Calciumfosfaat (Ca3 (P04) 2) structuur, eigenschappen, formatie en gebruik

de calciumfosfaat is een anorganisch en tertiair zout waarvan de chemische formule Ca is₃(PO₄)₂. De formule stelt dat de samenstelling van dit zout 3: 2 is voor respectievelijk calcium en fosfaat. Dit is direct zichtbaar in het onderste beeld, waar het Ca-kation wordt getoond²⁺ en de anion PO₄^3-. Voor elke drie Ca²⁺ Er zijn twee PO₄^3- interactie met hen.

Aan de andere kant verwijst calciumfosfaat naar een reeks zouten die variëren afhankelijk van de Ca / P-verhouding, evenals de mate van hydratatie en pH. In feite zijn er vele soorten calciumfosfaten die bestaan ​​en kunnen worden gesynthetiseerd. Echter, het volgen van de nomenclatuur betekent letterlijk dat calciumfosfaat alleen verwijst naar het tricalcium, het bovengenoemde.

Alle calciumfosfaten, inclusief Ca₃(PO₄)₂, Ze zijn effen wit met lichte grijsachtige tinten. Ze kunnen korrelig, fijn, kristallijn zijn en hebben een deeltjesgrootte van ongeveer micrometer; en zelfs, nanodeeltjes van deze fosfaten zijn bereid, waarmee biocompatibele materialen voor de botten worden ontworpen.

Deze biocompatibiliteit is het gevolg van het feit dat deze zouten worden aangetroffen in de tanden en, kort gezegd, in de botweefsels van zoogdieren. Hydroxyapatiet is bijvoorbeeld een kristallijn calciumfosfaat, dat op zijn beurt interageert met een amorfe fase van hetzelfde zout.

Dit betekent dat er amorfe en kristallijne calciumfosfaten bestaan. Om deze reden zijn diversiteit en meerdere opties niet verrassend bij het synthetiseren van materialen op basis van calciumfosfaten; materialen in wiens eigenschappen onderzoekers wereldwijd meer geïnteresseerd zijn om zich te concentreren op het herstel van botten.

index

• 1 Structuur van calciumfosfaat
  • 1.1 Amorf calciumfosfaat
  • 1.2 De rest van het gezin
• 2 Fysische en chemische eigenschappen
  • 2.1 Namen
  • 2.2 Molecuulgewicht
  • 2.3 Fysieke beschrijving
  • 2.4 Smaak
  • 2.5 Smeltpunt
  • 2.6 Oplosbaarheid
  • 2.7 Dichtheid
  • 2.8 Brekingsindex
  • 2.9 Standaardenthalpie van training
  • 2.10 Opslagtemperatuur
  • 2.11 pH
• 3 Training
  • 3.1 Calciumnitraat en ammoniumwaterstoffosfaat
  • 3.2 Calciumhydroxide en fosforzuur
• 4 Gebruik
  • 4.1 In het botweefsel
  • 4.2 Biokeramische cementen
  • 4.3 Artsen
  • 4.4 Andere
• 5 Referenties

Structuur van calciumfosfaat

De bovenste afbeelding toont de structuur van het tribasische calico-fosfaat in het vreemde whitlockiet-mineraal, dat magnesium en ijzer als onzuiverheden kan bevatten.

Hoewel het op het eerste gezicht complex lijkt, is het noodzakelijk om te verduidelijken dat het model covalente interacties aanneemt tussen de zuurstofatomen van de fosfaten en de calciumkernen in het metaal..

Bij wijze van weergave geldt dit echter, de interacties zijn elektrostatisch; dat wil zeggen, kationen Ca²⁺ worden aangetrokken door PO-anionen₄^3- (Ca²⁺- O-PO₃^3-). Met dit in gedachten wordt begrepen waarom in het beeld calcium (groene bollen) omgeven zijn door negatief geladen zuurstofatomen (rode bollen).

Wanneer er zoveel ionen zijn, laat het geen symmetrische opstelling of patroon zichtbaar. De Ca₃(PO₄)₂ Keurt bij lage temperaturen goed (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, voor zijn acroniem in het Engels).

Bij hoge temperaturen wordt het daarentegen getransformeerd in het polymorf α-Ca₃(PO₄)₂ (α-TCP), waarvan de eenheidscel overeenkomt met een monoklien kristallijn systeem. Bij nog hogere temperaturen kan het polymorf a-Ca ook worden gevormd₃(PO₄)₂, die een hexagonale kristalstructuur heeft.

Amorf calciumfosfaat

Kristalstructuren zijn genoemd voor calciumfosfaat, wat te verwachten is van een zout. Het is echter in staat om ongeordende en asymmetrische structuren te vertonen, meer gekoppeld aan een type "calciumfosfaatglas" dan aan kristallen in de strikte zin van zijn definitie..

