Aluminiumfosfat (ALPO4) struktur, egenskaper, erhållning, användning

han Aluminiumfosfat Det är ett oorganiskt fast ämne som bildas av en aluminiumjon till³⁺ och en fosfatjon PO₄^3-. Dess kemiska formel är Alpo₄. Det är ett vitt fast ämne vars kristallina struktur liknar den hos kiseldioxid SIO₂. Det är olösligt i vatten.

Det kan erhållas från aluminiumoxid (till₂ANTINGEN₃) och fosforsyra (h₃Po₄). Det kan också erhållas baserat på vattenhaltiga aluminiumkloridlösningar (ALCL₃) och natriumfosfat (NA₃Po₄).

Alpoaluminiumfosfat₄. Ondřej Mangl [Public Domain]. Källa: Wikimedia Commons.

Aluminiumfosfat har en mycket hög fusionspunkt, så det används allmänt som en del av eldfast keramik, det vill säga keramik som uthärda mycket höga temperaturer.

Det används också som en antacida för magen, i blandningar för reparation av tänderna och som en adjuvans av vacciner, det vill säga för att stimulera organisismens immunsvar.

En del eldfast betong har Alpo₄ I sin sammansättning, som ökar de mekaniska och stödegenskaperna för höga temperaturer för denna typ av cement.

Det har använts som en skyddande sköld för att förhindra brännbara material som vissa polymerer.

[TOC]

Strukturera

Alpo₄ Det bildas av en aluminiumkatjon till³⁺ och en fosfatanjon PO₄^3-.

Jonisk struktur av aluminiumfosfat. Författare: Marilú Stea.

Kristallin aluminiumfosfat kallas också berlinit- eller alfa-fas (a-Alpo₄) och dess kristaller liknar kvarts.

Syntetiska berlinitkristaller (a-Alpo₄). Dmgualtieri [cc by-sa (https: // creativecommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)]. Källa: Wikimedia Commons.

Alpha -fasen av aluminiumfosfat är en fast bildad av ett kovalent nätverk av po tetrahedra₄ och Alpo₄ som växlar och förenas av syreatomer.

Denna struktur är isomorf med kiseldioxid, det vill säga den har samma form som SIO₂.

Nomenklatur

- Aluminiumfosfat

- Aluminiummonofosfat

- Fosforsyraaluminiumsalt.

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Kristallint vitt fast ämne.

Molekylvikt

121,93 g/mol

Smältpunkt

1800 ºC

Densitet

2,56 g/cm³

Löslighet

Olöslig i vatten

Andra egenskaper

Alpostrukturen₄ Det är mycket likt det för Sio Silica₂, Så det delar många fysiska och kemiska egenskaper för detta.

Kan tjäna dig: Disioniserat vatten

Aluminiumfosfat är ett mycket eldfast material, det vill säga det motstår mycket höga temperaturer utan att ändra dess fysiska tillstånd eller dess struktur och utan att sönderdela.

Alpo₄ Kristallin eller berlinit När den värms blir den en thundimitstruktur och sedan Christobalite -typ, andra former av denna förening som liknar den till kiseldioxid SIO₂.

Aluminiumfosfat. Chemicalinterest [Public Domain]. Källa: Wikimedia Commons.

Erhållande

Alpoaluminiumfosfat₄ Det kan erhållas genom reaktion mellan fosforsyra h₃Po₄ och aluminiumoxid al₂ANTINGEN₃. Temperaturapplikation krävs, till exempel mellan 100 och 150 ° C.

Till₂ANTINGEN₃ + 2 h₃Po₄ = 2 Alpo₄ + 3 h₂ANTINGEN

Det kan också erhållas genom att förena en vattenlösning av aluminiumklorid ALCL₃ med en vattenhaltig lösning av natriumfosfat Na₃Po₄:

Alcl₃ + Na₃Po₄ = Alpo₄ + 3 NaCl

Användning i keramik

Alpoaluminiumfosfat₄ Det finns ofta i konstitutionen av aluminiumoxid keramik.

Keramik med högt aluminiumoxidinnehåll är ett av materialen som används i applikationer där det krävs för att motstå höga belastningar och allvarliga förhållanden.

Denna typ av keramik är korrosionsbeständig, till högtemperaturmiljöer, närvaron av varm ånga eller för att minska atmosfärerna såsom kolmonoxid (CO).

Alumina -keramik har också låg elektrisk och värmeledningsförmåga, så det används för att göra eldfasta tegelstenar och isolerande komponenter i elektricitet.

Eldfast tegelbeläggning som kan innehålla aluminiumfosfat₄. Dessa tegelstenar skyddar mot höga temperaturer. AlexKnight12 [CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)]. Källa: Wikimedia Commons.

Eftersom aluminiumfosfat bildas vid en mycket lägre temperatur än SIO -kiseldioxid₂, Produktionen är billigare, vilket utgör en fördel i tillverkningen av keramik som är lämpliga för krävande tjänster.

Aluminiumfosfat keramisk tillverkning

Aluminiumoxid är van vid₂ANTINGEN₃ och fosforsyra h₃Po₄ I vattenhaltigt medium.

Den föredragna formationens pH är 2-8, eftersom det finns överflöd av upplösta fosforsyrarter, såsom H₂Po₄^- och hpo₄^2-. En sur jonkoncentration vid³⁺ Det är högt, från upplösningen av aluminiumoxid till₂ANTINGEN₃.

