КАЛЦИЈУМ ФОСФАТ (ЦА3 (ПО4) 2): СТРУКТУРА, СВОЈСТВА И УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2025

Калцијум фосфат је неорганска со и терцијарна чија хемијска формула је Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ . Формула каже да је састав ове соли 3: 2 за калцијум и фосфат. Ово се може видети директно на слици испод, где Ца ²⁺ катјон и ПО ₄ ^3- су приказане ањона . За сваку од три Ца ²⁺ постоје два ПП ₄ ^3- интеракцији са њима.

С друге стране, калцијум фосфат се односи на низ соли које варирају у зависности од односа Ца / П, као и степена хидратације и пХ. У ствари, постоји много врста фосфата калцијума који постоје и могу се синтетизовати. Међутим, следећи номенклатуру слова, калцијум фосфат се односи само на трикалцијум, онај који је већ поменут.

Пропорција и јони у трикалцијум фосфату. Извор: РицХард-59, из Викимедиа Цоммонс

Све калцијум фосфати, укључујући Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ , су беле чврсте супстанце са благим сивкасто тонова. Могу бити зрнате, фине, кристалне и имају величине честица око микрона; припремљени су чак и наночестице ових фосфата помоћу којих су дизајнирани биокомпатибилни материјали за кости.

Ова биокомпатибилност настаје због чињенице да се те соли налазе у зубима и, укратко, у коштаним ткивима сисара. На пример, хидроксиапатит је кристални калцијум фосфат, који заузврат делује са аморфном фазом исте соли.

То значи да постоје аморфни и кристални фосфати калцијума. Из тог разлога није изненађујуће разноликост и више опција приликом синтетизације материјала на бази калцијумових фосфата; материјали у чијем се својству из дана у дан све више занимају истраживачи широм света како би се фокусирали на обнављање костију.

Структура калцијум фосфата

Калцијум фосфат у минералном вхитлоцките-у. Извор: Смокефоот, са Викимедиа Цоммонс

Горња слика приказује структуру трибазни каликофосфат у чудном минералном вхитлоцкиту који може садржати магнезијум и гвожђе као нечистоће.

Иако се на први поглед може чинити сложеним, потребно је разјаснити да модел претпоставља ковалентне интеракције између атома кисеоника фосфата и металних центара калцијума.

Као репрезентација важи, међутим, интеракције су електростатичке; односно Ца ²⁺ катјони привлачи ПО ₄ ^3- (Ца ²⁺ - О-ПО ₃ ^3- ) ањона . Имајући то у виду, разуме се зашто су на слици калцијуми (зелене сфере) окружени негативно наелектрисаним атомима кисеоника (црвене сфере).

Пошто је толико јона, то не оставља видљив симетрични распоред или узорак. Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ прихвата на ниским температурама (Т <1000 ° Ц) јединичну ћелију која одговара ромбоедарском кристалном систему; Овај полиморф је познат по имену β-Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ (β-ТЦП, по енглеској кратици).

На високим температурама, са друге стране, је претворена у полиморфа а-Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ (α-ТЦП), чија је јединица ћелија одговара моноцикличној кристални систем. При још вишим температурама полиморф α'-Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ , који има шестоугаони кристалну структуру , може формирати .

Аморфни калцијум фосфат

Споменута је кристална структура калцијумовог фосфата, што се може очекивати од соли. Међутим, способан је да показује неуредне и асиметричне структуре, више повезане са врстом „стакла калцијум-фосфата“ него кристала у строгом смислу његове дефиниције.

Кад се то догоди, за калцијум-фосфат се каже да има аморфну ​​структуру (АЦП, аморфни калцијум-фосфат). Неколико аутора наводи ову врсту структуре као одговорну за биолошка својства Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ у коштаним ткивима, при чему је могућа његова поправка и биомиметизација.

Објашњавањем његове структуре нуклеарно магнетном резонанцом (НМР), пронађено је присуство ОХ ^- и ХПО ₄ ^2- јона у АЦП. Ови јони настају хидролизом једног од фосфата:

ПО ₄ ^3- + Х ₂ О <=> ХПО ₄ ^2- + ОХ ^-

Као резултат, права структура АЦП постаје сложенија, чији је јонски састав представљен формулом: Ца ₉ (ПО ₄ ) _6-к (ХПО ₄ ) _к (ОХ) _к . Ознака "к" означава степен хидратације, јер ако је к = 1, тада би формула била: Ца ₉ (ПО ₄ ) ₅ (ХПО ₄ ) (ОХ).

