- Struktura
- Nomenklatura
- Svojstva
- Psihičko stanje
- Molekularna težina
- Talište
- Gustoća
- Topljivost
- Ostala svojstva
- dobivanje
- Upotreba u keramici
- Proizvodnja keramičkih aluminijskih fosfata
- Ostale uporabe
- U dobivanju betona
- U zubnim cementima
- U cjepivima
- Kao sredstvo za usporavanje gorenja u polimerima
- Reference
Aluminijev fosfat anorganska krutina načinjen od iona aluminija u 3+ i fosfatnog iona PO 4 3-. Njegova kemijska formula je AlPO 4. To je bijela krutina čija je kristalna struktura slična strukturi silika SiO 2. Nerastvorljiv je u vodi.
Može se dobiti iz aluminijev oksid (Al 2 O 3) i fosforne kiseline (H- 3 PO 4). Također se mogu dobiti polazeći od vodene otopine aluminijevog klorida (ALCL 3) i natrijevog fosfata (Na 3 PO 4).
Aluminij fosfat AlPO 4. Ondřej Mangl. Izvor: Wikimedia Commons.
Aluminij fosfat ima vrlo visoku talište, pa se široko koristi kao komponenta vatrostalne keramike, to jest keramike koja podnosi vrlo visoke temperature.
Također se koristi kao antacid za želudac, u smjesama za popravak zuba i kao dodatak cjepivima, odnosno za poticanje imunološkog odgovora tijela.
Neki vatrostalni betoni imaju AlPO 4 u svom sastavu, što povećava mehanička i visokotemperaturna svojstva potpore ove vrste cementa.
Upotrebljava se kao zaštitni štit za sprečavanje izgaranja zapaljivih materijala, poput određenih polimera.
Struktura
ALPO 4 se sastoji od Al 3+ aluminij kationa i PO 4 3- fosfatni anion.
Ionska struktura aluminij-fosfata. Autor: Marilú Stea.
Kristalni aluminij fosfat također se naziva berlinitna ili alfa faza (α-AlPO 4), a njegovi su kristali slični kvarcu.
Sintetični kristali berlinita (α-AlPO 4). DMGualtieri. Izvor: Wikimedia Commons.
Alfa faza aluminij fosfata je krutina koja se formira kovalentnom mrežom tetraedra PO 4 i AlPO 4 koji se izmjenjuju i povezuju atomi kisika.
Ova struktura je izomorfan sa silika gelu, da se, ima isti oblik kao što silikagela SiO 2.
Nomenklatura
- Aluminij fosfat
- Aluminij monofosfat
- Aluminijska sol fosforne kiseline.
Svojstva
Psihičko stanje
Kristalno bijela krutina.
Molekularna težina
121,93 g / mol
Talište
1800 ºC
Gustoća
2,56 g / cm 3
Topljivost
Netopljivo u vodi
Ostala svojstva
Struktura AlPO 4 vrlo je slična strukturi silike SiO 2, pa s njim dijeli mnoga fizička i kemijska svojstva.
Aluminij fosfat je vrlo vatrostalni materijal, to jest, odupire se vrlo visokim temperaturama bez promjene fizičkog stanja ili strukture i bez raspada.
Kristalni AlPO 4 ili berlinit kada se zagrijavaju pretvara se u tridimitnu strukturu, a zatim u oblik kristobalita, drugi oblici ovog spoja koji podsećaju na silikat SiO 2.
Aluminij fosfat. Chemicalinterest. Izvor: Wikimedia Commons.
dobivanje
Aluminijev fosfat ALPO 4 može se dobiti reakcijom između fosforne kiseline H 3 PO 4 i aluminij Al 2 O 3. Potrebna je primjena temperature, na primjer između 100 i 150 ° C.
