- Forme de fosfat de magneziu și neutralitatea sarcinilor sale
- Fosfați de magneziu cu alți cationi
- Structura
- Proprietăți
- Aplicații
- Referințe
Fosfatul de magneziu este un termen utilizat pentru a se referi la o familie de compuși anorganici , compuse din magneziu și fosfat alcalin oxianionilor de metal pământ. Cel mai simplu fosfat de magneziu are formula chimică Mg 3 (PO 4 ) 2 . Formula indică faptul că pentru fiecare două PO 4 3 - anioni există trei cationi Mg 2+ care interacționează cu ei.
De asemenea, acești compuși pot fi descriși ca săruri de magneziu derivate din acid ortofosforic (H 3 PO 4 ). Cu alte cuvinte, magneziu „“ între fuzionează anionii fosfat, indiferent de forma lor de prezentare anorganice sau organice (MgO, Mg (NO 3 ) 2 , MgCI 2 , Mg (OH) 2 , etc.).
Din aceste motive, fosfații de magneziu pot fi găsiți ca diverse minerale. Unele dintre acestea sunt: catteită -Mg 3 (PO 4 ) 2 · 22H 2 O-, struvită - (NH 4 ) MgPO 4 · 6H 2 O, ale cărei microcristale sunt reprezentate în imaginea superioară-, holtedalită-Mg 2 (PO 4 ) (OH) - și bobierrite -Mg 3 (PO 4 ) 2 · 8H 2 O-.
În cazul bobierritului, structura sa cristalină este monoclinică, cu agregate cristaline în formă de ventilatoare și rozete masive. Cu toate acestea, fosfații de magneziu se caracterizează prin prezentarea unei chimii structurale bogate, ceea ce înseamnă că ionii lor adoptă multe aranjamente cristaline.
Forme de fosfat de magneziu și neutralitatea sarcinilor sale
Fosfatii de magneziu sunt derivate din substituția protonilor H 3 PO 4 . Când acidul ortofosforic pierde un proton, acesta rămâne ca ionul fosfat dihidrogen, H 2 PO 4 - .
Cum să neutralizezi sarcina negativă pentru a produce o sare de magneziu? Dacă Mg 2+ contează pentru două sarcini pozitive, atunci aveți nevoie de două H 2 PO 4 - . Astfel, magneziu diacid fosfat, Mg (H 2 PO 4 ) 2, se obține .
Apoi, când acidul pierde doi protoni, ionul fosfat de hidrogen, HPO 4 2– rămâne . Cum neutralizați aceste două sarcini negative? Deoarece Mg 2+ are nevoie doar de două sarcini negative pentru neutralizare, acesta interacționează cu un singur HPO 4 2– ion . În acest fel, se obține fosfat de magneziu: MgHPO 4 .
În cele din urmă, când se pierd toate protonii, anionul fosfat PO 4 3– rămâne . Acest lucru necesită trei cationi Mg 2+ și un alt fosfat pentru a se asambla într-un solid cristalin. Ecuația matematică 2 (-3) + 3 (+2) = 0 ajută la înțelegerea acestor raporturi stoechiometrice pentru magneziu și fosfat.
Ca urmare a acestor interacțiuni, se produce fosfat de magneziu tribasic: Mg 3 (PO 4 ) 2 . De ce este tribasic? Deoarece este capabil să accepte trei echivalenți de H + pentru a forma H 3 PO 4 din nou :
PO 4 3– (aq) + 3H + (aq) <=> H 3 PO 4 (aq)
Fosfați de magneziu cu alți cationi
Compensarea sarcinilor negative poate fi obținută și cu participarea altor specii pozitive.
De exemplu, pentru a neutraliza PO 4 3– , ionii K + , Na + , Rb + , NH 4 + etc. pot, de asemenea, să intermedieze, formând compusul (X) MgPO 4 . Dacă X este NH 4 + , Struvita mineral anhidru, (NH 4 ) MgPO 4, se formează .
Dată fiind situația în care intervine un alt fosfat și crește încărcările negative, alte cationi suplimentare se pot alătura interacțiunilor pentru a le neutraliza. Datorită acestui fapt, se pot sintetiza numeroase cristale de fosfat de magneziu (Na 3 RbMg 7 (PO 4 ) 6 , de exemplu).
Structura
Imaginea superioară ilustrează interacțiunile dintre ionii Mg 2+ și PO 4 3– care definesc structura cristalului. Cu toate acestea, este doar o imagine care demonstrează mai degrabă geometria tetraedrică a fosfaților. Deci, structura cristalului implică tetraedre fosfat și sfere de magneziu.
În cazul Mg 3 anhidru (PO 4 ) 2 , ionii adoptă o structură romboedrică, în care Mg 2+ este coordonat cu șase atomi de O.
Cele de mai sus sunt ilustrate în imaginea de mai jos, cu mențiunea că sferele albastre sunt din cobalt, este suficient să le schimbați pentru sferele verzi ale magneziului:
Chiar în centrul structurii, se poate localiza octaedrul format din cele șase sfere roșii din jurul sferei albăstrui.
