Fosforan magnezu (Mg3 (PO4) 2) Struktura, właściwości i zastosowania



The fosforan magnezu jest terminem używanym w odniesieniu do rodziny związków nieorganicznych utworzonych przez magnez, metal ziem alkalicznych i fosforan oksoanionu. Najprostszy fosforan magnezu ma wzór chemiczny Mg3(PO4)2. Wzór wskazuje, że na każde dwa aniony PO43- Istnieją trzy kationy Mg2+ współdziałając z nimi.

Ponadto związki te można opisać jako sole magnezowe pochodzące od kwasu ortofosforowego (H3PO4). Innymi słowy, magnez „pokrywa” aniony fosforanowe, niezależnie od ich nieorganicznej lub organicznej prezentacji (MgO, Mg (NO3)2, MgCl2, Mg (OH)2, itp.).

Z tych powodów fosforany magnezu można znaleźć jako kilka minerałów. Niektóre z nich to: catheita -Mg3(PO4)2 · 22H2O-, struwit - (NH4) MgPO4· 6H2Lub, których mikrokryształy są reprezentowane w górnym obrazie, holtedalite -Mg2(PO4) (OH) - i bobierrita -Mg3(PO4)2· 8H2O-.

W przypadku bobierrity jej krystaliczna struktura jest jednoskośna, z krystalicznymi agregatami o kształtach wachlarza i masywnymi rozetami. Jednakże fosforany magnezu charakteryzują się bogatą chemią strukturalną, co oznacza, że ​​ich jony przyjmują wiele układów krystalicznych.

Indeks

  • 1 Formy fosforanu magnezu i neutralność jego ładunków
    • 1.1 Fosforany magnezu z innymi kationami
  • 2 Struktura
  • 3 Właściwości
  • 4 zastosowania
  • 5 referencji

Formy fosforanu magnezu i neutralność jego ładunków

Fosforany magnezu pochodzą z podstawienia protonów H3PO4. Gdy kwas ortofosforowy traci proton, pozostaje jako jon dwuwodorofosforanowy, H2PO4-.

Jak zneutralizować ładunek ujemny, aby uzyskać sól magnezową? Tak Mg2+ rozliczyć dwa ładunki dodatnie, a następnie dwa H2PO4-. W ten sposób otrzymuje się fosforan dikwasu magnezowego, Mg (H)2PO4)2.

Następnie, gdy kwas traci dwa protony, jon wodorofosforanowy pozostaje, HPO42-. Jak zneutralizować te dwa ładunki ujemne? Podobnie jak Mg2+ do neutralizacji potrzebuje tylko dwóch ładunków ujemnych, oddziałuje z pojedynczym jonem HPO42-. W ten sposób otrzymuje się fosforan kwasu magnezowego: MgHPO4.

Wreszcie, gdy wszystkie protony zostaną utracone, pozostaje anion fosforanowy PO43-. Wymaga to trzech kationów Mg2+ i inny fosforan do złożenia w krystaliczną substancję stałą. Równanie matematyczne 2 (-3) + 3 (+2) = 0 pomaga zrozumieć te stosunki stechiometryczne dla magnezu i fosforanu.

W wyniku tych oddziaływań powstaje trójzasadowy fosforan magnezu: Mg3(PO4)2. Dlaczego to jest tribasic? Ponieważ jest w stanie przyjąć trzy równoważniki H+ ponownie utworzyć H3PO4:

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

Fosforany magnezu z innymi kationami

Rekompensata ujemnych opłat może być również osiągnięta przy udziale innych gatunków pozytywnych.

Na przykład, aby zneutralizować PO43-, jony K+, Na+, Rb+, NH4+, itd., może również wstawiać się, tworząc związek (X) MgPO4. Jeśli X równa się NH4+, tworzy się bezwodny minerał struwitowy (NH4) MgPO4.

Biorąc pod uwagę sytuację, w której interweniuje inny fosforan i zwiększają się ładunki ujemne, do interakcji można dodać inne dodatkowe kationy w celu ich neutralizacji. Dzięki temu można syntetyzować liczne kryształy fosforanu magnezu (Na3RbMg7(PO4)6, na przykład).

Struktura

Górny obraz ilustruje interakcje między jonami Mg2+ i PO43- które definiują strukturę krystaliczną. Jednak to tylko obraz demonstruje raczej czworościenną geometrię fosforanów. Następnie struktura krystaliczna obejmuje czworościany fosforanów i kulek magnezu.

W przypadku Mg3(PO4)2 Bezwodne jony przyjmują strukturę romboedryczną, w której Mg2+ jest skoordynowany z sześcioma atomami O..

Powyższe zilustrowano na obrazku poniżej, z zaznaczeniem, że niebieskie kule są kobaltem, wystarczy je zmienić na zielone kule magnezu:

W samym środku struktury może znajdować się ośmiościan utworzony przez sześć czerwonych sfer wokół niebieskawej kuli.

Te struktury krystaliczne są również zdolne do przyjmowania cząsteczek wody, tworząc hydraty fosforanu magnezu.

