- Vormen van magnesiumfosfaat en de neutraliteit van zijn ladingen
- Magnesiumfosfaten met andere kationen
- Structuur
- Eigendommen
- Toepassingen
- Referenties
Het magnesiumfosfaat is een term die wordt gebruikt om te verwijzen naar een familie van anorganische verbindingen die is samengesteld uit magnesium en aardalkalimetaalfosfaatoxyanion. Het eenvoudigste magnesiumfosfaat heeft de chemische formule Mg 3 (PO 4 ) 2 . De formule geeft aan dat voor elke twee PO 4 3- anionen er drie Mg 2+ -kationen ermee in wisselwerking staan.
Evenzo kunnen deze verbindingen worden beschreven als magnesiumzouten afgeleid van orthofosforzuur (H 3 PO 4 ). Met andere woorden, het magnesium "coalesceert" tussen de fosfaationen, ongeacht hun anorganische of organische presentatie (MgO, Mg (NO 3 ) 2 , MgCl 2 , Mg (OH) 2 , enz.).
Om deze redenen kunnen magnesiumfosfaten als verschillende mineralen worden aangetroffen. Enkele hiervan zijn: catteite -Mg 3 (PO 4 ) 2 · 22H 2 O-, struviet - (NH 4 ) MgPO 4 · 6H 2 O, waarvan de microkristallen worden weergegeven in de bovenste afbeelding-, holtedalite -Mg 2 (PO 4 ) (OH) - en Mg bobierrite 3 (PO 4 ) 2 · 8H 2 O-.
In het geval van bobierriet is de kristallijne structuur monoklien, met kristallijne aggregaten in de vorm van waaiers en massieve rozetten. Magnesiumfosfaten worden echter gekenmerkt door een rijke structurele chemie, wat betekent dat hun ionen veel kristallijne schikkingen aannemen.
Vormen van magnesiumfosfaat en de neutraliteit van zijn ladingen
Magnesiumfosfaten zijn afgeleid van de vervanging van H 3 PO 4- protonen . Wanneer orthofosforzuur een proton verliest, blijft het over als het diwaterstoffosfaation, H 2 PO 4 - .
Hoe de negatieve lading neutraliseren om een magnesiumzout te produceren? Als Mg 2+ telt voor twee positieve ladingen, dan heb je twee H 2 PO 4 - nodig . Aldus dizuur magnesium fosfaat, Mg (H 2 PO 4 ) 2 wordt verkregen .
Als het zuur vervolgens twee protonen verliest, blijft het waterstoffosfaation, HPO 4 2– over . Hoe neutraliseer je deze twee negatieve ladingen? Aangezien Mg 2+ slechts twee negatieve ladingen nodig heeft om te neutraliseren, werkt het samen met een enkele HPO 4 2- ion . Op deze manier wordt magnesiumzuurfosfaat verkregen: MgHPO 4 .
Ten slotte, als alle protonen verloren zijn gegaan, blijft het fosfaatanion PO 4 3– over . Dit vereist drie Mg 2+ -kationen en een ander fosfaat om te assembleren tot een kristallijne vaste stof. De wiskundige vergelijking 2 (-3) + 3 (+2) = 0 helpt om deze stoichiometrische verhoudingen voor magnesium en fosfaat te begrijpen.
Als resultaat van deze interacties wordt tribasisch magnesiumfosfaat: Mg 3 (PO 4 ) 2 geproduceerd . Waarom is het tribasisch? Omdat het in staat is om drie equivalenten H + te accepteren om opnieuw H 3 PO 4 te vormen :
PO 4 3– (aq) + 3H + (aq) <=> H 3 PO 4 (aq)
Magnesiumfosfaten met andere kationen
Compensatie van negatieve ladingen kan ook worden bereikt met de deelname van andere positieve soorten.
Om bijvoorbeeld PO 4 3– te neutraliseren , kunnen ionen K + , Na + , Rb + , NH 4 + , enz. Ook tussenbeide komen en verbinding (X) MgPO 4 vormen . Als X gelijk is aan NH 4 + , wordt het mineraal watervrij struviet, (NH 4 ) MgPO 4, gevormd .
Gezien de situatie waarin een ander fosfaat ingrijpt en negatieve ladingen toenemen, kunnen andere extra kationen zich bij de interacties voegen om ze te neutraliseren. Hierdoor kunnen talrijke magnesiumfosfaatkristallen worden gesynthetiseerd (bijvoorbeeld Na 3 RbMg 7 (PO 4 ) 6 ).
Structuur
De bovenste afbeelding illustreert de interacties tussen de Mg 2+ en PO 4 3– ionen die de kristalstructuur bepalen. Het is echter slechts een afbeelding die eerder de tetraëdrische geometrie van fosfaten laat zien. De kristalstructuur omvat dus fosfaattetraëders en magnesiumbollen.
In het geval van watervrij Mg 3 (PO 4 ) 2 nemen de ionen een rhombohedrale structuur aan, waarin Mg 2+ gecoördineerd is met zes O-atomen.
Het bovenstaande wordt geïllustreerd in de onderstaande afbeelding, met de vermelding dat de blauwe bollen van kobalt zijn gemaakt, het is voldoende om ze te vervangen door de groene bollen van magnesium:
Precies in het midden van de structuur kan de octaëder worden gelokaliseerd die wordt gevormd door de zes rode bollen rond de blauwachtige bol.
