แมกนีเซียมฟอสเฟต (MG3 (PO4) 2): โครงสร้างคุณสมบัติ - เคมี - 2025

ฟอสเฟตแมกนีเซียมเป็นคำที่ใช้ในการอ้างถึงครอบครัวของสารอนินทรีประกอบด้วยแมกนีเซียมและอัลคาไลน์แผ่นดินโลหะฟอสเฟต oxyanion ฟอสเฟตแมกนีเซียมง่ายมีสูตรทางเคมี Mg ₃ (PO ₄ ) 2สูตรนี้ระบุว่าทุก ๆ สอง PO ₄ ^3– anions จะมี Mg ²⁺ cations สามตัวที่โต้ตอบกับพวกมัน

ในทำนองเดียวกันสารประกอบเหล่านี้สามารถอธิบายได้ว่าเป็นเกลือแมกนีเซียมที่ได้จากกรดออร์โธฟอสฟอริก (H ₃ PO ₄ ) กล่าวอีกนัยหนึ่งแมกนีเซียม "รวมตัว" ระหว่างแอนไอออนของฟอสเฟตไม่ว่าจะนำเสนออนินทรีย์หรืออินทรีย์ (MgO, Mg (NO ₃ ) ₂ , MgCl ₂ , Mg (OH) ₂ฯลฯ )

เนื่องจากเหตุผลเหล่านี้แมกนีเซียมฟอสเฟตสามารถพบได้ในรูปของแร่ธาตุต่างๆ บางส่วน ได้แก่ : catteite -Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ · 22H ₂ O-, สตรูไวท์- (NH ₄ ) MgPO ₄ · 6H ₂ O ซึ่งมีไมโครคริสตัลอยู่ในภาพด้านบน -, โฮลทาไลท์ -Mg ₂ (PO ₄ ) (OH) - และ bobierrite -Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ · 8H ₂ O-.

ในกรณีของ Bobierrite โครงสร้างผลึกของมันเป็นแบบโมโนคลินิกโดยมีผลึกรวมอยู่ในรูปของพัดลมและดอกกุหลาบขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตามแมกนีเซียมฟอสเฟตมีความโดดเด่นด้วยการแสดงเคมีโครงสร้างที่หลากหลายซึ่งหมายความว่าไอออนของพวกมันใช้การจัดเรียงของผลึกจำนวนมาก

รูปแบบของแมกนีเซียมฟอสเฟตและความเป็นกลางของประจุ

ฟอสเฟตแมกนีเซียมจะได้มาจากการทดแทนของ H ₃ PO ₄โปรตอน เมื่อกรด orthophosphoric สูญเสียโปรตอนก็ยังคงเป็นไดไฮโดรเจนฟอสเฟตไอออน H ₂ PO ₄ -

วิธีการทำให้ประจุลบเป็นกลางเพื่อผลิตเกลือแมกนีเซียม? ถ้า Mg ²⁺นับเป็นประจุบวกสองตัวคุณต้องมี H ₂ PO ₄ ^-สองตัว ดังนั้นแมกนีเซียมฟอสเฟต diacid, Mg (H ₂ PO ₄ ) ₂ จะได้รับ

ถัดไปเมื่อกรดสูญเสียสองโปรตอนไฮโดรเจนฟอสเฟตไอออน HPO ₄ ^2-ซาก ทีนี้คุณจะทำให้ประจุลบทั้งสองนี้เป็นกลางได้อย่างไร? เนื่องจาก Mg ²⁺ต้องการประจุลบเพียงสองชนิดในการทำให้เป็นกลางจึงมีปฏิกิริยากับ HPO ₄ ^2– ion ตัวเดียว ด้วยวิธีนี้จะได้รับแมกนีเซียมกรดฟอสเฟต: MgHPO ₄ .

สุดท้ายเมื่อโปรตอนทั้งหมดจะหายไป PO ฟอสเฟตไอออน₄ ^3-ซาก สิ่งนี้ต้องการไอออนบวก 3 Mg ²⁺และฟอสเฟตอีกตัวเพื่อรวมตัวกันเป็นผลึกแข็ง สมการทางคณิตศาสตร์ 2 (-3) + 3 (+2) = 0 ช่วยให้เข้าใจอัตราส่วนสโตอิชิโอเมตริกสำหรับแมกนีเซียมและฟอสเฟต

อันเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ tribasic แมกนีเซียมฟอสเฟต: Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ ที่ผลิต ทำไมถึงเป็น Tribasic? เนื่องจากสามารถรับ H ^{+ ที่}เทียบเท่าสามตัวเพื่อสร้าง H ₃ PO _{4 ได้อีกครั้ง} :