Al 2 O 3 + 2 H 3 PO 4 = 2 AlPO 4 + 3 H 2 O
On se također može dobiti spajanjem vodene otopine aluminijevog klorida ALCL 3 s vodenom otopinom natrijevog fosfata Na 3 PO 4:
AlCl 3 + Na 3 PO 4 = AlPO 4 + 3 NaCl
Upotreba u keramici
Aluminij fosfat AlPO 4 često se nalazi u tvorevinu glinice.
Keramika s visokim sadržajem glinice jedan je od materijala koji se zbog svoje tvrdoće koristi u aplikacijama u kojima je potrebno oduprijeti se velikim opterećenjima i teškim uvjetima.
Ova vrsta keramike otporna je na koroziju, pri visokim temperaturama, na prisutnost vruće pare ili na smanjenje atmosfere poput ugljičnog monoksida (CO).
Alumina keramika također ima nisku električnu i toplinsku vodljivost, zbog čega se koristi za izradu vatrostalnih opeka i električno izolacijskih komponenata.
Vatrostalne opečne obloge koje mogu sadržavati AlPO 4 aluminij fosfat. Ove cigle štite od visokih temperatura. Alexknight12. Izvor: Wikimedia Commons.
Budući da se aluminij fosfat formira na znatno nižoj temperaturi od silikatnog SiO 2, jeftinije se proizvodi, što je prednost u proizvodnji keramike pogodne za zahtjevne usluge.
Proizvodnja keramičkih aluminijskih fosfata
Aluminijev Al 2 O 3 i fosforna kiselina H 3 PO 4 koriste se u vodenom mediju.
Formiranje preferirani pH je 2-8, kao što je obilje otopljenih kiselih vrsta, kao što su fosforna H 2 PO 4 - i HPO 4 2-. Pri kiselom pH, koncentracija al 3 ili noviji iona je visok, koji dolaze iz raspada Al 2 O 3 glinice.
Prvo, hidratirani aluminij difosfat trihidrogen ALH 3 (PO 4) 2.H 2 O nastaje gel:
Al 3+ + H 2 PO 4 - + HPO 4 2- + H 2 O ⇔ AlH 3 (PO 4) 3.H 2 O
Međutim, dolazi vrijeme kada pH otopine opada i postane neutralan, gdje glinica Al 2 O 3 ima nisku topljivost. U ovom trenutku netopiva glinica formira sloj na površini čestica koji sprečava nastavak reakcije.
Stoga je potrebno povećati topljivost glinice i to se postiže laganim zagrijavanjem. Grijanjem do 150 ° C i dalje se gel reakcije sa aluminij Al 2 O 3 otpuštajućeg vodom i kristalnom berlinite (alfa-ALPO 4) nastaje.
Al 2 O 3 + 2 AlH 3 (PO 4) 3.H 2 O → AlPO 4 + 4 H 2 O
Berlinit veže pojedine čestice i tvori keramiku.
Ostale uporabe
AlPO 4 se koristi kao antacid, kao adsorbent, kao molekularno sito, kao potpora katalizatora i kao prevlaka za poboljšanje otpornosti na vruću koroziju. Evo i drugih aplikacija.
U dobivanju betona
Aluminij fosfat sastojak je vatrostalnih ili toplinski otpornih betona.
Ovim betonima pruža izvrsna mehanička i lomljiva svojstva, poput otpornosti na toplinu. U temperaturnom rasponu između 1400-1600 ° C, stanični beton na bazi aluminij-fosfata jedan je od najučinkovitijih materijala kao toplinski izolator.
Ne zahtijeva sušenje, njegovo otvrdnjavanje postiže se egzotermnom reakcijom koja se samo širi. Moguće je pripremiti cigle od ovog materijala bilo kojeg oblika i veličine.
U zubnim cementima
Aluminij fosfat dio je zubnih cementa ili materijala koji se koriste za liječenje propadlih zuba.
U zubnim cementima glinica se koristi kao moderator kiselo-baznih reakcija, pri čemu umjereni učinak nastaje zbog stvaranja aluminij-fosfata na česticama drugih materijala.
Ovi cementi predstavljaju vrlo visoku otpornost na kompresiju i napetost, što je posljedica prisutnosti aluminij-fosfata.
