- Struktura
- Nomenklatura
- Vlastnosti
- Fyzický stav
- Molekulární váha
- Bod tání
- Hustota
- Rozpustnost
- Další vlastnosti
- Získání
- Použití v keramice
- Výroba keramiky z fosforečnanu hlinitého
- Další použití
- Při získávání betonu
- V zubních cementech
- Ve vakcínách
- Jako retardér hoření v polymerech
- Reference
Fosforečnan hlinitý je anorganická pevná látka hliníkovou iontů na 3+ a fosfát iontů PO a 4 3-. Jeho chemický vzorec je AlPO 4. Jedná se bílá pevná látka, jejíž krystalická struktura je podobná jako u oxidu křemičitého SiO 2. Je nerozpustný ve vodě.
To může být získána z oxidu hlinitého (Al 2 O 3) a kyseliny fosforečné (H 3 PO 4). To může také být získány z vodných roztoků chloridu hlinitého (AlCl 3) a fosforečnan sodný (Na 3 PO 4).
Fosforečnan hlinitý AlPO 4. Ondřej Mangl. Zdroj: Wikimedia Commons.
Fosforečnan hlinitý má velmi vysokou teplotu tání, a proto je široce používán jako složka žáruvzdorné keramiky, tj. Keramiky, která odolává velmi vysokým teplotám.
Používá se také jako antacidum do žaludku, ve směsích pro opravu zubů a jako adjuvans k vakcínám, to znamená ke stimulaci imunitní odpovědi těla.
Některé žáruvzdorné betony mají ve svém složení AlPO 4, což zvyšuje mechanické a vysokoteplotní podpůrné vlastnosti tohoto typu cementu.
Používá se jako ochranný štít, aby se zabránilo hoření hořlavých materiálů, jako jsou určité polymery.
Struktura
AlPO 4 se skládá z Al 3+ hliníku kationtu a PO 4 3- fosfát aniontu.
Iontová struktura fosforečnanu hlinitého. Autor: Marilú Stea.
Krystalický fosforečnan hlinitý se také nazývá berlinit nebo alfa fáze (a-AlPO 4) a jeho krystaly jsou podobné křemenu.
Syntetické krystaly berlinitu (a-AlPO 4). DMGualtieri. Zdroj: Wikimedia Commons.
Alfa fáze fosforečnanu hlinitého je pevná látka kovalentní síť čtyřstěnů PO 4 a AlPO 4, které se střídají a jsou spojeny pomocí atomů kyslíku.
Tato struktura je izomorfní s oxidem křemičitým, to znamená, že má stejný tvar jako oxid křemičitý SiO 2.
Nomenklatura
- Fosforečnan hlinitý
- Monofosfát hlinitý
- Hlinitá sůl kyseliny fosforečné.
Vlastnosti
Fyzický stav
Krystalická bílá pevná látka.
Molekulární váha
121,93 g / mol
Bod tání
1800 ° C
Hustota
2,56 g / cm 3
Rozpustnost
Nerozpustný ve vodě
Další vlastnosti
Struktura AlPO 4 je velmi podobná jako u oxidu křemičitého SiO 2, a tak sdílí mnoho fyzikálních a chemických vlastností s ním.
Fosforečnan hlinitý je vysoce žáruvzdorný materiál, to znamená, že odolává velmi vysokým teplotám, aniž by změnil svůj fyzický stav nebo strukturu a aniž by se rozkládal.
Krystalický AlPO 4 nebo berlinite po zahřátí převede se na strukturu typu tridymit a pak strukturu typu cristobalit, jiné formy této sloučeniny, které se podobají oxid křemičitý SiO 2.
Fosforečnan hlinitý. Chemický zájem. Zdroj: Wikimedia Commons.
Získání
Fosforečnanu hlinitého AlPO 4 mohou být získány reakcí mezi kyselinou fosforečnou H 3 PO 4 a oxidu hlinitého Al 2 O 3. Vyžaduje se teplotní aplikace, například mezi 100 a 150 ° C.
