Cấu trúc, tính chất, sự hình thành và công dụng của canxi photphat (Ca3 (PO4) 2)

các canxi phốt phát là một muối vô cơ và đại học có công thức hóa học là Ca₃(PO₄)₂. Công thức nói rằng thành phần của muối này là 3: 2 cho canxi và phốt phát, tương ứng. Điều này có thể được nhìn thấy trực tiếp trong hình ảnh thấp hơn, nơi cation Ca được hiển thị²⁺ và PO anion₄^3-. Cứ ba Ca²⁺ Có hai PO₄^3- tương tác với họ.

Mặt khác, canxi photphat đề cập đến một loạt các muối khác nhau tùy thuộc vào tỷ lệ Ca / P, cũng như mức độ hydrat hóa và pH. Trên thực tế, có nhiều loại canxi phốt phát tồn tại và có thể được tổng hợp. Tuy nhiên, theo danh pháp theo nghĩa đen, canxi photphat chỉ đề cập đến tricalcium, đã nói ở trên.

Tất cả canxi phốt phát, bao gồm Ca₃(PO₄)₂, Chúng có màu trắng đặc với tông màu xám nhẹ. Chúng có thể là dạng hạt, mịn, tinh thể và có kích thước hạt nằm trong khoảng micromet; và thậm chí, các hạt nano của các phốt phát này đã được điều chế, trong đó vật liệu tương thích sinh học cho xương được thiết kế.

Khả năng tương thích sinh học này là do thực tế là các muối này được tìm thấy trong răng và nói ngắn gọn là trong các mô xương của động vật có vú. Ví dụ, hydroxyapatite là một canxi photphat tinh thể, lần lượt tương tác với một pha vô định hình của cùng một loại muối.

Điều này có nghĩa là canxi phốt phát vô định hình và tinh thể tồn tại. Vì lý do này, sự đa dạng và nhiều lựa chọn không gây ngạc nhiên khi tổng hợp vật liệu dựa trên canxi phốt phát; các tài liệu mà các nhà nghiên cứu thuộc tính quan tâm hơn mỗi ngày trên toàn thế giới để tập trung vào việc phục hồi xương.

Chỉ số

• 1 Cấu trúc của canxi photphat
  • 1.1 Canxi photphat vô định hình
  • 1.2 Phần còn lại của gia đình
• 2 Tính chất lý hóa
  • 2.1 Tên
  • 2.2 Trọng lượng phân tử
  • 2.3 Mô tả vật lý
  • 2.4 Hương vị
  • 2.5 Điểm nóng chảy
  • 2.6 Độ hòa tan
  • 2.7 Mật độ
  • 2.8 chỉ số khúc xạ
  • 2.9 Entanpi tiêu chuẩn của đào tạo
  • 2.10 Nhiệt độ lưu trữ
  • 2,11 pH
• 3 Đào tạo
  • 3.1 Canxi nitrat và amoni hydro photphat
  • 3.2 Canxi hydroxit và axit photphoric
• 4 công dụng
  • 4.1 Trong mô xương
  • 4.2 Xi măng Bioceramic
  • 4.3 Bác sĩ
  • 4.4 Khác
• 5 tài liệu tham khảo

Cấu trúc của canxi photphat

Hình trên cho thấy cấu trúc của calico phosphate trong khoáng vật whitlockite kỳ lạ, có thể chứa magiê và sắt là tạp chất.

Mặc dù thoạt nhìn có vẻ phức tạp, cần phải làm rõ rằng mô hình giả định tương tác cộng hóa trị giữa các nguyên tử oxy của phốt phát và trung tâm kim loại của canxi.

Bằng cách thể hiện nó là hợp lệ, tuy nhiên, các tương tác là tĩnh điện; đó là, cation Ca²⁺ bị thu hút bởi các anion PO₄^3- (Ca²⁺- O-PO₃^3-). Với ý nghĩ này, có thể hiểu tại sao trong hình ảnh canxi (hình cầu màu xanh lá cây) được bao quanh bởi các nguyên tử oxy tích điện âm (hình cầu màu đỏ).