Wanneer dit gebeurt, wordt er gezegd dat calciumfosfaat een amorfe structuur heeft (ACP, amorf calciumfosfaat). Verschillende auteurs wijzen erop dat dit type structuur verantwoordelijk is voor de biologische eigenschappen van Ca₃(PO₄)₂ in botweefsels, waardoor reparatie en biomimetisatie mogelijk zijn.

Door de opheldering van zijn structuur door nucleaire magnetische resonantie (NMR), is de aanwezigheid van OH-ionen gevonden^- en HPO₄^2- in de ACP. Deze ionen worden gevormd door de hydrolyse van een van de fosfaten:

PO₄^3- + H₂O <=> HPO₄^2- + OH^-

Als gevolg hiervan wordt de ware structuur van de ACP complexer, waarvan de samenstelling van de ionen wordt weergegeven door de formule: Ca₉(PO₄)_6-x(HPO₄)_X(OH)_X. De 'x' geeft de mate van hydratatie aan, want als x = 1, dan zou de formule zijn als: Ca₉(PO₄)₅(HPO₄) (OH).

De verschillende structuren die de PCA kan hebben, zijn afhankelijk van de Ca / P molaire verhoudingen; dat is, van de relatieve hoeveelheden calcium en fosfaat, die al hun resulterende samenstelling veranderen.

De rest van het gezin

Calciumfosfaten zijn in feite een familie van anorganische verbindingen, die op hun beurt kunnen interageren met een organische matrix.

De andere fosfaten worden "eenvoudig" verkregen door de anionen te veranderen die met calcium (PO₄^3-, HPO₄^2-, H₂PO₄^-, OH^-), evenals het type verontreinigingen in de vaste stof. Dus kunnen tot elf calciumfosfaten of meer, elk met zijn eigen structuur en eigenschappen, van nature of kunstmatig ontstaan..

Hieronder zijn enkele fosfaten en hun respectieve structuren en chemische formules:

-Waterstof calciumfosfaat dihydraat, CaHPO₄∙ 2H₂O: monoklien.

-Calcium diwaterstoffosfaat monohydraat, Ca (H)₂PO₄)₂∙ H₂O: triclinic.

-Watervrij diacidefosfaat, Ca (H)₂PO₄)₂: triclinic.

-Ocalciumwaterstoffosfaat (OCP), Ca₈H₂(PO₄)₆: triclinic Het is een voorloper in de synthese van hydroxyapatiet.

-Hydroxyapatite, Ca₅(PO₄)₃OH: zeshoekig.

Fysische en chemische eigenschappen

namen

-Calciumfosfaat

-Tricalciumfosfaat

-Tricalcium difosfaat

Moleculair gewicht

310,74 g / mol.

Fysieke beschrijving

Het is een geurloze witte vaste stof.

smaak

smaakloos.

Smeltpunt

1670 ºK (1391 ºC).

oplosbaarheid

-Vrijwel onoplosbaar in water.

-Onoplosbaar in ethanol.

-Oplosbaar in verdund zoutzuur en salpeterzuur.

dichtheid

3,14 g / cm³.

Brekingsindex

1629

Standaard enthalpie van training

4126 kcal / mol.

Opslagtemperatuur

2-8 ºC.

pH

6-8 in een waterige suspensie van 50 g / L calciumfosfaat.

opleiding

Calciumnitraat en waterstofammoniumfosfaat

Er zijn tal van methoden om calciumfosfaat te produceren of te vormen. Een daarvan bestaat uit een mengsel van twee zouten, Ca (NO)₃)₂∙ 4H₂O, en (NH₄)₂HPO₄, eerder opgelost in respectievelijk absolute alcohol en water. Eén zout levert calcium en het andere fosfaat.

Uit dit mengsel precipiteert de ACP, die vervolgens wordt onderworpen aan verwarming in een oven bij 800 ° C en gedurende 2 uur. Als resultaat van deze procedure wordt P-Ca verkregen₃(PO₄)₂. Door de temperaturen, agitatie- en contacttijden zorgvuldig te regelen, kan vorming van nanokristallen optreden.

Om de polymorfe α-Ca te vormen₃(PO₄)₂ het is noodzakelijk het fosfaat boven 1000 ° C te verwarmen. Deze verwarming wordt uitgevoerd in de aanwezigheid van andere metaalionen, die deze polymorf voldoende stabiliseren om te worden gebruikt bij kamertemperatuur; dat wil zeggen, het blijft in een stabiele metastaat.

Calciumhydroxide en fosforzuur

Calciumfosfaat kan ook worden gevormd door de oplossingen van calciumhydroxide en fosforzuur te mengen, waarbij zuur-base-neutralisatie optreedt. Na een halve dag rijping in de moederlogen, en van hun juiste filtratie, wassen, drogen en zeven, wordt een korrelig poeder van amorf fosfaat verkregen, ACP.

