Структура, свойства и применение фосфата магния (Mg3 (PO4) 2)

фосфат магния это термин, используемый для обозначения семейства неорганических соединений, образованных магнием, щелочноземельным металлом и оксоанионфосфатом. Простейший фосфат магния имеет химическую формулу Mg₃(РО₄)₂. Формула указывает, что для каждых двух анионов PO₄^3- Есть три катиона Mg²⁺ взаимодействуя с этими.

Также эти соединения могут быть описаны как соли магния, полученные из ортофосфорной кислоты (H₃ПО₄). Другими словами, магний «покрывает» фосфатные анионы независимо от их неорганического или органического представления (MgO, Mg (NO).₃)₂, MgCl₂, Mg (OH)₂, и т.д.).

По этим причинам фосфаты магния можно найти в виде нескольких минералов. Вот некоторые из них: catheita -Mg₃(РО₄)₂ · 22H₂О-, струвите - (NH₄) MgPO₄· 6H₂Или, чьи микрокристаллы представлены на верхнем изображении, холедалит -Mg₂(РО₄) (OH) - и боберрита -Mg₃(РО₄)₂· 8H₂О-.

В случае бобиерриты ее кристаллическая структура является моноклинной, с кристаллическими агрегатами с веерными формами и массивными розетками. Однако фосфаты магния характеризуются богатой структурной химией, что означает, что их ионы принимают множество кристаллических структур..

индекс

• 1 Формы фосфата магния и нейтральность его зарядов
  • 1.1 Фосфаты магния с другими катионами
• 2 Структура
• 3 свойства
• 4 использования
• 5 ссылок

Формы фосфата магния и нейтральность его зарядов

Фосфаты магния получают путем замещения протонов H₃ПО₄. Когда ортофосфорная кислота теряет протон, она остается в виде иона дигидрофосфата, H₂ПО₄^-.

Как нейтрализовать отрицательный заряд с образованием магниевой соли? Да Mg²⁺ приходится два положительных заряда, тогда нужно два Н₂ПО₄^-. Таким образом, дикислотный фосфат магния Mg (H) получается₂ПО₄)₂.

Затем, когда кислота теряет два протона, остается ион гидрофосфата, HPO₄^2-. Теперь, как нейтрализовать эти два отрицательных заряда? Как и Mg²⁺ для нейтрализации нужны только два отрицательных заряда, взаимодействует с одним ионом HPO₄^2-. Таким способом получают фосфат магниевой кислоты: MgHPO₄.

Наконец, когда все протоны потеряны, фосфат-анион PO остается₄^3-. Это требует трех катионов Mg²⁺ и другой фосфат для сборки в кристаллическое твердое вещество. Математическое уравнение 2 (-3) + 3 (+2) = 0 помогает понять эти стехиометрические соотношения для магния и фосфата.

В результате этих взаимодействий получается трехосновный фосфат магния: Mg₃(РО₄)₂. Почему это трибаза? Потому что он способен принимать три эквивалента Н⁺ чтобы сформировать H снова₃ПО₄:

ПО₄^3-(ac) + 3H⁺(Aq) <=> H₃ПО₄(Aq)

Магний фосфаты с другими катионами

Компенсация отрицательных зарядов также может быть достигнута с участием других положительных видов.

Например, чтобы нейтрализовать ПО₄^3-, ионы К⁺, не доступно⁺, Rb⁺, Нью-Гемпшир₄⁺, и т.д., также могут вступать в реакцию, образуя соединение (X) MgPO₄. Если X равен NH₄⁺, образуется безводный струвитный минерал, (NH₄) MgPO₄.

Учитывая ситуацию, когда другой фосфат вмешивается и отрицательные заряды увеличиваются, другие дополнительные катионы могут быть добавлены к взаимодействиям, чтобы нейтрализовать их. Благодаря этому можно синтезировать многочисленные кристаллы фосфата магния (Na₃RBMG₇(РО₄)₆, например).

структура

Верхнее изображение иллюстрирует взаимодействие между ионами Mg²⁺ и ПО₄^3- которые определяют кристаллическую структуру. Однако это только изображение, которое демонстрирует скорее тетраэдрическую геометрию фосфатов. Тогда кристаллическая структура включает тетраэдры фосфатов и сферы магния.

Для случая Mg₃(РО₄)₂ Безводные ионы принимают ромбоэдрическую структуру, в которой Mg²⁺ координируется с шестью атомами кислорода.

Выше показано на изображении ниже, с пометкой, что синие сферы являются кобальтом, достаточно заменить их на зеленые сферы магния:

Прямо в центре структуры может быть расположен октаэдр, образованный шестью красными сферами вокруг синеватой сферы..