ป ณ₄ ^3– (aq) + 3H ⁺ (aq) <=> H ₃ PO ₄ (aq)

แมกนีเซียมฟอสเฟตกับไอออนบวกอื่น ๆ

การชดเชยประจุลบสามารถทำได้โดยการมีส่วนร่วมของสายพันธุ์บวกอื่น ๆ

ยกตัวอย่างเช่นการแก้ PO ₄ ^3-ไอออน K ⁺ , Na ⁺ , Rb ⁺ , NH ₄ ⁺ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถขอร้องรูปสารประกอบ (X) MgPO 4 ถ้า x เท่ากับ NH ₄ ⁺ที่ struvite ปราศจากแร่ (NH ₄ ) MgPO ₄ จะเกิดขึ้น

เมื่อพิจารณาถึงสถานการณ์ที่ฟอสเฟตอื่นเข้ามาแทรกแซงและประจุลบเพิ่มขึ้นไอออนบวกอื่น ๆ สามารถเข้าร่วมปฏิกิริยาเพื่อทำให้เป็นกลางได้ ด้วยเหตุนี้จึงสามารถสังเคราะห์ผลึกแมกนีเซียมฟอสเฟตจำนวนมากได้ (เช่น Na ₃ RbMg ₇ (PO ₄ ) ₆ )

โครงสร้าง

ภาพด้านบนแสดงให้เห็นถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Mg ²⁺และ PO ₄ ^3–ไอออนที่กำหนดโครงสร้างผลึก อย่างไรก็ตามมันเป็นเพียงภาพที่ค่อนข้างแสดงให้เห็นถึงเรขาคณิตเตตระฮีดอลของฟอสเฟต ดังนั้นโครงสร้างผลึกจึงเกี่ยวข้องกับฟอสเฟตเตตระฮีดราและทรงกลมแมกนีเซียม

ในกรณีของปราศจากMg ₃ (PO ₄ ) ₂ไอออนจะใช้โครงสร้างรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนซึ่ง Mg ²⁺จะประสานงานกับ O 6 อะตอม

ด้านบนแสดงในภาพด้านล่างโดยมีสัญกรณ์ว่าทรงกลมสีน้ำเงินเป็นโคบอลต์ก็เพียงพอที่จะเปลี่ยนเป็นทรงกลมแมกนีเซียมสีเขียว:

ตรงกลางของโครงสร้างสามารถเป็นที่ตั้งของรูปแปดเหลี่ยมที่ประกอบขึ้นจากทรงกลมสีแดงทั้งหกรอบทรงกลมสีน้ำเงิน

ในทำนองเดียวกันโครงสร้างผลึกเหล่านี้สามารถรับโมเลกุลของน้ำกลายเป็นแมกนีเซียมฟอสเฟตไฮเดรต

เนื่องจากสร้างพันธะไฮโดรเจนกับฟอสเฟตไอออน (HOH-O-PO ₃ ^3– ) นอกจากนี้ฟอสเฟตไอออนแต่ละตัวยังสามารถรับพันธะไฮโดรเจนได้ถึงสี่พันธะ นั่นคือสี่โมเลกุลของน้ำ

เนื่องจาก Mg ₃ (PO ₄ ) ₂มีฟอสเฟตสองตัวจึงสามารถรับน้ำได้แปดโมเลกุล (ซึ่งเป็นกรณีของแร่ Bobierrite) ในทางกลับกันเหล่านี้โมเลกุลของน้ำสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับแต่ละอื่น ๆ หรือมีปฏิสัมพันธ์กับศูนย์ในเชิงบวกของ Mg 2+

คุณสมบัติ

มันเป็นของแข็งสีขาวกลายเป็นแผ่นผลึกรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน นอกจากนี้ยังไม่มีกลิ่นและรสจืด

ไม่ละลายในน้ำมากแม้ในขณะที่ร้อนเนื่องจากมีพลังงานสูงของตาข่ายคริสตัล นี้เป็นผลิตภัณฑ์ของปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตที่แข็งแกร่งระหว่าง polyvalent ไอออนมิลลิกรัม²⁺และ PO ₄ 3-

นั่นคือเมื่อไอออนเป็นโพลีวาเลนต์และรัศมีไอออนิกของพวกมันมีขนาดไม่แตกต่างกันมากนักของแข็งจะแสดงความต้านทานต่อการละลาย

