- štruktúra
- názvoslovie
- vlastnosti
- Fyzický stav
- Molekulová hmotnosť
- Bod topenia
- Hustota
- rozpustnosť
- Ďalšie vlastnosti
- získanie
- Použitie v keramike
- Výroba keramiky z fosforečnanu hlinitého
- Iné použitia
- Pri získavaní betónu
- V zubných cementoch
- Vo vakcínach
- Ako spomaľovač horenia v polyméroch
- Referencie
Fosforečnan hlinitý je anorganická pevná látka hliníkovú iónov na 3+ a fosfát iónov PO a 4 3- . Jeho chemický vzorec je Alpo 4 . Jedná sa biela pevná látka, ktorej kryštalická štruktúra je podobná ako u oxidu kremičitého SiO 2 . Je nerozpustný vo vode.
To môže byť získaná z oxidu hlinitého (Al 2 O 3 ) a kyseliny fosforečnej (H 3 PO 4 ). To môže tiež byť získané z vodných roztokov chloridu hlinitého (AlCl 3 ) a fosforečnan sodný (Na 3 PO 4 ).
Fosforečnanu hlinitého Alpo 4 . Ondřej Mangl. Zdroj: Wikimedia Commons.
Fosforečnan hlinitý má veľmi vysokú teplotu topenia, a preto sa široko používa ako súčasť žiaruvzdornej keramiky, to znamená keramiky, ktorá vydrží veľmi vysoké teploty.
Používa sa tiež ako antacidum do žalúdka, v zmesiach na opravu zubov a ako adjuvans pre vakcíny, to znamená na stimuláciu imunitnej reakcie tela.
Niektoré žárobetonů majú Alpo 4 v ich zložení, ktoré zvyšuje mechanickú a vlastnosti pri vysokých teplotách na podporu tohto typu cementu.
Používa sa ako ochranný štít, ktorý zabraňuje horeniu horľavých materiálov, ako sú určité polyméry.
štruktúra
Alpo 4 sa skladá z Al 3+ hliníka katiónu a PO 4 3- fosfát aniónu .
Iónová štruktúra fosforečnanu hlinitého. Autor: Marilú Stea.
Kryštalická fosforečnan hlinitý je tiež nazývaný berlinite alebo a-fáza (α-Alpo 4 ) a jeho kryštály sú podobné kremeňa.
Syntetické berlinite kryštály (α-Alpo 4 ). DMGualtieri. Zdroj: Wikimedia Commons.
Alfa fáza fosforečnanu hlinitého je pevná látka kovalentnej sieť štvorstenov PO 4 a Alpo 4 , ktoré sa striedajú a sú spojené pomocou atómov kyslíka.
Táto štruktúra je izomorfné s oxidom kremičitým, to znamená, že má rovnaký tvar ako oxid kremičitý SiO 2 .
názvoslovie
- fosforečnan hlinitý
- monofosforečnan hlinitý
- Hlinitá soľ kyseliny fosforečnej.
vlastnosti
Fyzický stav
Kryštalická biela tuhá látka.
Molekulová hmotnosť
121,93 g / mol
Bod topenia
1800 ° C
Hustota
2,56 g / cm 3
rozpustnosť
Nerozpustný vo vode
Ďalšie vlastnosti
Štruktúra Alpo 4 je veľmi podobná ako u oxidu kremičitého SiO 2 , a tak zdieľa mnoho fyzikálnych a chemických vlastností s ním.
Fosforečnan hlinitý je vysoko žiaruvzdorný materiál, to znamená, že odoláva veľmi vysokým teplotám bez zmeny fyzikálneho stavu alebo štruktúry a bez rozkladu.
Kryštalický Alpo 4 alebo berlinite po zahriatí prevedie sa na štruktúru typu tridymit a potom štruktúru typu kristobalit, iné formy tejto zlúčeniny, ktoré sa podobajú oxid kremičitý SiO 2 .
Fosforečnan hlinitý. Chemicalinterest. Zdroj: Wikimedia Commons.
získanie
Fosforečnanu hlinitého Alpo 4 môžu byť získané reakciou medzi kyselinou fosforečnou H 3 PO 4 a oxidu hlinitého Al 2 O 3 . Vyžaduje sa teplotná aplikácia, napríklad medzi 100 a 150 ° C.
