Magnesiumfosfaat (Mg3 (PO4) 2) Structuur, eigenschappen en toepassingen



de magnesiumfosfaat is een term die wordt gebruikt om te verwijzen naar een familie van anorganische verbindingen gevormd door magnesium, aardalkalimetaal en oxoanionfosfaat. Het eenvoudigste magnesiumfosfaat heeft een Mg-chemische formule3(PO4)2. De formule geeft aan dat voor elke twee PO-anionen43- Er zijn drie Mg-kationen2+ interactie met deze.

Ook kunnen deze verbindingen worden beschreven als magnesiumzouten afgeleid van orthofosforzuur (H.3PO4). Met andere woorden, magnesium "coats" tussen fosfaatanionen, ongeacht hun anorganische of organische presentatie (MgO, Mg (NO3)2, MgCl2, Mg (OH)2, etc.).

Om deze redenen kunnen magnesiumfosfaten worden gevonden als verschillende mineralen. Sommige hiervan zijn: catheita -Mg3(PO4)2 · 22H2O-, struviet - (NH4) MgPO4· 6H2Of, waarvan de microkristallen worden weergegeven in de bovenste afbeelding-, holtedalite -Mg2(PO4) (OH) - en bobierrita -Mg3(PO4)2· 8H2O-.

In het geval van de bobierrita is de kristallijne structuur monoklien, met kristallijne aggregaten met waaiervormen en massieve rozetten. Magnesiumfosfaten worden echter gekenmerkt door een rijke structurele chemie, wat betekent dat hun ionen vele kristallijne arrangementen aannemen.

index

  • 1 Vormen van magnesiumfosfaat en de neutraliteit van de ladingen
    • 1.1 Magnesiumfosfaten met andere kationen
  • 2 Structuur
  • 3 Eigenschappen
  • 4 Gebruik
  • 5 Referenties

Vormen van magnesiumfosfaat en de neutraliteit van de lading

Magnesiumfosfaten zijn afgeleid van de substitutie van H-protonen3PO4. Wanneer het orthofosforzuur een proton verliest, blijft het als het diwaterstoffosfaation, H2PO4-.

Hoe de negatieve lading neutraliseren om een ​​magnesiumzout te laten ontstaan? Ja Mg2+ account voor twee positieve kosten, dan heb je twee H nodig2PO4-. Aldus wordt magnesiumdizuurfosfaat, Mg (H) verkregen2PO4)2.

Wanneer het zuur vervolgens twee protonen verliest, blijft het waterstoffosfaation over, HPO42-. Nu, hoe deze twee negatieve kosten te neutraliseren? Zoals de Mg2+ het heeft slechts twee negatieve ladingen nodig om te neutraliseren, interageert met een enkele HPO-ion42-. Op deze manier wordt het magnesiumzuurfosfaat verkregen: MgHPO4.

Uiteindelijk, als alle protonen verloren zijn gegaan, blijft fosfaatanion PO achter43-. Dit vereist drie Mg-kationen2+ en een ander fosfaat om te assembleren tot een kristallijne vaste stof. Wiskundige vergelijking 2 (-3) + 3 (+2) = 0 helpt om deze stoichiometrische verhoudingen voor magnesium en fosfaat te begrijpen.

Als resultaat van deze interacties wordt het tribasische magnesiumfosfaat geproduceerd: Mg3(PO4)2. Waarom is het tribasisch? Omdat het in staat is om drie equivalenten H te accepteren+ om de H opnieuw te vormen3PO4:

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

Magnesiumfosfaten met andere kationen

De compensatie van negatieve ladingen kan ook worden bereikt met de deelname van andere positieve soorten.

Bijvoorbeeld om de PO te neutraliseren43-, de ionen K+, na+, Rb+, NH4+, enz., kan ook bemiddelen, waarbij de verbinding (X) MgPO wordt gevormd4. Als X gelijk is aan NH4+, het watervrije struvietmineraal wordt gevormd, (NH4) MgPO4.

Gezien de situatie dat een ander fosfaat tussenbeide komt en de negatieve ladingen toenemen, kunnen andere extra kationen aan de interacties worden toegevoegd om ze te neutraliseren. Dankzij dit kunnen talrijke magnesiumfosfaatkristallen worden gesynthetiseerd (Na3RBMG7(PO4)6, bijvoorbeeld).

structuur

Het bovenste beeld illustreert de interacties tussen Mg-ionen2+ en PO43- die de kristallijnen structuur bepalen. Het is echter alleen een afbeelding die eerder de tetraëdrische geometrie van de fosfaten laat zien. Vervolgens omvat de kristalstructuur tetraëders van fosfaten en magnesiumbolletjes.

Voor het geval van Mg3(PO4)2 Watervrij zijn de ionen die een rhomboëdrische structuur aannemen, waarin Mg2+ is gecoördineerd met zes O-atomen.

Het bovenstaande is geïllustreerd in de afbeelding hieronder, met de notatie dat de blauwe bollen kobalt zijn, het is genoeg om ze te veranderen voor de groene magnesiumbollen:

Rechts in het midden van de structuur kan de octaëder worden geplaatst die wordt gevormd door de zes rode bollen rond de blauwachtige bol.

