- Struktura
- Nomenklatura
- Lastnosti
- Fizično stanje
- Molekularna teža
- Tališče
- Gostota
- Topnost
- Druge lastnosti
- Pridobitev
- Uporaba v keramiki
- Proizvodnja aluminijevega fosfata
- Druge uporabe
- Pri pridobivanju betona
- V zobnih cementih
- V cepivih
- Kot zaviralec gorenja v polimerih
- Reference
Aluminijev fosfat anorganska trdna snov, ki jo tvori aluminijevega iona na 3+ in fosfatnega iona PO 4 3- . Njegova kemijska formula je AlPO 4 . Je bela trdna snov, katere kristalna zgradba je podobna strukturi kremena SiO 2 . V vodi je netopna.
Lahko ga dobimo iz glinice (Al 2 O 3 ) in fosforjeve kisline (H 3 PO 4 ). Pridobimo ga lahko tudi iz vodnih raztopin aluminijevega klorida (AlCl 3 ) in natrijevega fosfata (Na 3 PO 4 ).
Aluminijev fosfat AlPO 4 . Ondřej Mangl. Vir: Wikimedia Commons.
Aluminijev fosfat ima zelo visoko tališče, zato se široko uporablja kot sestavina ognjevzdržne keramike, torej keramike, ki vzdrži zelo visoke temperature.
Uporablja se tudi kot antacid za želodec, v mešanicah za popravilo zob in kot dodatek cepivom, torej za spodbujanje imunskega odziva telesa.
Nekateri ognjevzdržni betoni imajo v svoji sestavi AlPO 4 , kar povečuje mehanske in visoko temperaturne podporne lastnosti te vrste cementa.
Uporablja se kot zaščitni ščit, ki preprečuje izgorevanje gorljivih materialov, kot so nekateri polimeri.
Struktura
AlPO 4 je sestavljen iz aluminijevega kationa Al 3+ in PO 4 3- fosfatnega aniona .
Ionska struktura aluminijevega fosfata. Avtor: Marilú Stea.
Kristalni aluminijev fosfat imenujemo tudi berlinitna ali alfa faza (α-AlPO 4 ), njegovi kristali pa so podobni kremenu.
Sintetični kristali berlinita (α-AlPO 4 ). DMGualtieri. Vir: Wikimedia Commons.
Alfa faza aluminijevega fosfata je trdna snov, ki jo tvori kovalentna mreža tetraedrov PO 4 in AlPO 4, ki se izmenjujejo in so povezana s kisikovimi atomi.
Ta struktura je izomorfna s silicijevim dioksidom, kar pomeni, da ima enako obliko kot da silicijevega SiO 2 .
Nomenklatura
- Aluminijev fosfat
- Aluminijev monofosfat
- Aluminijeva sol fosforjeve kisline.
Lastnosti
Fizično stanje
Kristalno bela trdna snov.
Molekularna teža
121,93 g / mol
Tališče
1800 ºC
Gostota
2,56 g / cm 3
Topnost
Netopen v vodi
Druge lastnosti
Struktura AlPO 4 je zelo podobna strukturi kremena SiO 2 , zato z njim deli številne fizikalne in kemijske lastnosti.
Aluminijev fosfat je zelo ognjevzdržen material, to je, da se upira zelo visokim temperaturam, ne da bi spremenil svoje fizično stanje ali strukturo in brez razpada.
Kristalna Alpo 4 ali berlinite če se segrejejo pretvori v strukturo tipa tridimit in nato tipa kristobalit strukturo, druge oblike te spojine, ki je podobno kremen SiO 2 .
Aluminijev fosfat. Kemični interes. Vir: Wikimedia Commons.
Pridobitev
Aluminijev fosfat AlPO 4 lahko dobimo z reakcijo med fosforno kislino H 3 PO 4 in glinico Al 2 O 3 . Potrebna je uporaba temperature, na primer med 100 in 150 ° C.
