แคลเซียมฟอสเฟต (Ca3 (PO4) 2) โครงสร้างคุณสมบัติการก่อตัวและการใช้งาน

แคลเซียมฟอสเฟต เป็นเกลืออนินทรีย์และตติยภูมิซึ่งมีสูตรทางเคมีคือ Ca₃(PO₄)₂. สูตรระบุว่าองค์ประกอบของเกลือนี้คือ 3: 2 สำหรับแคลเซียมและฟอสเฟตตามลำดับ สิ่งนี้สามารถเห็นได้โดยตรงในภาพด้านล่างซึ่งมีการแสดง Ca cation²⁺ และประจุลบ PO₄^3-. สำหรับทุก ๆ สาม Ca²⁺ มีสอง PO₄^3- มีปฏิสัมพันธ์กับพวกเขา.

ในทางกลับกันแคลเซียมฟอสเฟตหมายถึงชุดของเกลือที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอัตราส่วน Ca / P เช่นเดียวกับระดับของความชุ่มชื้นและ pH ในความเป็นจริงมีแคลเซียมฟอสเฟตหลายชนิดที่มีอยู่และสามารถสังเคราะห์ได้ อย่างไรก็ตามตามการตั้งชื่ออย่างแท้จริงแคลเซียมฟอสเฟตหมายถึง tricalcium เท่านั้นที่กล่าวมา.

แคลเซียมฟอสเฟตทั้งหมดรวมถึง Ca₃(PO₄)₂, พวกเขาเป็นสีขาวทึบกับโทนสีเทาเล็กน้อย พวกมันสามารถเป็นเม็ดละเอียดเม็ดผลึกและมีขนาดอนุภาคที่อยู่รอบไมโครมิเตอร์ และแม้กระทั่งอนุภาคนาโนของฟอสเฟตเหล่านี้ก็ถูกเตรียมไว้ด้วยซึ่งวัสดุชีวภาพที่เข้ากันได้กับกระดูกถูกออกแบบมา.

ความเข้ากันได้ทางชีวภาพนี้เกิดจากความจริงที่ว่าเกลือเหล่านี้พบในฟันและในระยะสั้นในเนื้อเยื่อกระดูกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ยกตัวอย่างเช่นไฮดรอกซีอะพาไทต์เป็นผลึกแคลเซียมฟอสเฟตซึ่งจะทำปฏิกิริยากับเฟสอสัณฐานของเกลือเดียวกัน.

ซึ่งหมายความว่ามีแคลเซียมฟอสเฟตอสัณฐานและผลึกอยู่ ด้วยเหตุนี้ความหลากหลายและตัวเลือกที่หลากหลายจึงไม่น่าแปลกใจเมื่อสังเคราะห์วัสดุที่ใช้แคลเซียมฟอสเฟต วัสดุที่นักวิจัยด้านอสังหาริมทรัพย์สนใจมากขึ้นทุกวันทั่วโลกเพื่อมุ่งเน้นการฟื้นฟูกระดูก.

ดัชนี

• 1 โครงสร้างของแคลเซียมฟอสเฟต
  • 1.1 แคลเซียมฟอสเฟตอสัณฐาน
  • 1.2 ครอบครัวที่เหลือ
• 2 คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
  • 2.1 ชื่อ
  • 2.2 น้ำหนักโมเลกุล
  • 2.3 ลักษณะทางกายภาพ
  • 2.4 Taste
  • 2.5 จุดหลอมเหลว
  • 2.6 การละลาย
  • 2.7 ความหนาแน่น
  • 2.8 ดัชนีหักเห
  • 2.9 มาตรฐานการฝึกอบรม
  • 2.10 อุณหภูมิการเก็บรักษา
  • 2.11 pH
• 3 การฝึกอบรม
  • 3.1 แคลเซียมไนเตรทและแอมโมเนียมไฮโดรเจนฟอสเฟต
  • 3.2 แคลเซียมไฮดรอกไซด์และกรดฟอสฟอริก
• 4 ใช้
  • 4.1 ในเนื้อเยื่อกระดูก
  • 4.2 ซีเมนต์ชีวภาพ Bioceramic
  • 4.3 แพทย์
  • 4.4 อื่น ๆ
• 5 อ้างอิง

โครงสร้างของแคลเซียมฟอสเฟต

ภาพด้านบนแสดงให้เห็นถึงโครงสร้างของ tribasic calico phosphate ในแร่ whitlockite ที่แปลกซึ่งอาจมีแมกนีเซียมและเหล็กเป็นสารเจือปน.

