- Structura
- Nomenclatură
- Proprietăți
- Stare fizică
- Greutate moleculară
- Punct de topire
- Densitate
- Solubilitate
- Alte proprietăți
- Obținerea
- Utilizare în ceramică
- Fabricarea ceramicii cu fosfat de aluminiu
- Alte utilizări
- În obținerea betonului
- În cimenturile dentare
- La vaccinuri
- Ca un ignifug în polimeri
- Referințe
Fosfatul de aluminiu este un solid anorganic format dintr - un ion de aluminiu la 3+ și o PO fosfat ion 4 3- . Formula sa chimică este AlPO 4 . Este un solid cristalin , a cărui structură albă este similară cu cea de silice SiO 2 . Este insolubil în apă.
Acesta poate fi obținut din alumină (Al 2 O 3 ) și acid fosforic (H 3 PO 4 ). De asemenea, se poate obține pornind de la soluții apoase de clorură de aluminiu (AlCl 3 ) și fosfat de sodiu (Na 3 PO 4 ).
Fosfat de aluminiu AlPO 4 . Ondřej Mangl. Sursa: Wikimedia Commons.
Fosfatul de aluminiu are un punct de topire foarte ridicat, motiv pentru care este utilizat pe scară largă ca o componentă a ceramicii refractare, adică a ceramicii care rezistă la temperaturi foarte ridicate.
De asemenea, este utilizat ca antiacid pentru stomac, în amestecuri pentru repararea dinților și ca adjuvant la vaccinuri, adică pentru a stimula răspunsul imunitar al organismului.
Unele betoane refractare au AlPO 4 în compoziția lor, ceea ce crește proprietățile de susținere mecanice și la temperaturi ridicate ale acestui tip de ciment.
A fost folosit ca scut de protecție pentru a preveni arderea materialelor combustibile, cum ar fi anumiți polimeri.
Structura
AlPO 4 este format dintr-un cation Al 3+ din aluminiu și un anion fosfat PO 4 3- .
Structura ionică a fosfatului de aluminiu. Autor: Marilú Stea.
Fosfat de aluminiu cristalin se mai numește fază berlinită sau alfa (α-AlPO 4 ), iar cristalele sale sunt similare cuarțului.
Cristale sintetice de berlinită (α-AlPO 4 ). DMGualtieri. Sursa: Wikimedia Commons.
Faza alfa a fosfatului de aluminiu este un solid format dintr-o rețea covalentă de tetraedre de PO 4 și AlPO 4 care alternează și sunt legate prin atomi de oxigen.
Această structură este izomorf cu silice, adică, are aceeași formă ca și cea de silice SiO 2 .
Nomenclatură
- Fosfat de aluminiu
- Monofosfat de aluminiu
- Sarea de aluminiu a acidului fosforic.
Proprietăți
Stare fizică
Solid alb alb cristalin.
Greutate moleculară
121,93 g / mol
Punct de topire
1800 ºC
Densitate
2,56 g / cm 3
Solubilitate
Insolubil în apă
Alte proprietăți
Structura AlPO 4 este foarte asemănătoare cu cea a siliceului de SiO 2 , deci împărtășește multe proprietăți fizice și chimice.
Fosfatul de aluminiu este un material extrem de refractar, adică rezistă la temperaturi foarte ridicate, fără a-și schimba starea sau structura fizică și fără a se descompune.
Cristalin Alpo 4 sau berlinite când convertiți încălzit la o structură de tip tridimit și apoi o structură de tip cristobalit, alte forme ale acestui compus , care se aseamănă cu silice SiO 2 .
Fosfat de aluminiu. Chemicalinterest. Sursa: Wikimedia Commons.
Obținerea
Fosfat de aluminiu Alpo 4 poate fi obținut prin reacția dintre acid fosforic H 3 PO 4 și alumină Al 2 O 3 . Aplicarea temperaturii este necesară, de exemplu între 100 și 150 ° C.
