- هيكل فوسفات الكالسيوم
- فوسفات الكالسيوم غير المتبلور
- وبقية أفراد الأسرة
- الخصائص الفيزيائية والكيميائية
- الأسماء
- الوزن الجزيئي الغرامي
- الوصف المادي
- المذاق
- نقطة الانصهار
- الذوبان
- كثافة
- معامل الانكسار
- المحتوى الحراري القياسي للتكوين
- درجة حرارة التخزين
- الرقم الهيدروجيني
- تدريب
- نترات الكالسيوم وفوسفات هيدروجين الأمونيوم
- هيدروكسيد الكالسيوم وحمض الفوسفوريك
- التطبيقات
- في أنسجة العظام
- الأسمنت الحيوي
- الأطباء
- الآخرين
- المراجع
و فوسفات الكالسيوم هو ملح غير عضوي والتعليم العالي الذي هو الكالسيوم الصيغة الكيميائية 3 (PO 4) 2. تنص الصيغة على أن تركيبة هذا الملح هي 3: 2 للكالسيوم والفوسفات ، على التوالي. يمكن رؤية ذلك مباشرة في الصورة أدناه ، حيث يتم عرض Ca 2+ الكاتيون و PO 4 3- الأنيون. لكل ثلاثة Ca 2+ هناك نوعان من PO 4 3- يتفاعلان معهم.
من ناحية أخرى ، يشير فوسفات الكالسيوم إلى سلسلة من الأملاح التي تختلف اعتمادًا على نسبة الكالسيوم / الفسفور ، وكذلك درجة الماء ودرجة الحموضة. في الواقع ، هناك العديد من أنواع فوسفات الكالسيوم الموجودة والتي يمكن تصنيعها. ومع ذلك ، بعد تسمية الحرف ، يشير فوسفات الكالسيوم فقط إلى tricalcium ، الذي سبق ذكره.
النسبة والأيونات في فوسفات ثلاثي الكالسيوم. المصدر: RicHard-59 ، من ويكيميديا كومنز
جميع فوسفات الكالسيوم ، بما في ذلك Ca 3 (PO 4) 2 ، هي مواد صلبة بيضاء مع درجات خفيفة من الرمادي. يمكن أن تكون حبيبية ، دقيقة ، بلورية ، ولها أحجام جسيمية حول ميكرون ؛ وحتى الجسيمات النانوية من هذه الفوسفات تم تحضيرها ، والتي صممت بواسطتها مواد متوافقة حيوياً مع العظام.
يرجع هذا التوافق الحيوي إلى حقيقة أن هذه الأملاح توجد في الأسنان ، وباختصار ، في أنسجة عظام الثدييات. على سبيل المثال ، هيدروكسيباتيت هو فوسفات الكالسيوم البلوري ، والذي يتفاعل بدوره مع طور غير متبلور من نفس الملح.
هذا يعني أن هناك فوسفات الكالسيوم غير متبلور وبلوري. لهذا السبب ، ليس من المستغرب التنوع والخيارات المتعددة عند تصنيع المواد القائمة على فوسفات الكالسيوم ؛ المواد التي يهتم الباحثون كل يوم بخصائصها أكثر في جميع أنحاء العالم للتركيز على ترميم العظام.
هيكل فوسفات الكالسيوم
فوسفات الكالسيوم في معدن ويتلوكيت. المصدر: Smokefoot ، من ويكيميديا كومنز
تُظهر الصورة العلوية بنية كاليكو فوسفات تريباسيك في معدن وايتلوكيت الغريب ، والذي يمكن أن يحتوي على المغنيسيوم والحديد كشوائب.
على الرغم من أنه قد يبدو للوهلة الأولى معقدًا ، فمن الضروري توضيح أن النموذج يفترض تفاعلات تساهمية بين ذرات الأكسجين في الفوسفات والمراكز المعدنية للكالسيوم.
كتمثيل ، فإنه صحيح ، ومع ذلك ، فإن التفاعلات كهروستاتيكية ؛ وهذا يعني أن الكاتيونات Ca 2+ تنجذب إلى PO 4 3- (Ca 2+ - O-PO 3 3-) الأنيونات. مع أخذ ذلك في الاعتبار ، من المفهوم لماذا في الصورة يحيط الكالسيوم (الكرات الخضراء) بذرات الأكسجين سالبة الشحنة (الكرات الحمراء).