Кроме того, эти кристаллические структуры способны принимать молекулы воды, образуя гидраты фосфата магния..

Это потому, что они образуют водородные связи с фосфат-ионами (HOH-O-PO₃^3-). Кроме того, каждый фосфат-ион способен принимать до четырех водородных связей; то есть четыре молекулы воды.

Как и Mg₃(РО₄)₂ имеет два фосфата, может принимать восемь молекул воды (что происходит с минералом бобиеррита). В свою очередь, эти молекулы воды могут образовывать водородные связи с другими или взаимодействовать с положительными центрами Mg²⁺.

свойства

Это белое твердое вещество, образующее кристаллические ромбические пластины. Кроме того, он не имеет запаха и вкуса.

Он очень нерастворим в воде, даже когда он горячий, благодаря большой энергии кристаллической решетки; это продукт сильных электростатических взаимодействий между поливалентными ионами Mg²⁺ и ПО₄^3-.

То есть, когда ионы поливалентны и их ионные радиусы не сильно различаются по размеру, твердое вещество проявляет устойчивость к его растворению.

Он плавится при 1184 ° C, что также свидетельствует о сильных электростатических взаимодействиях. Эти свойства варьируются в зависимости от того, сколько молекул воды он поглощает, и если фосфат обнаружен в некоторых его протонированных формах (HPO₄^2- или Н₂ПО₄^-).

приложений

Он был использован в качестве слабительного для запоров и желудочной кислотности. Однако его вредные побочные эффекты, проявляющиеся в виде диареи и рвоты, ограничивают его применение. Кроме того, это может привести к повреждению желудочно-кишечного тракта.

Использование фосфата магния для восстановления костной ткани в настоящее время изучается, изучая применение Mg (H)₂ПО₄)₂ как цемент.

Эта форма фосфата магния отвечает следующим требованиям: она является биоразлагаемой и гистосовместимой. Кроме того, его использование в регенерации костной ткани рекомендуется для его силы и быстрого урегулирования.

Оценивается использование аморфного фосфата магния (AMP) в качестве биоразлагаемого и не экзотермического ортопедического цемента. Для получения этого цемента смешайте порошок AMP с поливиниловым спиртом, чтобы образовалась замазка..

Основная функция фосфата магния заключается в обеспечении вклада Mg в живые существа. Этот элемент вмешивается в многочисленные ферментативные реакции в качестве катализатора или посредника, являясь необходимым для жизни.

Дефицит Mg у людей связан со следующими эффектами: снижение уровня Ca, сердечная недостаточность, задержка Na, снижение уровней K, аритмия, длительные сокращения мышц, рвота, тошнота, низкий уровень циркулирующего вещества. Гормон паращитовидной железы и желудка и менструальные судороги, среди других.

ссылки

1. Секретариат СуСана. (17 декабря 2010 г.) Струвите под микроскопом. Получено 17 апреля 2018 г. с сайта: flickr.com
2. Публикация минеральных данных. (2001-2005). Bobierrite. Получено 17 апреля 2018 г. из: handbookofmineralogy.org
3. Ин Юй, Чао Сюй, Хунлянь Дай; Подготовка и характеристика разлагаемого костного цемента на основе фосфата магния, Регенеративные биоматериалы, Том 3, Выпуск 4, 1 декабря 2016 года, страницы 231-237, doi.org
4. Сахар Муса. (2010). Исследование по синтезу магнийфосфатных материалов. Бюллетень исследований фосфора. Том 24, стр. 16-21..
5. Smokefoot. (28 марта 2018 г.) EntryWithCollCode38260. [Рисунок]. Получено 17 апреля 2018 г. с сайта commons.wikimedia.org.
6. Wikipedia. (2018). Магний фосфат трехосновный. Получено 17 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org
7. PubChem. (2018). Магний Фосфат Безводный. Получено 17 апреля 2018 г. из: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
8. Бен Хамед Т., Бухрис А., Бадри А. и Бен Амара М. (2017). Синтез и кристаллическая структура нового фосфата магния Na3RbMg7 (PO4) 6. Acta Crystallographica Раздел E: Кристаллографические сообщения, 73 (Pt 6), 817-820. doi.org
9. Барби Э., Лин, Б., Гоэль, В.К. и Bhaduri, S. (2016) Оценка неэкзотермического ортопедического цемента на основе аморфного фосфата магния (AMP). Биомедицинский мат. Том 11 (5): 055010.
10. Yu, Y., Yu, CH. и Dai, H. (2016). Приготовление разлагаемого магниевого костного цемента. Регенеративные биоматериалы. Том 4 (1): 231