แม้ว่าเมื่อดูแวบแรกมันอาจซับซ้อน แต่ก็จำเป็นต้องชี้แจงว่าแบบจำลองนั้นมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโควาเลนต์ระหว่างอะตอมออกซิเจนของฟอสเฟตและศูนย์กลางโลหะของแคลเซียม.

โดยวิธีการแสดงมันถูกต้อง แต่การโต้ตอบที่มีไฟฟ้าสถิต; นั่นคือแคทไอออน²⁺ จะดึงดูดไปที่แอนไอออน PO₄^3- (Ca²⁺- O-PO₃^3-) ด้วยสิ่งนี้ในใจจึงเป็นที่เข้าใจว่าทำไมในภาพแคลเซียม (ทรงกลมสีเขียว) ล้อมรอบด้วยอะตอมออกซิเจนที่มีประจุลบ (ทรงกลมสีแดง).

เมื่อมีไอออนจำนวนมากมันจะไม่ปล่อยให้มีการจัดเรียงแบบสมมาตรหรือรูปแบบที่มองเห็นได้ แคลิฟอร์เนีย₃(PO₄)₂ Adopts ที่อุณหภูมิต่ำ (T<1000°C) una celda unitaria correspondiente a un sistema cristalino romboédrico; a este polimorfo se le conoce con el nombre de β-Ca₃(PO₄)₂ (β-TCP สำหรับตัวย่อเป็นภาษาอังกฤษ).

ที่อุณหภูมิสูงในทางกลับกันก็จะถูกเปลี่ยนเป็น polymorph α-Ca₃(PO₄)₂ (α-TCP) ซึ่งเซลล์หน่วยสอดคล้องกับระบบผลึกเดี่ยว ที่อุณหภูมิสูงขึ้น polymorph α'-Ca ยังสามารถเกิดขึ้นได้₃(PO₄)₂, ซึ่งเป็นโครงสร้างผลึกหกเหลี่ยม.

แคลเซียมฟอสเฟตอสัณฐาน

โครงสร้างผลึกได้รับการกล่าวถึงสำหรับแคลเซียมฟอสเฟตซึ่งคาดว่าจะได้จากเกลือ อย่างไรก็ตามมันมีความสามารถในการแสดงโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบและไม่สมมาตรเชื่อมโยงกับประเภทของ "แก้วแคลเซียมฟอสเฟต" มากกว่าผลึกในความหมายที่เข้มงวดของคำจำกัดความ.

เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นมีการกล่าวกันว่าแคลเซียมฟอสเฟตมีโครงสร้างแบบอสัณฐาน (ACP), แคลเซียมฟอสเฟตอสัณฐาน) ผู้เขียนหลายคนชี้ไปที่โครงสร้างประเภทนี้ซึ่งมีความรับผิดชอบต่อคุณสมบัติทางชีวภาพของ Ca₃(PO₄)₂ ในเนื้อเยื่อกระดูกการซ่อมแซมและการทำให้เป็นไบโอเมตริกเป็นไปได้.

ผ่านการอธิบายโครงสร้างโดยใช้สนามแม่เหล็กนิวเคลียร์ (NMR) พบว่ามีไอออน OH^- และ HPO₄^2- ใน ACP ไอออนเหล่านี้เกิดจากการไฮโดรไลซิสของหนึ่งในฟอสเฟต:

PO₄^3- + H₂O <=> HPO₄^2- + OH^-

เป็นผลให้โครงสร้างที่แท้จริงของ ACP มีความซับซ้อนมากขึ้นซึ่งองค์ประกอบของไอออนจะถูกแทนด้วยสูตร: Ca₉(PO₄)_{6 x}(HPO₄)_x(OH)_x. 'x' หมายถึงระดับความชุ่มชื้นเนื่องจากถ้า x = 1 สูตรจะเป็น: Ca₉(PO₄)₅(HPO₄) (OH).