Evenzo zijn deze kristallijne structuren in staat om watermoleculen op te nemen en magnesiumfosfaathydraten te vormen.
Dit komt doordat ze waterstofbruggen vormen met fosfaationen (HOH-O-PO 3 3– ). Bovendien kan elk fosfaationen tot vier waterstofbruggen accepteren; dat wil zeggen, vier moleculen water.
Omdat Mg 3 (PO 4 ) 2 twee fosfaten heeft, kan het acht moleculen water opnemen (wat het geval is bij het mineraal bobierriet). Deze watermoleculen kunnen op hun beurt waterstofbruggen met elkaar vormen of een interactie aangaan met de positieve centra van Mg 2+ .
Eigendommen
Het is een witte vaste stof die kristallijne ruitvormige platen vormt. Het is ook geur- en smaakloos.
Het is zeer onoplosbaar in water, zelfs als het warm is, vanwege de hoge energie van het kristalrooster; dit is het product van de sterke elektrostatische interacties tussen de polyvalente ionen Mg 2+ en PO 4 3– .
Dat wil zeggen, wanneer de ionen polyvalent zijn en hun ionstralen niet veel in grootte variëren, vertoont de vaste stof weerstand tegen oplossen.
Het smelt bij 1184 ºC, wat ook wijst op sterke elektrostatische interacties. Deze eigenschappen variëren afhankelijk van hoeveel watermoleculen het absorbeert en of het fosfaat in enkele van zijn geprotoneerde vormen voorkomt (HPO 4 2– of H 2 PO 4 - ).
Toepassingen
Het is gebruikt als laxeermiddel voor toestanden van constipatie en brandend maagzuur. De schadelijke bijwerkingen ervan - die zich manifesteren door het genereren van diarree en braken - hebben het gebruik ervan echter beperkt. Bovendien veroorzaakt het waarschijnlijk schade aan het maagdarmkanaal.
Het gebruik van magnesiumfosfaat bij het herstel van botweefsel wordt momenteel onderzocht, waarbij de toepassing van Mg (H 2 PO 4 ) 2 als cement wordt onderzocht .
Deze vorm van magnesiumfosfaat voldoet aan de eisen hiervoor: het is biologisch afbreekbaar en histocompatibel. Bovendien wordt het gebruik ervan bij de regeneratie van botweefsel aanbevolen vanwege de weerstand en snelle uitharding.
Het gebruik van amorf magnesiumfosfaat (AMP) als biologisch afbreekbaar en niet-exotherm orthopedisch cement wordt geëvalueerd. Om dit cement te maken, wordt AMP-poeder gemengd met polyvinylalcohol om een stopverf te vormen.
De belangrijkste functie van magnesiumfosfaat is om te dienen als levering van Mg aan levende wezens. Dit element is betrokken bij tal van enzymatische reacties als katalysator of tussenproduct, en is essentieel voor het leven.
Een tekort aan Mg bij mensen wordt in verband gebracht met de volgende effecten: verlaagde Ca-spiegels, hartfalen, Na-retentie, verlaagde K-spiegels, aritmieën, aanhoudende spiersamentrekkingen, braken, misselijkheid, lage circulerende spiegels onder andere bijschildklierhormoon en maag- en menstruatiekrampen.
Referenties
- SuSanA-secretariaat. (17 december 2010). Struviet onder de microscoop. Opgehaald op 17 april 2018, van: flickr.com
- Publicatie van minerale gegevens. (2001-2005). Bobierrite. Opgehaald op 17 april 2018, van: handbookofmineralogy.org
- Ying Yu, Chao Xu, Honglian Dai; Bereiding en karakterisering van een afbreekbaar magnesiumfosfaatbotcement, Regenerative Biomaterials, Volume 3, Issue 4, 1 december 2016, Pages 231-237, doi.org
- Sahar Mousa. (2010). Studie naar synthese van magnesiumfosfaatmaterialen. Phosphorus research bulletin Vol. 24, pp 16-21.
- Rookvoet. (28 maart 2018). EntryWithCollCode38260. . Opgehaald op 17 april 2018, van: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Magnesiumfosfaat tribasisch. Opgehaald op 17 april 2018, van: en.wikipedia.org
- Pubchem. (2018). Magnesiumfosfaat watervrij. Opgehaald op 17 april 2018, van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Ben Hamed, T., Boukhris, A., Badri, A., en Ben Amara, M. (2017). Synthese en kristalstructuur van een nieuw magnesiumfosfaat Na3RbMg7 (PO4) 6. Acta Crystallographica Sectie E: Crystallographic Communications, 73 (Pt 6), 817-820. doi.org
- Barbie, E., Lin, B., Goel, VK en Bhaduri, S. (2016) Evaluatie van op amorf magnesiumfosfaat (AMP) gebaseerd niet-exotherm orthopedisch cement. Biomedische Mat. Deel 11 (5): 055010.
- Yu, Y., Yu, CH. en Dai, H. (2016). Bereiding van een afbreekbaar magnesiumbotcement. Regeneratieve biomaterialen. Deel 4 (1): 231