所述磷酸钙是无机盐和叔胺,其化学式为Ca 3(PO 4)2。公式表明,该盐的钙和磷酸盐组成分别为3:2。这可以在下面的图像中直接看到,其中显示了Ca 2+阳离子和PO 4 3-阴离子。每三个Ca 2+都有两个与它们相互作用的PO 4 3-。
另一方面,磷酸钙是指根据Ca / P比以及水合度和pH值而变化的一系列盐。实际上,存在并且可以合成许多类型的磷酸钙。但是,在该字母的命名之后,磷酸钙仅是指三钙,已经提到过。
磷酸三钙中的比例和离子。来源:RicHard-59,来自Wikimedia Commons
所有的磷酸钙,包括Ca 3(PO 4)2,都是白色固体,带有淡灰色调。它们可以是颗粒状,细粒状,结晶状,并且具有约微米的粒径。甚至还制备了这些磷酸盐的纳米颗粒,并以此设计了用于骨骼的生物相容性材料。
这种生物相容性是由于以下事实:这些盐存在于哺乳动物的牙齿中,并且简而言之,存在于哺乳动物的骨组织中。例如,羟磷灰石是结晶的磷酸钙,其又与相同盐的非晶相相互作用。
这意味着存在无定形和结晶磷酸钙。因此,在合成基于磷酸钙的材料时,多样性和多种选择并不奇怪。研究人员每天都对材料的性能感兴趣,因此他们对骨骼的修复越来越感兴趣。
磷酸钙的结构
矿物钙辉石中的磷酸钙。资料来源:Smokefoot,来自维基共享资源
上图显示了奇怪的矿物辉锰矿中三元钙铝矿的结构,其中可能含有镁和铁作为杂质。
尽管乍看之下似乎很复杂,但有必要澄清一下该模型假设磷酸盐的氧原子与钙的金属中心之间存在共价相互作用。
作为表示,这是有效的,但是,相互作用是静电的。也就是说,Ca 2+阳离子被PO 4 3-(Ca 2 + -O-PO 3 3-)阴离子吸引。考虑到这一点,可以理解为什么图像中的钙(绿色球)被带负电的氧原子(红色球)包围。
由于离子太多,因此看不到对称的排列或图案。 Ca 3(PO 4)2在低温(T <1000°C)下采用与菱面体晶体系统相对应的晶胞;这种多晶型物是由β-Ca的名字公知的3(PO 4)2(β-TCP,其英文首字母缩写)。
在高温下,在另一方面,它被转化成多晶型物α-的Ca 3(PO 4)2(α-TCP),其单元电池对应于单斜结晶系统。在甚至更高的温度下,多晶型物α'-的Ca 3(PO 4)2,其具有六方晶体结构,也可以形成。
非晶态磷酸钙
已经提到磷酸钙的晶体结构,这是从盐中预期的。但是,从严格的定义上来说,它能够表现出无序和不对称的结构,更多地与“磷酸钙玻璃”类型相关,而与晶体无关。
发生这种情况时,据说磷酸钙具有无定形结构(ACP,无定形磷酸钙)。几位作者指出,这种类型的结构与骨骼组织中的Ca 3(PO 4)2的生物学特性有关,因此可以对其进行修复和生物仿制。
通过核磁共振(NMR),OH的存在阐明其结构-和HPO 4 2-离子已经发现在ACP。这些离子是通过磷酸根之一的水解而形成的:
PO 4 3- + H 2 ö<=> HPO 4 2- + OH -
结果,ACP的真实结构变得更加复杂,其离子组成由下式表示:Ca 9(PO 4)6-x(HPO 4)x(OH)x。“ x”表示水合度,因为如果x = 1,则分子式为:Ca 9(PO 4)5(HPO 4)(OH)。
ACP可能具有的不同结构取决于Ca / P摩尔比。也就是说,钙和磷酸盐的相对含量会改变其所有组成。
其余的家庭
磷酸钙实际上是一类无机化合物,它们又可以与有机基质相互作用。
的其它磷酸盐通过改变伴随钙的阴离子(PO获得的“简单地” 4 3-,HPO 4 2-,H 2 PO 4 -,OH - ,以及在固体杂质的类型)。因此,可以自然地或人工地产生多达十一或更多的具有各自结构和性质的磷酸钙。
下面将提及一些磷酸盐及其各自的化学结构和化学式:
-磷酸氢钙二水合物,CaHPO 4 ∙2H 2 O:单斜晶系。
-磷酸二氢钙一水合物,Ca(H 2 PO 4)2 ∙H 2 O:三斜晶系。
-无水磷酸二钙,Ca(H 2 PO 4)2:三斜晶。