Khi có rất nhiều ion, nó không để lại sự sắp xếp đối xứng hoặc hoa văn. Ca₃(PO₄)₂ Nhận nuôi ở nhiệt độ thấp (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, viết tắt bằng tiếng Anh).

Ở nhiệt độ cao, mặt khác, nó được chuyển thành dạng đa hình α-Ca₃(PO₄)₂ (α-TCP), có ô đơn vị tương ứng với một hệ tinh thể đơn hình. Ở nhiệt độ cao hơn nữa, đa hình α'-Ca cũng có thể được hình thành₃(PO₄)₂, đó là cấu trúc tinh thể lục giác.

Canxi photphat vô định hình

Cấu trúc tinh thể đã được đề cập cho canxi phốt phát, được dự kiến ​​từ một loại muối. Tuy nhiên, nó có khả năng thể hiện các cấu trúc rối loạn và không đối xứng, liên kết nhiều hơn với một loại "thủy tinh phốt phát canxi" hơn là các tinh thể theo nghĩa chặt chẽ của định nghĩa.

Khi điều này xảy ra, người ta nói rằng canxi photphat có cấu trúc vô định hình (ACP, canxi photphat vô định hình). Một số tác giả chỉ ra loại cấu trúc này chịu trách nhiệm về tính chất sinh học của Ca₃(PO₄)₂ trong các mô xương, nó có thể sửa chữa và sinh hóa.

Thông qua việc làm sáng tỏ cấu trúc của nó bằng cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), người ta đã tìm thấy sự hiện diện của các ion OH^- và HPO₄^2- trong ACP. Các ion này được hình thành do sự thủy phân của một trong các photphat:

PO₄^3- + H₂Ôi <=> HPO₄^2- + OH^-

Do đó, cấu trúc thực sự của ACP trở nên phức tạp hơn, với thành phần các ion của nó được biểu diễn bằng công thức: Ca₉(PO₄)_6-x(HPO₄)_x(OH)_x. 'X' chỉ mức độ hydrat hóa, vì nếu x = 1, thì công thức sẽ là: Ca₉(PO₄)₅(HPO₄) (OH).

Các cấu trúc khác nhau mà PCA có thể có phụ thuộc vào tỷ lệ mol Ca / P; nghĩa là, trong số lượng tương đối của canxi và phốt phát, làm thay đổi tất cả thành phần kết quả của chúng.

Những người còn lại trong gia đình

Canxi photphat trên thực tế là một họ các hợp chất vô cơ, do đó có thể tương tác với một ma trận hữu cơ.

Các phốt phát khác thu được "đơn giản" bằng cách thay đổi các anion đi kèm với canxi (PO₄^3-, HPO₄^2-, H₂PO₄^-, OH^-), cũng như các loại tạp chất trong chất rắn. Do đó, tối đa mười một canxi phốt phát trở lên, mỗi loại có cấu trúc và tính chất riêng, có thể có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo..

Dưới đây là một số phốt phát và cấu trúc và công thức hóa học tương ứng của chúng:

-Hydrogen canxi photphat dihydrat, CaHPO₄2H₂O: đơn hình.

-Canxi dihydrogen photphat monohydrat, Ca (H)₂PO₄)₂H₂O: triclinic.

-Diacid khan photphat, Ca (H)₂PO₄)₂: triclinic.

-Ocalcium hydro phosphate (OCP), Ca₈H₂(PO₄)₆: triclinic Nó là tiền chất trong quá trình tổng hợp hydroxyapatite.

-Hydroxyapatite, Ca₅(PO₄)₃OH: lục giác.

Tính chất hóa lý

Tên

-Canxi photphat

-Tricalcium phosphate

-Tricalcium diphosphate

Trọng lượng phân tử

310,74 g / mol.

Mô tả vật lý

Nó là một chất rắn màu trắng không mùi.

