ФОСФАТ МАГНИЯ (MG3 (PO4) 2): СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА - ХИМИЯ - 2026

Фосфат магния представляет собой термин , используемый для обозначения семейства неорганических соединений , состоящих из магния и щелочноземельного металла фосфата оксианиона. Простейший фосфат магния имеет химическую формулу Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ . Формула показывает, что на каждые два аниона PO ₄ ^3– приходится три катиона Mg ^2+, взаимодействующих с ними.

Точно так же эти соединения можно описать как соли магния, полученные из ортофосфорной кислоты (H ₃ PO ₄ ). Другими словами, магний «коалесцирует» между фосфатными анионами, независимо от их неорганического или органического состава (MgO, Mg (NO ₃ ) ₂ , MgCl ₂ , Mg (OH) ₂ и т. Д.).

По этим причинам фосфаты магния можно найти в виде различных минералов. Некоторые из них: каттеит -Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ · 22H ₂ O-, струвит - (NH ₄ ) MgPO ₄ · 6H ₂ O, микрокристаллы которых представлены на верхнем изображении-, холтедалит -Mg ₂ (PO ₄ ) (OH) - и бобьеррит -Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ · 8H ₂ O-.

В случае бобьеррита его кристаллическая структура моноклинная, с агрегатами кристаллов в форме вееров и массивных розеток. Однако фосфаты магния характеризуются богатой структурной химией, а это означает, что их ионы принимают множество кристаллических структур.

Формы фосфата магния и нейтральность его зарядов

Фосфаты магния образуются в результате замещения протонов H ₃ PO ₄ . Когда ортофосфорная кислота теряет протон, она остается в виде иона дигидрофосфата H ₂ PO ₄ ^- .

Как нейтрализовать отрицательный заряд, чтобы получить соль магния? Если Mg ²⁺ считается двумя положительными зарядами, тогда вам понадобится два H ₂ PO ₄ ^- . Таким образом получают фосфат двухосновной кислоты Mg (H ₂ PO ₄ ) ₂ .

Затем, когда кислота теряет два протона, гидрофосфат-ион HPO ₄ ^2– остается . Как же нейтрализовать эти два отрицательных заряда? Поскольку для нейтрализации Mg ²⁺ требуется только два отрицательных заряда, он взаимодействует с одним ионом HPO ₄ ^2– . Таким образом получают кислый фосфат магния: MgHPO ₄ .

Наконец, когда все протоны потеряны, фосфат-анион PO ₄ ^3– остается . Для этого требуются три катиона Mg ²⁺ и еще один фосфат, чтобы собраться в кристаллическое твердое вещество. Математическое уравнение 2 (-3) + 3 (+2) = 0 помогает понять эти стехиометрические отношения для магния и фосфата.

В результате этих взаимодействий образуется трехосновный фосфат магния: Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ . Почему трехосновный? Потому что он способен принимать три эквивалента H ⁺ с образованием H ₃ PO _{4 снова} :

PO ₄ ^3– (водн.) + 3H ⁺ (водн.) <=> H ₃ PO ₄ (водн.)

Фосфаты магния с другими катионами

Компенсация отрицательных зарядов также может быть достигнута с участием других положительных видов.

Например, чтобы нейтрализовать PO ₄ ^3– , ионы K ⁺ , Na ⁺ , Rb ⁺ , NH ₄ ⁺ и т. Д. Также могут вмешиваться, образуя соединение (X) MgPO ₄ . Если X равно NH ₄ ⁺ , _{образуется} минеральный безводный струвит (NH ₄ ) MgPO ₄ .

Учитывая ситуацию, когда вмешивается другой фосфат и увеличиваются отрицательные заряды, другие дополнительные катионы могут присоединиться к взаимодействиям, чтобы нейтрализовать их. Благодаря этому можно синтезировать многочисленные кристаллы фосфата магния (например, Na ₃ RbMg ₇ (PO ₄ ) ₆ ).

Структура

Верхнее изображение иллюстрирует взаимодействия между ^ионами Mg ²⁺ и PO ₄ ^3– , которые определяют кристаллическую структуру. Однако это только изображение, которое скорее демонстрирует тетраэдрическую геометрию фосфатов. Итак, в кристаллическую структуру входят фосфатные тетраэдры и магниевые сферы.

В случае безводного Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ ионы принимают ромбоэдрическую структуру, в которой Mg ²⁺ координирован с шестью атомами O.

Сказанное выше проиллюстрировано на изображении ниже, с обозначением, что синие сферы сделаны из кобальта, достаточно заменить их зелеными сферами из магния:

Прямо в центре структуры может быть расположен октаэдр, образованный шестью красными сферами вокруг голубоватой сферы.

