- Структура фосфату кальцію
- Аморфний фосфат кальцію
- Решта родини
- Фізичні та хімічні властивості
- Імена
- Молекулярна маса
- Фізичний опис
- Смак
- Точка плавлення
- Розчинність
- Щільність
- Показник заломлення
- Стандартна ентальпія пласта
- Температура зберігання
- рН
- Навчання
- Нітрат кальцію та гідрофосфат амонію
- Гідроксид кальцію та фосфорна кислота
- Програми
- У кістковій тканині
- Біокерамічні цементи
- Лікарі
- Інші
- Список літератури
Фосфат кальцію являє собою неорганічну сіль і третинного хімічна формула якого Са 3 (PO 4 ) 2 . У формулі зазначено, що склад цієї солі становить 3: 2 для кальцію та фосфату відповідно. Це можна побачити безпосередньо на зображенні нижче, де показані катіон Ca 2+ та аніон PO 4 3- . На кожні три Са 2+ є два PO 4 3-, що взаємодіють з ними.
З іншого боку, фосфат кальцію відноситься до серії солей, які змінюються залежно від співвідношення Ca / P, а також ступеня гідратації та рН. Насправді існує багато видів фосфатів кальцію, які існують і можуть бути синтезовані. Однак, слідуючи номенклатурі букви, фосфат кальцію відноситься лише до трикальцію, того, що вже було зазначено.
Пропорція та іони в трикальційфосфаті. Джерело: RicHard-59, з Wikimedia Commons
Всі фосфати кальцію, включаючи Са 3 (PO 4 ) 2 , являють собою білі тверді речовини з легкими сіруватими тонами. Вони можуть бути зернистими, дрібними, кристалічними та мають розміри частинок близько мікронів; і навіть були отримані наночастинки цих фосфатів, з яких сконструйовані біосумісні матеріали для кісток.
Ця біосумісність пояснюється тим, що ці солі знаходяться в зубах і, коротше кажучи, в кісткових тканинах ссавців. Наприклад, гідроксиапатит - це кристалічний фосфат кальцію, який у свою чергу взаємодіє з аморфною фазою тієї ж солі.
Це означає, що є аморфні та кристалічні фосфати кальцію. З цієї причини не дивно, що різноманітність та безліч варіантів синтезу матеріалів на основі фосфатів кальцію; матеріали, властивості яких з кожним днем дослідників все більше цікавлять у всьому світі, щоб зосередити увагу на відновленні кісток.
Структура фосфату кальцію
Фосфат кальцію в мінеральному білокліті. Джерело: Smokefoot, з Wikimedia Commons
На верхньому зображенні показана структура триосновного калікофосфату в дивному мінеральному білокліті, який може містити магній і залізо як домішки.
Хоча на перший погляд це може здатися складним, необхідно уточнити, що модель передбачає ковалентні взаємодії між атомами кисню фосфатів та металевими центрами кальцію.
Як уявлення, це справедливо, однак взаємодії електростатичні; тобто катіони Ca 2+ притягуються до аніонів PO 4 3- (Са 2+ - O-PO 3 3- ). Зважаючи на це, розуміється, чому на зображенні кальцій (зелені сфери) оточений негативно зарядженими атомами кисню (червоні сфери).
Оскільки іонів так багато, це не залишає видимим симетричне розташування або візерунок. Ca 3 (PO 4 ) 2 приймає при низьких температурах (T <1000 ° C) одиничну клітинку, що відповідає ромбоедричній кристалічній системі; Цей поліморф відомий під назвою β-Ca 3 (PO 4 ) 2 (β-TCP, за його абревіатурою англійською мовою).
З іншого боку, при високій температурі він перетворюється в поліморф α-Ca 3 (PO 4 ) 2 (α-TCP), одинична клітина якої відповідає моноклінній кристалічній системі. При ще більш високих температурах також може утворюватися поліморф α'-Ca 3 (PO 4 ) 2 , який має гексагональну кристалічну структуру.
Аморфний фосфат кальцію
Згадано про кристалічні структури фосфату кальцію, чого можна очікувати від солі. Однак він здатний проявляти невпорядковані та асиметричні структури, пов'язані більше з типом «кальцію фосфатного кальцію», ніж із кристалами в строгому сенсі його визначення.
Коли це відбувається, кажуть, що фосфат кальцію має аморфну структуру (АСР, аморфний фосфат кальцію). Кілька авторів вказують на цей тип структури як на відповідальність за біологічні властивості Ca 3 (PO 4 ) 2 в кісткових тканинах, можливо його відновлення та біоміметизація.