نظرًا لوجود عدد كبير جدًا من الأيونات ، فإنه لا يُظهر ترتيبًا أو نمطًا متماثلًا. يتبنى Ca 3 (PO 4) 2 في درجات حرارة منخفضة (T <1000 ° C) خلية وحدة مناظرة لنظام بلوري معيني الوجوه ؛ يُعرف هذا متعدد الأشكال باسم β-Ca 3 (PO 4) 2 (β-TCP ، لاختصاره باللغة الإنجليزية).
في درجات الحرارة المرتفعة ، من ناحية أخرى ، يتحول إلى متعدد الأشكال α-Ca 3 (PO 4) 2 (α-TCP) ، والتي تتوافق خلية وحدتها مع نظام بلوري أحادي الميل. في درجات حرارة أعلى ، يمكن أيضًا تشكيل متعدد الأشكال α'-Ca 3 (PO 4) 2 ، الذي له بنية بلورية سداسية.
فوسفات الكالسيوم غير المتبلور
تم ذكر الهياكل البلورية لفوسفات الكالسيوم ، وهو أمر متوقع من الملح. ومع ذلك ، فهي قادرة على إظهار هياكل غير منتظمة وغير متماثلة ، مرتبطة بنوع من "زجاج فوسفات الكالسيوم" أكثر من ارتباطها بالبلورات بالمعنى الدقيق للكلمة لتعريفها.
عندما يحدث هذا ، يقال أن فوسفات الكالسيوم له بنية غير متبلورة (ACP ، فوسفات الكالسيوم غير المتبلور). يشير العديد من المؤلفين إلى هذا النوع من الهياكل باعتباره مسؤولاً عن الخصائص البيولوجية لـ Ca 3 (PO 4) 2 في أنسجة العظام ، ويمكن إصلاحه وتقليده الحيوي.
من خلال توضيح هيكلها عن طريق الرنين المغناطيسي النووي (NMR) ، تم العثور على وجود OH - و HPO 4 2 - أيونات في ACP. تتشكل هذه الأيونات من خلال التحلل المائي لأحد الفوسفات:
PO 4 3- + H 2 O <=> HPO 4 2- + OH -
نتيجة لذلك ، يصبح الهيكل الحقيقي لـ ACP أكثر تعقيدًا ، حيث يتم تمثيل تكوين أيوناته بالصيغة: Ca 9 (PO 4) 6-x (HPO 4) x (OH) x. يشير 'x' إلى درجة الماء ، لأنه إذا كانت x = 1 ، فإن الصيغة ستكون: Ca 9 (PO 4) 5 (HPO 4) (OH).
الهياكل المختلفة التي قد يكون لها ACP تعتمد على النسب المولية Ca / P ؛ أي الكميات النسبية للكالسيوم والفوسفات التي تغير كل مكوناتها الناتجة.
وبقية أفراد الأسرة
فوسفات الكالسيوم هي في الواقع عائلة من المركبات غير العضوية ، والتي بدورها يمكن أن تتفاعل مع مصفوفة عضوية.
يتم الحصول على الفوسفات الأخرى "ببساطة" عن طريق تغيير الأنيونات المصاحبة للكالسيوم (PO 4 3- ، HPO 4 2- ، H 2 PO 4 - ، OH -) ، وكذلك نوع الشوائب في المادة الصلبة. وبالتالي ، فإن ما يصل إلى أحد عشر أو أكثر من فوسفات الكالسيوم ، لكل منها هيكلها وخصائصها ، يمكن أن تنشأ بشكل طبيعي أو صناعي.
سيتم ذكر بعض الفوسفات والتركيبات والصيغ الكيميائية الخاصة بكل منها أدناه:
- ثنائي هيدرات فوسفات هيدروجين الكالسيوم ، CaHPO 4 ∙ 2H 2 O: أحادي الميل.
- فوسفات هيدروجين الكالسيوم أحادي الهيدرات ، Ca (H 2 PO 4) 2 ∙ H 2 O: triclinic.
-فوسفات ثنائي حامض لا مائي ، Ca (H 2 PO 4) 2: ثلاثي الميل.
- أوكتاكالسيوم هيدروجين فوسفات (OCP) ، Ca 8 H 2 (PO 4) 6: ثلاثي كلينيك. إنه مقدمة في تخليق هيدروكسيباتيت.