Точно так же эти кристаллические структуры способны принимать молекулы воды, образуя гидраты фосфата магния.

Это потому, что они образуют водородные связи с фосфат-ионами (HOH-O-PO ₃ ^3– ). Более того, каждый фосфатный ион способен принимать до четырех водородных связей; то есть четыре молекулы воды.

Поскольку Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ содержит два фосфата, он может принимать восемь молекул воды (как в случае с минералом бобьеррит). В свою очередь, эти молекулы воды могут образовывать водородные связи друг с другом или взаимодействовать с положительными центрами Mg ²⁺ .

свойства

Это белое твердое вещество, образующее кристаллические ромбические пластинки. Он также не имеет запаха и вкуса.

Он очень нерастворим в воде, даже в горячем состоянии, из-за высокой энергии кристаллической решетки; это продукт сильного электростатического взаимодействия между поливалентными ионами Mg ²⁺ и PO ₄ ^3– .

То есть, когда ионы поливалентны и их ионные радиусы не сильно различаются по размеру, твердое вещество проявляет сопротивление растворению.

Он плавится при 1184 ºC, что также свидетельствует о сильных электростатических взаимодействиях. Эти свойства меняются в зависимости от того, сколько молекул воды он поглощает, а также от того, находится ли фосфат в некоторых из своих протонированных форм (HPO ₄ ^2– или H ₂ PO ₄ ^- ).

Приложения

Он использовался как слабительное при запорах и изжоге. Однако его вредные побочные эффекты, проявляющиеся в виде диареи и рвоты, ограничивают его применение. Кроме того, это может вызвать повреждение желудочно-кишечного тракта.

Использование фосфата магния для восстановления костной ткани в настоящее время изучается, исследуется применение Mg (H ₂ PO ₄ ) ₂ в качестве цемента.

Эта форма фосфата магния отвечает требованиям: он биоразлагаем и гистосовместим. Кроме того, рекомендуется его использование для регенерации костной ткани из-за его стойкости и быстрого схватывания.

Оценивается возможность использования аморфного фосфата магния (АМФ) в качестве биоразлагаемого неэкзотермического ортопедического цемента. Для создания этого цемента порошок AMP смешивают с поливиниловым спиртом для образования замазки.

Основная функция фосфата магния - служить источником магния для живых существ. Этот элемент участвует в многочисленных ферментативных реакциях в качестве катализатора или промежуточного продукта, необходим для жизни.

Дефицит Mg у людей связан со следующими эффектами: снижение уровня кальция, сердечная недостаточность, задержка натрия, снижение уровня калия, аритмии, устойчивые мышечные сокращения, рвота, тошнота, низкий уровень циркулирующего азота. гормон паращитовидной железы, желудочные и менструальные спазмы, среди прочего.

Ссылки

1. SuSanA Секретариат. (17 декабря 2010 г.). Струвит под микроскопом. Получено 17 апреля 2018 г. с: flickr.com
2. Публикация минеральных данных. (2001-2005). Bobierrite. Получено 17 апреля 2018 г. с сайта handbookofmineralogy.org.
3. Ин Ю, Чао Сюй, Хунлянь Дай; Приготовление и характеристика разлагаемого костного цемента на основе фосфата магния, Регенеративные биоматериалы, Том 3, Выпуск 4, 1 декабря 2016 г., страницы 231–237, doi.org
4. Сахар Муса. (2010). Исследование синтеза материалов из фосфата магния. Бюллетень исследования фосфора Том 24, стр 16-21.
5. Smokefoot. (28 марта 2018 г.). EntryWithCollCode38260. , Получено 17 апреля 2018 г. с: commons.wikimedia.org.
6. Wikipedia. (2018). Фосфат магния трехосновный. Получено 17 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
7. PubChem. (2018). Фосфат магния безводный. Получено 17 апреля 2018 г. с сайта pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
8. Бен Хамед, Т., Бухрис, А., Бадри, А., и Бен Амара, М. (2017). Синтез и кристаллическая структура нового фосфата магния Na3RbMg7 (PO4) 6. Acta Crystallographica Раздел E: Кристаллографические сообщения, 73 (Pt 6), 817–820. doi.org
9. Барби Э., Лин Б., Гоэль В. К. и Бхадури С. (2016) Оценка неэкзотермического ортопедического цемента на основе аморфного фосфата магния (АМФ). Биомедицинский мат. Том 11 (5): 055010.
10. Yu, Y., Yu, CH. и Дай, Х. (2016). Приготовление разлагаемого костного цемента из магния. Регенеративные биоматериалы. Том 4 (1): 231