Zubni cementi koji se koriste za liječenje karijesa mogu sadržavati aluminij fosfat. Autor: Reto Gerber. Izvor: Pixabay.
U cjepivima
AlPO 4 koristi se duži niz godina u raznim ljudskim cjepivima za poboljšanje imunološkog odgovora tijela. Za AlPO 4 se kaže da je "pomoćnik" cjepivima. Mehanizam još nije dobro shvaćen.
Poznato je da imunostimulirajući učinak AlPO 4 ovisi o procesu adsorpcije antigena na adjuvans, odnosno o načinu na koji se on prianja. Antigen je spoj koji pri ulasku u tijelo stvara stvaranje antitijela za borbu protiv određene bolesti.
Antigeni se mogu adsorbirati na AlPO 4 elektrostatičkim interakcijama ili vezanjem s ligandima. Adsorbiraju se na površini adjuvansa.
Nadalje se vjeruje da na veličinu čestica AlPO 4 također utječe. Što je manja veličina čestica, odgovor na antitijelo je veći i dugotrajniji.
Cjepiva mogu sadržavati aluminij fosfat AlPO 4 za povećanje njihove učinkovitosti. Autor: Tumisu. Izvor: Pixabay.
Kao sredstvo za usporavanje gorenja u polimerima
AlPO 4 upotrebljava se kao sredstvo protiv vatre i za sprečavanje izgaranja ili sagorijevanja određenih polimera.
Dodavanje AlPO 4 u polipropilenski polimer koji već ima retardant plamena uzrokuje sinergistički učinak između oba usporivača, što znači da je učinak mnogo veći od efekta oba sredstva za zaštitu od požara odvojeno.
Kada se polimer podvrgne izgaranju ili spaljivanju u prisutnosti AlPO 4, nastaje aluminij metafosfat koji prodire u ugljenjenu površinu i ispunjava pore i pukotine na površini.
To dovodi do stvaranja vrlo učinkovitog zaštitnog štita za sprječavanje izgaranja ili izgaranja polimera. Drugim riječima, AlPO 4 brtvi ugljenisanu površinu i sprečava izgaranje polimera.
Sa AlPO 4, izgaranje određenih polimera može se zaustaviti. Autor: Hans Braxmeier. Izvor: Pixabay.
Reference
- Abyzov, VA (2016). Lagani vatrostalni beton na bazi veziva aluminij-magnezij-fosfat. Procedia Engineering 150 (2016) 1440-1445. Oporavljeno od sciencedirect.com.
- Wagh, AS (2016). Aluminij fosfatna keramika. U kemijski vezanom fosfatnom keramikom (drugo izdanje). Poglavlje 11. Obnovljeno od sciencedirect.com.
- Mei, C. i sur. (2019). Adjuvant cjepiva aluminijevog fosfata: analiza sastava i veličine pomoću alata za liniju i liniju. Comput Struct Biotechnol J. 2019; 17: 1184-1194. Oporavak od ncbi.nlm.nih.gov.
- Qin, Z. i sur. (2019). Sinergistički barijerski učinak aluminij-fosfata na vatrostalni polipropilen na osnovi amonijevog polifosfata / dipentaeritritola. Materijali i dizajn 181 (2019) 107913. Ostvareno od sciencedirect.com.
- Vrieling, H. i sur. (2019). Stabilizirani nanočestice aluminij fosfata koji se koriste kao adjuvans cjepiva. Koloidi i površine B: Biointerface 181 (2019) 648-656. Oporavljeno od sciencedirect.com.
- Schaefer, C. (2007). Gastrointestinalni lijekovi. Antacidi. U lijekovima tijekom trudnoće i dojenja (drugo izdanje). Oporavljeno od sciencedirect.com.
- Rouquerol, F. i sur. (1999). Svojstva nekih novih adsorbensa. Pri adsorpciji u prahu i porozne krute tvari. Oporavljeno od sciencedirect.com.