Al 2 O 3 + 2 H 3 PO 4 = 2 Alpo 4 + 3 H 2 O
To môže tiež byť získaný spojením vodného roztoku chloridu hlinitého AlCl 3 s vodným roztokom fosforečnanu sodného Na 3 PO 4 :
AlCl 3 + Na 3 PO 4 = Alpo 4 + 3 NaCl
Použitie v keramike
Fosfát hlinitý Alpo 4 sa často nachádza v ústave aluminy keramiky.
Keramika s vysokým obsahom aluminy je jedným z materiálov, ktorý sa kvôli svojej tvrdosti používa v aplikáciách, kde sa vyžaduje odolnosť proti vysokému zaťaženiu a nepriaznivým podmienkam.
Tento typ keramiky je odolný proti korózii, vysokoteplotným prostrediam, prítomnosti horúcej pary alebo redukčnej atmosfére, ako je oxid uhoľnatý (CO).
Keramika z hliníka má tiež nízku elektrickú a tepelnú vodivosť, a preto sa používa na výrobu žiaruvzdorných tehál a elektricky izolačných prvkov.
Žiaruvzdorné výmurovky, ktoré môžu obsahovať Alpo 4 fosforečnan hlinitý . Tieto tehly chránia pred vysokými teplotami. Alexknight12. Zdroj: Wikimedia Commons.
Vzhľadom k tomu, hliník fosfátové formy pri oveľa nižšej teplote, ako oxid kremičitý SiO 2 , je lacnejšie na výrobu, čo je výhodné pri výrobe keramiky vhodných pre náročných služby.
Výroba keramiky z fosforečnanu hlinitého
Kysličník hlinitý Al 2 O 3 a kyseliny fosforečnej H 3 PO 4 sa používajú vo vodnom prostredí.
Výhodným tvorba pH 2-8, pretože je množstvo rozpustených látok kyseliny fosforečnej, ako je napríklad H 2 PO 4 - a HPO 4 2- . Pri kyslom pH koncentrácie Al 3+ iónov vysoká, prichádzajúce z rozpustenia Al 2 O 3, oxid hlinitý .
Po prvé, hydratovaný kremičitan hlinitý difosfát trihydrogenfosfát ALH 3 (PO 4 ) 2 .H 2 O gél je tvorený :
Al 3+ + H 2 PO 4 - + HPO 4 2- + H 2 O ⇔ ALH 3 (PO 4 ) 3 .H 2 O
Avšak, príde čas, kedy sa pH roztoku klesne a stane sa do neutrálnej reakcie, kde je oxid hlinitý Al 2 O 3 má nízku rozpustnosť. V tomto okamihu tvorí nerozpustný oxid hlinitý vrstvu na povrchu častíc, ktorá bráni pokračovaniu reakcie.
Preto je potrebné zvýšiť rozpustnosť aluminy a to sa dosiahne miernym zahrievaním. Pri zahriatí na 150 ° C gél pokračuje v reakcii s hlinitého Al 2 O 3 uvoľňujúce vody a kryštalické berlinite (alfa-Alpo 4 ) je vytvorený.
Al 2 O 3 + 2 ALH 3 (PO 4 ) 3 .H 2 O → Alpo 4 + 4 H 2 O
Berlinit viaže jednotlivé častice a vytvára keramiku.
Iné použitia
Alpo 4 sa používa ako antacidá, ako adsorbent, ako molekulárne sitá, ako nosiče katalyzátora a ako povlak pre zlepšenie odolnosti proti korózii za tepla. Tu sú ďalšie aplikácie.
Pri získavaní betónu
Fosforečnan hlinitý je zložkou žiaruvzdorných alebo žiaruvzdorných betónov.
Pre tieto betóny poskytuje vynikajúce mechanické a refrakčné vlastnosti, ako je odolnosť proti teplu. V teplotnom rozmedzí od 1400 do 1600 ° C je pórobetón na báze fosforečnanu hlinitého jedným z najúčinnejších materiálov ako tepelný izolátor.
Nevyžaduje sa sušenie, jeho vytvrdenie sa dosiahne samo sa šíriacou exotermickou reakciou. Je možné pripraviť tehly z tohto materiálu ľubovoľného tvaru a veľkosti.