Al 2 O 3 + 2 H 3 PO 4 = 2 AlPO 4 + 3 H 2 O
To je mogoče dobiti tudi z vstopom vodne raztopine aluminijevega klorida ALCL 3 z vodno raztopino natrijevega fosfata Na 3 PO 4 :
AlCl 3 + Na 3 PO 4 = AlPO 4 + 3 NaCl
Uporaba v keramiki
Aluminijev fosfat AlPO 4 pogosto najdemo v sestavi glinice.
Keramika z visoko vsebnostjo glinice je eden izmed materialov, ki se zaradi svoje trdote uporablja v aplikacijah, ki zahtevajo odpornost na visoke obremenitve in težke pogoje.
Ta vrsta keramike je odporna proti koroziji, visokotemperaturnim okoljem, prisotnosti vroče pare ali zmanjšanju atmosfere, kot je ogljikov monoksid (CO).
Aluminijeva keramika ima tudi nizko električno in toplotno prevodnost, zato jo uporabljamo za izdelavo ognjevzdržnih opek in električno izolacijskih sestavnih delov.
Ognjevarne opečne obloge, ki lahko vsebujejo AlPO 4 aluminijev fosfat . Te opeke ščitijo pred visokimi temperaturami. Alexknight12. Vir: Wikimedia Commons.
Ker se aluminijev fosfat tvori pri veliko nižji temperaturi kot silicijev dioksid SiO 2 , je cenejši za proizvodnjo, kar je prednost pri izdelavi keramike, primerne za zahtevne storitve.
Proizvodnja aluminijevega fosfata
V vodnem mediju se uporabljajo glinica Al 2 O 3 in fosforjeva kislina H 3 PO 4 .
Najprimernejša tvorba pH 2-8, kot je obilo raztopljenih vrst fosforjeve kisline, kot so H 2 PO 4 - in HPO 4 2- . Pri kislem pH je koncentracija ionov Al 3+ visoka, kar izhaja iz raztapljanja aluminijevega oksida Al 2 O 3 .
Najprej hidratiziran aluminijev difosfata trihidrogensilikata ALH 3 (PO 4 ) 2 .h 2 O gel :
Al 3+ + H 2 PO 4 - + HPO 4 2- + H 2 O ⇔ AlH 3 (PO 4 ) 3 .H 2 O
Vendar pride čas, ko pH raztopine pade in postane nevtralen, kjer ima glinica Al 2 O 3 nizko topnost. V tem času netopna glinica tvori plast na površini delcev, ki preprečuje nadaljevanje reakcije.
Zato je treba povečati topnost glinice in to dosežemo z rahlim segrevanjem. Pri segrevanju na 150 ° C gel nadaljuje reakcijo z aluminijevim oksidom Al 2 O 3, ki sprošča vodo in nastane kristalni berlinit (alfa-AlPO 4 ).
Al 2 O 3 + 2 AlH 3 (PO 4 ) 3 .H 2 O → AlPO 4 + 4 H 2 O
Berlinit veže posamezne delce in tvori keramiko.
Druge uporabe
AlPO 4 se uporablja kot antacid, kot adsorbent, kot molekularno sito, kot podpora katalizatorja in kot obloga za izboljšanje odpornosti proti vroči koroziji. Tu so še druge aplikacije.
Pri pridobivanju betona
Aluminijev fosfat je sestavina ognjevzdržnih ali toplotno odpornih betonov.
Tem betonom zagotavlja odlične mehanske in lomne lastnosti, kot je odpornost na toploto. V temperaturnem območju med 1400-1600 ° C je celični beton na osnovi aluminijevega fosfata eden najbolj učinkovitih materialov kot toplotni izolator.
Ne potrebuje sušenja, njegovo utrjevanje dosežemo s samorazmnoževalno eksotermično reakcijo. Možno je pripraviti opeke iz tega materiala katere koli oblike in velikosti.
V zobnih cementih
Aluminijev fosfat je del zobnih cementa ali materialov, ki se uporabljajo za celjenje propadlih zob.
V zobnih cementih se glinica uporablja kot moderator kislinsko-baznih reakcij, kjer umirjajoči učinek nastane zaradi tvorbe aluminijevega fosfata na delcih drugih materialov.
