR) sa zistila prítomnosť iónov OH- a HPO42- v krajinách AKT. Tieto ióny sa tvoria hydrolýzou jedného z fosfátov:

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

Výsledkom je, že skutočná štruktúra AKT sa stáva zložitejšou, ktorej zloženie iónov je reprezentované vzorcom: Ca9(PO4)6-x(HPO4)x(OH)x. „X“ označuje stupeň hydratácie, pretože ak x = 1, potom by bol vzorec ako: Ca9(PO4)5(HPO4) (OH).

Rôzne štruktúry, ktoré PCA môže závisieť od molárnych pomerov Ca / P; to znamená relatívnych množstiev vápnika a fosfátu, ktoré menia všetky ich výsledné zloženie.

Zvyšok rodiny

Fosforečnany vápenaté sú v skutočnosti skupinou anorganických zlúčenín, ktoré zase môžu interagovať s organickou matricou.

Ostatné fosfáty sa získajú "jednoducho" zmenou aniónov, ktoré sprevádzajú vápnik (PO43-, HPO42-, H2PO4-, OH-), ako aj typ nečistôt v pevnej látke. Tak až jedenásť fosforečnanov vápenatých alebo viac, každý s vlastnou štruktúrou a vlastnosťami, môže pochádzať prirodzene alebo umelo..

Nižšie sú uvedené niektoré fosfáty a ich príslušné štruktúry a chemické vzorce:

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

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

-Fosfát bezvodej dikyseliny, Ca (H)2PO4)2: triklinika.

-Hydrogenfosforečnan vápenatý (OCP), Ca8H2(PO4)6: triklinika Je prekurzorom pri syntéze hydroxyapatitu.

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

Fyzikálne a chemické vlastnosti

mená

-Fosforečnan vápenatý

-Fosforečnan vápenatý

-Difosforečnan vápenatý

Molekulová hmotnosť

310,74 g / mol.

Fyzický popis

Je to biela tuhá látka bez zápachu.

príchuť

bez chuti.

Teplota topenia

1670 ° K (1391 ° C).

rozpustnosť

-Prakticky nerozpustný vo vode.

-Nerozpustný v etanole.

-Rozpustný v zriedenej kyseline chlorovodíkovej a dusičnej.

hustota

3,14 g / cm3.

Index lomu

1629

Štandardná entalpia tréningu

4126 kcal / mol.

Teplota skladovania

2-8 ° C.

pH

6-8 vo vodnej suspenzii 50 g / l fosforečnanu vápenatého.

výcvik

Dusičnan vápenatý a fosforečnan vodíka

Existuje mnoho spôsobov výroby alebo tvorby fosforečnanu vápenatého. Jeden z nich pozostáva zo zmesi dvoch solí, Ca (NO)3)2∙ 4H2O a (NH4)2HPO4, predtým rozpustený v absolútnom alkohole a vode. Jedna soľ poskytuje vápnik a druhý fosfát.

Z tejto zmesi sa precipituje ACP, ktorá sa potom zahrieva v peci pri 800 ° C a 2 hodiny. Ako výsledok tohto postupu sa získa p-Ca3(PO4)2. Opatrným riadením teplôt, miešaním a kontaktnou dobou môže nastať tvorba nanokryštálov.

Na vytvorenie polymorfu a-Ca3(PO4)2 je potrebné fosforečnan zahriať nad 1000 ° C. Toto zahrievanie sa uskutočňuje v prítomnosti iných kovových iónov, ktoré stabilizujú tento polymorf dostatočne na to, aby sa použil pri teplote miestnosti; to znamená, že zostáva v stabilnom meta stave.

Hydroxid vápenatý a kyselina fosforečná

Fosforečnan vápenatý môže byť tiež vytvorený zmiešaním roztokov hydroxidu vápenatého a kyseliny fosforečnej, pričom dochádza k neutralizácii kyseliny. Po pol dni dozrievania v materských lúhoch a po ich vhodnej filtrácii, premytí, sušení a preosiatí sa získa granulovaný prášok amorfného fosfátu, ACP.

Tento produkt reakcie z krajín AKT je výsledkom vysokých teplôt, transformujúcich sa podľa nasledujúcich chemických rovníc:

2CA9(HPO4) (PO4)5(OH) => 2Ca9(P2O7)0,5(PO4)5(OH) + H2O (pri T = 446,60 ° C)

2CA9(P2O7)0,5(PO4)5(OH) => 3Ca3(PO4)2 + 0,5H2O (pri T = 748,56 ° C)

Týmto spôsobom sa získa p-Ca3(PO4)2, jeho najbežnejším a stabilným polymorfom.

aplikácie

V kostnom tkanive

Ca3(PO4)2 Je to hlavná anorganická zložka kostného popola. Je to súčasť transplantácie kostných náhrad, čo je vysvetlené jej chemickou podobnosťou s minerálmi prítomnými v kosti.

