Plik fosforan wapniowy jest nieorganiczną i trzeciorzędową solą, której wzór chemiczny to Ca3(PO4)dwa. Wzór podaje, że skład tej soli wynosi 3: 2 odpowiednio dla wapnia i fosforanu. Można to zobaczyć bezpośrednio na poniższym obrazku, na którym pokazano kation Ca.dwa+ i anion PO43-. Na każde trzy Cadwa+ istnieją dwa PO43- interakcji z nimi.
Z drugiej strony, fosforan wapnia odnosi się do szeregu soli, które różnią się w zależności od stosunku Ca / P, a także stopnia uwodnienia i pH. W rzeczywistości istnieje wiele rodzajów fosforanów wapnia, które istnieją i można je syntetyzować. Jednak zgodnie z nomenklaturą co do litery, fosforan wapnia odnosi się tylko do wyżej wymienionego trójwapnia.
Wszystkie fosforany wapnia, w tym Ca3(PO4)dwa, są jednolicie białe z lekkimi szarawymi odcieniami. Mogą być ziarniste, drobne, krystaliczne i mieć rozmiary cząstek około mikronów; Przygotowano nawet nanocząsteczki tych fosforanów, z których projektuje się biokompatybilne materiały na kości.
Ta biokompatybilność wynika z faktu, że sole te znajdują się w zębach i, krótko mówiąc, w tkankach kostnych ssaków. Na przykład hydroksyapatyt jest krystalicznym fosforanem wapnia, który z kolei oddziałuje z bezpostaciową fazą tej samej soli..
Oznacza to, że istnieją bezpostaciowe i krystaliczne fosforany wapnia. Z tego powodu nie jest zaskakujące różnorodność i wielorakie możliwości syntezy materiałów na bazie fosforanów wapnia; materiałów, których właściwościami każdego dnia interesuje się coraz więcej badaczy na całym świecie, koncentrując się na odbudowie kości.
Indeks artykułów
Górny obraz przedstawia strukturę trójzasadowego fosforanu perkalu w dziwnym minerale whitlockite, który może zawierać magnez i żelazo jako zanieczyszczenia..
Chociaż na pierwszy rzut oka może się to wydawać skomplikowane, konieczne jest wyjaśnienie, że model zakłada kowalencyjne oddziaływania między atomami tlenu fosforanów a metalowymi centrami wapnia..
Tytułem przedstawienia jest to ważne, jednak oddziaływania są elektrostatyczne; to znaczy kationy Cadwa+ przyciągają aniony PO43- (ACdwa+- O-PO33-). Mając to na uwadze, należy rozumieć, dlaczego na obrazie wapń (zielone kule) są otoczone przez ujemnie naładowane atomy tlenu (czerwone kule).
Ponieważ jonów jest tak wiele, nie pozostawia to widocznego symetrycznego układu ani wzoru. Około3(PO4)dwa przyjmuje w niskich temperaturach (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)dwa (β-TCP).
Z drugiej strony w wysokich temperaturach przekształca się w polimorf α-Ca3(PO4)dwa (α-TCP), którego komórka elementarna odpowiada jednoskośnemu układowi kryształów. W jeszcze wyższych temperaturach może również tworzyć się polimorf α'-Ca.3(PO4)dwa, który ma heksagonalną strukturę krystaliczną.
Wspomniano o strukturach krystalicznych dla fosforanu wapnia, czego należy się spodziewać po soli. Jednak może wykazywać nieuporządkowane i asymetryczne struktury, związane bardziej z rodzajem „szkła fosforanu wapnia” niż z kryształami w ścisłym znaczeniu jego definicji..
W takim przypadku mówi się, że fosforan wapnia ma strukturę amorficzną (ACP, bezpostaciowy fosforan wapnia). Kilku autorów wskazuje, że ten typ struktury odpowiada za biologiczne właściwości Ca3(PO4)dwa w tkankach kostnych możliwa jest ich naprawa i biomimetyzacja.
