- Formy fosforanu magnezu i neutralność jego ładunków
- Fosforany magnezu z innymi kationami
- Struktura
- Nieruchomości
- Aplikacje
- Bibliografia
Fosforan magnezu jest określenie odnosi się do grupy związków składających się z nieorganicznych magnezu i metali ziem alkalicznych anionów zawierających tlen fosforanowym. Najprostszy fosforan magnezu ma wzór chemiczny Mg 3 (PO 4 ) 2 . Wzór wskazuje, że na każde dwa aniony PO 4 3– oddziałują z nimi trzy kationy Mg 2+ .
Podobnie, związki te można opisać jako sole magnezu pochodzące z kwasu ortofosforowego (H 3 PO 4 ). Innymi słowy, magnez jest „wiązany” pomiędzy anionami fosforanowymi, niezależnie od ich nieorganicznej lub organicznej postaci (MgO, Mg (NO 3 ) 2 , MgCl 2 , Mg (OH) 2 , itd.).
Z tych powodów fosforany magnezu można znaleźć jako różne minerały. Niektóre z nich to: katteit -Mg 3 (PO 4 ) 2 · 22H 2 O-, struwit - (NH 4 ) MgPO 4 · 6H 2 O, którego mikrokryształy są przedstawione na górnym obrazie -, holtedalit -Mg 2 (PO 4 ) (OH) - i bobierryt -Mg 3 (PO 4 ) 2 · 8H 2 O-.
W przypadku bobierrytu jego struktura krystaliczna jest jednoskośna, z agregatami krystalicznymi w postaci wachlarzy i masywnych rozet. Jednak fosforany magnezu charakteryzują się bogatą chemią strukturalną, co oznacza, że ich jony przyjmują wiele układów krystalicznych.
Formy fosforanu magnezu i neutralność jego ładunków
Fosforany magnezu pochodzą z podstawienia protonów H 3 PO 4 . Kiedy kwas ortofosforowy traci proton, pozostaje on jonem diwodorofosforanowym, H 2 PO 4 - .
Jak zneutralizować ładunek ujemny do produkcji soli magnezu? Jeśli Mg 2+ liczy się dla dwóch ładunków dodatnich, potrzebujesz dwóch H 2 PO 4 - . W ten sposób otrzymuje się fosforan dikwasu magnezu, Mg (H 2 PO 4 ) 2 .
Następnie, gdy kwas straci dwa protony, jon wodorofosforanowy, HPO 4 2– pozostaje . Jak zneutralizować te dwa ładunki ujemne? Ponieważ Mg 2+ do neutralizacji potrzebuje tylko dwóch ładunków ujemnych, oddziałuje z jednym jonem HPO 4 2– . W ten sposób otrzymuje się fosforan kwasu magnezowego: MgHPO 4 .
Wreszcie, gdy wszystkie protony zostaną utracone, anion fosforanowy PO 4 3– pozostaje . Wymaga to trzech kationów Mg 2+ i innego fosforanu, aby zebrać się w krystaliczną substancję stałą. Równanie matematyczne 2 (-3) + 3 (+2) = 0 pomaga zrozumieć te stosunki stechiometryczne dla magnezu i fosforanu.
W wyniku tych oddziaływań powstaje trójzasadowy fosforan magnezu: Mg 3 (PO 4 ) 2 . Dlaczego jest trójzasadowy? Ponieważ jest w stanie przyjąć trzy równoważniki H +, aby ponownie utworzyć H 3 PO 4 :
PO 4 3– (aq) + 3H + (aq) <=> H 3 PO 4 (aq)
Fosforany magnezu z innymi kationami
Kompensację ładunków ujemnych można również osiągnąć przy udziale innych gatunków dodatnich.
Na przykład, aby zneutralizować PO 4 3– , jony K + , Na + , Rb + , NH 4 + itp. Mogą również interweniować, tworząc związek (X) MgPO 4 . Jeśli X jest równe NH 4 + , powstaje mineralny bezwodny struwit (NH 4 ) MgPO 4 .
Biorąc pod uwagę sytuację, w której interweniuje inny fosforan i zwiększają się ładunki ujemne, inne dodatkowe kationy mogą dołączyć do interakcji, aby je zneutralizować. Dzięki temu można zsyntetyzować liczne kryształy fosforanu magnezu (np. Na 3 RbMg 7 (PO 4 ) 6 ).
Struktura
Górny obraz ilustruje oddziaływania między jonami Mg 2+ i PO 4 3– , które definiują strukturę kryształu. Jednak jest to tylko obraz, który raczej pokazuje tetraedryczną geometrię fosforanów. Tak więc struktura krystaliczna obejmuje tetraedry fosforanowe i kulki magnezu.
W przypadku bezwodnego Mg 3 (PO 4 ) 2 jony przybierają strukturę romboedryczną, w której Mg 2+ jest skoordynowany z sześcioma atomami O.
Powyższe zilustrowano na poniższym obrazku, z zaznaczeniem, że niebieskie kule są wykonane z kobaltu, wystarczy je zamienić na zielone kule magnezu:
W samym środku konstrukcji można umieścić ośmiościan utworzony przez sześć czerwonych kul wokół niebieskawej kuli.