Hương vị

Vô vị.

Điểm nóng chảy

1670 ºK (1391 ºC).

Độ hòa tan

-Thực tế không tan trong nước.

-Không hòa tan trong ethanol.

-Hòa tan trong axit clohydric loãng và axit nitric.

Mật độ

3,14 g / cm³.

Chỉ số khúc xạ

1.629

Entanpi tiêu chuẩn của đào tạo

4126 kcal / mol.

Nhiệt độ lưu trữ

2-8 CC.

pH

6-8 trong dịch huyền phù 50 g / L canxi photphat.

Đào tạo

Canxi nitrat và hydro amoni photphat

Có rất nhiều phương pháp để sản xuất hoặc hình thành canxi phốt phát. Một trong số đó bao gồm hỗn hợp hai muối, Ca (NO)₃)₂4H₂O và (NH₄)₂HPO₄, trước đây hòa tan trong rượu và nước tuyệt đối, tương ứng. Một muối cung cấp canxi và phốt phát khác.

Từ hỗn hợp này, ACP kết tủa, sau đó được nung trong lò ở 800 ° C và trong 2 giờ. Kết quả của thủ tục này là thu được β-Ca₃(PO₄)₂. Bằng cách kiểm soát cẩn thận nhiệt độ, khuấy trộn và thời gian tiếp xúc, sự hình thành tinh thể nano có thể xảy ra.

Để tạo thành đa hình α-Ca₃(PO₄)₂ nó là cần thiết để làm nóng phốt phát trên 1000 ° C. Sự gia nhiệt này được thực hiện với sự có mặt của các ion kim loại khác, giúp ổn định đa hình này đủ để nó được sử dụng ở nhiệt độ phòng; đó là, nó vẫn ở trạng thái meta ổn định.

Canxi hydroxit và axit photphoric

Canxi photphat cũng có thể được hình thành bằng cách trộn các dung dịch canxi hydroxit và axit photphoric, với sự trung hòa axit-bazơ xảy ra. Sau nửa ngày chín trong các chất lỏng của mẹ, và quá trình lọc, rửa, sấy và sàng đúng cách của chúng, thu được một loại bột photphat vô định hình, ACP.

ACP này phản ứng sản phẩm của nhiệt độ cao, biến đổi theo các phương trình hóa học sau đây:

2Ca₉(HPO₄) (PO₄)₅(OH) => 2Ca₉(P₂Ôi₇)_0,5(PO₄)₅(OH) + H₂O (ở T = 446,60 ° C)

2Ca₉(P₂Ôi₇)_0,5(PO₄)₅(OH) => 3a₃(PO₄)₂ + 0,5H₂O (ở T = 748,56 ° C)

Theo cách này,-Ca thu được₃(PO₄)₂, Dạng đa hình phổ biến và ổn định nhất của nó.

Công dụng

Trong mô xương

Ca₃(PO₄)₂ Nó là thành phần vô cơ chính của tro xương. Nó là một thành phần của cấy ghép thay thế xương, điều này được giải thích bởi sự tương tự hóa học của nó với các khoáng chất có trong xương.

Vật liệu sinh học canxi phốt phát được sử dụng để điều chỉnh các khuyết tật xương và trong lớp phủ của chân giả kim loại titan. Canxi photphat được lắng đọng trên chúng, cô lập chúng khỏi môi trường và làm chậm quá trình ăn mòn titan.

Canxi photphat, bao gồm Ca₃(PO₄)₂, Chúng được sử dụng để sản xuất vật liệu gốm. Những vật liệu này tương thích sinh học, và hiện đang được sử dụng để khôi phục mất xương ổ răng, do bệnh nha chu, nhiễm trùng nội nha và các điều kiện khác..

Tuy nhiên, chúng chỉ nên được sử dụng để đẩy nhanh quá trình sửa chữa xương quanh răng, ở những nơi không bị nhiễm vi khuẩn mãn tính.