Ti cementi predstavljajo zelo visoko odpornost na stiskanje in napetost, kar je posledica prisotnosti aluminijevega fosfata.
Zobni cementi, ki se uporabljajo za celjenje votlin, lahko vsebujejo aluminijev fosfat. Avtor: Reto Gerber Vir: Pixabay.
V cepivih
AlPO 4 se že vrsto let uporablja v različnih humanih cepivih za povečanje imunskega odziva telesa. AlPO 4 naj bi bil "adjuvans" cepivom. Mehanizem še ni dobro razumljen.
Znano je, da je imunostimulirajoči učinek AlPO 4 odvisen od procesa adsorpcije antigena do adjuvansa, torej od načina, na katerega se lepi. Antigen je spojina, ki ob vstopu v telo ustvari tvorbo protiteles za boj proti določeni bolezni.
Antigene lahko adsorbiramo na AlPO 4 z elektrostatičnimi interakcijami ali z vezanjem z ligandi. Adsorbirajo se na površini adjuvansa.
Nadalje verjame, da vpliva tudi velikost delcev AlPO 4 . Manjša velikost delcev je protitelesni odziv večji in dolgotrajnejši.
Cepiva lahko vsebujejo aluminijev fosfat AlPO 4 za povečanje njihove učinkovitosti. Avtor: Tumisu. Vir: Pixabay.
Kot zaviralec gorenja v polimerih
AlPO 4 se uporablja kot sredstvo proti požaru in preprečuje izgorevanje ali izgorevanje nekaterih polimerov.
Dodajanje AlPO 4 k polipropilenskem polimeru, ki že ima zaviralec gorenja, povzroči sinergistični učinek med obema zaviralcema, kar pomeni, da je učinek veliko večji kot učinek obeh zaviralcev gorenja.
Ko je polimer izpostavljen zgorevanju ali sežgan v prisotnosti AlPO 4 , nastane aluminijev metafosfat, ki prodira v ogljeno površino in zapolni pore in razpoke na površini.
To vodi k oblikovanju visoko učinkovitega zaščitnega ščita, ki preprečuje izgorevanje ali izgorevanje polimera. Z drugimi besedami, AlPO 4 zatesni ogljeno površino in prepreči, da bi polimer gorel.
Z AlPO 4 lahko izgorevanje nekaterih polimerov zavre. Avtor: Hans Braxmeier. Vir: Pixabay.
Reference
- Abyzov, VA (2016). Lahek ognjevzdržni beton na osnovi veziva aluminij-magnezij-fosfat. Procedia Engineering 150 (2016) 1440-1445. Pridobljeno od sciencedirect.com.
- Wagh, AS (2016). Aluminijeva fosfatna keramika. V kemično vezani fosfatni keramiki (druga izdaja). Poglavje 11. Obnovljeno iz sciencedirect.com.
- Mei, C. et al. (2019). Adjuvant cepiva z aluminijevim fosfatom: analiza sestave in velikosti z uporabo orodij brez povezave in linij. Comput Struct Biotechnol J. 2019; 17: 1184-1194. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
- Qin, Z. et al. (2019). Sinergistični pregradni učinek aluminijevega fosfata na ognjevarni polipropilen na osnovi amonijevega polifosfata / dipentaeritritola. Materiali in oblikovanje 181 (2019) 107913. Pridobljeno z sciencedirect.com.
- Vrieling, H. et al. (2019). Stabilizirani nanodelci aluminijevega fosfata, ki se uporabljajo kot adjuvans cepiva. Koloidi in površine B: Biointerface 181 (2019) 648-656. Pridobljeno od sciencedirect.com.
- Schaefer, C. (2007). Prebavila. Antacidi Pri drogah med nosečnostjo in dojenjem (druga izdaja). Pridobljeno od sciencedirect.com.
- Rouquerol, F. et al. (1999). Lastnosti nekaterih novih adsorbentov. Pri adsorpciji s praški in poroznimi trdnimi snovmi. Pridobljeno od sciencedirect.com.