De asemenea, aceste structuri cristaline sunt capabile să accepte molecule de apă, formând hidrați de fosfat de magneziu.
Acest lucru se datorează faptului că formează legături de hidrogen cu ioni fosfat (HOH-O-PO 3 3 ). Mai mult, fiecare ion fosfat este capabil să accepte până la patru legături de hidrogen; adică patru molecule de apă.
Deoarece Mg 3 (PO 4 ) 2 are doi fosfați, poate accepta opt molecule de apă (ceea ce este cazul bobierritului mineral). La rândul lor, aceste molecule de apă pot forma legături de hidrogen între ele sau pot interacționa cu centrele pozitive ale Mg 2+ .
Proprietăți
Este un solid alb, formând plăci rombice cristaline. De asemenea, este inodor și fără gust.
Este foarte insolubil în apă, chiar și atunci când este fierbinte, datorită energiei sale ridicate a zăbrelei de cristal; acesta este produsul interacțiunilor electrostatice puternice dintre ionii polivalenți Mg 2+ și PO 4 3– .
Adică, atunci când ionii sunt polivalenți și razele lor ionice nu variază mult ca dimensiune, solidul prezintă rezistență la dizolvare.
Se topește la 1184 ºC, ceea ce indică, de asemenea, interacțiuni electrostatice puternice. Aceste proprietăți variază în funcție de câte molecule de apă absoarbe și dacă fosfatul este în unele dintre formele sale protonate (HPO 4 2 - sau H 2 PO 4 - ).
Aplicații
A fost folosit ca laxativ pentru stările de constipație și arsuri la stomac. Cu toate acestea, efectele secundare nocive - manifestate prin generarea de diaree și vărsături - și-au limitat utilizările. În plus, este posibil să provoace deteriorarea tractului gastrointestinal.
Utilizarea de fosfat de magneziu în repararea țesutului osos este în prezent în curs de explorat, investigarea aplicării Mg (H 2 PO 4 ) 2 ca ciment.
Această formă de fosfat de magneziu îndeplinește cerințele pentru acest lucru: este biodegradabilă și histocompatibilă. În plus, utilizarea sa în regenerarea țesutului osos este recomandată pentru rezistența sa și reglajul rapid.
Se evaluează utilizarea fosfatului de magneziu amorf (AMP) ca ciment ortopedic biodegradabil, non-exotermic. Pentru a genera acest ciment, pulberea de AMP este amestecată cu alcool polivinilic pentru a forma o chit.
Funcția principală a fosfatului de magneziu este de a servi drept aprovizionare cu Mg ființelor vii. Acest element este implicat în numeroase reacții enzimatice ca catalizator sau intermediar, fiind esențial pentru viață.
O deficiență de Mg la om este asociată cu următoarele efecte: scăderea nivelului de Ca, insuficiență cardiacă, retenție de Na, scăderea nivelurilor de K, aritmii, contracții musculare susținute, vărsături, greață, niveluri scăzute de circulație ale hormon paratiroidian și stomac și crampe menstruale, printre altele.
Referințe
- Secretariatul SuSanA. (17 decembrie 2010). Struvite la microscop. Preluat pe 17 aprilie 2018, de pe: flickr.com
- Publicarea datelor minerale. (2001-2005). Bobierrite. Preluat pe 17 aprilie 2018, de pe: handbookofmineralogy.org
- Ying Yu, Chao Xu, Honglian Dai; Pregătirea și caracterizarea unui ciment osos fosfat de magneziu degradabil, biomateriale regenerative, volumul 3, numărul 4, 1 decembrie 2016, paginile 231–237, doi.org
- Sahar Mousa. (2010). Studiu de sinteză a materialelor fosfat de magneziu. Buletinul de cercetare a fosforului, vol. 24, pp. 16-21.
- Smokefoot. (28 martie 2018). EntryWithCollCode38260. . Preluat pe 17 aprilie 2018, de pe: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Fosfat de magneziu tribasic. Preluat pe 17 aprilie 2018, de pe: en.wikipedia.org
- Extract. (2018). Fosfat de magneziu Anhidru. Preluat pe 17 aprilie 2018, de la: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Ben Hamed, T., Boukhris, A., Badri, A., și Ben Amara, M. (2017). Sinteză și structură cristalină a unui nou fosfat de magneziu Na3RbMg7 (PO4) 6. Acta Crystallographica Secțiunea E: Comunicări cristalografice, 73 (Pt 6), 817–820. doi.org
- Barbie, E., Lin, B., Goel, VK și Bhaduri, S. (2016) Evaluarea cimentului ortopedic non-exotermic pe bază de fosfat de magneziu amorf (AMP). Mat biomedicală. Volumul 11 (5): 055010.
- Yu, Y., Yu, CH. și Dai, H. (2016). Pregătirea unui ciment degradabil cu os de magneziu. Biomateriale regenerative. Volumul 4 (1): 231