- هيدروكسيباتيت ، Ca 5 (PO 4) 3 OH: سداسي.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
الأسماء
-فوسفات الكالسيوم
-فوسفات ثلاثي الكالسيوم
- ثنائي فوسفات الكالسيوم
الوزن الجزيئي الغرامي
310.74 جم / مول.
الوصف المادي
وهي مادة صلبة بيضاء عديمة الرائحة.
المذاق
لا طعم له.
نقطة الانصهار
1670 درجة كلفن (1391 درجة مئوية).
الذوبان
- غير قابل للذوبان عمليا في الماء.
- غير قابل للذوبان في الإيثانول.
- قابل للذوبان في حمض الهيدروكلوريك المخفف وحمض النيتريك.
كثافة
3.14 جم / سم 3.
معامل الانكسار
1،629
المحتوى الحراري القياسي للتكوين
4126 كيلو كالوري / مول.
درجة حرارة التخزين
2-8 درجة مئوية.
الرقم الهيدروجيني
6-8 في معلق مائي 50 جم / لتر من فوسفات الكالسيوم.
تدريب
نترات الكالسيوم وفوسفات هيدروجين الأمونيوم
هناك العديد من الطرق لإنتاج أو تكوين فوسفات الكالسيوم. يتكون أحدهما من خليط من أملاحين ، Ca (NO 3) 2 ∙ 4H 2 O ، و (NH 4) 2 HPO 4 ، المذاب مسبقًا في الكحول المطلق والماء ، على التوالي. يوفر أحد الملح الكالسيوم والآخر الفوسفات.
من هذا الخليط يترسب ACP ، والذي يتعرض بعد ذلك للتسخين في فرن عند 800 درجة مئوية لمدة ساعتين. نتيجة لهذا الإجراء ، يتم الحصول على β-Ca 3 (PO 4) 2. من خلال التحكم الدقيق في درجات الحرارة ، والإثارة ، وأوقات التلامس ، يمكن أن يحدث تكوين بلورات نانوية.
لتشكيل α-Ca 3 (PO 4) 2 متعدد الأشكال ، من الضروري تسخين الفوسفات فوق 1000 درجة مئوية. يتم إجراء هذا التسخين في وجود أيونات معدنية أخرى ، والتي تعمل على استقرار هذا متعدد الأشكال بدرجة كافية بحيث يمكن استخدامه في درجة حرارة الغرفة ؛ أي أنه يظل في حالة تعريف مستقرة.
هيدروكسيد الكالسيوم وحمض الفوسفوريك
يمكن أيضًا تكوين فوسفات الكالسيوم عن طريق خلط محاليل هيدروكسيد الكالسيوم وحمض الفوسفوريك ، مما ينتج عنه معادلة حمض القاعدة. بعد نصف يوم من النضج في السوائل الأم ، وترشيحها وغسلها وتجفيفها ونخلها ، يتم الحصول على مسحوق فوسفات غير متبلور حبيبي ، ACP.
يتفاعل هذا المنتج مع درجات حرارة عالية ، ويتحول وفقًا للمعادلات الكيميائية التالية:
2Ca 9 (HPO 4) (PO 4) 5 (OH) => 2Ca 9 (P 2 O 7) 0.5 (PO 4) 5 (OH) + H 2 O (عند T = 446.60 درجة مئوية)
2Ca 9 (P 2 O 7) 0.5 (PO 4) 5 (OH) => 3Ca 3 (PO 4) 2 + 0.5H 2 O (عند T = 748.56 درجة مئوية)
بهذه الطريقة ، يتم الحصول على β-Ca 3 (PO 4) 2 ، وهو متعدد الأشكال الأكثر شيوعًا وثباتًا.
التطبيقات
في أنسجة العظام
Ca 3 (PO 4) 2 هو المكون الرئيسي غير العضوي لرماد العظام. وهو أحد مكونات عمليات زرع استبدال العظام ، ويفسر ذلك من خلال تشابهه الكيميائي مع المعادن الموجودة في العظام.
تُستخدم المواد الحيوية لفوسفات الكالسيوم لتصحيح عيوب العظام وفي طلاء الأطراف الاصطناعية المصنوعة من معدن التيتانيوم. يترسب عليها فوسفات الكالسيوم ، مما يؤدي إلى عزلها عن البيئة وإبطاء عملية تآكل التيتانيوم.