Wyjaśniając jego strukturę za pomocą magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), stwierdzono obecność jonów OH- i HPO4dwa- w AKP. Jony te powstają w wyniku hydrolizy jednego z fosforanów:
PO43- + H.dwaLUB <=> HPO4dwa- + O-
W rezultacie prawdziwa struktura ACP staje się bardziej złożona, którego skład jonów reprezentuje wzór: Ca9(PO4)6-x(HPO4)x(O)x. „X” oznacza stopień uwodnienia, ponieważ jeśli x = 1, to wzór byłby taki: Ca9(PO4)5(HPO4) (OH).
Różne struktury, które może mieć ACP, zależą od stosunków molowych Ca / P; to znaczy względnych ilości wapnia i fosforanu, które zmieniają cały uzyskany skład.
Fosforany wapnia to w rzeczywistości rodzina związków nieorganicznych, które z kolei mogą wchodzić w interakcje z matrycą organiczną.
Pozostałe fosforany uzyskuje się „po prostu” poprzez zmianę anionów towarzyszących wapniowi (PO43-, HPO4dwa-, H.dwaPO4-, O-), a także rodzaj zanieczyszczeń w ciele stałym. W ten sposób do jedenastu lub więcej fosforanów wapnia, z których każdy ma swoją własną strukturę i właściwości, można uzyskać w sposób naturalny lub sztuczny..
Niektóre fosforany i ich odpowiednie struktury chemiczne i wzory zostaną wymienione poniżej:
-Dwuwodzian wodorofosforanu wapnia, CaHPO4∙ 2HdwaO: jednoskośny.
-Jednowodny diwodorofosforan wapnia, Ca (HdwaPO4)dwa∙ H.dwaLub: trójskośny.
-Bezwodny dikwas fosforanowy, Ca (HdwaPO4)dwa: trójskośny.
-Wodorofosforan oktakwapnia (OCP), Ca8H.dwa(PO4)6: trójskośny. Jest prekursorem w syntezie hydroksyapatytu.
-Hydroksyapatyt, Ca5(PO4)3OH: sześciokątny.
-Fosforan wapniowy
-Fosforan trójwapniowy
-Difosforan trójwapniowy
310,74 g / mol.
Jest to bezwonna, biała substancja stała.
Bez smaku.
1670 ° K (1391 ° C).
-Praktycznie nierozpuszczalny w wodzie.
-Nierozpuszczalny w etanolu.
-Rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie solnym i kwasie azotowym.
3,14 g / cm3.
1,629
4126 kcal / mol.
2-8 ºC.
6-8 w wodnej zawiesinie 50 g / l fosforanu wapnia.
Istnieje wiele metod wytwarzania lub formowania fosforanu wapnia. Jedna z nich składa się z mieszaniny dwóch soli Ca (NO3)dwa∙ 4HdwaO i (NH4)dwaHPO4, uprzednio rozpuszczone odpowiednio w absolutnym alkoholu i wodzie. Jedna sól dostarcza wapnia, a druga fosforanu.
Z tej mieszaniny wytrąca się ACP, który następnie ogrzewa się w piecu w 800 ° C przez 2 godziny. W wyniku tej procedury otrzymuje się β-Ca3(PO4)dwa. Dzięki starannemu kontrolowaniu temperatury, czasu mieszania i kontaktu może nastąpić tworzenie się nanokryształów.
Aby utworzyć polimorf α-Ca3(PO4)dwa konieczne jest podgrzanie fosforanu powyżej 1000 ° C Ogrzewanie to przeprowadza się w obecności innych jonów metali, które stabilizują ten polimorf na tyle, że można go stosować w temperaturze pokojowej; to znaczy, pozostaje w stabilnym stanie meta.
Fosforan wapnia można również wytworzyć przez zmieszanie roztworów wodorotlenku wapnia i kwasu fosforowego, co prowadzi do neutralizacji kwasowo-zasadowej. Po półdniu dojrzewania w ługach macierzystych i ich odpowiedniej filtracji, przemyciu, wysuszeniu i przesiewaniu otrzymuje się granulowany bezpostaciowy proszek fosforanowy ACP..