Canxi photphat có thể được sử dụng trong việc sửa chữa các khuyết tật xương, khi không thể sử dụng phương pháp ghép xương tự sinh. Có thể sử dụng nó một mình hoặc kết hợp với một loại polymer phân hủy sinh học và có thể tái hấp thu, chẳng hạn như axit polyglycolic.

Xi măng sinh học

Canxi phosphate xi măng (CPC) là một chất sinh học khác được sử dụng trong việc sửa chữa mô xương. Nó được tạo ra bằng cách trộn bột của các loại canxi phốt phát khác nhau với nước, tạo thành một hỗn hợp sệt. Dán có thể được tiêm hoặc điều chỉnh để khiếm khuyết xương hoặc khoang.

Xi măng được đúc, dần dần được thay thế và thay thế bằng xương mới hình thành.

Bác sĩ

-Ca₃(PO₄)₂ Nó là một loại muối cơ bản, vì vậy nó được sử dụng như một thuốc kháng axit để trung hòa axit dạ dày dư thừa và tăng độ pH. Trong kem đánh răng, nó cung cấp một nguồn canxi và phốt phát để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tái tạo lại răng và cầm máu xương.

-Nó cũng được sử dụng như một chất bổ sung dinh dưỡng, mặc dù cách rẻ nhất để thay thế canxi là thông qua việc sử dụng carbonate và citrate của nó..

-Canxi photphat có thể được sử dụng trong điều trị tetany, hạ canxi máu tiềm ẩn và điều trị duy trì. Ngoài ra, nó rất hữu ích trong việc bổ sung canxi trong khi mang thai và cho con bú.

-Nó được sử dụng trong điều trị nhiễm bẩn với radio đồng vị phóng xạ (Ra-226) và strontium (Sr-90). Canxi photphat ngăn chặn sự hấp thụ các đồng vị phóng xạ trong đường tiêu hóa, do đó hạn chế thiệt hại do chúng gây ra.

Những người khác

-Canxi photphat được sử dụng làm thức ăn cho chim. Ngoài ra, nó được sử dụng trong kem đánh răng để kiểm soát cao răng.

-Nó được sử dụng như một chất chống đóng bánh, ví dụ để ngăn muối ăn được nén.

-Nó hoạt động như một chất tẩy trắng cho bột. Trong khi, trong mỡ lợn ngăn chặn một màu không mong muốn và cải thiện tình trạng chiên.

Tài liệu tham khảo

1. Tùng M.S. (1998) Canxi Phốt phát: Cấu trúc, Thành phần, Độ hòa tan và Tính ổn định. Trong: Amjad Z. (eds) Canxi Phốt phát trong các hệ thống sinh học và công nghiệp. Springer, Boston, MA.
2. Langlang Liu, Yanzeng Wu, Chao Xu, suchun Yu, Xiaopei Wu và Honglian Dai. (2018). "Tổng hợp, Đặc tính của Phosphate Nano-Tricalcium và sự ức chế tế bào ung thư biểu mô tế bào gan," Tạp chí Vật liệu nano, tập. 2018, ID bài viết 7083416, 7 trang, 2018. 
3. Lược, Chúa Kitô và Rey, Christian. (2010). Canxi photphat vô định hình: tổng hợp, tính chất và công dụng trong vật liệu sinh học. Acta Biom vật liệu, tập. 6 (số 9). Trang. 3362-3378. ISSN 1742-7061
4. Wikipedia. (2019). Tricalcium phosphate. Lấy từ: en.wikipedia.org
5. Abida et al. (2017). Tricalcium phosphate bột: Chuẩn bị, đặc tính và khả năng nén. Tạp chí Hóa học Địa Trung Hải 2017, 6 (3), 71-76.
6. PubChem. (2019). Canxi photphat. Lấy từ: pubool.ncbi.nlm.nih.gov
7. Yêu tinh (2019). Canxi photphat. Khoa học trực tiếp. Lấy từ: scTHERirect.com