تُستخدم فوسفات الكالسيوم ، بما في ذلك Ca 3 (PO 4) 2 ، في صناعة مواد السيراميك. هذه المواد متوافقة حيويًا ، وتستخدم حاليًا لاستعادة فقدان العظام السنخية الناتج عن أمراض اللثة والتهابات اللبية وغيرها من الحالات.
ومع ذلك ، يجب استخدامها فقط لتسريع إصلاح العظام حول الذروة ، في المناطق التي لا يوجد فيها عدوى بكتيرية مزمنة.
يمكن استخدام فوسفات الكالسيوم لإصلاح عيوب العظام عندما لا يمكن استخدام طعم عظمي ذاتي المنشأ. يمكن استخدامه بمفرده أو بالاشتراك مع بوليمر قابل للتحلل الحيوي وقابل للامتصاص ، مثل حمض البولي جليكوليك.
الأسمنت الحيوي
أسمنت فوسفات الكالسيوم (CPC) هو خزف حيوي آخر يستخدم في إصلاح أنسجة العظام. يتم تصنيعه عن طريق خلط مسحوق أنواع مختلفة من فوسفات الكالسيوم مع الماء لتشكيل عجينة. يمكن حقن العجينة أو تركيبها على عيب العظام أو التجويف.
يتم تشكيل الأسمنت ، وإعادة امتصاصه تدريجيًا ، واستبداله بعظام مشكلة حديثًا.
الأطباء
-Ca 3 (PO 4) 2 هو ملح أساسي ، ولهذا يستخدم كمضاد للحموضة لتحييد حموضة المعدة الزائدة وزيادة درجة الحموضة. في معاجين الأسنان ، يوفر مصدرًا للكالسيوم والفوسفات لتسهيل عملية إعادة تمعدن الأسنان وإرقاء العظام.
- يستخدم أيضًا كمكمل غذائي ، على الرغم من أن أرخص طريقة لتزويد الكالسيوم هي استخدام كربوناته وسيتراته.
- يمكن استخدام فوسفات الكالسيوم في علاج التكزز ونقص كالسيوم الدم الكامن وعلاج الصيانة. كما أنه مفيد في إضافة الكالسيوم أثناء الحمل والرضاعة.
- يستخدم في معالجة التلوث بالنظائر المشعة المشعة (Ra-226) والسترونشيوم (Sr-90). يمنع فوسفات الكالسيوم امتصاص النظائر المشعة في الجهاز الهضمي ، مما يحد من الضرر الذي تسببه.
الآخرين
- يستخدم فوسفات الكالسيوم كعلف للطيور. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في معاجين الأسنان للتحكم في الجير.
- يستخدم كعامل مانع للتكتل ، على سبيل المثال لمنع ضغط ملح الطعام.
- يعمل كعامل تبيض دقيق. وفي الوقت نفسه ، في شحم الخنزير ، يمنع التلوين غير المرغوب فيه ويحسن حالة القلي.
المراجع
- Tung MS (1998) فوسفات الكالسيوم: التركيب والتركيب والذوبان والاستقرار. في: أمجد ز. (محرران) فوسفات الكالسيوم في النظم البيولوجية والصناعية. سبرينغر ، بوسطن ، ماساتشوستس.
- لانجلانج ليو ، يانزينج وو ، تشاو شو ، سوشون يو ، زياوبي وو ، وهونجليان داي. (2018). "توليف ، توصيف فوسفات النانو β-Tricalcium وتثبيط خلايا سرطان الخلايا الكبدية ،" مجلة المواد النانوية ، المجلد. 2018 ، معرف المقالة 7083416 ، 7 صفحات ، 2018.
- كومبس ، المسيح وري ، كريستيان. (2010). فوسفات الكالسيوم غير المتبلور: التركيب والخصائص والاستخدامات في المواد الحيوية. اكتا بيوماتيرياليا ، المجلد. 6 (رقم 9). ص. 3362-3378. ISSN 1742-7061
- ويكيبيديا. (2019). فوسفات ثلاثي الكالسيوم. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
- عابدة وآخرون (2017). مسحوق فوسفات ثلاثي الكالسيوم: قدرات التحضير والتوصيف والضغط. مجلة البحر الأبيض المتوسط للكيمياء 2017 ، 6 (3) ، 71-76.
- بوبكيم. (2019). فوسفات الكالسيوم. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- إلسفير. (2019). فوسفات الكالسيوم. العلوم المباشرة. تم الاسترجاع من: sciencedirect.com