- Formy fosforečnanu hořečnatého a neutralita jeho nábojů
- Fosforečnany hořečnaté s jinými kationty
- Struktura
- Vlastnosti
- Aplikace
- Reference
Fosforečnan hořečnatý je termín používaný pro označení skupiny anorganických sloučenin složených z hořčíku a kovu alkalické zeminy fosforečnanu oxyaniontového. Nejjednodušší fosforečnan hořečnatý má chemický vzorec Mg 3 (PO 4) 2. Vzorec ukazuje, že pro každé dva anionty PO 4 3– interagují s nimi tři kationty Mg 2+.
Obdobně se tyto sloučeniny mohou být popsány jako horečnaté soli odvozené od kyseliny ortofosforečné (H 3 PO 4). Jinými slovy, hořčík "rozšiřují" mezi fosfátovými anionty, bez ohledu na jejich anorganické nebo organické prezentace (MgO, Mg (NO 3) 2, MgCl 2, Mg (OH) 2, atd.).
Z těchto důvodů lze fosforečnany hořečnaté nalézt jako různé minerály. Některé z nich jsou: catteite -Mg 3 (PO 4) 2 · 22H 2 O-, struvit - (NH 4) MgPO 4 · 6H 2 O, jehož mikrokrystaly jsou zastoupeny v horní obrazům, holtedalite -Mg 2 (PO 4) (OH) - a bobierrite -Mg 3 (PO 4) 2 · 8H 2 O-.
V případě bobierritu je jeho krystalická struktura monoklinická, s krystalickými agregáty ve tvaru ventilátorů a masivních rozet. Fosforečnany hořečnaté se však vyznačují bohatou strukturní chemií, což znamená, že jejich ionty přijímají mnoho krystalických uspořádání.
Formy fosforečnanu hořečnatého a neutralita jeho nábojů
Fosfáty hořčíku jsou odvozeny od substitucí H 3 PO 4 protony. Když kyselina ortofosforečná ztrácí proton, zůstává jako dihydrogenfosfát iontu, H 2 PO 4 -.
Jak neutralizovat negativní náboj za vzniku hořečnaté soli? Pokud Mg 2+ se počítá za dva kladné náboje, pak budete potřebovat dva H 2 PO 4 -. Tak, hořčík-dikyseliny fosfát, Mg (H 2 PO 4) 2, se získá.
Poté, co kyselina ztratí dva protony, zůstane iont hydrogenfosforečnanu, HPO 4 2–. Jak nyní neutralizujete tyto dva záporné náboje? Protože Mg 2+ potřebuje k neutralizaci pouze dva záporné náboje, interaguje s jedním HPO 4 2– iontem. Tímto způsobem se získá kyselina fosforečnan hořečnatý: MgHPO 4.
Nakonec, když jsou ztraceny všechny protony, zůstává fosfátový anion PO 4 3–. To vyžaduje tři kationty Mg2 + a další fosfát, aby se shromáždily v krystalickou pevnou látku. Matematická rovnice 2 (-3) + 3 (+2) = 0 pomáhá pochopit tyto stechiometrické poměry pro hořčík a fosfát.
V důsledku těchto interakcí, fosforečnan horečnatý: Mg 3 (PO 4) 2, se vyrábí. Proč je to tribasic? Vzhledem k tomu, že je schopen přijímat třemi ekvivalenty H + za vzniku H 3 PO 4 znovu:
PO 4 3– (aq) + 3H + (aq) <=> H 3 PO 4 (aq)
Fosforečnany hořečnaté s jinými kationty
Kompenzaci negativních nábojů lze dosáhnout také za účasti jiných pozitivních druhů.
Například, pro neutralizaci PO 4 3-, ionty K +, Na +, Rb +, NH 4 +, atd., Může také zakročit, tvořící sloučenina (X) MgPO 4. Pokud X je NH 4 +, minerální bezvodý struvit, (NH 4) MgPO 4, je vytvořen.
Vzhledem k situaci, kdy zasahuje další fosfát a zvyšují se záporné náboje, mohou se k interakcím připojit další další kationty, aby je neutralizovaly. Díky tomu, četné krystaly fosforečnanu hořečnatého je možno syntetizovat (Na 3 RbMg 7 (PO 4) 6, například).
Struktura
Horní obrázek ukazuje interakce mezi ionty Mg 2+ a PO 4 3–, které definují krystalovou strukturu. Je to však pouze obraz, který spíše ukazuje tetrahedrální geometrii fosfátů. Krystalová struktura tedy zahrnuje sférické fosfátové tetraedry a hořčíky.
V případě bezvodého Mg 3 (PO 4) 2, ionty přijmout rhomboidní strukturu, ve které Mg 2+ je koordinováno s šesti O atomů.
Výše uvedené je znázorněno na obrázku níže, s poznámkou, že modré koule jsou vyrobeny z kobaltu, stačí je změnit za zelené koule hořčíku:
Přímo ve středu struktury lze umístit osmiúhelník tvořený šesti červenými koulí kolem namodralé koule.