โครงสร้างที่แตกต่างที่ PCA อาจขึ้นอยู่กับอัตราส่วน Ca / P ฟันกราม; นั่นคือจากปริมาณที่สัมพันธ์กันของแคลเซี่ยมและฟอสเฟตซึ่งเปลี่ยนองค์ประกอบที่เกิดขึ้นทั้งหมด.

ส่วนที่เหลือของครอบครัว

ในความเป็นจริงแล้วแคลเซียมฟอสเฟตเป็นตระกูลของสารประกอบอนินทรีย์ซึ่งสามารถโต้ตอบกับเมทริกซ์อินทรีย์ได้.

ฟอสเฟตอื่นจะได้รับ "เพียง" โดยการเปลี่ยนแอนไอออนที่มาพร้อมกับแคลเซียม (PO)₄^3-, HPO₄^2-, H₂PO₄^-, OH^-) เช่นเดียวกับประเภทของสิ่งสกปรกในของแข็ง ดังนั้นฟอสฟอรัสแคลเซียมมากถึงสิบเอ็ดหรือมากกว่านั้นแต่ละอย่างมีโครงสร้างและคุณสมบัติของตัวเองสามารถกำเนิดตามธรรมชาติหรือเทียม.

ด้านล่างนี้คือฟอสเฟตโครงสร้างโครงสร้างทางเคมี:

-แคลเซียมไฮโดรเจนฟอสเฟตไดไฮเดรต CaHPO₄∙ 2H₂O: monoclinic.

-แคลเซียม dihydrogen ฟอสเฟต monohydrate, Ca (H)₂PO₄)₂∙ชั่วโมง₂O: triclinic.

-รัสไดแอกฟอสเฟต, Ca (H)₂PO₄)₂: triclinic.

-Ocalcium ไฮโดรเจนฟอสเฟต (OCP), Ca₈H₂(PO₄)₆: triclinic มันเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์ไฮดรอกซีอะพาไทต์.

-ไฮดรอกซีอะพาไทต์, แคลิฟอร์เนีย₅(PO₄)₃OH: หกเหลี่ยม.

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

ชื่อ

-แคลเซียมฟอสเฟต

-Tricalcium ฟอสเฟต

-Tricalcium Diphosphate

น้ำหนักโมเลกุล

310.74 g / mol.

คำอธิบายทางกายภาพ

มันเป็นของแข็งสีขาวไม่มีกลิ่น.

รสชาติ

รสจืด.

จุดหลอมเหลว

1670 ºK (1391 ºC).

สามารถในการละลาย

-ไม่ละลายในน้ำในทางปฏิบัติ.

-ไม่ละลายในเอทานอล.

-ละลายในกรดไฮโดรคลอริกเจือจางและกรดไนตริก.

ความหนาแน่น

3.14 g / cm³.

ดัชนีหักเห

1,629

มาตรฐานการฝึกอบรม

4126 kcal / mol.

อุณหภูมิการเก็บรักษา

2-8 ºC.

พีเอช

6-8 ในการระงับน้ำ 50 กรัม / ลิตรของแคลเซียมฟอสเฟต.

การอบรม

แคลเซียมไนเตรตและไฮโดรเจนแอมโมเนียมฟอสเฟต

มีหลายวิธีในการผลิตหรือสร้างแคลเซียมฟอสเฟต หนึ่งในนั้นประกอบด้วยเกลือสองชนิดคือ Ca (NO)₃)₂∙ 4H₂ตและ (NH)₄)₂HPO₄, ก่อนหน้านี้ละลายในแอลกอฮอล์และน้ำสัมบูรณ์ตามลำดับ หนึ่งเกลือให้แคลเซียมและฟอสเฟตอื่น ๆ.

จากส่วนผสมนี้ ACP จะตกตะกอนซึ่งจะถูกทำให้ร้อนในเตาอบที่ 800 ° C และเป็นเวลา 2 ชั่วโมง จากขั้นตอนนี้จะได้รับβ-Ca₃(PO₄)₂. โดยการควบคุมอุณหภูมิเวลาการกวนและการสัมผัสอย่างระมัดระวังการเกิดผลึกนาโนสามารถเกิดขึ้นได้.

