- Formy fosforečnanu horečnatého a neutralita jeho nábojov
- Fosforečnany horečnaté s ostatnými katiónmi
- štruktúra
- vlastnosti
- aplikácia
- Referencie
Fosforečnan horečnatý je termín používaný na označenie skupiny anorganických zlúčenín zložených z horčíka a kovu alkalickej zeminy fosforečnanu oxyaniontového. Najjednoduchšie fosforečnan horečnatý má chemický vzorec Mg 3 (PO 4 ) 2 . Vzorec znamená, že pre každé dva PO 4 3- anióny sú tri Mg 2+ katióny interakcie s nimi.
Podobne sa tieto zlúčeniny môžu byť opísané ako horúčkovité soli odvodené od kyseliny ortofosforečnej (H 3 PO 4 ). Inými slovami, horčík "rozširujú" medzi fosfátovými anióny, bez ohľadu na ich anorganické alebo organické prezentácie (MgO, Mg (NO 3 ) 2 , MgCl 2 , Mg (OH) 2 , atď.).
Z týchto dôvodov možno nájsť fosforečnany horečnaté ako rôzne minerály. Niektoré z nich sú: catteite -Mg 3 (PO 4 ) 2 · 22H 2 O-, Struvit - (NH 4 ) MgPO 4 · 6H 2 O, ktorého mikrokryštály sú zastúpené v hornej obrazom, holtedalite -Mg 2 (PO 4 ) (OH) - a bobierrite -Mg 3 (PO 4 ) 2 · 8H 2 O-.
V prípade bobierritu je jeho kryštalická štruktúra monoklinická, s kryštalickými agregátmi v tvare ventilátorov a masívnymi ružicami. Fosforečnany horečnaté sa však vyznačujú bohatou štruktúrnou chémiou, čo znamená, že ich ióny majú mnoho kryštalických usporiadaní.
Formy fosforečnanu horečnatého a neutralita jeho nábojov
Fosfáty horčíka sú odvodené od substitúciou H 3 PO 4 protóny . Keď kyselina ortofosforečná stráca protón, zostáva ako dihydrogenfosfát iónu, H 2 PO 4 - .
Ako neutralizovať záporný náboj na výrobu horečnatej soli? Ak Mg 2+ sa počíta za dva kladné náboje, potom budete potrebovať dva H 2 PO 4 - . Tak, horčík-dikyseliny fosfát, Mg (H 2 PO 4 ) 2, sa získa .
Keď kyselina stratí dva protóny, zostane hydrogénfosforečnanový ión, HPO 4 2– . Ako teraz neutralizujete tieto dva záporné náboje? Pretože Mg 2+ potrebuje na neutralizáciu iba dva záporné náboje, interaguje s jedným HPO 4 2– iónom . Týmto spôsobom sa získa kyselina fosforečnan horečnatý: MgHPO 4 .
Nakoniec, keď sa stratia všetky protóny, zostane fosfátový anión PO 4 3– . To vyžaduje tri katióny Mg2 + a ďalší fosforečnan, aby sa zhromaždili do kryštalickej tuhej látky. Matematická rovnica 2 (-3) + 3 (+2) = 0 pomáha porozumieť týmto stechiometrickým pomerom horčíka a fosfátu.
V dôsledku týchto interakcií, fosforečnan horúčkovitý: Mg 3 (PO 4 ) 2, sa vyrába . Prečo je to súcitný? Vzhľadom k tomu, že je schopný prijímať tromi ekvivalenty H + za vzniku H 3 PO 4 znova :
PO 4 3– (aq) + 3H + (aq) <=> H 3 PO 4 (aq)
Fosforečnany horečnaté s ostatnými katiónmi
Kompenzáciu negatívnych poplatkov je možné dosiahnuť aj za účasti iných pozitívnych druhov.
Napríklad, pre neutralizáciu PO 4 3- , ióny K + , Na + , Rb + , NH 4 + , atď., Môže tiež zakročiť, tvoriace zlúčenina (X) MgPO 4 . Ak X je NH 4 + , minerálne bezvodý Struvit, (NH 4 ) MgPO 4, je vytvorený .
Vzhľadom na situáciu, keď zasahuje iný fosfát a zvyšujú sa záporné náboje, k interakciám sa môžu pripojiť ďalšie ďalšie katióny, ktoré ich neutralizujú. Vďaka tomu, početné kryštály fosforečnanu horečnatého je možno syntetizovať (Na 3 RbMg 7 (PO 4 ) 6 , napríklad).
štruktúra
Horný obrázok znázorňuje interakcie medzi iónmi Mg 2+ a PO 4 3–, ktoré definujú kryštálovú štruktúru. Je to však iba obraz, ktorý skôr demonštruje tetraedrickú geometriu fosfátov. Kryštalická štruktúra teda zahrnuje sféry fosfátového tetraedru a horčíka.
V prípade bezvodného Mg 3 (PO 4 ) 2 , ióny prijať rhomboidní štruktúru, v ktorej Mg 2+ je koordinované s šiestimi O atómov.
Vyššie uvedené je znázornené na obrázku nižšie, s poznámkou, že modré gule sú vyrobené z kobaltu, stačí ich vymeniť za zelené guľôčky horčíka:
Priamo v strede štruktúry sa môže nachádzať osemstron tvorený šiestimi červenými guľami okolo modrastej gule.
