- Structura fosfatului de calciu
- Fosfat de calciu amorf
- Restul familiei
- Proprietati fizice si chimice
- Nume
- Greutate moleculară
- Descriere Fizica
- Gust
- Punct de topire
- Solubilitate
- Densitate
- Indicele de refracție
- Entalpie standard de formare
- Temperatura de depozitare
- pH
- Instruire
- Nitrat de calciu și fosfat de hidrogen de amoniu
- Hidroxid de calciu și acid fosforic
- Aplicații
- În țesutul osos
- Cimenturi bioceramice
- Medicii
- Alții
- Referințe
Fosfat de calciu este o sare anorganică și terțiară a cărui formulă chimică este Ca 3 (PO 4 ) 2 . Formula afirmă că compoziția acestei sări este 3: 2 pentru calciu și respectiv fosfat. Acest lucru poate fi observat direct în imaginea de mai jos, în care este prezentat cationul Ca 2+ și anionul PO 4 3- . Pentru fiecare trei Ca2 +, există două PO 4 3- interacționând cu ele.
Pe de altă parte, fosfatul de calciu se referă la o serie de săruri care variază în funcție de raportul Ca / P, precum și gradul de hidratare și pH. De fapt, există multe tipuri de fosfați de calciu care există și pot fi sintetizate. Cu toate acestea, urmând nomenclatura la literă, fosfatul de calciu se referă doar la tricalciu, cel menționat deja.
Proporții și ioni în fosfat de tricalciu. Sursa: RicHard-59, de la Wikimedia Commons
Toți fosfații de calciu, inclusiv Ca 3 (PO 4 ) 2 , sunt solide albe cu ușoare tonuri cenușii. Pot fi granulare, fine, cristaline și au dimensiuni de particule de aproximativ microni; și chiar au fost preparate nanoparticule ale acestor fosfați, cu ajutorul cărora sunt proiectate materiale biocompatibile pentru oase.
Această biocompatibilitate se datorează faptului că aceste săruri se găsesc în dinți și, pe scurt, în țesuturile osoase ale mamiferelor. De exemplu, hidroxiapatita este un fosfat de calciu cristalin, care la rândul său interacționează cu o fază amorfă din aceeași sare.
Aceasta înseamnă că există fosfați de calciu amorfi și cristalini. Din acest motiv, nu este surprinzător diversitatea și opțiunile multiple atunci când se sintetizează materiale bazate pe fosfați de calciu; materiale în proprietățile cărora, în fiecare zi, cercetătorii sunt mai interesați de toată lumea să se concentreze pe restaurarea oaselor.
Structura fosfatului de calciu
Fosfat de calciu în mineralul alb. Sursa: Smokefoot, de la Wikimedia Commons
Imaginea superioară arată structura fosfatului calico tribasic din ciudatul mineral alb, care poate conține magneziu și fier ca impurități.
Deși la prima vedere poate părea complexă, este necesar să clarificăm că modelul presupune interacțiuni covalente între atomii de oxigen ai fosfaților și centrii metalici ai calciului.
Ca reprezentare, este valabil, însă, interacțiunile sunt electrostatice; adică cationii Ca 2+ sunt atrași de anionii PO 4 3- (Ca 2+ - O-PO 3 3- ). Având în vedere acest lucru, se înțelege de ce în imagine calciul (sferele verzi) este înconjurat de atomii de oxigen încărcați negativ (sfere roșii).
Deoarece există atât de mulți ioni, nu lasă vizibil un aranjament sau un model simetric. Ca 3 (PO 4 ) 2 adoptă la temperaturi scăzute (T <1000 ° C) o celulă unitară corespunzătoare unui sistem romboedric cristalin; Acest polimorf este cunoscut sub denumirea de β-Ca 3 (PO 4 ) 2 (β-TCP, pentru acronimul său în engleză).
La temperaturi ridicate, pe de altă parte, se transformă în polimorf α-Ca 3 (PO 4 ) 2 (α-TCP), a cărui unitate de celule corespunde unui sistem monoclinic cristalin. La temperaturi și mai ridicate, se poate forma și polimorful α'-Ca 3 (PO 4 ) 2 , care are o structură hexagonală cristalină.
Fosfat de calciu amorf
Structurile de cristal au fost menționate pentru fosfat de calciu, care este de așteptat de la o sare. Cu toate acestea, este capabil să prezinte structuri dezordonate și asimetrice, legate mai mult de un tip de „sticlă de fosfat de calciu” decât de cristale în sensul strict al definiției sale.
Când se întâmplă acest lucru, se spune că fosfatul de calciu are o structură amorfă (ACP, fosfat de calciu amorf). Mai mulți autori arată că acest tip de structură este responsabil pentru proprietățile biologice ale Ca 3 (PO 4 ) 2 în țesuturile osoase, fiind posibilă repararea și biomimetizarea acesteia.
