Kalciumfosfat (Ca3 (PO4) 2) struktur, egenskaper, bildande och användningsområden

den kalciumfosfat är ett oorganiskt och tertiärt salt vars kemiska formel är Ca₃(PO₄)₂. Formeln anger att sammansättningen av detta salt är 3: 2 för kalcium och fosfat. Detta kan ses direkt i den nedre bilden, där Ca-katjonen visas²⁺ och anjonen PO₄^3-. För var tredje Ca²⁺ Det finns två PO₄^3- interagerar med dem.

Å andra sidan avser kalciumfosfat en serie salter som varierar beroende på Ca / P-förhållandet, liksom graden av hydratisering och pH. Faktum är att det finns många typer av kalciumfosfater som existerar och kan syntetiseras. Efter nomenklaturen refererar dock kalciumfosfat endast till tricalcium, den ovan nämnda.

Alla kalciumfosfater, inklusive Ca₃(PO₄)₂, De är fasta vita med svagt gråtoner. De kan vara granulära, fina, kristallina och ha partikelstorlekar som ligger runt mikrometerna. och även nanopartiklar av dessa fosfater har framställts, med vilka biokompatibla material för benen är utformade.

Denna biokompatibilitet beror på det faktum att dessa salter finns i tänderna och kort sagt i däggdjurs benvävnader. Hydroxipatit är till exempel ett kristallint kalciumfosfat, vilket i sin tur interagerar med en amorf fas av samma salt.

Detta innebär att amorfa och kristallina kalciumfosfater finns. Av denna anledning är mångfald och flera alternativ inte överraskande när syntetiserande material baseras på kalciumfosfater; material i vars egenskaper forskare är mer intresserade varje dag över hela världen för att fokusera på restaurering av ben.

index

• 1 Struktur av kalciumfosfat
  • 1.1 Amorft kalciumfosfat
  • 1.2 Resten av familjen
• 2 Fysikaliska och kemiska egenskaper
  • 2.1 namn
  • 2,2 molekylvikt
  • 2.3 Fysisk beskrivning
  • 2.4 Smak
  • 2,5 smältpunkt
  • 2.6 Löslighet
  • 2,7 Densitet
  • 2,8 brytningsindex
  • 2.9 Standard entalpi av träning
  • 2,10 Förvaringstemperatur
  • 2,11 pH
• 3 träning
  • 3.1 Kalciumnitrat och ammoniumvätefosfat
  • 3.2 Kalciumhydroxid och fosforsyra
• 4 användningsområden
  • 4.1 I benvävnaden
  • 4,2 biokeramiska cementer
  • 4.3 Läkare
  • 4.4 Övriga
• 5 referenser

Struktur av kalciumfosfat

Den övre bilden visar strukturen hos tribasisk kalikofosfat i det märkliga whitlockitmineralet, vilket kan innehålla magnesium och järn som föroreningar.

Även om det vid första anblicken kan verka komplexa, är det nödvändigt att klargöra att modellen antar kovalenta interaktioner mellan fosfatens syreatomer och kalciummetallcentra.

Som representation är det giltigt, emellertid är interaktionerna elektrostatiska; det vill säga katjoner Ca²⁺ lockas till PO-anjoner₄^3- (Ca²⁺- O-PO₃^3-). Med detta i åtanke är det underförstått, att i bilden är kalcium (gröna sfärer) omgivna av negativt laddade syreatomer (röda sfärer).

När det finns så många joner lämnar det inte ett symmetriskt arrangemang eller mönster synligt. Ca₃(PO₄)₂ Adopterar vid låga temperaturer (T<1000°C) una celda unitaria correspondiente a un sistema cristalino romboédrico; a este polimorfo se le conoce con el nombre de β-Ca₃(PO₄)₂ (β-TCP, för dess akronym på engelska).

Vid höga temperaturer omvandlas den däremot till polymorf-a-Ca₃(PO₄)₂ (a-TCP), vars enhetscell motsvarar ett monokliniskt kristallint system. Vid ännu högre temperaturer kan polymorfen a'-Ca också bildas₃(PO₄)₂, som är av hexagonal kristallstruktur.

Amorft kalciumfosfat

Kristallstrukturer har nämnts för kalciumfosfat, vilket kan förväntas från ett salt. Det är emellertid i stånd att uppvisa oordnade och asymmetriska strukturer, kopplade mer till en typ av "kalciumfosfatglas" än kristaller i strikt mening för dess definition.