V zubných cementoch
Fosforečnan hlinitý je súčasťou dentálnych cementov alebo materiálov používaných na liečenie hniloby zubov.
V dentálnych cementoch sa alumina používa ako moderátor kyslých reakcií, pričom zmierňujúci účinok je spôsobený tvorbou fosforečnanu hlinitého na časticiach iných materiálov.
Tieto cementy majú veľmi vysokú odolnosť proti tlaku a napätiu, čo je spôsobené prítomnosťou fosforečnanu hlinitého.
Zubné cementy používané na hojenie dutín môžu obsahovať fosforečnan hlinitý. Autor: Reto Gerber. Zdroj: Pixabay.
Vo vakcínach
Alpo 4 sa používa už mnoho rokov v rôznych ľudských vakcín pre zvýšenie imunitnej odpovede organizmu. Alpo 4 sa hovorí, že je "pomocná látka" vakcín. Mechanizmus ešte nie je dobre pochopený.
Je známe, že je imunostimulačný účinok Alpo 4 závisí na procese adsorpcie antigénu na adjuvans, ktoré je, na spôsobe, akým sa spojená s ňou. Antigén je zlúčenina, ktorá po vstupe do tela vytvára tvorbu protilátok v boji proti špecifickému ochoreniu.
Antigény môžu byť adsorbované na Alpo 4 elektrostatickými interakciami alebo väzbou s ligandmi. Sú adsorbované na povrchu pomocnej látky.
Ďalej sa predpokladá, že veľkosť Alpo 4 častíc, má tiež vplyv. Čím menšia je veľkosť častíc, protilátková reakcia je väčšia a trvá dlhšie.
Vakcíny môžu obsahovať fosforečnan hlinitý Alpo 4 pre zvýšenie ich účinnosti. Autor: Tumisu. Zdroj: Pixabay.
Ako spomaľovač horenia v polyméroch
AlPO 4 sa používa ako spomaľovač horenia a na zabránenie spaľovania alebo horenia určitých polymérov.
Pridanie Alpo 4 do polypropylénové polymér, ktorý už má spomaľujúce horenie spôsobuje synergický účinok medzi oboma retardéry, čo znamená, že tento účinok je oveľa väčšia ako u oboch retardérov horenia oddelene.
Ak je polymér spaľuje alebo spálené v prítomnosti Alpo 4 , hliníková metafosforečnan je vytvorený, že preniká do zuhoľnatené povrch a vypĺňa póry a trhliny v povrchu.
To vedie k vytvoreniu vysoko účinného ochranného štítu, ktorý zabraňuje horeniu alebo horeniu polyméru. Inými slovami, na Alpo 4 tesnenie spálenú povrchu a bráni polyméru zo spaľovania.
S AIPO 4 sa môže spomaľovať horenie určitých polymérov. Autor: Hans Braxmeier. Zdroj: Pixabay.
Referencie
- Abyzov, VA (2016). Ľahký žiaruvzdorný betón na báze spojiva hliník-horčík-fosfát. Procedia Engineering 150 (2016) 1440-1445. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- Wagh, AS (2016). Keramika z fosforečnanu hlinitého. V chemicky viazanej fosfátovej keramike (druhé vydanie). Kapitola 11. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- Mei, C. a kol. (2019). Adjuvant hliník-fosfátová vakcína: analýza zloženia a veľkosti pomocou off-line a in-line nástrojov. Comput Struct Biotechnol J. 2019; 17: 1184-1194. Získané z ncbi.nlm.nih.gov.
- Qin, Z. a kol. (2019). Synergický bariérový účinok fosforečnanu hlinitého na polypropylén spomaľujúci horenie na báze systému polyfosforečnanu amónneho / dipentaerytritolu. Materials and Design 181 (2019) 107913. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- Vrieling, H. a kol. (2019). Stabilizované nanočastice fosforečnanu hlinitého používané ako adjuvans vakcíny. Koloidy a povrchy B: Biointerfaces 181 (2019) 648-656. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- Schaefer, C. (2007). Gastrointestinálne lieky. Antacidá. V drogách počas tehotenstva a laktácie (druhé vydanie). Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- Rouquerol, F. a kol. (1999). Vlastnosti niektorých nových adsorbentov. V adsorpcii práškami a poréznymi látkami. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.