Prin elucidarea structurii sale prin rezonanță magnetică nucleară (RMN), s-a constatat prezența ionilor OH - și HPO 4 2- în ACP. Acești ioni sunt formați prin hidroliza unuia dintre fosfați:
PO 4 3- + H 2 O <=> HPO 4 2- + OH -
Ca urmare, adevărata structură a ACP devine mai complexă, a cărei compoziție a ionilor săi este reprezentată de formula: Ca 9 (PO 4 ) 6-x (HPO 4 ) x (OH) x . „X” indică gradul de hidratare, deoarece dacă x = 1, atunci formula ar fi: Ca 9 (PO 4 ) 5 (HPO 4 ) (OH).
Structurile diferite pe care ACP le-ar putea depinde de raporturile molare Ca / P; adică din cantitățile relative de calciu și fosfat, care schimbă toată compoziția sa rezultată.
Restul familiei
Fosfatii de calciu sunt de fapt o familie de compuși anorganici, care la rândul lor pot interacționa cu o matrice organică.
Ceilalți fosfați sunt obținuți „simplu” prin schimbarea anionilor care însoțesc calciul (PO 4 3- , HPO 4 2- , H 2 PO 4 - , OH - ), precum și tipul de impurități din solid. Astfel, până la unsprezece sau mai mulți fosfați de calciu, fiecare cu propria structură și proprietăți, pot fi originate în mod natural sau artificial.
Unii fosfați și structurile și formulele lor chimice respective vor fi menționate mai jos:
-Hidrogen fosfat de calciu dihidrat, CaHPO 4 ∙ 2H 2 O: monoclinic.
-Calcium dihidrogenat fosfat monohidrat, Ca (H 2 PO 4 ) 2 ∙ H 2 O: triclinic.
Fosfat diacid -Anhydrous, Ca (H 2 PO 4 ) 2 : triclinic.
-Fosfat hidrogenalacalciic (OCP), Ca 8 H 2 (PO 4 ) 6 : triclinic. Este un precursor în sinteza hidroxiapatitei.
-Hidroxiapatita, Ca 5 (PO 4 ) 3 OH: hexagonal.
Proprietati fizice si chimice
Nume
-Fosfat de calciu
-Fosfat de calciu
-Difosfat de calciu
Greutate moleculară
310,74 g / mol.
Descriere Fizica
Este un solid alb inodor.
Gust
Insipidă.
Punct de topire
1670 ° K (1391 ° C).
Solubilitate
-Practic insolubil în apă.
-Insolubil în etanol.
-Solubil în acid clorhidric diluat și acid azotic.
Densitate
3.14 g / cm 3 .
Indicele de refracție
1629
Entalpie standard de formare
4126 kcal / mol.
Temperatura de depozitare
2-8 ° C.
pH
6-8 într-o suspensie apoasă de 50 g / L fosfat de calciu.
Instruire
Nitrat de calciu și fosfat de hidrogen de amoniu
Există numeroase metode pentru a putea produce sau forma fosfat de calciu. Una dintre ele constă dintr-un amestec de două săruri, Ca (NO 3 ) 2 ∙ 4H 2 O și (NH 4 ) 2 HPO 4 , dizolvate anterior în alcool absolut și respectiv în apă. O sare furnizează calciu, iar cealaltă fosfat.
Din acest amestec precipită ACP, care este apoi supus încălzirii într-un cuptor la 800 ° C timp de 2 ore. Ca rezultat al acestei proceduri, β-Ca 3 (PO 4 ) se obține 2 . Prin controlul cu atenție a temperaturilor, agitației și a timpilor de contact, poate apărea formarea nanocristală.
Pentru a forma polimorful α-Ca 3 (PO 4 ) 2 este necesar să se încălzească fosfatul peste 1000 ° C. Această încălzire se realizează în prezența altor ioni metalici, care stabilizează suficient acest polimorf pentru a putea fi utilizat la temperatura camerei; adică rămâne într-o stare meta stabilă.
Hidroxid de calciu și acid fosforic
Fosfatul de calciu poate fi format și prin amestecarea soluțiilor de hidroxid de calciu și acid fosforic, producând o neutralizare acid-bază. După o jumătate de zi de maturizare în lichiorurile mamă și după filtrarea, spălarea, uscarea și cernerea lor, se obține o pulbere de fosfat amorf granular, ACP.