Kan tjäna dig: koltetraklorid (CCL4)

För det första, en alh -hydratiserad aluminiumdifardrogen trihydrogengel₃(PO₄)₂.H₂ANTINGEN:

Till³⁺ + H₂Po₄^- + Hpo₄^2- + H₂Eller ⇔ alh₃(PO₄)₃.H₂ANTINGEN

Det kommer emellertid en tid att pH för den låga lösningen och blir neutral, där aluminiumoxid till₂ANTINGEN₃ presenterar en låg löslighet. Vid denna tidpunkt bildar den olösliga aluminiet ett skikt på ytan på partiklarna som förhindrar att reaktionen fortsätter att fortsätta.

Därför är det nödvändigt att öka lösligheten för aluminiumoxid och detta uppnås smidigt. Genom att värma vid 150 ° C fortsätter gelén reaktionen med aluminiumoxid till₂ANTINGEN₃ frigör vatten och bildar den kristallina Berlinita (Alpha-Alpo₄).

Till₂ANTINGEN₃ + 2 ALH₃(PO₄)₃.H₂O → Alpo₄ + 4 h₂ANTINGEN

Berlinita ansluter sig till enskilda partiklar och keramik bildas.

Andra användningsområden

Alpo₄ Det används som en antacida, som adsorbent, som en molekylsikt, såsom katalysatorstöd och som en beläggning för att förbättra varm korrosionsmotstånd. Här är andra applikationer.

För att få betong

Aluminiumfosfat är en ingrediens i värmebeständig eldfast eller betong.

Ger utmärkta mekaniska egenskaper och brytare till dessa betong, till exempel värmemotstånd. I temperaturintervallet mellan 1400-1600 ° C är den cellulära betongen baserat på aluminiumfosfat ett av de mest effektiva materialen såsom termisk isolator.

Det kräver inte torkning, dess härdning uppnås genom en exoterm reaktion självpropagerad. Det är möjligt att förbereda tegelstenar av detta material i någon form och storlek.

I tand cement

Aluminiumfosfat är en del av tand- eller materialcement som används för att bota den karied protesen.

I tandcement används aluminiumoxid som moderator för syrabasreaktioner, där den modererande effekten beror på bildningen av aluminiumfosfat på partiklarna i andra material.

Dessa cement har mycket hög komprimering och spänningsresistens, vilket beror på närvaron av aluminiumfosfat.

Tandcement som används för att bota karies kan innehålla aluminiumfosfat. Författare: Gerber Challenge. Källa: Pixabay.

I vacciner

Alpo₄ Det har använts i många år i flera mänskliga vacciner för att förbättra kroppens immunsvar. Det sägs att Alpo₄ Det är en "adjuvans" av vacciner. Mekanismen förstås ännu inte.

Kan tjäna dig: litiumklorid (LICL): egenskaper, risker och användningar

Det är känt att Alpos immunostimuleringseffekt₄ Det beror på adsorptionsprocessen för antigenet till adjuvansen, det vill säga hur det följer detta. Ett antigen är en förening som när man går in i kroppen genererar bildandet av antikroppar för att bekämpa en specifik sjukdom.

Antigener kan adsorberas till Alpo₄ genom elektrostatiska interaktioner eller av bindningen med ligander. Adsorb på ytan av adjuvansen.

Det antas också att storleken på Alpo -partiklarna₄ Det har också inflytande. En lägre partikelstorlek är antikroppssvaret större och mer hållbart.

Vacciner kan innehålla aluminiumfosfat₄ För att öka dess effektivitet. Författare: Tumisu. Källa: Pixabay.

Som en polymerflamskyddsmedel

Alpo₄ Det har använts som IGNIPH och undvik förbränning eller förbränning av vissa polymerer.

Tillägget av Alpo₄ till en polypropylenpolymer som redan har en flamskyddare orsakar en synergistisk effekt mellan båda retarderna, vilket innebär att effekten är mycket större än för båda ignifed av separat.

När polymeren utsätts för förbränning eller bränns i närvaro av Alpo₄, Ett aluminiummetafosfat bildas som penetrerar den kolsyrade ytan och fyller porerna och sprickorna på detta.

Detta leder till bildandet av en mycket effektiv skyddssköld för att undvika bränning eller förbränning av polymeren. Med andra ord alpo₄ försegla den karboniserade ytan och förhindrar att polymeren brinner.

Med Alpo₄ Förbränningen av vissa polymerer kan försenas. Författare: Hans Braxmeier. Källa: Pixabay.

Referenser

1. Abyzov, V.TILL. (2016). Lätt eldfast betong baserad på aluminium-magnesiumfosfatbindemedel. Proceeding Engineering 150 (2016) 1440-1445. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
2. Wagh, a.S. (2016). Aluminiumfosfatkeramik. I kemiskt bundet fosfat keramik (andra upplagan). Kapitel 11. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
3. Mei, c. et al. (2019). Aluminiumfosfatvaccin Attjuvant: Analys av sammansättning och storlek som använder off-line och in-line-verktyg. Comput Struct Biotechnol J. 2019; 17: 1184-1194. NCBI återhämtade sig.Nlm.Nih.Gov.
4. Qin, Z. et al. (2019). Synergistisk barriäreffekt av aluminiumfosfat på flamskyddande polypropen baserat på ammoniumpolyfosfat/dipentaythitolsystem. Material och design 181 (2019) 107913. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
5. Vrieling, h. et al. (2019). Stabiliserad aluminiumfosfat -nanapartiklar som används som vaccinatjuvant. Kolloider och ytor B: Biointerfaces 181 (2019) 648-656. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
6. Schaefer, c. (2007). Gastrointestinal droger. Antakida. I läkemedel under graviditet och amning (andra upplagan). Återhämtat sig från Scientedirect.com.
7. Rouquerol, f. et al. (1999). Egenskaper hos som roman adsorbenter. I adsorption av krafter och porösa fasta ämnen. Återhämtat sig från Scientedirect.com.