- Estructura de l'fosfat de calci
- Fosfat de calci amorf
- La resta de la família
- Propietats físiques i químiques
- noms
- pes molecular
- Descripció física
- sabor
- Punt de fusió
- solubilitat
- densitat
- Índex de refracció
- Entalpia estàndard de formació
- Temperatura d'emmagatzematge
- pH
- formació
- Nitrat de calci i hidrogen fosfat d'amoni
- Hidròxid de calci i àcid fosfòric
- usos
- En el teixit ossi
- ciments biocerámicos
- metges
- altres
- referències
El fosfat de calci és una sal inorgànica i terciària la fórmula química és Ca 3 (PO 4) 2. La fórmula estableix que la composició d'aquesta sal és de 3: 2 per al calci i el fosfat, respectivament. Això es pot veure directament en la imatge inferior, on es mostra el catió Ca 2+ i l'anió PO 4 3-. Per cada tres Ca 2+ hi ha dos PO 4 3- interaccionant amb ells.
D'altra banda, el fosfat de calci es refereix a una sèrie de sals que varien en funció de la relació Ca / P, així com de l'grau d'hidratació i el pH. De fet, són molts els tipus de fosfats de calci que existeixen i poden sintetitzar. No obstant això, seguint a peu de la lletra la nomenclatura, el fosfat de calci al·ludeix únicament a l'tricàlcic, el ja esmentat.
Proporció i ions en el fosfat tricàlcic. Font: Richard-59, from Wikimedia Commons
Tots els fosfats de calci, incloent a Ca 3 (PO 4) 2, són sòlids de color blanc amb lleugeres tonalitats grisenques. Poden ser granulars, fins, cristal·lins, i tenir mides de partícules que ronden els micròmetres; i inclusivament, s'han preparat nanopartícules d'aquests fosfats, amb les quals es dissenyen materials biocompatibles per als ossos.
Aquesta biocompatibilitat es deu a que les sals es troben en les dents i debatut en els teixits ossis dels mamífers. Per exemple, la hidroxiapatita és un fosfat de calci cristal·lí, els quals al seu torn interaccionen amb una fase amorfa de la mateixa sal.
Això vol dir que hi ha fosfats de calcis amorfs i cristal·lins. Per aquesta raó no és d'estranyar la diversitat i múltiples opcions a l'hora de sintetitzar materials amb base de fosfats de calci; materials en les propietats cada dia es mostren més interessats investigadors a nivell mundial per focalitzar-se en la restauració dels ossos.
Estructura de l'fosfat de calci
Fosfat de calci en el mineral whitlockita. Font: Smokefoot, from Wikimedia Commons
A la imatge superior es mostra l'estructura de l'fosfat de calico tribàsic en l'estrany mineral whitlockita, el qual pot contenir magnesi i ferro com a impureses.
Encara que a primera vista pugui semblar complexa, cal aclarir que el model assumeix interaccions covalents entre els àtoms d'oxigen dels fosfats i els centres metàl·lics de calci.
A manera de representació resulta vàlid, però, les interaccions són electrostàtiques; és a dir, els cations Ca 2+ senten atracció pels anions PO 4 3- (Ca 2+ - O-PO 3 3-). Amb això en ment, s'entén per què en la imatge el calci (esferes verds) estan envoltades dels àtoms d'oxigen carregats negativament (esferes vermelles).
A l'haver tants ions, no deixa visible un arranjament o patró simètric. El Ca 3 (PO 4) 2 adopta a baixes temperatures (T <1000 ° C) una cel·la unitària corresponent a un sistema cristal·lí romboèdric; a aquest polimorf se li coneix amb el nom de β-Ca 3 (PO 4) 2 (β-TCP, per les seves sigles en anglès).
A altes temperatures, d'altra banda, es transforma en el polimorf α-Ca 3 (PO 4) 2 (α-TCP), la cel·la unitària correspon a un sistema monoclínic. A temperatures encara més altes, pot a més formar-se el polimorf α'-Ca 3 (PO 4) 2, el qual és d'estructura cristal·lina hexagonal.
Fosfat de calci amorf
S'han esmentat estructures cristal·lines per al fosfat de calci, la qual cosa és d'esperar-se d'una sal. No obstant això, aquest és capaç d'exhibir estructures desordenades i asimètriques, vinculades més a un tipus de "vidre càlcic de fosfat" que a el d'uns vidres en l'estricte sentit de la seva definició.
Quan això passa, es diu que el fosfat de calci presenta una estructura amorfa (ACP, amorphous calcium phosphate). Diversos autors assenyalen a aquest tipus d'estructura com la responsable de les propietats biològiques de Ca 3 (PO 4) 2 en els teixits ossis, sent possible la seva reparació i biomimetización.