När detta händer sägs det att kalciumfosfat har en amorf struktur (ACP, amorft kalciumfosfat). Flera författare pekar på denna typ av struktur som ansvarar för de biologiska egenskaperna hos Ca₃(PO₄)₂ i benvävnader är dess reparation och biomimetisering möjlig.

Genom att belysa sin struktur genom kärnmagnetisk resonans (NMR) har förekomsten av OH-joner hittats^- och HPO₄^2- i AVS. Dessa joner bildas genom hydrolys av en av fosfaterna:

PO₄^3- + H₂O <=> HPO₄^2- + OH^-

Som ett resultat blir den sanna strukturen hos AVS-enheten mer komplex, vars sammansättning av dess joner representeras av formeln: Ca₉(PO₄)_6-x(HPO₄)_x(OH)_x. 'X' indikerar graden av hydratisering, eftersom om x = 1, skulle formeln vara som: Ca₉(PO₄)₅(HPO₄) (OH).

De olika strukturer som PCA kan ha beror på Ca / P molförhållandena; det vill säga av de relativa mängderna kalcium och fosfat, som förändrar all sin resulterande komposition.

Resten av familjen

Kalciumfosfater är faktiskt en familj av oorganiska föreningar, som i sin tur kan interagera med en organisk matris.

De andra fosfaten erhålles "helt enkelt" genom att ändra anjonerna som åtföljer kalcium (PO₄^3-, HPO₄^2-, H₂PO₄^-, OH^-), liksom typen av föroreningar i det fasta materialet. Således kan upp till elva kalciumfosfater eller mer, var och en med egen struktur och egenskaper, härröra naturligt eller konstgjort..

Nedan finns några fosfater och deras respektive strukturer och kemiska formler:

-Vätekalciumfosfatdihydrat, CaHPO₄∙ 2H₂O: monoklinisk.

-Kalciumdihydrogenfosfatmonohydrat, Ca (H)₂PO₄)₂∙ H₂O: triclinic.

-Vattenfri diacidfosfat, Ca (H)₂PO₄)₂: triclinic.

-Okalciumvätefosfat (OCP), Ca₈H₂(PO₄)₆: triclinic Det är en föregångare i syntesen av hydroxiapatit.

-Hydroxiapatit, Ca₅(PO₄)₃OH: hexagonal.

Fysikaliska och kemiska egenskaper

namn

-Kalciumfosfat

-Tricalciumfosfat

-Tricalciumdifosfat

Molekylvikt

310,74 g / mol.

Fysisk beskrivning

Det är ett luktfritt vitt fastämne.

smak

smaklös.

Smältpunkt

1670 ºK (1391 ºC).

löslighet

-Praktiskt taget olösligt i vatten.

-Olöslig i etanol.

-Löslig i utspädd saltsyra och salpetersyra.

densitet

3,14 g / cm³.

Brytningsindex

1629

Standard entalpi av träning

4126 kcal / mol.

Förvaringstemperatur

2-8 ºC.

pH

6-8 i en vattenhaltig suspension av 50 g / 1 kalciumfosfat.

utbildning

Kalciumnitrat och väteammoniumfosfat

Det finns många metoder för att producera eller bilda kalciumfosfat. En av dem består av en blandning av två salter, Ca (NO)₃)₂∙ 4H₂O och (NH₄)₂HPO₄, tidigare upplöst i absolut alkohol och vatten. Ett salt ger kalcium och det andra fosfatet.

Från denna blandning utfälles ACP, som sedan utsattes för uppvärmning i en ugn vid 800 ° C och i 2 timmar. Som ett resultat av detta förfarande erhålles p-Ca₃(PO₄)₂. Genom noggrann kontroll av temperaturer, agitation och kontakttider kan nanokristallbildning uppstå.

För att bilda polymorf a-Ca₃(PO₄)₂ det är nödvändigt att värma fosfatet över 1000 ° C. Denna uppvärmning utförs i närvaro av andra metalljoner, vilka stabiliserar denna polymorf tillräckligt för att den ska användas vid rumstemperatur; det vill säga är det kvar i ett stabilt metatillstånd.

Kalciumhydroxid och fosforsyra

Kalciumfosfat kan även bildas genom att blanda lösningarna av kalciumhydroxid och fosforsyra, varvid syrabas-neutralisering uppträder. Efter en halv dags mognad i moderlutar, och dess lämplig filtrering, tvättning, torkning och siktning, är ett granulärt pulver av amorft fosfat erhålles, ACP.

