- Uzbūve
- Nomenklatūra
- Īpašības
- Fiziskais stāvoklis
- Molekulārais svars
- Kušanas punkts
- Blīvums
- Šķīdība
- Citas īpašības
- Iegūšana
- Izmantošana keramikā
- Alumīnija fosfāta keramikas ražošana
- Citi lietojumi
- Iegūstot betonu
- Zobārstniecības cementos
- Vakcīnās
- Kā antipirēns polimēros
- Atsauces
Alumīnija fosfāts ir neorganisks ciets ar alumīnija jona uz veidojas 3+ un fosfāta jonu PO 4 3- . Tās ķīmiskā formula ir AlPO 4 . Tā ir balta cieta viela, kuras kristāliskā struktūra ir līdzīga silīcija dioksīda SiO 2 struktūrai . Tas nešķīst ūdenī.
To var iegūt no alumīnija oksīda (Al 2 O 3 ) un fosforskābes (H 3 PO 4 ). To var arī iegūt, sākot no alumīnija hlorīda (AlCl 3 ) un nātrija fosfāta (Na 3 PO 4 ) ūdens šķīdumiem .
Alumīnija fosfāts AlPO 4 . Ondřej Mangl. Avots: Wikimedia Commons.
Alumīnija fosfātam ir ļoti augsta kušanas temperatūra, tāpēc to plaši izmanto kā ugunsizturīgas keramikas sastāvdaļu, tas ir, keramiku, kas iztur ļoti augstu temperatūru.
To lieto arī kā antacīdu kuņģim, maisījumos zobu labošanai un kā palīgvielu vakcīnām, tas ir, lai stimulētu ķermeņa imūno reakciju.
Dažiem ugunsizturīgiem betoniem ir AlPO 4 sastāvs, kas palielina šāda veida cementa mehāniskās un augstas temperatūras atbalsta īpašības.
Tas ir izmantots kā aizsargājošs vairogs, lai novērstu degošu materiālu, piemēram, noteiktu polimēru, sadedzināšanu.
Uzbūve
AlPO 4 veido Al 3+ alumīnija katjons un PO 4 3- fosfāta anjons .
Alumīnija fosfāta jonu struktūra. Autors: Marilú Stea.
Kristālisko alumīnija fosfātu sauc arī par berlinīta vai alfa fāzi (α-AlPO 4 ), un tā kristāli ir līdzīgi kā kvarcs.
Sintētiski berlinīta kristāli (α-AlPO 4 ). DMGualtieri. Avots: Wikimedia Commons.
Alumīnija fosfāta alfa fāze ir cieta viela, ko veido kovalents PO 4 un AlPO 4 tetraedru tīkls, kas mijas un ir saistīti ar skābekļa atomiem.
Šī struktūra ir izomorfiska ar silīcija dioksīdu, tas ir, tai ir tāda pati forma kā silīcija SiO 2 .
Nomenklatūra
- alumīnija fosfāts
- alumīnija monofosfāts
- fosforskābes alumīnija sāls.
Īpašības
Fiziskais stāvoklis
Kristāliski balta cieta viela.
Molekulārais svars
121,93 g / mol
Kušanas punkts
1800 ºC
Blīvums
2,56 g / cm 3
Šķīdība
Nešķīst ūdenī
Citas īpašības
AlPO 4 struktūra ir ļoti līdzīga silīcija SiO 2 struktūrai , tāpēc tai ir daudz fizikālu un ķīmisku īpašību.
Alumīnija fosfāts ir ļoti ugunsizturīgs materiāls, tas ir, tas ir izturīgs pret ļoti augstu temperatūru, nemainot tā fizisko stāvokli vai struktūru un nesadaloties.
Kristāliskais AlPO 4 vai berlinīts karsējot pārvēršas par tridimīta tipa struktūru un pēc tam par kristobalīta tipa struktūru, citām šī savienojuma formām, kas atgādina silīcija dioksīdu SiO 2 .
Alumīnija fosfāts. Ķīmiskā interese. Avots: Wikimedia Commons.
Iegūšana
Alumīnija fosfātu AlPO 4 var iegūt, reaģējot starp fosforskābi H 3 PO 4 un alumīnija oksīdu Al 2 O 3 . Nepieciešama temperatūras piemērošana, piemēram, no 100 līdz 150 ° C.