Mitjançant l'elucidació de la seva estructura per ressonància magnètica nuclear (RMN), s'ha trobat la presència d'ions OH - i HPO 4 2- en l'ACP. Aquests ions es formen producte de la hidròlisi d'un dels fosfats:
PO 4 3- + H 2 O <=> HPO 4 2- + OH -
Com a resultat, la veritable estructura de l'ACP es torna més complexa, la composició de les seves ions es representa amb la fórmula: Ca setembre (PO 4) 6-x (HPO 4) x (OH) x. La 'x' indica el grau d'hidratació, ja que si x = 1, llavors la fórmula quedaria com: Ca setembre (PO 4) maig (HPO 4) (OH).
Les diferents estructures que pugui tenir l'ACP depenen de les relacions molars Ca / P; és a dir, de les quantitats relatives de calci i fosfat, les quals canvien tota la seva composició resultant.
La resta de la família
Els fosfats de calci són de fet una família de compostos inorgànics, que al seu torn poden interactuar amb una matriu orgànica.
Els altres fosfats s'obtenen "simplement" canviant els anions que acompanyen el calci (PO 4 3-, HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, OH -), a l'igual que el tipus d'impureses en el sòlid. Així, fins a onze fosfats de calci o més, cada un amb estructura i propietats pròpies, es poden originar natural o artificialment.
A continuació s'esmentaran alguns fosfats i les seves respectives estructures i fórmules químiques:
-Hidrógeno fosfat de calci dihidratat, CaHPO 4 ∙ 2H 2 O: monoclínica.
-Dihidrógeno fosfat de calci monohidratat, Ca (H 2 PO 4) 2 ∙ H 2 O: triclínica.
-Fosfato diàcid anhidre, Ca (H 2 PO 4) 2: triclínica.
-Hidrógeno fosfat octacálcico (OCP, per les sigles en anglès), Ca agost H 2 (PO 4) 6: triclínica. És precursor en la síntesi de la hidroxiapatita.
-Hidroxiapatita, Ca 5 (PO 4) 3 OH: hexagonal.
Propietats físiques i químiques
noms
-Fosfato de calci
-Fosfato tricàlcic
-Difosfato tricàlcic
pes molecular
310,74 g / mol.
Descripció física
És un sòlid blanc inodor.
sabor
Insípid.
Punt de fusió
1670 º K (1391 ºC).
solubilitat
-Pràcticament insoluble en aigua.
-Insoluble en etanol.
-Soluble en àcid clorhídric i en àcid nítric diluïts.
densitat
3,14 g / cm 3.
Índex de refracció
1,629
Entalpia estàndard de formació
4126 kcal / mol.
Temperatura d'emmagatzematge
2-8 ºC.
pH
6-8 en una suspensió aquosa de 50 g / L de fosfat de calci.
formació
Nitrat de calci i hidrogen fosfat d'amoni
Existeixen nombrosos mètodes per poder produir o formar el fosfat de calci. Un d'ells consisteix d'una barreja de dos sals, Ca (NO 3) 2 ∙ 4H 2 O, i (NH 4) 2 HPO 4, dissoltes prèviament en alcohol absolut i aigua, respectivament. Una sal aporta el calci, i l'altra el fosfat.
A partir d'aquesta barreja precipita l'ACP, el qual després se sotmet a escalfament en un forn a 800 ° C i per 2 hores. Com a resultat d'aquest procediment, s'obté el β-Ca 3 (PO 4) 2. Controlant acuradament les temperatures, l'agitació i els temps de contacte, pot donar-se la formació de nanocristalls.
Per formar el polimorf α-Ca 3 (PO 4) 2 cal escalfar el fosfat per sobre dels 1000 ° C. Aquest escalfament es porta en presència d'altres ions metàl·lics, els quals estabilitzen aquest polimorf prou perquè pugui utilitzar-se a temperatura ambient; és a dir, roman en un estat meta estable.
Hidròxid de calci i àcid fosfòric
El fosfat de calci també pot formar-se barrejant les dissolucions d'hidròxid de calci i àcid fosfòric, passant una neutralització àcid-base. Després de mig dia de maduració en els licors mares, i de la seva deguda filtració, rentat, assecat i tamisat, s'obté una pols granular de fosfat amorf, ACP.