Podobně jsou tyto krystalické struktury schopné přijímat molekuly vody a vytvářet hydráty fosforečnanu hořečnatého.
Je to proto, že tvoří vodíkové vazby s fosfátovými ionty (HOH-O-PO 3 3). Kromě toho je každý fosfátový ion schopen přijmout až čtyři vodíkové vazby; to znamená, čtyři molekuly vody.
Protože Mg 3 (PO 4) 2 má dva fosfáty, může přijmout osm molekul vody (což je případ minerálního bobierritu). Tyto molekuly vody zase mohou tvořit vodíkové vazby mezi sebou nebo interagovat s pozitivními centry Mg2 +.
Vlastnosti
Je to bílá pevná látka, tvořící krystalické kosočtverečné desky. Je také bez zápachu a chuti.
Je velmi nerozpustný ve vodě, i když je horký, díky vysoké energii krystalové mřížky; toto je produkt silné elektrostatické interakce mezi polyvalentními ionty Mg 2+ a PO 4 3–.
To znamená, že když jsou ionty polyvalentní a jejich iontové poloměry se příliš nemění ve velikosti, pevná látka vykazuje rezistenci vůči rozpouštění.
Taje při 1184 ° C, což také svědčí o silných elektrostatických interakcích. Tyto vlastnosti se liší v závislosti na tom, kolik molekul vody absorbuje, a zda je fosfát v některé ze svých protonovaných forem (HPO 4 2– nebo H 2 PO 4 -).
Aplikace
Používá se jako projímadlo při zácpách a pálení záhy. Jeho škodlivé vedlejší účinky - projevující se průjemem a zvracením - však jeho použití omezily. Kromě toho je pravděpodobné, že způsobí poškození gastrointestinálního traktu.
Použití fosforečnanu hořečnatého v udržování kostní tkáně je v současné době předmětem zkoumání, vyšetřování použití Mg (H 2 PO 4) 2, jako cement.
Tato forma fosforečnanu hořečnatého splňuje požadavky: je biologicky rozložitelná a histokompatibilní. Kromě toho se jeho použití při regeneraci kostní tkáně doporučuje pro její odolnost a rychlé usazení.
Hodnotí se použití amorfního fosforečnanu hořečnatého (AMP) jako biologicky rozložitelného neexotermického ortopedického cementu. K vytvoření tohoto cementu se prášek AMP smísí s polyvinylalkoholem za vzniku tmelu.
Hlavní funkcí fosforečnanu hořečnatého je sloužit jako zásoba živých bytostí hořčíkem. Tento prvek se účastní četných enzymatických reakcí jako katalyzátor nebo meziprodukt, což je nezbytné pro život.
Nedostatek Mg u lidí je spojen s následujícími účinky: snížená hladina Ca, srdeční selhání, retence Na, snížená hladina K, arytmie, trvalé svalové kontrakce, zvracení, nevolnost, nízká cirkulační hladina parathormonu a žaludečních a menstruačních křečí.
Reference
- Sekretariát SuSanA. (17. prosince 2010). Struvite pod mikroskopem. Citováno dne 17. dubna 2018, z: flickr.com
- Publikování minerálních dat. (2001-2005). Bobierrite. Citováno z 17. dubna 2018, z: handbookofmineralogy.org
- Ying Yu, Chao Xu, Honglian Dai; Příprava a charakterizace degradovatelného kostního cementu fosforečnanu hořečnatého, Regenerativní biomateriály, Svazek 3, 4. vydání, 1. prosince 2016, stránky 231–237, doi.org
- Sahar Mousa. (2010). Studium syntézy materiálů fosforečnanu hořečnatého. Výzkumný bulletin fosforu, svazek 24, str. 16-21.
- Smokefoot. (28. března 2018). EntryWithCollCode38260.. Citováno z 17. dubna 2018, z: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Fosforečnan hořečnatý tribasic. Citováno z 17. dubna 2018, z: en.wikipedia.org
- Pubchem. (2018). Fosforečnan hořečnatý bezvodý. Citováno z 17. dubna 2018, z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Ben Hamed, T., Boukhris, A., Badri, A. a Ben Amara, M. (2017). Syntéza a krystalová struktura nového fosforečnanu hořečnatého Na3RbMg7 (PO4) 6. Acta Crystallographica Sekce E: Crystallographic Communications, 73 (Pt 6), 817–820. doi.org
- Barbie, E., Lin, B., Goel, VK a Bhaduri, S. (2016) Hodnocení neexotermického ortopedického cementu na bázi amorfního fosforečnanu hořečnatého (AMP). Biomedical Mat. Svazek 11 (5): 055010.
- Yu, Y., Yu, CH. a Dai, H. (2016). Příprava degradovatelného kostního cementu hořčíku. Regenerativní biomateriály. Svazek 4 (1): 231