Al 2 O 3 + 2 H 3 PO 4 = 2 AlPO 4 + 3 H 2 O
To var iegūt arī savieno ūdens šķīdumu alumīnija hlorīda ALCL 3 ar ūdens šķīdumu, nātrija fosfāta Na 3 PO 4 :
AlCl 3 + Na 3 PO 4 = AlPO 4 + 3 NaCl
Izmantošana keramikā
Alumīnija fosfāts AlPO 4 bieži atrodams alumīnija oksīda keramikas izstrādājumos.
Keramika ar augstu alumīnija oksīda saturu ir viens no materiāliem, kuru cietības dēļ to izmanto tādos gadījumos, kad tas ir nepieciešams izturēt lielas slodzes un smagus apstākļus.
Šis keramikas veids ir izturīgs pret koroziju, vidē ar augstu temperatūru, karstu tvaiku vai pret atmosfēras samazināšanu, piemēram, oglekļa monoksīdu (CO).
Alumīnija keramikai ir arī zema elektriskā un siltuma vadītspēja, tāpēc to izmanto ugunsizturīgo ķieģeļu un elektriski izolējošo detaļu izgatavošanai.
Ugunsizturīgi ķieģeļu apšuvumi, kas var saturēt AlPO 4 alumīnija fosfātu . Šie ķieģeļi aizsargā no augstas temperatūras. Alexknight12. Avots: Wikimedia Commons.
Tā kā alumīnija fosfāts veidojas daudz zemākā temperatūrā nekā SiO 2 silīcija dioksīds , to ir lētāk ražot, kas ir priekšrocība keramikas ražošanā, kas piemērota prasīgiem pakalpojumiem.
Alumīnija fosfāta keramikas ražošana
Ūdens vidē izmanto alumīnija oksīdu Al 2 O 3 un fosforskābi H 3 PO 4 .
Vēlamais veidošanās pH ir 2–8, jo ir daudz izšķīdušu fosforskābes sugu, piemēram, H 2 PO 4 - un HPO 4 2 . Pie skābes pH Al 3+ jonu koncentrācija ir augsta, ko rada Al 2 O 3 alumīnija oksīda izšķīdināšana .
Vispirms tiek izveidots hidratēts alumīnija difosfāta trihidrogēns AlH 3 (PO 4 ) 2 .H 2 O:
Al 3+ + H 2 PO 4 - + HPO 4 2- + H 2 O ⇔ Alh 3 (PO 4 ) 3 .H 2 O
Tomēr pienāk laiks, kad šķīduma pH pazeminās un kļūst neitrāls, ja alumīnija oksīda Al 2 O 3 šķīdība ir zema. Šajā laikā nešķīstošais alumīnija oksīds veido slāni uz daļiņu virsmas, novēršot reakcijas turpināšanos.
Tāpēc ir jāpalielina alumīnija oksīda šķīdība, un to panāk, viegli sildot. Uzkarsējot līdz 150 ° C, želeja turpina reakciju ar alumīnija oksīdu Al 2 O 3, atbrīvojot ūdeni, un veidojas kristālisks berlinīts (alfa-AlPO 4 ).
Al 2 O 3 + 2 Alh 3 (PO 4 ) 3 .H 2 O → Alpo 4 + 4 H 2 O
Berlinīts saista atsevišķās daļiņas un veido keramiku.
Citi lietojumi
AlPO 4 izmanto kā antacīdu, kā adsorbentu, kā molekulāru sietu, kā katalizatora balstu un kā pārklājumu, lai uzlabotu izturību pret karstu koroziju. Šeit ir citas lietojumprogrammas.
Iegūstot betonu
Alumīnija fosfāts ir ugunsizturīgu vai karstumizturīgu betonu sastāvdaļa.
Tas šiem betoniem nodrošina lieliskas mehāniskās un refrakcijas īpašības, piemēram, izturību pret karstumu. Temperatūras diapazonā no 1400 līdz 1600 ° C šūnbetons, kura pamatā ir alumīnija fosfāts, ir viens no visefektīvākajiem materiāliem kā siltumizolators.
Tam nav nepieciešama žāvēšana, tā sacietēšana tiek panākta ar pašizplatīšanas eksotermisku reakciju. No šī materiāla ir iespējams sagatavot jebkuras formas un izmēra ķieģeļus.
Zobārstniecības cementos
Alumīnija fosfāts ir daļa no zobu cementiem vai materiāliem, ko izmanto bojātu zobu dziedēšanai.
