- Форми фосфату магнію та нейтральність його зарядів
- Фосфати магнію з іншими катіонами
- Будова
- Властивості
- Програми
- Список літератури
Фосфат магнію являє собою термін , який використовується для позначення сімейства неорганічних сполук , що складаються з магнію і щелочноземельного металу фосфату оксіаніона. Найпростіший фосфат магнію має хімічну формулу Mg 3 (PO 4 ) 2 . Формула показує , що на кожні два PO 4 3- аніонів існує три Mg 2+ катіонів , які взаємодіють з ними.
Аналогічно, ці сполуки можна описати як солі магнію, одержувані з ортофосфорної кислоти (H 3 PO 4 ). Іншими словами, магній "накопичує" між фосфатними аніонами, незалежно від їх неорганічного або органічного представлення (MgO, Mg (NO 3 ) 2 , MgCl 2 , Mg (OH) 2 тощо).
Через ці причини фосфати магнію можна зустріти як різні мінерали. Деякі з них: катеїт -Mg 3 (PO 4 ) 2 · 22H 2 O-, струвіт - (NH 4 ) MgPO 4 · 6H 2 O, мікрокристали якого представлені у верхньому зображенні-, хольтедаліт-Mg 2 (PO 4 ) (ОН) - і бобієрит - Mg 3 (PO 4 ) 2 · 8H 2 O-.
Що стосується боб'єриту, його кристалічна структура є моноклінічною, з кристалічними агрегатами у формі вентиляторів та масивними розетками. Однак для фосфатів магнію характерно проявлення багатої структурної хімії, що означає, що їхні іони приймають багато кристалічних механізмів.
Форми фосфату магнію та нейтральність його зарядів
Фосфати магнію отримують при заміщенні протонів H 3 PO 4 . Коли ортофосфорна кислота втрачає протон, вона залишається як іон фосфату дигідрогену, H 2 PO 4 - .
Як нейтралізувати негативний заряд для отримання солі магнію? Якщо Mg 2+ розраховує на два позитивних заряди, то вам знадобиться два H 2 PO 4 - . Таким чином, отримують магнію фосфат магнію, Mg (H 2 PO 4 ) 2 .
Далі, коли кислота втрачає два протони, залишається іон фосфату водню, HPO 4 2– . Тепер, як ви нейтралізуєте ці два негативні заряди? Оскільки для нейтралізації Mg 2+ потрібні лише два негативні заряди, він взаємодіє з одним HPO 4 2– іоном . Таким чином отримують фосфат магнієвої кислоти: MgHPO 4 .
Нарешті, коли всі протони втрачені, аніон фосфату PO 4 3– залишається . Для цього потрібні три катіони Mg 2+ та ще один фосфат, щоб зібратися у кристалічну тверду речовину. Математичне рівняння 2 (-3) + 3 (+2) = 0 допомагає зрозуміти ці стехіометричні співвідношення магнію та фосфату.
В результаті цих взаємодій утворюється триосновний фосфат магнію: Mg 3 (PO 4 ) 2 . Чому це триосновна? Оскільки він здатний прийняти три еквіваленти H +, щоб знову утворити H 3 PO 4 :
PO 4 3– (aq) + 3H + (aq) <=> H 3 PO 4 (aq)
Фосфати магнію з іншими катіонами
Компенсація негативних зарядів може бути досягнута також за участю інших позитивних видів.
Наприклад, для нейтралізації PO 4 3– , іони K + , Na + , Rb + , NH 4 + тощо можуть також вступати, утворюючи з'єднання (X) MgPO 4 . Якщо X дорівнює NH 4 + , утворюється мінерал безводний струвіт, (NH 4 ) MgPO 4 .
Враховуючи ситуацію, коли інший фосфат втручається і негативні заряди збільшуються, інші додаткові катіони можуть приєднатися до взаємодій для їх нейтралізації. Завдяки цьому можуть бути синтезовані численні кристали фосфату магнію (наприклад, Na 3 RbMg 7 (PO 4 ) 6 ).
Будова
Верхнє зображення ілюструє взаємодію іонів Mg 2+ та PO 4 3––, які визначають структуру кристала. Однак це лише зображення, яке швидше демонструє тетраедричну геометрію фосфатів. Отже, кристалічна структура передбачає тетраедри фосфату та магнію.
У випадку безводного Mg 3 (PO 4 ) 2 іони приймають структуру ромбоедра, в якій Mg 2+ координується з шістьма атомами O.
Сказане вище проілюстровано на зображенні нижче, із зазначенням, що сині кулі виготовлені з кобальту, досить змінити їх на зелені сфери магнію:
Прямо в центрі структури може розташовуватися октаедр, утворений шістьма червоними сферами навколо синюшної сфери.