Dzieje się tak, ponieważ tworzą one wiązania wodorowe z jonami fosforanowymi (HOH-O-PO33-). Ponadto każdy jon fosforanowy jest w stanie przyjąć do czterech wiązań wodorowych; to znaczy cztery cząsteczki wody.

Podobnie jak Mg3(PO4)2 ma dwa fosforany, może przyjąć osiem cząsteczek wody (co dzieje się z mineralną bobierrą). Z kolei te cząsteczki wody mogą tworzyć wiązania wodorowe z innymi lub oddziaływać z dodatnimi centrami Mg2+.

Właściwości

Jest to białe ciało stałe, tworzące krystaliczne płytki rombowe. Nie ma też zapachu i smaku.

Jest bardzo nierozpuszczalny w wodzie, nawet gdy jest gorący, ze względu na wielką energię sieci krystalicznej; jest to produkt silnych oddziaływań elektrostatycznych między wielowartościowymi jonami Mg2+ i PO43-.

Oznacza to, że gdy jony są wielowartościowe, a ich promienie jonowe nie różnią się zbytnio wielkością, ciało stałe wykazuje odporność na jego rozpuszczanie.

Topi się w temperaturze 1184 ° C, co również wskazuje na silne oddziaływania elektrostatyczne. Właściwości te różnią się w zależności od tego, ile absorbujących cząsteczek wody i czy fosforan znajduje się w niektórych jego protonowanych formach (HPO42- lub H2PO4-).

Używa

Stosowano go jako środek przeczyszczający w stanach zaparć i kwasowości żołądka. Jednak jego szkodliwe skutki uboczne - objawiające się powstaniem biegunki i wymiotów - mają ograniczone zastosowanie. Ponadto może spowodować uszkodzenie przewodu pokarmowego.

Obecnie bada się zastosowanie fosforanu magnezu w naprawie tkanki kostnej, badając zastosowanie Mg (H)2PO4)2 jak cement.

Ta postać fosforanu magnezu spełnia następujące wymagania: jest biodegradowalna i zgodna histologicznie. Ponadto zaleca się jego zastosowanie w regeneracji tkanki kostnej ze względu na jej siłę i szybkie ustawienie.

Ocenia się zastosowanie bezpostaciowego fosforanu magnezu (AMP) jako biodegradowalnego i nieegzotermicznego cementu ortopedycznego. Aby wytworzyć ten cement, zmieszaj proszek AMP z alkoholem poliwinylowym, aby utworzyć kit.

Główną funkcją fosforanu magnezu jest zapewnienie udziału Mg w żywych istotach. Ten pierwiastek ingeruje w liczne reakcje enzymatyczne jako katalizator lub pośrednik, niezbędny do życia.

Niedobór Mg u ludzi wiąże się z następującymi efektami: obniżonymi poziomami Ca, niewydolnością serca, zatrzymaniem Na, obniżonymi poziomami K, zaburzeniami rytmu, trwałymi skurczami mięśni, wymiotami, nudnościami, niskimi poziomami krążenia Parathormon i żołądek i skurcze menstruacyjne, między innymi.

Referencje

  1. Sekretariat SuSanA. (17 grudnia 2010 r.). Struvit pod mikroskopem. Pobrane 17 kwietnia 2018 r. Z: flickr.com
  2. Publikowanie danych mineralnych. (2001-2005). Bobierrite. Źródło: 17 kwietnia 2018 r. Z: handbookofmineralogy.org
  3. Ying Yu, Chao Xu, Honglian Dai; Przygotowanie i charakterystyka degradowalnego cementu kostnego fosforanu magnezu, Biomateriały regeneracyjne, Tom 3, wydanie 4, 1 grudnia 2016 r., Strony 231-237, doi.org
  4. Sahar Mousa. (2010). Badanie syntezy materiałów z fosforanu magnezu. Biuletyn badań nad fosforem, tom 24, str. 16-21.
  5. Smokefoot (28 marca 2018 r.). EntryWithCollCode38260. [Rysunek] Pobrane 17 kwietnia 2018 r. Z: commons.wikimedia.org
  6. Wikipedia. (2018). Trójzasadowy fosforan magnezu. Pobrane 17 kwietnia 2018 r. Z: en.wikipedia.org
  7. Pubchem. (2018). Bezwodny fosforan magnezu. Pobrane 17 kwietnia 2018 r. Z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  8. Ben Hamed, T., Boukhris, A., Badri, A., i Ben Amara, M. (2017). Synteza i struktura krystaliczna nowego fosforanu magnezu Na3RbMg7 (PO4) 6. Acta Crystallographica Section E: Crystallographic Communications, 73 (Pt 6), 817-820. doi.org
  9. Barbie, E., Lin, B., Goel, V.K. and Bhaduri, S. (2016) Ocena amorficznego cementu ortopedycznego na bazie amorficznego fosforanu magnezu (AMP). Biomedyczna mata. Tom 11 (5): 055010.
  10. Yu, Y., Yu, CH. i Dai, H. (2016). Przygotowanie degradowalnego cementu kostnego magnezowego. Biomateriały regeneracyjne. Tom 4 (1): 231