Aquest ACP reaccions producte de les altes temperatures, transformant-se d'acord a les següents equacions químiques:
2Ca setembre (HPO 4) (PO 4) maig (OH) => 2Ca 9 (P 2 O 7) 0,5 (PO 4) maig (OH) + H 2 O (a T = 446,60 ° C)
2Ca 9 (P 2 O 7) 0,5 (PO 4) maig (OH) => 3Ca 3 (PO 4) 2 + 0,5h 2 O (a T = 748,56 ° C)
D'aquesta manera s'obté el β-Ca 3 (PO 4) 2, el seu polimorf més comú i estable.
usos
En el teixit ossi
El Ca 3 (PO 4) 2 és el constituent inorgànic principal de les cendres d'ossos. És un component dels trasplantaments de reemplaçament ossi, sent això explicat per la seva similitud química amb els minerals presents en l'os.
Els biomaterials de fosfat de calci són utilitzats per corregir els defectes ossis i en el recobriment de les pròtesis de el metall titani. El fosfat de calci es diposita sobre elles, aïllant-de l'ambient i enlenteciendo el procés de corrosió de l'titani.
Els fosfats de calci, incloent el Ca 3 (PO 4) 2, s'utilitzen per a l'elaboració de materials ceràmics. Aquests materials són biocompatibles, i s'empren actualment per restaurar la pèrdua òssia alveolar, resultant de la malaltia periodontal, les infeccions endodòntiques i altres afeccions.
No obstant això, han d'usar-solament per accelerar la reparació òssia periapical, en àrees on no hi hagi una infecció bacteriana crònica.
Es pot emprar el fosfat de calci en la reparació de defectes ossis, quan no és possible emprar un empelt ossi autogen. És possible emprar només o en combinació amb un polímer biodegradable i reabsorbible, com l'àcid poliglicólico.
ciments biocerámicos
El ciment de fosfat de calci (CPC) és un altre biocerámico utilitzat en la reparació de el teixit ossi. S'elabora barrejant la pols de diferents tipus de fosfats de calci amb aigua, formant-se una pasta. La pasta pot ser injectada o ajustada a el defecte ossi o cavitat.
Els ciments es modelen, es reabsorbeixen gradualment i són reemplaçats per l'os recentment format.
metges
-El Ca 3 (PO 4) 2 és una sal bàsica, per la qual cosa s'empra com antiàcid per neutralitzar l'excés d'acidesa estomacal i augmentar el pH. En les pastes dentals subministra una font de calci i fosfat per facilitar el procés de remineralització de les dents i l'hemostasia òssia.
-També es fa servir com a suplement nutricional, encara que la forma més econòmica de suplir el calci és mitjançant la utilització del seu carbonat i citrat.
-El fosfat de calci pot utilitzar-se en el tractament de la tetània, la hipocalcèmia latent i la teràpia de manteniment. A més, és útil en la suplementació de calci durant l'embaràs i la lactància.
-Es fa servir en el tractament d'una contaminació amb els isòtops radioactius ràdio (Ra-226) i estronci (Sr-90). El fosfat de calci bloqueja l'absorció dels isòtops radioactius en el tub digestiu, limitant així el dany causat per ells.
altres
-El fosfat de calci es fa servir com a pinso per a les aus. A més, s'utilitza en les pastes dentals en el control de la tosca.
-Es fa servir com a agent antiaglomerant, per exemple per evitar que la sal de taula es compacti.
-Funciona com un agent blanquejador de la farina. Mentrestant, a la mantega de porc prevé una coloració indesitjada i millora la condició del fregit.
referències
- Tung MS (1998) Calcium Phosphates: Structure, Composition, Solubility, and Stability. In: Amjad Z. (eds) Calcium Phosphates in Biological and Industrial Systems. Springer, Boston, MA.
- Langlang Liu, Yanzeng Wu, Chao Xu, Suchun Yu, Xiaopei Wu, and Honglian Dai. (2018). "Synthesis, Characterization of Nano-β-Tricalcium Phosphate and the inhibition on Hepatocellular Carcinoma Cells," Journal of Nanomaterials, vol. 2018, Article ID 7.083.416, 7 pages, 2018.
- Combes, Christ and Rei, Christian. (2010). Amorphous calcium Phosphates: synthesis, properties and uses in biomaterials. Acta Biomaterialia, vol. 6 (n ° 9). pp. 3362-3378. ISSN 1742-7061
- Wikipedia. (2019). Tricalcium phosphate. Recuperat de: en.wikipedia.org
- Abida i col. (2017). Tricalcium phosphate powder: Preparation, characterization and compaction abilities. Mediterranean Journal of Chemistry 2017, 6 (3), 71-76.
- PubChem. (2019). Calcium phosphate. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier. (2019). Calcium phosphate. Science Direct. Recuperat de: sciencedirect.com