Biomateriály fosforečnanu vápenatého sa používajú na korekciu defektov kostí a na poťahovanie protéz titánových kovov. Na nich sa ukladá fosforečnan vápenatý, izoluje sa od životného prostredia a spomaľuje proces korózie titánu.

Fosforečnany vápenaté vrátane Ca3(PO4)2, Používajú sa na výrobu keramických materiálov. Tieto materiály sú biokompatibilné a v súčasnosti sa používajú na obnovenie alveolárneho úbytku kostnej hmoty v dôsledku periodontálneho ochorenia, endodontických infekcií a iných stavov..

Mali by sa však používať iba na urýchlenie opravy periapickej kosti v oblastiach, kde nie je chronická bakteriálna infekcia.

Fosforečnan vápenatý sa môže použiť pri oprave defektov kostí, keď nie je možné použiť autogénny kostný štep. Je možné ho použiť samostatne alebo v kombinácii s biologicky odbúrateľným a resorbovateľným polymérom, ako je kyselina polyglykolová..

Biokeramické cementy

Kalciumfosfátový cement (CPC) je ďalšou biokeramikou používanou pri oprave kostného tkaniva. Je vyrobený zmiešaním prášku rôznych typov fosforečnanov vápenatých s vodou, čím sa vytvára pasta. Pasta môže byť injikovaná alebo upravená na kostný defekt alebo dutinu.

Cementy sú lisované, postupne resorbované a nahradené novo vytvorenou kosťou.

lekársky

-Ca3(PO4)2 Je to zásaditá soľ, takže sa používa ako antacidum na neutralizáciu nadbytku žalúdočnej kyseliny a zvýšenie pH. V zubnej paste poskytuje zdroj vápnika a fosfátov na uľahčenie procesu remineralizácie zubov a kostnej hemostázy.

-Používa sa aj ako doplnok výživy, hoci najlacnejším spôsobom ako nahradiť vápnik je použitie jeho uhličitanu a citrátu..

-Fosforečnan vápenatý sa môže použiť na liečbu tetanie, latentnej hypokalcémie a udržiavacej liečby. Okrem toho je užitočný pri suplementácii vápnika počas gravidity a laktácie.

-Používa sa pri liečení kontaminácie rádioaktívnymi izotopmi rádia (Ra-226) a stroncia (Sr-90). Fosforečnan vápenatý blokuje absorpciu rádioaktívnych izotopov v tráviacom trakte, čím obmedzuje ich škody.

ostatné

-Fosforečnan vápenatý sa používa ako krmivo pre vtáky. Okrem toho sa používa v zubných pastách na kontrolu zubného kameňa.

-Používa sa ako prostriedok proti spekaniu, napríklad na zabránenie stláčania stolovej soli.

-Pracuje ako bieliace činidlo pre múku. Zatiaľ čo v sádle ošípaných zabraňuje nežiaducemu sfarbeniu a zlepšuje stav vyprážania.

referencie

  1. Tung M.S. (1998) fosfát vápenatý: štruktúra, zloženie, rozpustnosť a stabilita. In: Amjad Z. (eds) Fosforečnany vápenaté v biologických a priemyselných systémoch. Springer, Boston, MA.
  2. Langlang Liu, Yanzeng Wu, Chao Xu, Suchun Yu, Xiaopei Wu a Honglian Dai. (2018). "Syntéza, charakterizácia nano-p-fosforečnanu vápenatého a inhibícia Hepatocelulárneho karcinómu buniek," Journal of Nanomaterials, zv. 2018, ID článku 7083416, 7 strán, 2018. 
  3. Combes, Kristus a Rey, kresťan. (2010). Amorfné fosforečnany vápenaté: syntéza, vlastnosti a použitie v biomateriáloch. Acta Biomaterialia, zv. 6 (č. 9). pp. 3362-3378. ISSN 1742-7061
  4. Wikipedia. (2019). Fosforečnan vápenatý. Zdroj: en.wikipedia.org
  5. Abida a kol. (2017). Prášok fosforečnanu vápenatého: Príprava, charakterizácia a lisovacie 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