Zobu cementos alumīnija oksīdu izmanto kā skābju-bāzes reakciju regulētāju, ja samazinošo efektu rada alumīnija fosfāta veidošanās uz citu materiālu daļiņām.
Šie cementi ir ļoti izturīgi pret saspiešanu un sasprindzinājumu, kas ir saistīts ar alumīnija fosfāta klātbūtni.
Zobu cementi, ko izmanto dobumu dziedēšanai, var saturēt alumīnija fosfātu. Autors: Reto Gerbers. Avots: Pixabay.
Vakcīnās
AlPO 4 daudzus gadus tiek izmantots dažādās cilvēku vakcīnās, lai pastiprinātu ķermeņa imūno reakciju. AlPO 4 tiek uzskatīts par vakcīnu "palīgvielu". Mehānisms vēl nav labi saprotams.
Ir zināms, ka AlPO 4 imūnstimulējošā iedarbība ir atkarīga no antigēna adsorbcijas procesa palīgvielā, tas ir, no tā, kā tas pielīp. Antigēns ir savienojums, kas, nonākot ķermenī, rada antivielu veidošanos, lai cīnītos ar konkrētu slimību.
Antigēnus var adsorbēt AlPO 4 ar elektrostatisko mijiedarbību vai saistoties ar ligandiem. Tie ir adsorbēti uz palīgvielas virsmas.
Turklāt tiek uzskatīts, ka arī AlPO 4 daļiņu lielumam ir ietekme. Jo mazāks ir daļiņu lielums, antivielu reakcija ir lielāka un ilgstošāka.
Vakcīnas var saturēt alumīnija fosfātu AlPO 4, lai palielinātu to efektivitāti. Autors: Tumisu. Avots: Pixabay.
Kā antipirēns polimēros
AlPO 4 ir izmantots kā antipirēns un dažu polimēru sadegšanas vai sadedzināšanas novēršanai.
AlPO 4 pievienošana polipropilēna polimēram, kam jau ir antipirēns, rada sinerģisku efektu starp abiem palēninātājiem, kas nozīmē, ka efekts ir daudz lielāks nekā abiem antipirēniem atsevišķi.
Kad polimērs tiek sadedzināts vai sadedzināts AlPO 4 klātbūtnē, veidojas alumīnija metafosfāts, kas iekļūst sadegušajā virsmā un aizpilda poras un plaisas virsmā.
Tas noved pie ļoti efektīva aizsargājoša vairoga veidošanās, lai novērstu polimēra sadedzināšanu vai sadegšanu. Citiem vārdiem sakot, AlPO 4 sablīvē sabiezējušo virsmu un novērš polimēra sadedzināšanu.
Izmantojot AlPO 4 , dažu polimēru sadegšanu var bremzēt. Autors: Hans Braxmeier. Avots: Pixabay.
Atsauces
- Abjazovs, VA (2016). Viegls ugunsizturīgais betons, kura pamatā ir alumīnija-magnija-fosfāta saistviela. Procedia Engineering 150 (2016) 1440–1445. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Vags, AS (2016). Alumīnija fosfāta keramika. Ķīmiski saistītā fosfāta keramikā (otrais izdevums). 11. nodaļa. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Mei, C. et al. (2019. gads). Alumīnija fosfāta vakcīnas palīgviela: Sastāvdaļas un lieluma analīze, izmantojot Off-Line un In-Line rīkus. Comput Struct Biotechnol J. 2019; 17: 1184-1194. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
- Qin, Z. et al. (2019. gads). Alumīnija fosfāta sinerģiskā barjeras iedarbība uz antipirēnu polipropilēnu, kura pamatā ir amonija polifosfāta / dipentaeritritola sistēma. Materiāli un dizains 181 (2019) 107913. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Vrieling, H. et al. (2019. gads). Stabilizētas alumīnija fosfāta nanodaļiņas, ko izmanto kā vakcīnas palīgvielu. Koloīdi un virsmas B: Biointer interfeisi 181 (2019) 648–656. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Schaefer, C. (2007). Zarnu un zarnu trakta zāles. Antacīdi. Narkotikās grūtniecības un zīdīšanas laikā (otrais izdevums). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Rouquerol, F. et al. (1999). Dažu jaunu adsorbentu īpašības. Adsorbcijā ar pulveriem un porainām cietām vielām. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.