Al 2 O 3 + 2 H 3 PO 4 = 2 ALPO 4 + 3 H 2 O
De asemenea, poate fi obținut prin unirea unei soluții apoase de clorură de aluminiu AlCl 3 cu o soluție apoasă de fosfat de sodiu Na 3 PO 4 :
AlCl 3 + Na 3 PO 4 = AlPO 4 + 3 NaCl
Utilizare în ceramică
Fosfatul de aluminiu AlPO 4 se găsește adesea în constituirea ceramicii de alumină.
Ceramica cu conținut ridicat de alumină este unul dintre materialele care, datorită durității sale, este utilizat în aplicații în care este necesar să reziste la sarcini mari și condiții severe.
Acest tip de ceramică este rezistent la coroziune, la medii la temperaturi ridicate, la prezența aburului fierbinte sau la reducerea atmosferelor precum monoxidul de carbon (CO).
Alumina ceramică are, de asemenea, o conductibilitate electrică și termică scăzută, motiv pentru care este utilizată pentru fabricarea cărămizilor refractare și a componentelor izolante electric.
Captuseala din cărămidă refractară care poate conține fosfat de aluminiu AlPO 4 . Aceste cărămizi protejează de temperaturi ridicate. Alexknight12. Sursa: Wikimedia Commons.
Deoarece fosfatul de aluminiu se formează la o temperatură mult mai scăzută decât silice SiO 2 , este mai ieftin de produs, ceea ce reprezintă un avantaj în fabricarea de ceramice potrivite pentru servicii solicitante.
Fabricarea ceramicii cu fosfat de aluminiu
Alumina Al 2 O 3 și acid fosforic H 3 PO 4 sunt utilizate în mediu apos.
Formarea preferată pH - ul este 2-8, deoarece există o abundență de specii de acid fosforic dizolvate, cum ar fi H 2 PO 4 - și HPO 4 2- . La pH acid , concentrația de Al 3+ ionilor este mare, care vine de la dizolvarea Al 2 O 3 alumină .
În primul rând, o hidratat difosfat aluminiu trihidrogen ALH 3 (PO 4 ) 2 .H 2 O se formează gel :
Al 3+ + H 2 PO 4 - + HPO 4 2- + H 2 O ⇔ AlH 3 (PO 4 ) 3 .H 2 O
Cu toate acestea, vine un moment în care pH - ul soluției scade și devine neutru, unde alumina Al 2 O 3 are o solubilitate scăzută. În acest moment, alumina insolubilă formează un strat pe suprafața particulelor împiedicând reacția să continue.
Prin urmare, este necesară creșterea solubilității aluminei și acest lucru este obținut prin încălzirea ușoară. La încălzire la 150 ° C, gelul continuă reacția cu alumină Al 2 O 3 care eliberează apă și se formează berlinit cristalin (alfa-AlPO 4 ).
Al 2 O 3 + 2 ALH 3 (PO 4 ) 3 .H 2 O → ALPO 4 + 4 H 2 O
Berlinitul leagă particulele individuale și formează ceramica.
Alte utilizări
AlPO 4 este utilizat ca antiacid, ca adsorbant, ca sită moleculară, ca suport catalizator și ca acoperire pentru a îmbunătăți rezistența la coroziunea la cald. Iată alte aplicații.
În obținerea betonului
Fosfatul de aluminiu este un ingredient în betoane refractare sau rezistente la căldură.
Oferă proprietăți mecanice și refractive excelente acestor betoane, precum rezistența la căldură. În intervalul de temperatură cuprins între 1400-1600 ° C, betonul celular pe bază de fosfat de aluminiu este unul dintre cele mai eficiente materiale ca izolator termic.
Nu necesită uscare, întărirea lui se realizează printr-o reacție exotermă autopropagativă. Este posibil să se pregătească cărămizi din acest material, de orice formă și dimensiune.
În cimenturile dentare
Fosfatul de aluminiu face parte din cimenturile sau materialele dentare utilizate pentru vindecarea dinților deteriorați.
În cimenturile dentare, alumina este utilizată ca moderator al reacțiilor acid-bazice, unde efectul moderator se datorează formării fosfatului de aluminiu pe particulele altor materiale.