Dit ACS-reactieproduct van hoge temperaturen, transformerend volgens de volgende chemische vergelijkingen:

2ca₉(HPO₄) (PO₄)₅(OH) => 2Ca₉(P₂O₇)_0.5(PO₄)₅(OH) + H₂O (bij T = 446,60 ° C)

2ca₉(P₂O₇)_0.5(PO₄)₅(OH) => 3Ca₃(PO₄)₂ + 0,5 H₂O (bij T = 748.56 ° C)

Op deze manier wordt P-Ca verkregen₃(PO₄)₂, de meest voorkomende en stabiele polymorf.

toepassingen

In het botweefsel

De Ca₃(PO₄)₂ Het is het belangrijkste anorganische bestanddeel van botas. Het is een onderdeel van botvervangingstransplantaties, wat verklaard wordt door de chemische gelijkenis met de mineralen die aanwezig zijn in het bot.

Calciumfosfaat biomaterialen worden gebruikt voor het corrigeren van botdefecten en het coaten van titanium metaalprothesen. Calciumfosfaat wordt daarop afgezet, waardoor ze worden geïsoleerd van de omgeving en het titaniumcorrosieproces wordt vertraagd.

Calciumfosfaten, inclusief Ca₃(PO₄)₂, Ze worden gebruikt voor de productie van keramische materialen. Deze materialen zijn biocompatibel en worden momenteel gebruikt om alveolair botverlies te herstellen, dat het gevolg is van parodontitis, endodontische infecties en andere aandoeningen..

Ze mogen echter alleen worden gebruikt om periapisch botherstel te versnellen, in gebieden waar er geen chronische bacteriële infectie is.

Calciumfosfaat kan worden gebruikt voor de reparatie van botdefecten, wanneer het niet mogelijk is om een ​​autogeen bottransplantaat te gebruiken. Het is mogelijk om het alleen te gebruiken of in combinatie met een biologisch afbreekbaar en resorbeerbaar polymeer, zoals polyglycolzuur.

Biokeramische cementen

Calciumfosfaatcement (CPC) is een ander biokeramisch materiaal dat wordt gebruikt voor de reparatie van botweefsel. Het wordt gemaakt door het poeder van verschillende soorten calciumfosfaten te mengen met water en een pasta te vormen. De pasta kan worden geïnjecteerd of aangepast aan het botdefect of de holte.

De cementen worden gevormd, geleidelijk geresorbeerd en vervangen door nieuw gevormd bot.

medisch

-De Ca₃(PO₄)₂ Het is een basisch zout, dus het wordt gebruikt als een antacidum om overtollig maagzuur te neutraliseren en de pH te verhogen. In tandpasta biedt het een bron van calcium en fosfaat om het proces van remineralisatie van de tanden en bothemostase te vergemakkelijken.

-Het wordt ook gebruikt als een voedingssupplement, hoewel de goedkoopste manier om calcium te vervangen, is door het gebruik van het carbonaat en citraat..

-Calciumfosfaat kan worden gebruikt voor de behandeling van tetanie, latente hypocalcemie en onderhoudstherapie. Bovendien is het nuttig bij calciumsuppletie tijdens zwangerschap en borstvoeding.

-Het wordt gebruikt voor de behandeling van een besmetting met de radioactieve radioactieve isotopen (Ra-226) en strontium (Sr-90). Calciumfosfaat blokkeert de absorptie van radioactieve isotopen in het spijsverteringskanaal, waardoor de door hen veroorzaakte schade wordt beperkt.

anderen

-Calciumfosfaat wordt gebruikt als voer voor vogels. Bovendien wordt het gebruikt in tandpasta om wijnsteen te beheersen.

-Het wordt gebruikt als antiklontermiddel, bijvoorbeeld om te voorkomen dat keukenzout wordt verdicht.

-Het werkt als een bleekmiddel voor bloem. Terwijl, in het varkensreuzel een ongewenste kleuring voorkomt en de conditie van het frituren verbetert.

referenties

1. Tung M.S. (1998) Calciumfosfaten: structuur, samenstelling, oplosbaarheid en stabiliteit. In: Amjad Z. (eds) Calciumfosfaten in biologische en industriële systemen. Springer, Boston, MA.
2. Langlang Liu, Yanzeng Wu, Chao Xu, Suchun Yu, Xiaopei Wu en Honglian Dai. (2018). "Synthese, karakterisering van nano-β-tricalciumfosfaat en de remming van hepatocellulaire carcinoomcellen", Journal of Nanomaterials, vol. 2018, artikel ID 7083416, 7 pagina's, 2018. 
3. Combes, Christus en Rey, Christian. (2010). Amorfe calciumfosfaten: synthese, eigenschappen en toepassingen in biomaterialen. Acta Biomaterialia, vol. 6 (n ° 9). pp. 3362-3378. ISSN 1742-7061
4. Wikipedia. (2019). Tricalciumfosfaat. Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org
5. Abida et al. (2017). Tricalciumfosfaatpoeder: voorbereiding, karakterisering en verdichting. Mediterranean Journal of Chemistry 2017, 6 (3), 71-76.
6. PubChem. (2019). Calciumfosfaat. Teruggeplaatst van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Elsevier. (2019). Calciumfosfaat. Science Direct. Teruggeplaatst van: sciencedirect.com