- بناء
- التسمية
- الخصائص
- الحالة الفيزيائية
- الوزن الجزيئي الغرامي
- نقطة الانصهار
- كثافة
- الذوبان
- خصائص أخرى
- الحصول
- استخدم في السيراميك
- صناعة سيراميك فوسفات الألومنيوم
- استخدامات اخرى
- في الحصول على الخرسانة
- في أسمنت الأسنان
- في اللقاحات
- كمثبط للهب في البوليمرات
- المراجع
و فوسفات الألومنيوم هو الصلبة غير العضوية التي شكلتها أيون الألومنيوم إلى 3+ وPO الفوسفات أيون 4 3-. صيغته الكيميائية هي AlPO 4. وهي مادة صلبة بيضاء يتشابه تركيبها البلوري مع السيليكا SiO 2. إنه غير قابل للذوبان في الماء.
يمكن الحصول عليها من الألومينا (Al 2 O 3) وحمض الفوسفوريك (H 3 PO 4). يمكن الحصول عليه أيضًا بدءًا من المحاليل المائية لكلوريد الألومنيوم (AlCl 3) وفوسفات الصوديوم (Na 3 PO 4).
فوسفات الألومنيوم AlPO 4. Ondřej Mangl. المصدر: ويكيميديا كومنز.
يحتوي فوسفات الألومنيوم على نقطة انصهار عالية جدًا ، وهذا هو سبب استخدامه على نطاق واسع كمكون من مكونات السيراميك الحراري ، أي السيراميك الذي يتحمل درجات حرارة عالية جدًا.
كما أنه يستخدم كمضاد للحموضة للمعدة ، وفي خلائط لترميم الأسنان وكمساعد للقاحات ، أي لتحفيز الاستجابة المناعية للجسم.
تحتوي بعض الخرسانة المقاومة للصهر على AlPO 4 في تركيبها ، مما يزيد من خصائص الدعم الميكانيكية والحرارة العالية لهذا النوع من الأسمنت.
تم استخدامه كدرع وقائي لمنع احتراق المواد القابلة للاحتراق مثل بعض البوليمرات.
بناء
يتكون AlPO 4 من كاتيون ألومنيوم Al 3+ وأنيون فوسفات PO 4 3-.
التركيب الأيوني لفوسفات الألومنيوم. المؤلف: Marilú Stea.
يسمى فوسفات الألومنيوم المتبلور أيضًا بمرحلة البرلينييت أو مرحلة ألفا (α-AlPO 4) وتتشابه بلوراته مع الكوارتز.
بلورات البرلينيت الاصطناعية (α-AlPO 4). DMGualtieri. المصدر: ويكيميديا كومنز.
طور ألفا من فوسفات الألومنيوم عبارة عن مادة صلبة تتكون من شبكة تساهمية من رباعي السطوح من PO 4 و AlPO 4 التي تتناوب وترتبط بواسطة ذرات الأكسجين.
هذا الهيكل متماثل مع السيليكا ، أي أنه له نفس شكل السيليكا SiO 2.
التسمية
- فوسفات الألومنيوم
- أحادي فوسفات الألومنيوم
- ملح الألمنيوم لحمض الفوسفوريك.
الخصائص
الحالة الفيزيائية
صلبة بيضاء بلورية.
الوزن الجزيئي الغرامي
121.93 جم / مول
نقطة الانصهار
1800 درجة مئوية
كثافة
2.56 جم / سم 3
الذوبان
غير قابل للذوبان في الماء
خصائص أخرى
هيكل AlPO 4 مشابه جدًا لهيكل السيليكا SiO 2 ، لذلك فهو يشترك في العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية.
فوسفات الألومنيوم مادة شديدة المقاومة للحرارة ، أي أنها تقاوم درجات الحرارة العالية جدًا دون تغيير حالتها الفيزيائية أو هيكلها وبدون تحلل.
يتحول AlPO 4 أو البرلينييت البلوري عند تسخينه إلى هيكل من النوع ثلاثي الأبعاد ثم هيكل من النوع الكريستوباليت ، وأشكال أخرى من هذا المركب تشبه السيليكا SiO 2.
فوسفات الألومنيوم. اهتمام كيميائي. المصدر: ويكيميديا كومنز.
الحصول
يمكن الحصول على فوسفات الألومنيوم AlPO 4 عن طريق التفاعل بين حمض الفوسفوريك H 3 PO 4 والألومينا Al 2 O 3. تطبيق درجة الحرارة مطلوب ، على سبيل المثال بين 100 و 150 درجة مئوية.