Aceste cimenturi prezintă o rezistență foarte mare la compresiune și tensiune, care se datorează prezenței fosfatului de aluminiu.
Cimenturile dentare utilizate pentru vindecarea cavităților pot conține fosfat de aluminiu. Autor: Reto Gerber. Sursa: Pixabay.
La vaccinuri
AlPO 4 a fost utilizat timp de mai mulți ani în diferite vaccinuri umane pentru a îmbunătăți răspunsul imunitar al organismului. Se spune că despre AlPO 4 este un „adjuvant” la vaccinuri. Mecanismul nu este încă bine înțeles.
Se știe că efectul imunostimulator al AlPO 4 depinde de procesul de adsorbție a antigenului la adjuvant, adică de modul în care acesta aderă la acesta. Un antigen este un compus care la intrarea în corp generează formarea de anticorpi pentru a lupta cu o boală specifică.
Antigenii pot fi adsorbiți la AlPO 4 prin interacțiuni electrostatice sau prin legarea cu liganzi. Sunt adsorbite pe suprafața adjuvantului.
În plus, se crede că mărimea particulelor de AlPO 4 are, de asemenea, o influență. Cu cât dimensiunea particulelor este mai mică, răspunsul la anticorp este mai mare și mai lung.
Vaccinurile pot conține fosfat de aluminiu AlPO 4 pentru a le crește eficacitatea. Autor: Tumisu. Sursa: Pixabay.
Ca un ignifug în polimeri
AlPO 4 a fost folosit ca ignifug și pentru a preveni arderea sau arderea anumitor polimeri.
Adăugarea de AlPO 4 la un polimer de polipropilenă care are deja un ignifug determină un efect sinergic între ambele retardante, ceea ce înseamnă că efectul este mult mai mare decât cel al ambelor substanțe ignifuge separat.
Când polimerul este ars sau ars în prezența AlPO 4 , se formează un metafosfat de aluminiu care pătrunde pe suprafața carbonizată și umple porii și fisurile din suprafață.
Acest lucru duce la formarea unui scut de protecție extrem de eficient pentru a preveni arderea sau arderea polimerului. Cu alte cuvinte, AlPO 4 sigilează suprafața carbonizată și împiedică arderea polimerului.
Cu AlPO 4 , combustia anumitor polimeri poate fi retardată. Autor: Hans Braxmeier. Sursa: Pixabay.
Referințe
- Abyzov, VA (2016). Beton ușor refractar pe bază de liant din aluminiu-magneziu-fosfat. Procedia Engineering 150 (2016) 1440-1445. Recuperat de la sciencedirect.com.
- Wagh, AS (2016). Ceramica cu fosfat de aluminiu. În ceramica cu fosfat legat chimic (ediția a doua). Capitolul 11. Recuperat de la sciencedirect.com.
- Mei, C. și colab. (2019). Adjuvant pentru vaccinul cu fosfat de aluminiu: analiza compoziției și dimensiunii folosind instrumente off-line și in-line. Comput Struct Biotechnol J. 2019; 17: 1184-1194. Recuperat din ncbi.nlm.nih.gov.
- Qin, Z. și colab. (2019). Efectul sinergic de barieră al fosfatului de aluminiu asupra polipropilenei ignifuge pe baza sistemului polifosfat de amoniu / dipentaerytritol. Materiale și proiectare 181 (2019) 107913. Recuperat de la sciencedirect.com.
- Vrieling, H. și colab. (2019). Nanoparticule de fosfat de aluminiu stabilizate utilizate ca adjuvant pentru vaccin. Coloide și suprafețe B: Biointerfețe 181 (2019) 648-656. Recuperat de la sciencedirect.com.
- Schaefer, C. (2007). Medicamente gastro-intestinale. Antiacide. În medicamente în timpul sarcinii și alăptare (ediția a doua). Recuperat de la sciencedirect.com.
- Rouquerol, F. și colab. (1999). Proprietățile unor adsorbanți romani. În adsorbție de pulberi și solide poroase. Recuperat de la sciencedirect.com.