Al 2 O 3 + 2 H 3 PO 4 = 2 AlPO 4 + 3 H 2 O
To může také být získán spojením vodného roztoku chloridu hlinitého AlCl 3 s vodným roztokem fosforečnanu sodného Na 3 PO 4:
AlCl 3 + Na 3 PO 4 = AlPO 4 + 3 NaCl
Použití v keramice
Fosfát hlinitý AlPO 4 se často nachází v ústavě aluminy keramiky.
Keramika s vysokým obsahem aluminy je jedním z materiálů, které se díky své tvrdosti používají v aplikacích, které vyžadují odolnost vůči vysokému zatížení a za zhoršených podmínek.
Tento typ keramiky je odolný vůči korozi, vysokoteplotním prostředím, přítomnosti horké páry nebo redukující atmosféře, jako je oxid uhelnatý (CO).
Keramika z hliníku má také nízkou elektrickou a tepelnou vodivost, a proto se používá k výrobě žáruvzdorných cihel a elektricky izolačních prvků.
Žáruvzdorné vyzdívky z cihel, které mohou obsahovat fosforečnan hlinitý AlPO 4. Tyto cihly chrání před vysokými teplotami. Alexknight12. Zdroj: Wikimedia Commons.
Vzhledem k tomu, hliník fosfátové formy při mnohem nižší teplotě, než oxid křemičitý SiO 2, je ekonomičtější výrobu, což je výhodné při výrobě keramiky vhodných pro náročné služby.
Výroba keramiky z fosforečnanu hlinitého
Kysličník hlinitý Al 2 O 3 a kyseliny fosforečné H 3 PO 4 se používají ve vodném prostředí.
Výhodným tvorba pH 2-8, protože je množství rozpuštěných látek kyseliny fosforečné, jako je například H 2 PO 4 - a HPO 4 2-. Při kyselém pH je koncentrace iontů Al 3+ vysoká, pocházející z rozpuštění aluminy Al 2 O 3.
Za prvé, hydratovaný křemičitan hlinitý difosfát trihydrogenfosfát AlH 3 (PO 4) 2.H 2 O gel je tvořen:
Al 3+ + H 2 PO 4 - + HPO 4 2- + H 2 O ⇔ AlH 3 (PO 4) 3.H 2 O
Nicméně, přijde čas, kdy se pH roztoku klesne a stane se do neutrální reakce, kde je oxid hlinitý Al 2 O 3 má nízkou rozpustnost. V tomto okamžiku tvoří nerozpustný oxid hlinitý vrstvu na povrchu částic, která brání pokračování reakce.
Proto je nutné zvýšit rozpustnost aluminy, čehož je dosaženo mírným zahřátím. Při zahřátí na 150 ° C gel pokračuje v reakci s hlinitého Al 2 O 3 uvolňující vody a krystalické berlinite (alfa-AlPO 4) je vytvořen.
Al 2 O 3 + 2 AlH 3 (PO 4) 3.H 2 O → AlPO 4 + 4 H 2 O
Berlinit váže jednotlivé částice a tvoří keramiku.
Další použití
AlPO 4 se používá jako antacida, jako adsorbent, jako molekulární síta, jako nosiče katalyzátoru a jako povlak pro zlepšení odolnosti proti korozi za tepla. Zde jsou další aplikace.
Při získávání betonu
Fosforečnan hlinitý je složkou v žáruvzdorných nebo žáruvzdorných betonech.
Tyto betony poskytují vynikající mechanické a refrakční vlastnosti, jako je odolnost vůči teplu. V teplotním rozmezí mezi 1400 - 1600 ° C je pórobeton na bázi fosforečnanu hlinitého jedním z nejúčinnějších materiálů jako tepelný izolátor.
Nevyžaduje sušení, jeho ztuhnutí se dosahuje samovolně se rozmnožující exotermní reakcí. Je možné připravit cihly z tohoto materiálu jakéhokoli tvaru a velikosti.
V zubních cementech
Fosforečnan hlinitý je součástí dentálních cementů nebo materiálů používaných k hojení zkažených zubů.