ในการสร้าง polymorph α-Ca₃(PO₄)₂ จำเป็นต้องให้ความร้อนฟอสเฟตที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 ° C การให้ความร้อนนี้เกิดขึ้นต่อหน้าไอออนโลหะอื่นซึ่งทำให้พอลิเมอร์นี้มีความเสถียรเพียงพอที่จะใช้ที่อุณหภูมิห้อง นั่นคือมันยังคงอยู่ในสถานะเมตาที่เสถียร.

แคลเซียมไฮดรอกไซด์และกรดฟอสฟอริก

แคลเซียมฟอสเฟตสามารถเกิดขึ้นได้โดยการผสมสารละลายแคลเซียมไฮดรอกไซด์และกรดฟอสฟอริกด้วยการทำให้เป็นกลางกรดเบสเกิดขึ้น หลังจากผ่านไปครึ่งวันของการสุกในเหล้าแม่และการกรองที่เหมาะสมการล้างการทำให้แห้งและการกรองเป็นผงละเอียดของฟอสฟอรัส amorphous ACP.

ACP ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาของอุณหภูมิสูงเปลี่ยนตามสมการทางเคมีต่อไปนี้:

2ca₉(HPO₄) (PO₄)₅(OH) => 2Ca₉(P₂O₇)_0.5(PO₄)₅(OH) + H₂O (ที่ T = 446.60 ° C)

2ca₉(P₂O₇)_0.5(PO₄)₅(OH) => 3Ca₃(PO₄)₂ + 0.5H₂O (ที่ T = 748.56 ° C)

ด้วยวิธีนี้ได้รับβ-Ca₃(PO₄)₂, polymorph ที่พบมากที่สุดและมีเสถียรภาพ.

การใช้งาน

ในเนื้อเยื่อกระดูก

แคลิฟอร์เนีย₃(PO₄)₂ มันเป็นองค์ประกอบหลักนินทรีย์ของเถ้ากระดูก มันเป็นองค์ประกอบของการปลูกถ่ายทดแทนกระดูกซึ่งถูกอธิบายโดยความคล้ายคลึงกันทางเคมีกับแร่ธาตุที่มีอยู่ในกระดูก.

วัสดุชีวภาพแคลเซียมฟอสเฟตใช้เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องของกระดูกและในการเคลือบขาเทียมโลหะไทเทเนียม แคลเซียมฟอสเฟตถูกสะสมไว้แยกออกจากสิ่งแวดล้อมและชะลอกระบวนการกัดกร่อนของไทเทเนียม.

แคลเซียมฟอสเฟตรวมถึง Ca₃(PO₄)₂, พวกเขาจะใช้สำหรับการผลิตวัสดุเซรามิก วัสดุเหล่านี้สามารถเข้ากันได้ทางชีวภาพและปัจจุบันถูกใช้เพื่อกู้คืนการสูญเสียกระดูกถุงซึ่งเป็นผลมาจากโรคปริทันต์การติดเชื้อในโพรงฟันและเงื่อนไขอื่น ๆ.

อย่างไรก็ตามควรใช้เพื่อเร่งการซ่อมแซมกระดูก periapical ในพื้นที่ที่ไม่มีการติดเชื้อแบคทีเรียเรื้อรัง.

แคลเซียมฟอสเฟตสามารถนำมาใช้ในการซ่อมแซมข้อบกพร่องของกระดูกเมื่อมันเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้การปลูกถ่ายอวัยวะกระดูก autogenous มันเป็นไปได้ที่จะใช้มันเพียงอย่างเดียวหรือใช้ร่วมกับโพลิเมอร์ย่อยสลายได้และสลายได้เช่นกรดโพลีไกลโคลิก.

Bioceramic ซีเมนต์

แคลเซียมฟอสเฟตซีเมนต์ (CPC) เป็นสารชีวภาพชนิดหนึ่งที่ใช้ในการซ่อมแซมเนื้อเยื่อกระดูก มันทำโดยการผสมผงแคลเซียมฟอสเฟตชนิดต่าง ๆ กับน้ำไว้เป็นผง วางสามารถฉีดหรือปรับไปที่ข้อบกพร่องของกระดูกหรือช่อง.