-磷酸八氢钙(OCP),Ca 8 H 2(PO 4)6:三斜晶。它是羟基磷灰石合成的前体。
-羟基磷灰石,Ca 5(PO 4)3 OH:六方。
物理和化学特性
名字
-磷酸钙
-磷酸三钙
-二磷酸钛钙
分子量
310.74 g / mol。
物理描述
它是无味的白色固体。
味道
无味。
熔点
1670°K(1391°C)。
溶解度
-实际上不溶于水。
-不溶于乙醇。
-溶于稀盐酸和硝酸。
密度
3.14克/厘米3。
折光率
1,629
标准生成焓
4126大卡/摩尔
贮存温度
2-8°摄氏度
pH值
6-8在50 g / L磷酸钙的水悬浮液中。
训练
硝酸钙和磷酸氢铵
有许多方法能够生产或形成磷酸钙。其中一种由两种盐的混合物组成,分别是预先溶解在无水乙醇和水中的Ca(NO 3)2 ∙4H 2 O和(NH 4)2 HPO 4。一种盐提供钙,另一种盐提供磷酸盐。
ACP从该混合物中沉淀出来,然后在800°C的烤箱中加热2小时。作为该过程的结果,β-的Ca 3(PO 4)得到2。通过仔细控制温度,搅拌和接触时间,可以形成纳米晶体。
为了形成α-的Ca 3(PO 4)2多晶型物就需要加热1000上面的磷酸盐℃。加热是在其他金属离子的存在下进行的,这些离子可充分稳定该多晶型物,使其可以在室温下使用。也就是说,它保持稳定的元状态。
氢氧化钙和磷酸
磷酸钙也可以通过将氢氧化钙和磷酸的溶液混合,引起酸碱中和而形成。在母液中成熟半天,并进行适当的过滤,洗涤,干燥和筛分后,获得颗粒状无定形磷酸盐粉末ACP。
该ACP反应高温的产物,并根据以下化学方程式转换:
2Ca 9(HPO 4)(PO 4)5(OH)=> 2Ca 9(P 2 O 7)0.5(PO 4)5(OH)+ H 2 O(在T = 446.60°C时)
2Ca 9(P 2 O 7)0.5(PO 4)5(OH)=> 3Ca 3(PO 4)2 + 0.5H 2 O(在T = 748.56°C时)
以这种方式,β-的Ca 3(PO 4)2,其最常见的和稳定的多晶,获得。
应用领域
在骨组织中
Ca 3(PO 4)2是骨灰的主要无机成分。它是骨替代移植的组成部分,这可以通过其与骨骼中存在的矿物质的化学相似性来解释。
磷酸钙生物材料用于矫正骨骼缺损,并用于钛金属假体涂层。磷酸钙沉积在其上,使其与环境隔离并减慢了钛的腐蚀过程。
包括Ca 3(PO 4)2在内的磷酸钙用于制造陶瓷材料。这些材料具有生物相容性,目前用于恢复由于牙周疾病,牙髓感染和其他状况导致的牙槽骨丢失。
但是,仅在没有慢性细菌感染的区域,才应将其用于加速根尖骨修复。
当无法使用自体骨移植物时,磷酸钙可用于修复骨缺损。它可以单独使用,也可以与可生物降解和可吸收的聚合物(例如聚乙醇酸)结合使用。
生物陶瓷水泥
磷酸钙水泥(CPC)是另一种用于修复骨组织的生物陶瓷。它是通过将不同类型的磷酸钙粉末与水混合制成糊状物而制成的。可以将糊剂注射或装配到骨缺损或腔中。
水泥被模制,逐渐吸收,并被新形成的骨头替代。
医生
-Ca 3(PO 4)2是碱性盐,这就是为什么将其用作抗酸剂以中和过量的胃酸并增加pH的原因。在牙膏中,它提供钙和磷酸盐的来源,以促进牙齿的再矿化过程和止血。
-它也被用作营养补品,尽管最便宜的钙供应方式是使用其碳酸盐和柠檬酸盐。
-磷酸钙可用于治疗手足癣,潜在的低血钙症和维持疗法。另外,它在怀孕和哺乳期的钙补充中很有用。
-用于放射性同位素放射性(Ra-226)和锶(Sr-90)的污染处理。磷酸钙阻碍了消化道中放射性同位素的吸收,从而限制了放射性同位素对放射性同位素的破坏。
其他
-磷酸钙用作禽类的饲料。此外,它还用于牙膏中以控制牙垢。
-用作防结块剂,例如防止食盐压实。
-用作面粉漂白剂。同时,在猪油中,它可以防止不必要的着色并改善煎炸条件。
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