V dentálních cementech se alumina používá jako moderátor kyselých reakcí, kde je zmírňující účinek způsoben tvorbou fosforečnanu hlinitého na částicích jiných materiálů.
Tyto cementy vykazují velmi vysokou odolnost proti tlaku a tahu, což je způsobeno přítomností fosforečnanu hlinitého.
Zubní cementy používané k hojení dutin mohou obsahovat fosforečnan hlinitý. Autor: Reto Gerber. Zdroj: Pixabay.
Ve vakcínách
AlPO 4 se už mnoho let používá v různých lidských vakcínách pro posílení imunitní odpovědi těla. AlPO 4 se říká, že je „pomocná látka“ vakcín. Mechanismus není dosud dobře pochopen.
Je známo, že imunostimulační účinek AlPO 4 závisí na procesu adsorpce antigenu na adjuvans, které je, na způsobu, jakým se spojená s ní. Antigen je sloučenina, která při vstupu do těla vytváří protilátky, které bojují proti specifickému onemocnění.
Antigeny mohou být adsorbovány na AlPO 4 elektrostatickými interakcemi nebo vazbou s ligandy. Jsou adsorbovány na povrchu adjuvans.
Dále se předpokládá, že velikost AlPO 4 částic, má také vliv. Čím menší je velikost částic, protilátková odpověď je větší a delší.
Vakcíny mohou obsahovat fosforečnan hlinitý AlPO 4, aby se zvýšila jejich účinnost. Autor: Tumisu. Zdroj: Pixabay.
Jako retardér hoření v polymerech
AlPO 4 se používá jako zpomalovač hoření a zabraňuje spalování nebo spalování určitých polymerů.
Přidání AlPO 4 do polypropylenové polymer, který již má zpomalující hoření způsobuje synergický účinek mezi oběma retardéry, což znamená, že tento účinek je mnohem větší než u obou retardérů hoření odděleně.
Když je polymer vystaven spalování nebo spáleny v přítomnosti AlPO 4, hliníková metafosforečnan je látka, která proniká spálenou povrch a vyplňuje póry a trhliny v povrchu.
To vede k vytvoření vysoce účinného ochranného štítu, který zabraňuje spálení nebo spalování polymeru. Jinými slovy, AlPO 4 utěsňuje spálený povrch a zabraňuje hoření polymeru.
S AlPO 4 lze spalování určitých polymerů zpomalit. Autor: Hans Braxmeier. Zdroj: Pixabay.
Reference
- Abyzov, VA (2016). Lehký žáruvzdorný beton na bázi pojiva hliník-hořčík-fosfát. Procedia Engineering 150 (2016) 1440-1445. Obnoveno z sciposedirect.com.
- Wagh, AS (2016). Keramika z fosforečnanu hlinitého. V chemicky vázané fosfátové keramice (druhé vydání). Kapitola 11. Obnoveno z sciposedirect.com.
- Mei, C. a kol. (2019). Adjuvant hliník-fosfátová vakcína: analýza složení a velikosti pomocí off-line a in-line nástrojů. Comput Struct Biotechnol J. 2019; 17: 1184-1194. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
- Qin, Z. a kol. (2019). Synergický bariérový účinek fosforečnanu hlinitého na polypropylen zpomalující hoření na bázi systému polyfosforečnanu amonného / dipentaerythritolu. Materiály a design 181 (2019) 107913. Získáno z webu sciusalirect.com.
- Vrieling, H. a kol. (2019). Stabilizované nanočástice fosforečnanu hlinitého používané jako adjuvans vakcíny. Koloidy a povrchy B: Biointerfaces 181 (2019) 648-656. Obnoveno z sciposedirect.com.
- Schaefer, C. (2007). Gastrointestinální léky. Antacida. V drogách během těhotenství a kojení (druhé vydání). Obnoveno z sciposedirect.com.
- Rouquerol, F. a kol. (1999). Vlastnosti některých nových adsorbentů. V adsorpci prášků a porézních látek. Obnoveno z sciposedirect.com.