ซีเมนต์ถูกหล่อหลอมแล้วค่อยๆดูดซับและแทนที่ด้วยกระดูกที่สร้างขึ้นใหม่.

ทางการแพทย์

-แคลิฟอร์เนีย₃(PO₄)₂ มันเป็นเกลือพื้นฐานจึงใช้เป็นยาแก้ท้องเฟ้อเพื่อแก้กรดในกระเพาะอาหารส่วนเกินและเพิ่มค่า pH ในยาสีฟันนั้นจะให้แหล่งของแคลเซียมและฟอสเฟตเพื่อช่วยให้กระบวนการของการเกิดฟันและการแข็งตัวของเลือดในเลือดลดลง.

-มันยังใช้เป็นอาหารเสริมแม้ว่าวิธีที่ถูกที่สุดในการเปลี่ยนแคลเซียมก็คือการใช้คาร์บอเนตและซิเตรต.

-แคลเซียมฟอสเฟตสามารถใช้ในการรักษา tetany, hypocalcemia แฝงและการบำรุงรักษา นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ในการเสริมแคลเซียมในระหว่างตั้งครรภ์และให้นมบุตร.

-มันถูกใช้ในการบำบัดการปนเปื้อนด้วยไอโซโทปกัมมันตรังสี (Ra-226) และสตรอนเทียม (Sr-90) แคลเซียมฟอสเฟตบล็อกการดูดซับของไอโซโทปกัมมันตรังสีในทางเดินอาหารจึงจำกัดความเสียหายที่เกิดจากพวกมัน.

คนอื่น ๆ

-แคลเซียมฟอสเฟตใช้เป็นอาหารสำหรับนก นอกจากนี้ยังใช้ในยาสีฟันเพื่อควบคุมเคลือบฟัน.

-มันถูกใช้เป็นสารป้องกันการเกิด caking ตัวอย่างเช่นเพื่อป้องกันการบีบอัดเกลือจากโต๊ะ.

-มันทำหน้าที่เป็นสารฟอกขาวสำหรับแป้ง ในขณะที่หมูหมูป้องกันไม่ให้สีที่ไม่พึงประสงค์และปรับปรุงสภาพของการทอด.

การอ้างอิง

1. Tung M.S. (1998) แคลเซียมฟอสเฟต: โครงสร้างองค์ประกอบการละลายและความเสถียร ใน: Amjad Z. (eds) แคลเซียมฟอสเฟตในระบบชีวภาพและอุตสาหกรรม สปริงเกอร์บอสตันแมสซาชูเซตส์.
2. Liu Lang, Yanzeng Wu, Chao Xu, Suchun Yu, Xiaopei Wu และ Honglian Dai (2018) "การสังเคราะห์, การศึกษาคุณสมบัติของนาโนฟอสฟอรัสและการยับยั้งเซลล์มะเร็งตับและเซลล์," วารสารของวัสดุนาโน, ฉบับที่. 2018, หมายเลขบทความ 7083416, 7 หน้า, 2018. 
3. ซี่โครง, คริสต์และเรย์, คริสเตียน (2010) Amorphous แคลเซียมฟอสเฟต: การสังเคราะห์คุณสมบัติและการใช้งานในวัสดุชีวภาพ Acta Biomaterialia, vol. 6 (n ° 9) PP 3362-3378 ISSN 1742-7061
4. วิกิพีเดีย (2019) Tricalcium ฟอสเฟต สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
5. Abida และคณะ (2017) Tricalcium ฟอสเฟตผง: การเตรียมการศึกษาลักษณะและความสามารถในการบดอัด วารสารเคมีเมดิเตอร์เรเนียนปี 2017, 6 (3), 71-76.
6. PubChem (2019) แคลเซียมฟอสเฟต สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. เอลส์ (2019) แคลเซียมฟอสเฟต วิทยาศาสตร์โดยตรง ดึงมาจาก: sciencedirect.com