Различите структуре које АЦП може имати зависе од моларних односа Ца / П; то јест, релативне количине калцијума и фосфата, који мењају сав резултирајући састав.

Остатак породице

Калцијум-фосфати су у ствари породица неорганских једињења, која заузврат могу да ступају у интеракцију са органским матриксом.

Остали фосфати се добијају "једноставно" променом аниона који прате калцијум (ПО ₄ ^3- , ХПО ₄ ^2- , Х ₂ ПО ₄ ^- , ОХ ^- ), као и врсте нечистоћа у чврстој супстанци. Дакле, до једанаест или више калцијум-фосфата, сваки са својом структуром и својствима, могу природно или вештачки пореклом.

У наставку ће бити наведени неки фосфати и њихове одговарајуће хемијске структуре и формуле:

-Цалциум хидрогенфосфат дихидрата ЦаХПО ₄ ∙ 2Х ₂ О: моноклинички.

-Калцијум дихидроген фосфат монохидрат, Ца (Х ₂ ПО ₄ ) ₂ ∙ Х ₂ О: триклиника.

-Неводни диацидни фосфат, Ца (Х ₂ ПО ₄ ) ₂ : триклиника.

-Оцтацалциум хидроген фосфат (ОЦП), Ца ₈ Х ₂ (ПО ₄ ) ₆ : трицлиниц. То је прекурсор у синтези хидроксиапатита.

-Хидроксиапатит, Ца ₅ (ПО ₄ ) ₃ ОХ: шестерокутни.

Физичка и хемијска својства

Имена

-Калцијум фосфат

-Трикалцијум фосфат

-Тицалцијум дифосфат

Молекуларна тежина

310.74 г / мол.

Физички опис

То је бела чврста супстанца без мириса.

Укус

Без укуса.

Тачка топљења

1670 ° К (1391 ° Ц).

Растворљивост

-Практично нерастворљив у води.

-Нерастворљиво је у етанолу.

-Растворљив је у разблаженој хлороводоничној и азотној киселини.

Густина

3,14 г / цм ³ .

Индекс преламања

1,629

Стандардна енталпија формације

4126 кцал / мол.

Температура складиштења

2-8 ° Ц.

пХ

6-8 у воденој суспензији од 50 г / Л калцијум-фосфата.

обука

Калцијум нитрат и амонијум хидроген фосфат

Постоје бројне методе за производњу или формирање калцијум-фосфата. Један од њих се састоји од мешавине две соли, Ца (НО ₃ ) ₂ ∙ 4Х ₂ О, и (НХ ₄ ) ₂ ХПО ₄ , претходно растворен у апсолутном алкохолу и води, респективно. Једна со обезбеђује калцијум, а друга фосфат.

Из ове смеше се таложи АЦП, који се затим подвргава грејању у рерни на 800 ° Ц током 2 сата. Као резултат овог поступка, β-Ца ₃ (ПО ₄ ) _{добија 2} . Пажљивом контролом температуре, мешања и времена контакта може доћи до стварања нанокристала.

Формирајући α-Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ полиморф је потребно је загревање фосфата изнад 1000 ° Ц. То загревање се врши у присуству других јона метала, који довољно стабилишу овај полиморф да би могао да се користи на собној температури; то јест, остаје у стабилном мета стању.

Калцијум хидроксид и фосфорна киселина

Калцијум-фосфат се такође може формирати мешањем раствора калцијум-хидроксида и фосфорне киселине, стварајући неутрализацију кисело-базне неутрализације. Након пола дана сазревања у матичним алкохолним киселинама и њиховог одговарајућег филтрирања, испирања, сушења и просијавања, добија се гранулирани аморфни фосфатни прах, АЦП.

Овај АЦП реакцијски производ високих температура, трансформише се према следећим хемијским једначинама:

2Ца ₉ ( ХПО ₄ ) (ПО ₄ ) ₅ (ОХ) => 2Ца ₉ (П ₂ О ₇ ) _0,5 (ПО ₄ ) ₅ (ОХ) + Х ₂ О (при Т = 446.60 ° Ц)

2Ца ₉ (П ₂ О ₇ ) _0,5 (ПО ₄ ) ₅ (ОХ) => 3Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ + 0,5Х ₂ О (при Т = 748,56 ° Ц)

На овај начин, β-Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ , његова најчешћи и стабилан полиморф, добија .