Acest produs reacționează ACP la temperaturi ridicate, transformându-se conform următoarelor ecuații chimice:
2Ca 9 (HPO 4 ) (PO 4 ) 5 (OH) => 2Ca 9 (P 2 O 7 ) 0,5 (PO 4 ) 5 (OH) + H 2 O (la T = 446,60 ° C)
2Ca 9 (P 2 O 7 ) 0,5 (PO 4 ) 5 (OH) => 3Ca 3 (PO 4 ) 2 + 0,5 H 2 O (la T = 748,56 ° C)
În acest fel , se obține β-Ca 3 (PO 4 ) 2 , cel mai comun și stabil polimorf al acestuia.
Aplicații
În țesutul osos
Ca 3 (PO 4 ) 2 este principalul component anorganic al cenușii osoase. Este o componentă a transplanturilor de înlocuire osoasă, aceasta fiind explicată prin asemănarea sa chimică cu mineralele prezente în os.
Biomaterialele fosfatului de calciu sunt utilizate pentru a corecta defectele osoase și în acoperirea protezelor metalice din titan. Fosfat de calciu este depus pe ele, izolându-le de mediu și încetinind procesul de coroziune a titanului.
Pentru fabricarea materialelor ceramice se folosesc fosfați de calciu, inclusiv Ca 3 (PO 4 ) 2 . Aceste materiale sunt biocompatibile și sunt utilizate în prezent pentru refacerea pierderilor osoase alveolare rezultate din boala parodontală, infecții endodontice și alte afecțiuni.
Cu toate acestea, acestea trebuie utilizate numai pentru a accelera reparația osoasă periapicală, în zonele în care nu există infecție bacteriană cronică.
Fosfatul de calciu poate fi utilizat pentru a repara defectele osoase atunci când nu se poate utiliza o grefă osoasă autogenă. Poate fi utilizat singur sau în combinație cu un polimer biodegradabil și resorbabil, cum ar fi acidul poliglicolic.
Cimenturi bioceramice
Cimentul fosfat de calciu (CPC) este un alt bioceramic utilizat în repararea țesutului osos. Se realizează prin amestecarea pulberii diferitelor tipuri de fosfați de calciu cu apă, formând o pastă. Pasta poate fi injectată sau potrivită defectului sau cavității osoase.
Cimenturile sunt turnate, resorbite treptat și înlocuite cu os nou format.
Medicii
-Ca 3 (PO 4 ) 2 este o sare de bază, motiv pentru care este utilizat ca antiacid pentru a neutraliza excesul de acid stomac și pentru a crește pH-ul. În pastele de dinți, oferă o sursă de calciu și fosfat pentru a facilita procesul de remineralizare a dinților și a hemostazei osoase.
-Este, de asemenea, utilizat ca supliment nutritiv, deși cel mai ieftin mod de a furniza calciu este folosind carbonatul și citratul.
-Fosfatul de calciu poate fi utilizat în tratamentul tetaniei, hipocalcemiei latente și terapiei de întreținere. De asemenea, este util în suplimentarea calciului în timpul sarcinii și alăptării.
-Este utilizat în tratarea contaminării cu izotopi radioactivi radioactiv (Ra-226) și stronțiu (Sr-90). Fosfatul de calciu blochează absorbția izotopilor radioactivi în tractul digestiv, limitând astfel deteriorarea cauzată de aceștia.
Alții
-Fosfatul de calciu este folosit ca hrană pentru păsări. În plus, este utilizat în pastele de dinți pentru a controla tartrul.
-Este utilizat ca agent anti-caking, de exemplu pentru a preveni compactarea sării de masă.
-Funcționează ca agent de albire a făinii. Între timp, în untură, previne colorarea nedorită și îmbunătățește starea de prăjire.
Referințe
- Tung MS (1998) Fosfați de calciu: structură, compoziție, solubilitate și stabilitate. În: Amjad Z. (eds) Fosfați de calciu în sisteme biologice și industriale. Springer, Boston, MA.
- Langlang Liu, Yanzeng Wu, Chao Xu, Suchun Yu, Xiaopei Wu și Honglian Dai. (2018). "Sinteza, caracterizarea fosfatului de Nano-β-Tricalcic și inhibarea asupra celulelor carcinomului hepatocelular", Journal of Nanomaterials, voi. 2018, articolul ID 7083416, 7 pagini, 2018.
- Combes, Hristos și Rey, creștin. (2010). Fosfati de calciu amorf: sinteză, proprietăți și utilizări în biomateriale. Acta Biomaterialia, vol. 6 (nr. 9). pp. 3362 - 3378. ISSN 1742-7061
- Wikipedia. (2019). Fosfat de tricalciu. Recuperat de la: en.wikipedia.org
- Abida și colab. (2017). Pulbere de fosfat tricalcic: capacități de preparare, caracterizare și compactare. Jurnalul mediteranean de chimie 2017, 6 (3), 71-76.
- Extract. (2019). Fosfat de calciu. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier. (2019). Fosfat de calciu. Science Direct. Recuperat de la: sciencedirect.com