Al 2 O 3 + 2 H 3 PO 4 = 2 AlPO 4 + 3 H 2 O
يمكن الحصول عليه أيضًا من خلال ضم محلول مائي من كلوريد الألومنيوم AlCl 3 مع محلول مائي من فوسفات الصوديوم Na 3 PO 4:
AlCl 3 + Na 3 PO 4 = AlPO 4 + 3 NaCl
استخدم في السيراميك
غالبًا ما يوجد فوسفات الألومنيوم AlPO 4 في دستور سيراميك الألومينا.
الخزف الذي يحتوي على نسبة عالية من الألومينا هو أحد المواد التي تستخدم في التطبيقات التي تتطلب مقاومة الأحمال العالية والظروف القاسية بسبب صلابته.
هذا النوع من السيراميك مقاوم للتآكل ، لبيئات درجات الحرارة العالية ، لوجود البخار الساخن أو لتقليل الأجواء مثل أول أكسيد الكربون (CO).
يحتوي سيراميك الألومينا أيضًا على موصلية كهربائية وحرارية منخفضة ، وهذا هو السبب في استخدامه لصنع الطوب الحراري والمكونات العازلة كهربائياً.
بطانات من الطوب الحراري التي قد تحتوي على AlPO 4 من فوسفات الألومنيوم. هذه الطوب تحمي من درجات الحرارة العالية. أليكس نايت 12. المصدر: ويكيميديا كومنز.
نظرًا لأن فوسفات الألومنيوم يتشكل عند درجة حرارة أقل بكثير من السيليكا SiO 2 ، فمن الأرخص إنتاجه ، وهي ميزة في تصنيع السيراميك المناسب للخدمات المطلوبة.
صناعة سيراميك فوسفات الألومنيوم
يتم استخدام الألومينا Al 2 O 3 وحمض الفوسفوريك H 3 PO 4 في الوسط المائي.
يكون الرقم الهيدروجيني المفضل للتكوين هو 2-8 ، حيث توجد وفرة من أنواع حامض الفوسفوريك المذاب ، مثل H 2 PO 4 - و HPO 4 2-. في درجة الحموضة الحمضية ، يكون تركيز أيونات Al 3+ مرتفعًا ، قادمًا من انحلال Al 2 O 3 الألومينا.
أولاً ، يتم تكوين هلام ثنائي فوسفات الألومنيوم المائي ثلاثي الهيدروجين 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
ومع ذلك ، يأتي وقت ينخفض فيه الرقم الهيدروجيني للمحلول ويصبح متعادلًا ، حيث يكون للألومينا Al 2 O 3 قابلية منخفضة للذوبان. في هذا الوقت تشكل الألومينا غير القابلة للذوبان طبقة على سطح الجزيئات تمنع استمرار التفاعل.
لذلك من الضروري زيادة قابلية ذوبان الألومينا ويتم تحقيق ذلك عن طريق التسخين بلطف. عند التسخين إلى 150 درجة مئوية ، يستمر الجل في التفاعل مع الألومينا Al 2 O 3 المطلق للماء ويتشكل البرلينييت البلوري (alpha-AlPO 4).
Al 2 O 3 + 2 AlH 3 (PO 4) 3.H 2 O → AlPO 4 + 4 H 2 O
يربط البرلينيت الجزيئات الفردية ويشكل السيراميك.
استخدامات اخرى
يستخدم AlPO 4 كمضاد للحموضة ، وممتاز ، ومنخل جزيئي ، وكدعم محفز وكطلاء لتحسين مقاومة التآكل الساخن. فيما يلي تطبيقات أخرى.
في الحصول على الخرسانة
فوسفات الألومنيوم هو أحد مكونات الخرسانة المقاومة للحرارة أو المقاومة للحرارة.
يوفر خصائص ميكانيكية وانكسارية ممتازة لهذه الخرسانة ، مثل مقاومة الحرارة. في نطاق درجة الحرارة بين 1400-1600 درجة مئوية ، تعتبر الخرسانة الخلوية القائمة على فوسفات الألومنيوم واحدة من أكثر المواد كفاءة كعازل حراري.
لا يتطلب التجفيف ، ويتحقق تصلبها من خلال تفاعل طارد للحرارة ينتشر ذاتيًا. يمكن تحضير طوب من هذه المادة بأي شكل وحجم.
في أسمنت الأسنان
فوسفات الألومنيوم هو جزء من أسمنت الأسنان أو المواد المستخدمة في علاج تسوس الأسنان.
في أسمنت الأسنان ، يتم استخدام الألومينا كمهدئ للتفاعلات الحمضية القاعدية ، حيث يرجع تأثير التهدئة إلى تكوين فوسفات الألومنيوم على جزيئات المواد الأخرى.