Так само ці кристалічні структури здатні приймати молекули води, утворюючи гідрат фосфату магнію.
Це відбувається тому, що вони утворюють водневі зв’язки з фосфатними іонами (HOH-O-PO 3 3– ). Крім того, кожен фосфатний іон здатний приймати до чотирьох водневих зв’язків; тобто чотири молекули води.
Оскільки Mg 3 (PO 4 ) 2 має два фосфати, він може приймати вісім молекул води (що стосується мінералу бобіерриту). У свою чергу, ці молекули води можуть утворювати водневі зв’язки між собою або взаємодіяти з позитивними центрами Mg 2+ .
Властивості
Це біле тверде речовина, що утворює кристалічні ромбічні пластинки. Він також не має запаху і без смаку.
Він дуже нерозчинний у воді, навіть у гарячому, через високу енергію кристалічної решітки; це продукт сильних електростатичних взаємодій між полівалентними іонами Mg 2+ та PO 4 3– .
Тобто, коли іони багатовалентні і їх іонні радіуси не сильно відрізняються за розміром, тверда речовина виявляє стійкість до розчинення.
Він плавиться при 1184 ºC, що також свідчить про сильні електростатичні взаємодії. Ці властивості змінюються залежно від того, скільки молекул води він поглинає, і якщо фосфат знаходиться в деяких своїх протонованих формах (HPO 4 2– або H 2 PO 4 - ).
Програми
Застосовується як проносне при запорах та печії. Однак його шкідливі побічні ефекти - проявляються породженням діареї та блювоти - обмежили її використання. Крім того, це може призвести до пошкодження шлунково-кишкового тракту.
Використання фосфату магнію для відновлення кісткової тканини зараз вивчається, досліджуючи застосування Mg (H 2 PO 4 ) 2 як цементу.
Ця форма фосфату магнію відповідає цим вимогам: є біологічно розкладається та гістосумісна. Крім того, рекомендується його використання в регенерації кісткової тканини для її стійкості та швидкої постановки.
Оцінюється використання аморфного фосфату магнію (АМФ) як біорозкладаного та неекзотермічного ортопедичного цементу. Для отримання цього цементу порошок AMP змішують з полівініловим спиртом, утворюючи шпаклівку.
Основна функція фосфату магнію - служити постачанням Mg живим істотам. Цей елемент бере участь у численних ферментативних реакціях як каталізатор або проміжний продукт, який є життєво важливим для життя.
Дефіцит Mg у людини пов'язаний з наступними наслідками: зниження рівня Са, серцева недостатність, затримка Na, зниження рівня K, аритмія, тривалі скорочення м'язів, блювота, нудота, низький рівень циркуляції паратиреоїдний гормон та шлункові та менструальні спазми, серед інших.
Список літератури
- Секретаріат SuSanA. (17 грудня 2010 р.). Струвіть під мікроскопом. Отримано 17 квітня 2018 року з: flickr.com
- Публікація мінеральних даних. (2001-2005). Бобієрит. Отримано 17 квітня 2018 року з: handbookofmineralogy.org
- Ін Ю, Чао Сю, Гонліан Дай; Підготовка та характеристика кісткового цементу, що розкладається фосфатом магнію, Регенеративні біоматеріали, Том 3, Випуск 4, 1 грудня 2016 року, Сторінки 231–237, doi.org
- Сахар Муса. (2010). Вивчення синтезу матеріалів фосфату магнію. Вісник дослідження фосфору, т. 24, с. 16-21.
- Димові ноги. (28 березня 2018 р.). EntryWithCollCode38260. . Отримано 17 квітня 2018 року з: commons.wikimedia.org
- Вікіпедія. (2018). Фосфат магнію триосновний. Отримано 17 квітня 2018 року з: en.wikipedia.org
- Pubchem. (2018). Фосфат магнію безводний. Отримано 17 квітня 2018 року з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Бен Хамед, Т., Бухріс, А., Бадрі, А. та Бен Амара, М. (2017). Синтез і кристалічна структура нового фосфату магнію Na3RbMg7 (PO4) 6. Acta Crystallographica Розділ E: Кристалографічні комунікації, 73 (Pt 6), 817–820. doi.org
- Barbie, E., Lin, B., Goel, VK and Bhaduri, S. (2016) Оцінка аморфного фосфату магнію (AMP) на основі неекзотермічного ортопедичного цементу. Біомедичний мат. Том 11 (5): 055010.
- Ю, Ю., Ю, СН. та Dai, H. (2016). Приготування розщеплюваного магнієвого кісткового цементу. Регенеративні біоматеріали. Том 4 (1): 231