Ten ACP jest produktem reakcji wysokich temperatur, przekształcając się zgodnie z następującymi równaniami chemicznymi:
2Ca9(HPO4) (PO4)5(OH) => 2Ca9(StrdwaLUB7)0.5(PO4)5(OH) + H.dwaO (przy T = 446,60 ° C)
2Ca9(StrdwaLUB7)0.5(PO4)5(OH) => 3Ca3(PO4)dwa + 0.5HdwaO (przy T = 748,56 ° C)
W ten sposób otrzymuje się β-Ca3(PO4)dwa, jego najbardziej powszechny i stabilny polimorf.
Około3(PO4)dwa jest głównym nieorganicznym składnikiem popiołu kostnego. Jest składnikiem przeszczepów kościozastępczych, co tłumaczy się jego chemicznym podobieństwem do minerałów obecnych w kości.
Biomateriały z fosforanu wapnia są stosowane do korygowania ubytków kości oraz do powlekania protez tytanowo-metalowych. Osadza się na nich fosforan wapnia, izolując je od środowiska i spowalniając proces korozji tytanu..
Fosforany wapnia, w tym Ca3(PO4)dwa, Służą do wykonywania materiałów ceramicznych. Materiały te są biokompatybilne i są obecnie używane do przywracania utraty kości wyrostka zębodołowego w wyniku chorób przyzębia, infekcji endodontycznych i innych schorzeń..
Należy je jednak stosować tylko w celu przyspieszenia naprawy kości okołowierzchołkowej, na obszarach, gdzie nie ma przewlekłej infekcji bakteryjnej..
Fosforan wapnia może być stosowany do naprawy ubytków kości, gdy nie można zastosować autogennego przeszczepu kostnego. Może być stosowany samodzielnie lub w połączeniu z biodegradowalnym i resorbowalnym polimerem, takim jak kwas poliglikolowy.
Cement fosforanowo-wapniowy (CPC) to kolejna bioceramika stosowana w naprawie tkanki kostnej. Powstaje poprzez zmieszanie proszku różnych rodzajów fosforanów wapnia z wodą, tworząc pastę. Pastę można wstrzyknąć lub dopasować do ubytku lub ubytku kostnego.
Cementy są formowane, stopniowo wchłaniane i zastępowane nowo uformowaną kością.
-Około3(PO4)dwa Jest to sól zasadowa, dlatego jest stosowana jako środek zobojętniający kwas, neutralizujący nadmierną zgagę i zwiększający pH. W pastach do zębów jest źródłem wapnia i fosforanów ułatwiających proces remineralizacji zębów i hemostazy kości.
-Jest również stosowany jako suplement diety, chociaż najtańszym sposobem dostarczenia wapnia jest użycie jego węglanu i cytrynianu..
-Fosforan wapnia może być stosowany w leczeniu tężyczki, utajonej hipokalcemii i terapii podtrzymującej. Ponadto jest przydatny w suplementacji wapnia w okresie ciąży i laktacji..
-Stosowany jest w leczeniu skażeń radioaktywnymi izotopami radu (Ra-226) i strontu (Sr-90). Fosforan wapnia blokuje wchłanianie izotopów promieniotwórczych w przewodzie pokarmowym, ograniczając w ten sposób powodowane przez nie szkody.
-Fosforan wapnia jest stosowany jako pasza dla ptaków. Ponadto jest stosowany w pastach do zębów do zwalczania kamienia nazębnego..
-Jest stosowany jako środek przeciwzbrylający, na przykład w celu zapobiegania zbrylaniu się soli kuchennej.
-Działa jako środek wybielający do mąki. Tymczasem w smalcu zapobiega niepożądanemu zabarwieniu i poprawia stan smażenia..
Jeszcze bez komentarzy