Ook zijn deze kristallijne structuren in staat om watermoleculen te accepteren, waardoor magnesiumfosfaathydraten worden gevormd.

Dit komt omdat ze waterstofbruggen vormen met de fosfaationen (HOH-O-PO33-). Bovendien is elk fosfaation geschikt voor het opnemen van maximaal vier waterstofbruggen; dat wil zeggen, vier watermoleculen.

Zoals de Mg3(PO4)2 heeft twee fosfaten, kan acht watermoleculen accepteren (wat gebeurt er met de minerale bobierrita). Deze watermoleculen kunnen op hun beurt waterstofbindingen met anderen vormen of een interactie aangaan met positieve Mg-centra2+.

eigenschappen

Het is een witte vaste stof, die kristallijne ruitvormige platen vormt. Ook heeft het geen geur en geen smaak.

Het is erg onoplosbaar in water, zelfs als het heet is, vanwege zijn grote kristalroosterenergie; dit is een product van de sterke elektrostatische interacties tussen de polyvalente Mg-ionen2+ en PO43-.

Dat wil zeggen, wanneer de ionen polyvalent zijn en hun ionische radii niet veel in grootte variëren, vertoont de vaste stof weerstand tegen het oplossen ervan.

Het smelt bij 1184 ° C, wat ook wijst op sterke elektrostatische interacties. Deze eigenschappen variëren afhankelijk van het aantal moleculen water dat het absorbeert, en als het fosfaat wordt aangetroffen in sommige van zijn geprotoneerde vormen (HPO42- of H2PO4-).

toepassingen

Het is gebruikt als een laxeermiddel voor staten van constipatie en maagzuur. De schadelijke bijwerkingen ervan - die zich manifesteren door het ontstaan ​​van diarree en braken - hebben echter het gebruik ervan beperkt. Bovendien zal het waarschijnlijk het maagdarmkanaal beschadigen.

Het gebruik van magnesiumfosfaat bij de reparatie van botweefsel wordt momenteel onderzocht, waarbij de toepassing van Mg (H) wordt onderzocht2PO4)2 als cement.

Deze vorm van magnesiumfosfaat voldoet aan de eisen hiervoor: het is biologisch afbreekbaar en histocompatibel. Bovendien wordt het gebruik ervan bij de regeneratie van botweefsel aanbevolen vanwege de sterkte en snelle instelling.

Het gebruik van amorf magnesiumfosfaat (AMP) als een biologisch afbreekbaar en niet-exothermisch orthopedisch cement wordt geëvalueerd. Voor het genereren van deze cement mix het AMP poeder met polyvinylalcohol, om een ​​stopverf te vormen.

De belangrijkste functie van magnesiumfosfaat is het leveren van de bijdrage van Mg aan levende wezens. Dit element komt tussenbeide in talrijke enzymatische reacties als katalysator of tussenpersoon, die essentieel zijn voor het leven.

Een tekort aan Mg bij mensen gaat gepaard met de volgende effecten: verlaagde Ca-spiegels, hartfalen, Na-retentie, verlaagde K-spiegels, aritmieën, aanhoudende spiersamentrekkingen, braken, misselijkheid, lage circulatieniveaus van Parathyroïde hormoon en maag- en menstruele krampen, onder anderen.

referenties

  1. SuSanA-secretariaat. (17 december 2010). Struviet onder de microscoop. Opgehaald op 17 april 2018, vanaf: flickr.com
  2. Minerale gegevenspublicatie. (2001-2005). Bobierrite. Opgehaald op 17 april 2018, uit: handbookofmineralogy.org
  3. Ying Yu, Chao Xu, Honglian Dai; Bereiding en karakterisering van een afbreekbaar magnesiumfosfaatbotcement, Regeneratieve biomaterialen, Volume 3, Issue 4, 1 december 2016, pagina's 231-237, doi.org
  4. Sahar Mousa. (2010). Onderzoek naar de synthese van magnesiumfosfaatmaterialen. Phosphorus research bulletin Deel 24, blz. 16-21.
  5. Smokefoot. (28 maart 2018). EntryWithCollCode38260. [Afbeelding]. Opgehaald op 17 april 2018, van: commons.wikimedia.org
  6. Wikipedia. (2018). Tribasisch magnesiumfosfaat. Opgehaald op 17 april 2018, vanaf: en.wikipedia.org
  7. PubChem. (2018). Magnesiumfosfaat watervrij. Opgehaald op 17 april 2018, van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  8. Ben Hamed, T., Boukhris, A., Badri, A., & Ben Amara, M. (2017). Synthese en kristalstructuur van een nieuw magnesiumfosfaat Na3RbMg7 (PO4) 6. Acta Crystallographica Sectie E: Crystallographic Communications, 73 (Pt 6), 817-820. doi.org
  9. Barbie, E., Lin, B., Goel, V.K. and Bhaduri, S. (2016) Evaluatie van amorf magnesiumfosfaat (AMP) op basis van niet-exothermisch orthopedisch cement. Biomedical Mat. Volume 11 (5): 055010.
  10. Yu, Y., Yu, CH. en Dai, H. (2016). Bereiding van een afbreekbaar magnesiumbotcement. Regeneratieve biomaterialen. Volume 4 (1): 231