Вияснивши його структуру за допомогою ядерного магнітного резонансу (ЯМР), в АКТП було виявлено наявність іонів ОН - та ВПС 4 2- . Ці іони утворюються при гідролізі одного з фосфатів:
PO 4 3- + H 2 O <=> HPO 4 2- + OH -
В результаті справжня структура АСР стає більш складною, склад її іонів представлений формулою: Ca 9 (PO 4 ) 6-x (HPO 4 ) x (OH) x . Значення 'x' вказує на ступінь гідратації, оскільки якщо x = 1, то формулою буде: Ca 9 (PO 4 ) 5 (HPO 4 ) (OH).
Різні структури, які може мати АСР, залежать від молярних співвідношень Са / Р; тобто відносних кількостей кальцію і фосфату, які змінюють весь його утворюється склад.
Решта родини
Фосфати кальцію насправді є сімейством неорганічних сполук, які в свою чергу можуть взаємодіяти з органічною матрицею.
Інші фосфати отримують "просто" шляхом зміни аніонів, які супроводжують кальцій (PO 4 3- , HPO 4 2- , H 2 PO 4 - , OH - ), а також типу домішок у твердій речовині. Таким чином, до одинадцяти і більше фосфатів кальцію, кожен з яких має свою структуру та властивості, можуть бути природними або штучними.
Нижче будуть згадані деякі фосфати та їх відповідні хімічні структури та формули:
-Дідгідрат гідрофосфату кальцію, CaHPO 4 ∙ 2H 2 O: моноклінічний.
-Моногідрат фосфату дигідрогенфосфату, Са (H 2 PO 4 ) 2 ∙ H 2 O: триклінік.
-Бесцидний фосфат діациду, Са (H 2 PO 4 ) 2 : триклінік.
-Октакальцій гідрофосфат (OCP), Ca 8 H 2 (PO 4 ) 6 : триклінік. Він є попередником синтезу гідроксиапатиту.
-Гідроксіапатит, Са 5 (PO 4 ) 3 OH: шестикутний.
Фізичні та хімічні властивості
Імена
-Фосфат кальцію
-Трикальційфосфат
-Тікальцій діфосфат
Молекулярна маса
310,74 г / моль.
Фізичний опис
Це біле тверде речовина без запаху.
Смак
Без смаку.
Точка плавлення
1670 ° К (1391 ° С).
Розчинність
-Практично нерозчинний у воді.
-Нерозчинний у етанолі.
-Розчинна у розведеній соляній та азотній кислотах.
Щільність
3,14 г / см 3 .
Показник заломлення
1629
Стандартна ентальпія пласта
4126 ккал / моль.
Температура зберігання
2-8 ° C.
рН
6-8 у водній суспензії 50 г / л фосфату кальцію.
Навчання
Нітрат кальцію та гідрофосфат амонію
Існує численні методи, щоб можна було виробляти або утворювати фосфат кальцію. Один з них складається із суміші двох солей Са (NO 3 ) 2 ∙ 4H 2 O та (NH 4 ) 2 HPO 4 , попередньо розчинених в абсолютному спирті та воді відповідно. Одна сіль забезпечує кальцій, а інша - фосфат.
З цієї суміші випадає осад ACP, який потім піддають нагріванню в духовці при 800 ° C протягом 2 годин. В результаті цієї процедури отримують β-Са 3 (PO 4 ) 2 . Ретельно контролюючи температуру, перемішування та час контакту, може відбуватися утворення нанокристалів.
Для утворення поліморфа α-Ca 3 (PO 4 ) 2 необхідно нагріти фосфат вище 1000 ° C. Цей нагрів здійснюється в присутності інших іонів металів, які стабілізують цей поліморф достатньо, щоб його можна було використовувати при кімнатній температурі; тобто залишається у стабільному мета-стані.
Гідроксид кальцію та фосфорна кислота
Фосфат кальцію також може утворюватися шляхом змішування розчинів гідроксиду кальцію та фосфорної кислоти, виробляючи нейтралізацію кислотно-лужної основи. Після південного дозрівання маточних розчинів та їх належної фільтрації, промивання, сушіння та просіювання отримують гранульований аморфний фосфатний порошок, АСР.