Denna ACP-reaktionsprodukt av höga temperaturer, transformerande enligt följande kemiska ekvationer:

2ca₉(HPO₄) (PO₄)₅(OH) => 2Ca₉(P₂O₇)_0,5(PO₄)₅(OH) + H₂O (vid T = 446,60 ° C)

2ca₉(P₂O₇)_0,5(PO₄)₅(OH) => 3Ca₃(PO₄)₂ + 0,5H₂O (vid T = 748,56 ° C)

På detta sätt erhålles p-Ca₃(PO₄)₂, dess vanligaste och stabila polymorf.

tillämpningar

I benvävnaden

Ca₃(PO₄)₂ Det är den huvudsakliga oorganiska beståndsdelen av benaska. Det är en del av benutbytetransplantationer, vilket förklaras av dess kemiska likhet med de mineraler som finns i benet.

Kalciumfosfatbiomaterial används för att korrigera benfel och i beläggningen av titanmetallproteser. Kalciumfosfat deponeras på dem, isolerar dem från miljön och sänker titankorrosionsprocessen.

Kalciumfosfater, inklusive Ca₃(PO₄)₂, De används för produktion av keramiska material. Dessa material är biokompatibla och används för närvarande för att återställa alveolär benförlust, som härrör från periodontal sjukdom, endodontiska infektioner och andra tillstånd..

De bör dock endast användas för att påskynda periapisk benreparation, i områden där det inte finns någon kronisk bakteriell infektion.

Kalciumfosfat kan användas vid reparation av benfel, när det inte går att använda ett autogent bentransplantat. Det är möjligt att använda det ensamma eller i kombination med en biologiskt nedbrytbar och resorberbar polymer, såsom polyglykolsyra.

Bioceramiska cementer

Kalciumfosfatcement (CPC) är ett annat biokeramum som används vid reparation av benvävnad. Det framställs genom att blanda pulvret av olika typer av kalciumfosfater med vatten och bilda en pasta. Pastan kan injiceras eller justeras till benfelet eller håligheten.

Cementen formas, resorberas gradvis och ersätts av nybildat ben.

medicinsk

-Ca₃(PO₄)₂ Det är ett basalt salt, så det används som antacida för att neutralisera överskott i magsyra och öka pH. I tandkräm ger den en källa till kalcium och fosfat för att underlätta processen för remineralisering av tänderna och benhemostasen.

-Det används också som näringstillskott, även om det billigaste sättet att ersätta kalcium är genom användningen av karbonat och citrat..

-Kalciumfosfat kan användas vid behandling av tetany, latent hypokalcemi och underhållsterapi. Dessutom är det användbart vid kalciumtillskott under graviditet och amning.

-Det används vid behandling av en kontaminering med radioaktiv isotoperradio (Ra-226) och strontium (Sr-90). Kalciumfosfat blockerar absorptionen av radioaktiva isotoper i matsmältningssystemet, vilket begränsar skadan som orsakas av dem.

andra

-Kalciumfosfat används som foder för fåglar. Dessutom används det i tandkräm för att styra tandsten.

-Den används som ett antiklumpningsmedel, till exempel för att förhindra att bordsaltet komprimeras.

-Det fungerar som ett blekmedel för mjöl. Medan svarta svin förhindrar en oönskad färgning och förbättrar steketillståndet.

referenser

1. Tung M.S. (1998) kalciumfosfater: struktur, komposition, löslighet och stabilitet. I: Amjad Z. (eds) Kalciumfosfater i biologiska och industriella system. Springer, Boston, MA.
2. Langlang Liu, Yanzeng Wu, Chao Xu, Suchun Yu, Xiaopei Wu och Honglian Dai. (2018). "Syntes, Karakterisering av Nano-P-Tricalciumfosfat och Inhibering på Hepatocellulära Carcinomceller," Journal of Nanomaterials, vol. 2018, artikel ID 7083416, 7 sidor, 2018. 
3. Combes, Kristus och Rey, Christian. (2010). Amorfa kalciumfosfater: syntes, egenskaper och användningar i biomaterial. Acta Biomaterialia, vol. 6 (nr 9). pp. 3362-3378. ISSN 1742-7061
4. Wikipedia. (2019). Tricalciumfosfat. Hämtad från: en.wikipedia.org
5. Abida et al. (2017). Tricalciumfosfatpulver: Beredning, karakterisering och komprimeringsförmåga. Mediterranean Journal of Chemistry 2017, 6 (3), 71-76.
6. PubChem. (2019). Kalciumfosfat. Hämtad från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Elsevier. (2019). Kalciumfosfat. Science Direct. Hämtad från: sciencedirect.com