تمثل هذه الأسمنت مقاومة عالية جدًا للضغط والتوتر ، وذلك بسبب وجود فوسفات الألومنيوم.
قد تحتوي أسمنت الأسنان المستخدمة في علاج التجاويف على فوسفات الألومنيوم. المؤلف: ريتو جربر. المصدر: Pixabay.
في اللقاحات
تم استخدام AlPO 4 لسنوات عديدة في العديد من اللقاحات البشرية لتعزيز الاستجابة المناعية للجسم. يقال إن AlPO 4 هو "مساعد" للقاحات. الآلية ليست مفهومة جيدا بعد.
من المعروف أن تأثير التحفيز المناعي لـ AlPO 4 يعتمد على عملية امتزاز المستضد للمادة المساعدة ، أي على الطريقة التي يلتصق بها. المستضد هو مركب يولد عند دخوله الجسم تكوين أجسام مضادة لمحاربة مرض معين.
يمكن امتزاز المستضدات إلى AlPO 4 عن طريق التفاعلات الكهروستاتيكية أو عن طريق الارتباط بالروابط. يتم كثفهم على سطح المادة المساعدة.
ويعتقد أيضًا أن حجم جسيمات AlPO 4 له تأثير أيضًا. كلما كان حجم الجسيمات أصغر ، كانت استجابة الجسم المضاد أكبر وطويلة الأمد.
قد تحتوي اللقاحات على فوسفات الألومنيوم AlPO 4 لزيادة فعاليتها. المؤلف: Tumisu. المصدر: Pixabay.
كمثبط للهب في البوليمرات
تم استخدام AlPO 4 كمثبط للحريق ولمنع احتراق أو احتراق بعض البوليمرات.
تؤدي إضافة AlPO 4 إلى بوليمر بولي بروبيلين يحتوي بالفعل على مثبط للهب إلى حدوث تأثير تآزري بين كلا المثبطين ، مما يعني أن التأثير أكبر بكثير من تأثير كل من مثبطات الحريق بشكل منفصل.
عندما يتم حرق البوليمر أو حرقه في وجود AlPO 4 ، يتم تكوين ميتافوسفات الألومنيوم الذي يخترق السطح المتفحم ويملأ المسام والشقوق الموجودة في السطح.
يؤدي هذا إلى تكوين درع واقي عالي الكفاءة لمنع احتراق البوليمر أو احتراقه. بمعنى آخر ، يحكم AlPO 4 السطح المتفحم ويمنع البوليمر من الاحتراق.
مع AlPO 4 يمكن إعاقة احتراق بعض البوليمرات. المؤلف: هانز براكسمير. المصدر: Pixabay.
المراجع
- أبيزوف ، فيرجينيا (2016). خرسانة حرارية خفيفة الوزن تعتمد على مادة رابطة الألومنيوم والمغنيسيوم والفوسفات. هندسة بروسيديا 150 (2016) 1440-1445. تعافى من sciencedirect.com.
- واغ ، آس (2016). سيراميك فوسفات الألومنيوم. في سيراميك الفوسفات المرتبط كيميائياً (الإصدار الثاني). الفصل 11. تعافى من sciencedirect.com.
- مي ، سي وآخرون. (2019). مساعد لقاح فوسفات الألومنيوم: تحليل التركيب والحجم باستخدام أدوات خارج الخط والخط. Comput Struct Biotechnol J. 2019 ؛ 17: 1184-1194. تعافى من ncbi.nlm.nih.gov.
- تشين ، زد وآخرون. (2019). تأثير الحاجز التآزري لفوسفات الألومنيوم على مادة البولي بروبيلين المثبطة للهب على أساس نظام بولي فوسفات الأمونيوم / ثنائي إريثريتول. المواد والتصميم 181 (2019) 107913. تم الاسترجاع من sciencedirect.com.
- فريلينغ ، هـ وآخرون. (2019). تستخدم جسيمات فوسفات الألومنيوم النانوية المستقرة كعامل مساعد للقاح. الغرويات والأسطح ب: Biointerfaces 181 (2019) 648-656. تعافى من sciencedirect.com.
- شايفر ، سي (2007). أدوية الجهاز الهضمي. مضادات الحموضة. في العقاقير أثناء الحمل والرضاعة (الإصدار الثاني). تعافى من sciencedirect.com.
- Rouquerol ، F. et al. (1999). خصائص بعض الممتزات الجديدة. في الامتزاز بواسطة المساحيق والمواد الصلبة المسامية. تعافى من sciencedirect.com.