Podobnie, te struktury krystaliczne są zdolne do przyjmowania cząsteczek wody, tworząc hydraty fosforanu magnezu.
Dzieje się tak, ponieważ tworzą wiązania wodorowe z jonami fosforanowymi (HOH-O-PO 3 3– ). Ponadto każdy jon fosforanowy może przyjąć do czterech wiązań wodorowych; to znaczy cztery cząsteczki wody.
Ponieważ Mg 3 (PO 4 ) 2 ma dwa fosforany, może przyjąć osiem cząsteczek wody (tak jest w przypadku mineralnego bobierrytu). Z kolei te cząsteczki wody mogą tworzyć ze sobą wiązania wodorowe lub oddziaływać z dodatnimi centrami Mg 2+ .
Nieruchomości
Jest to biała substancja stała, tworząca krystaliczne rombowe płytki. Jest również bezwonny i bez smaku.
Ze względu na wysoką energię sieci krystalicznej jest bardzo nierozpuszczalny w wodzie, nawet gdy jest gorący; jest to efekt silnych oddziaływań elektrostatycznych między wielowartościowymi jonami Mg 2+ i PO 4 3– .
Oznacza to, że gdy jony są wielowartościowe, a ich promienie jonowe nie różnią się znacznie pod względem wielkości, ciało stałe wykazuje odporność na rozpuszczanie.
Topi się w temperaturze 1184 ºC, co również wskazuje na silne oddziaływania elektrostatyczne. Właściwości te różnią się w zależności od tego, ile cząsteczek wody absorbuje i czy fosforan występuje w niektórych protonowanych formach (HPO 4 2– lub H 2 PO 4 - ).
Aplikacje
Był stosowany jako środek przeczyszczający w stanach zaparć i zgagi. Jednak jego szkodliwe skutki uboczne - objawiające się pojawieniem się biegunki i wymiotów - ograniczyły jego zastosowanie. Ponadto może spowodować uszkodzenie przewodu żołądkowo-jelitowego.
Obecnie bada się zastosowanie fosforanu magnezu w naprawie tkanki kostnej, badając zastosowanie Mg (H 2 PO 4 ) 2 jako cementu.
Ta forma fosforanu magnezu spełnia wymagania: jest biodegradowalny i zgodny tkankowo. Dodatkowo zaleca się jego stosowanie w regeneracji tkanki kostnej ze względu na jej odporność i szybkie wiązanie.
Oceniane jest zastosowanie amorficznego fosforanu magnezu (AMP) jako biodegradowalnego, nieegzotermicznego cementu ortopedycznego. Aby wytworzyć ten cement, proszek AMP miesza się z polialkoholem winylowym, tworząc kit.
Główną funkcją fosforanu magnezu jest dostarczanie Mg żywym istotom. Pierwiastek ten bierze udział w wielu reakcjach enzymatycznych jako katalizator lub półprodukt, będąc niezbędnym do życia.
Niedobór Mg u ludzi wiąże się z następującymi skutkami: obniżony poziom Ca, niewydolność serca, zatrzymanie Na, obniżony poziom K, arytmie, przedłużające się skurcze mięśni, wymioty, nudności, niski poziom krążenia parathormon oraz skurcze żołądka i menstruacji, między innymi.
Bibliografia
- Sekretariat SuSanA. (17 grudnia 2010). Struwit pod mikroskopem. Pobrane 17 kwietnia 2018 r.Z: flickr.com
- Publikowanie danych mineralnych. (2001-2005). Bobierrite. Pobrane 17 kwietnia 2018 z: handbookofmineralogy.org
- Ying Yu, Chao Xu, Honglian Dai; Przygotowanie i charakterystyka degradowalnego cementu kostnego z fosforanem magnezu, Regenerative Biomaterials, tom 3, wydanie 4, 1 grudnia 2016, strony 231–237, doi.org
- Sahar Mousa. (2010). Badanie syntezy materiałów z fosforanu magnezu. Biuletyn badań nad fosforem, tom 24, strony 16–21.
- Smokefoot. (28 marca 2018). EntryWithCollCode38260. . Pobrane 17 kwietnia 2018 z: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Trójzasadowy fosforan magnezu. Pobrane 17 kwietnia 2018 z: en.wikipedia.org
- Pubchem. (2018). Fosforan magnezu bezwodny. Pobrane 17 kwietnia 2018 r. Z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Ben Hamed, T., Boukhris, A., Badri, A. i Ben Amara, M. (2017). Synteza i struktura krystaliczna nowego fosforanu magnezu Na3RbMg7 (PO4) 6. Acta Crystallographica Section E: Crystallographic Communications, 73 (Pt 6), 817–820. doi.org
- Barbie, E., Lin, B., Goel, VK and Bhaduri, S. (2016) Ocena nieegzotermicznego cementu ortopedycznego na bazie amorficznego fosforanu magnezu (AMP). Biomedical Mat. Tom 11 (5): 055010.
- Yu, Y., Yu, CH. i Dai, H. (2016). Przygotowanie degradowalnego cementu kostnego magnezowego. Biomateriały regeneracyjne. Tom 4 (1): 231