Апликације

У коштаном ткиву

Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ је главни аноргански састојак коштаног пепела. То је компонента трансплантације коштане масе, што се објашњава његовом хемијском сличношћу са минералима присутним у кости.

Биоматеријали калцијум-фосфата користе се за исправљање оштећења костију и за облагање протеза од метала од титана. На њих се таложи калцијум фосфат, изолујући их од околине и успоравајући процес корозије титанијума.

Калцијум фосфати, укључујући Ца ₃ (ПО ₄ ) ₂ , се користе да би керамичке материјале. Ови материјали су биокомпатибилни и тренутно се користе за обнављање губитка алвеоларне кости који је последица пародонталне болести, ендодонтске инфекције и других стања.

Међутим, треба их користити само за убрзање периапикалне обнове костију, у областима у којима не постоји хронична бактеријска инфекција.

Калцијум-фосфат се може користити за поправљање оштећења костију када се не може користити аутогени коштани графт. Може се користити сам или у комбинацији са биоразградивим и ресорбабилним полимером, као што је полигликолна киселина.

Биокерамички цементи

Калцијум-фосфатни цемент (ЦПЦ) је друга биокерамика која се користи за обнављање коштаног ткива. Израђује се мешањем праха различитих врста калцијум-фосфата са водом, формирајући пасту. Паста се може убризгати или прилагодити дефекту костију или шупљини.

Цементи се уливају, постепено ресорбирају и замењују новоформираном костом.

Лекари

-ЦА ₃ (ПО ₄ ) ₂ је базна со, због чега се користи као антацид да неутралише вишак желудачне киселине и повећати пХ. У пастама за зубе он обезбеђује извор калцијума и фосфата који олакшавају процес реминерализације зуба и хемостазе костију.

-Такође се користи као додатак исхрани, мада је најјефтинији начин за унос калцијума употребом његовог карбоната и цитрата.

-Калцијум фосфат се може користити у лечењу тетаније, латентне хипокалцемије и терапије одржавања. Такође, корисна је у додатку калцијума током трудноће и дојења.

-Користи се у лечењу контаминације радиоактивним изотопима радио (Ра-226) и стронцијумом (Ср-90). Калцијум-фосфат блокира апсорпцију радиоактивних изотопа у дигестивном тракту и на тај начин ограничава штету коју они проузрокују.

Други

-Калцијум фосфат се користи као храна за птице. Поред тога, користи се у пастама за зубе за контролу зубног камена.

-Користи се као средство против заљепљења, на пример за спречавање сакупљања кухињске соли.

- Дјелује као средство за избјељивање брашна. У међувремену, у салату спречава нежељену боју и побољшава стање пржења.

Референце

1. Тунг МС (1998) Калцијум фосфати: структура, састав, растворљивост и стабилност. У: Амјад З. (едс) Калцијум фосфати у биолошким и индустријским системима. Спрингер, Бостон, МА.
2. Лангланг Лиу, Ианзенг Ву, Цхао Ксу, Суцхун Иу, Ксиаопеи Ву и Хонглиан Даи. (2018). "Синтеза, карактеризација нано-β-трикалцијум-фосфата и инхибиција ћелија хепатоцелуларног карцинома", Јоурнал оф Наноматериалс, вол. 2018, ИД чланка 7083416, 7 страница, 2018.
3. Цомбес, Цхрист анд Реи, Цхристиан. (2010). Аморфни калцијум фосфати: синтеза, својства и употребе у биоматеријалима. Ацта Биоматериалиа, вол. 6 (н ° 9). пп. 3362-3378. ИССН 1742-7061
4. Википедиа. (2019). Трицалцијум фосфат. Опоравак од: ен.википедиа.орг
5. Абида и др. (2017). Трикалцијум фосфатни прах: Спојеви за припрему, карактеризацију и сабијање. Медитерански часопис за хемију 2017., 6 (3), 71-76.
6. ПубЦхем. (2019). Калцијум фосфат. Опоравак од: пубцхем.нцби.нлм.них.гов
7. Елсевиер. (2019). Калцијум фосфат. Сциенце Дирецт. Опоравак од: сциенцедирецт.цом