Tieto kryštalické štruktúry sú rovnako schopné absorbovať molekuly vody a tvoria hydráty fosforečnanu horečnatého.
Je to preto, že tvoria vodíkové väzby s fosfátovými iónmi (HOH-O-PO 3 3 ). Ďalej je každý fosfátový ión schopný prijať až štyri vodíkové väzby; to znamená, štyri molekuly vody.
Pretože Mg 3 (PO 4 ) 2 má dva fosfáty, môže prijať osem molekúl vody (čo je prípad minerálneho bobierritu). Tieto molekuly vody zase môžu tvoriť vodíkové väzby navzájom alebo interagovať s pozitívnymi centrami Mg2 + .
vlastnosti
Je to biela tuhá látka, ktorá vytvára kryštalické kosoštvorcové platne. Je tiež bez zápachu a chuti.
Je veľmi nerozpustný vo vode, aj keď je horúci, kvôli jeho vysokej energii kryštalickej mriežky; je to produkt silných elektrostatických interakcií medzi viacmocnými iónmi Mg 2+ a PO 4 3– .
To znamená, že keď sú ióny viacmocné a ich iónové polomery sa príliš nemenia vo veľkosti, tuhá látka vykazuje odolnosť voči rozpusteniu.
Topí sa pri 1184 ° C, čo svedčí aj o silných elektrostatických interakciách. Tieto vlastnosti sa líšia v závislosti na tom, koľko molekúl vody absorbuje, a v prípade, že fosfát je v niektorej z jeho protonizované formy (HPO 4 2- alebo H 2 PO 4 - ).
aplikácia
Používa sa ako preháňadlo pri stavoch zápchy a pálenia záhy. Jeho škodlivé vedľajšie účinky - prejavujúce sa hnačkou a zvracaním - však obmedzili jeho použitie. Okrem toho je pravdepodobné, že spôsobí poškodenie gastrointestinálneho traktu.
Použitie fosforečnanu horečnatého v udržiavaní kostného tkaniva je v súčasnosti predmetom skúmania, vyšetrovania použitia Mg (H 2 PO 4 ) 2, ako cement.
Táto forma fosforečnanu horečnatého spĺňa požiadavky na tento účel: je biologicky rozložiteľná a histokompatibilná. Okrem toho sa odporúča jeho použitie pri regenerácii kostného tkaniva z hľadiska jeho odolnosti a rýchleho tuhnutia.
Hodnotí sa použitie amorfného fosforečnanu horečnatého (AMP) ako biologicky odbúrateľného a neexotermického ortopedického cementu. Na výrobu tohto cementu sa prášok AMP zmieša s polyvinylalkoholom za vzniku tmelu.
Hlavnou funkciou fosforečnanu horečnatého je slúžiť ako prísada Mg živým bytostiam. Tento prvok sa podieľa na mnohých enzymatických reakciách ako katalyzátor alebo medziprodukt, čo je nevyhnutné pre život.
Nedostatok Mg u ľudí je spojený s nasledujúcimi účinkami: znížená hladina Ca, zlyhanie srdca, retencia Na, znížená hladina K, arytmia, trvalé kontrakcie svalov, zvracanie, nevoľnosť, nízka hladina cirkulujúceho paratyroidný hormón a žalúdočné a menštruačné kŕče.
Referencie
- Sekretariát SuSanA. (17. decembra 2010). Struvite pod mikroskopom. Našiel sa 17. apríla 2018, z: flickr.com
- Publikovanie minerálnych údajov. (2001-2005). Bobierrite. Zdroj: 17. apríla 2018, z: handbookofmineralogy.org
- Ying Yu, Chao Xu, Honglian Dai; Príprava a charakterizácia odbúrateľného kostného cementu fosforečnanu horečnatého, regeneračné biomateriály, zväzok 3, vydanie 4, 1. decembra 2016, stránky 231–237, doi.org
- Sahar Mousa. (2010). Štúdia o syntéze materiálov fosforečnanu horečnatého. Phosphorus Research Bullet, zväzok 24, str. 16-21.
- Smokefoot. (28. marca 2018). EntryWithCollCode38260. , Zdroj: 17. apríla 2018, z: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Fosfát horečnatý tribasic. Zdroj: 17. apríla 2018, z: en.wikipedia.org
- PubChem. (2018). Fosforečnan horečnatý bezvodý. Zdroj: 17. apríla 2018, z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Ben Hamed, T., Boukhris, A., Badri, A. a Ben Amara, M. (2017). Syntéza a kryštalická štruktúra nového fosforečnanu horečnatého Na3RbMg7 (PO4) 6. Acta Crystallographica, oddiel E: Kryštalografické komunikácie, 73 (Pt 6), 817–820. doi.org
- Barbie, E., Lin, B., Goel, VK a Bhaduri, S. (2016) Hodnotenie neexotermického ortopedického cementu na báze amorfného fosforečnanu horečnatého (AMP). Biomedical Mat. Zväzok 11 (5): 055010.
- Yu, Y., Yu, CH. a Dai, H. (2016). Príprava odbúrateľného horčíkového kostného cementu. Regeneratívne biomateriály. Zväzok 4 (1): 231