Цей продукт реакції АКТП високих температур, трансформуючись згідно з наступними хімічними рівняннями:
2Ca 9 (HPO 4 ) (PO 4 ) 5 (OH) => 2Ca 9 (P 2 O 7 ) 0,5 (PO 4 ) 5 (OH) + H 2 O (при T = 446.60 ° C)
2Ca 9 (P 2 O 7 ) 0,5 (PO 4 ) 5 (OH) => 3Ca 3 (PO 4 ) 2 + 0,5H 2 O (при T = 748,56 ° C)
Таким чином отримують β-Ca 3 (PO 4 ) 2 , його найпоширеніший і стабільний поліморф.
Програми
У кістковій тканині
Са 3 (PO 4 ) 2 є основним неорганічним компонентом кісткової золи. Він є компонентом трансплантації кісткових замінників, що пояснюється його хімічною схожістю з мінералами, присутніми в кістці.
Біоматеріали фосфату кальцію використовуються для виправлення дефектів кісток та покриття протезами з титанових металів. На них осідає фосфат кальцію, ізолюючи їх від навколишнього середовища та уповільнюючи процес корозії титану.
Для виготовлення керамічних матеріалів використовують фосфати кальцію, включаючи Са 3 (PO 4 ) 2 . Ці матеріали є біологічно сумісними і в даний час використовуються для відновлення втрати альвеолярної кістки внаслідок пародонтозу, ендодонтичних інфекцій та інших станів.
Однак їх слід використовувати лише для прискорення відновлення періапікальної кістки в місцях, де немає хронічної бактеріальної інфекції.
Фосфат кальцію може використовуватися для усунення дефектів кісток, коли не можна використовувати автогенний кістковий трансплантат. Його можна використовувати окремо або в поєднанні з біологічно розкладається і розсмоктується полімером, таким як полігліколева кислота.
Біокерамічні цементи
Кальцій фосфатний цемент (СРС) - ще одна біокераміка, яка використовується для відновлення кісткової тканини. Він виготовляється шляхом змішування порошку різних типів фосфатів кальцію з водою, утворюючи пасту. Пасту можна вводити або прилаштовувати до дефекту кістки або порожнини.
Цементи формуються, поступово розсмоктуються і замінюються новоутвореною кісткою.
Лікарі
-Ca 3 (PO 4 ) 2 є основною сіллю, тому її використовують як антацид для нейтралізації надлишків шлункової кислоти та підвищення pH. У зубних пастах воно забезпечує джерело кальцію та фосфату для полегшення процесу ремінералізації зубів та кісткового гемостазу.
- Він також використовується як харчова добавка, хоча найдешевшим способом постачання кальцію є використання його карбонату та цитрату.
-Фасфат кальцію може використовуватися для лікування тетанії, прихованої гіпокальціємії та підтримуючої терапії. Також він корисний при прийомі кальцію в період вагітності та лактації.
-Використовується при лікуванні забруднення радіоактивними ізотопами радіо (Ra-226) та стронцію (Sr-90). Фосфат кальцію блокує всмоктування радіоактивних ізотопів у травному тракті, обмежуючи тим самим шкоду, заподіяну ними.
Інші
-Кальційфосфат використовується як корм для птахів. Крім того, його використовують у зубних пастах для боротьби з зубним каменем.
-Використовується як засіб проти злипання, наприклад, для запобігання ущільнення кухонної солі.
-Він працює як відбілювач борошна. Тим часом у салі він запобігає небажаному забарвленню та покращує стан смаження.
Список літератури
- Tung MS (1998) Фосфати кальцію: структура, склад, розчинність та стабільність. В: Амджад З. (едс) Фосфати кальцію в біологічних та промислових системах. Спрингер, Бостон, Массачусетс.
- Лангланг Лю, Янзенг Ву, Чао Сю, Сучун Ю, Сяопеї Ву та Гонліан Дай. (2018). "Синтез, характеристика нано-β-трикальційфосфату та інгібування клітин гепатоцелюлярної карциноми", Journal of Nanomaterials, vol. 2018, артикул ID 7083416, 7 сторінок, 2018.
- Combes, Христос і Рей, християнин. (2010). Аморфні фосфати кальцію: синтез, властивості та використання в біоматеріалах. Acta Biomaterialia, vol. 6 (n ° 9). pp. 3362-3378. ISSN 1742-7061
- Вікіпедія. (2019). Трикальційфосфат. Відновлено з: en.wikipedia.org
- Абіда та ін. (2017). Трикальційфосфатний порошок: Можливості підготовки, характеристики та ущільнення. Середземноморський журнал хімії 2017, 6 (3), 71-76.
- PubChem. (2019). Фосфат кальцію. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Ельзев'є. (2019). Фосфат кальцію. Science Direct. Відновлено з: sciencedirect.com