มันละลายที่ 1184 ºCซึ่งบ่งบอกถึงปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตที่รุนแรง คุณสมบัติเหล่านี้แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับจำนวนโมเลกุลของน้ำที่ดูดซับและถ้าฟอสเฟตอยู่ในรูปแบบโปรตอน (HPO ₄ ^2–หรือ H ₂ PO ₄ ^- )

การประยุกต์ใช้งาน

ถูกใช้เป็นยาระบายสำหรับอาการท้องผูกและอาการเสียดท้อง อย่างไรก็ตามผลข้างเคียงที่เป็นอันตรายซึ่งเกิดจากการเกิดอาการท้องร่วงและอาเจียนมีการใช้งานที่ จำกัด นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มที่จะทำให้ระบบทางเดินอาหารเสียหาย

กำลังมีการสำรวจการใช้แมกนีเซียมฟอสเฟตในการซ่อมแซมเนื้อเยื่อกระดูกโดยตรวจสอบการใช้ Mg (H ₂ PO ₄ ) ₂เป็นซีเมนต์

แมกนีเซียมฟอสเฟตในรูปแบบนี้มีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดนี้คือย่อยสลายได้ทางชีวภาพและเข้ากันได้กับฮิสโตคอล นอกจากนี้แนะนำให้ใช้ในการสร้างเนื้อเยื่อกระดูกใหม่เพื่อความต้านทานและการตั้งค่าที่รวดเร็ว

กำลังมีการประเมินการใช้แมกนีเซียมฟอสเฟตอสัณฐาน (AMP) เป็นซีเมนต์ออร์โธปิดิกส์ที่ย่อยสลายได้และไม่คายความร้อน ในการสร้างปูนซีเมนต์ผง AMP ผสมกับโพลีไวนิลแอลกอฮอล์เพื่อสร้างผงสำหรับอุดรู

หน้าที่หลักของแมกนีเซียมฟอสเฟตคือการจัดหา Mg ให้กับสิ่งมีชีวิต องค์ประกอบนี้เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาของเอนไซม์หลายชนิดในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาหรือตัวกลางซึ่งจำเป็นต่อชีวิต

การขาด Mg ในมนุษย์เกี่ยวข้องกับผลกระทบดังต่อไปนี้: ระดับ Ca ที่ลดลงหัวใจล้มเหลวการกักเก็บ Na ลดระดับ K ภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะการหดตัวของกล้ามเนื้ออย่างต่อเนื่องอาเจียนคลื่นไส้ระดับการไหลเวียนต่ำของ พาราไทรอยด์ฮอร์โมนและปวดท้องและประจำเดือนเป็นต้น

อ้างอิง

1. สำนักเลขาธิการ SuSanA. (17 ธันวาคม 2553). Struvite ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ สืบค้นเมื่อ 17 เมษายน 2561 จาก: flickr.com
2. การเผยแพร่ข้อมูลแร่ (2001-2005) Bobierrite สืบค้นเมื่อ 17 เมษายน 2018 จาก: handbookofmineralogy.org
3. Ying Yu, Chao Xu, Honglian Dai; การเตรียมและการศึกษาลักษณะเฉพาะของซีเมนต์กระดูกแมกนีเซียมฟอสเฟตที่ย่อยสลายได้, วัสดุชีวภาพสำหรับการงอกใหม่, เล่มที่ 3, ฉบับที่ 4, 1 ธันวาคม 2559, หน้า 231–237, doi.org
4. ซาฮาร์มูซา (2010) ศึกษาการสังเคราะห์วัสดุแมกนีเซียมฟอสเฟต ข่าวการวิจัยฟอสฟอรัสเล่ม 24, หน้า 16-21
5. Smokefoot (28 มีนาคม 2561). EntryWithCollCode38260 . สืบค้นเมื่อ 17 เมษายน 2018 จาก: commons.wikimedia.org
6. วิกิพีเดีย (2018) แมกนีเซียมฟอสเฟตไทรบาซิก สืบค้นเมื่อ 17 เมษายน 2561 จาก: en.wikipedia.org
7. PubChem (2018) แมกนีเซียมฟอสเฟตรัส สืบค้นเมื่อ 17 เมษายน 2561 จาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
8. Ben Hamed, T. , Boukhris, A. , Badri, A. , & Ben Amara, M. (2017). การสังเคราะห์และโครงสร้างผลึกของแมกนีเซียมฟอสเฟตใหม่ Na3RbMg7 (PO4) 6. Acta Crystallographica Section E: Crystallographic Communications, 73 (Pt 6), 817–820 doi.org
9. Barbie, E. , Lin, B. , Goel, VK และ Bhaduri, S. เสื่อชีวการแพทย์. เล่มที่ 11 (5): 055010.
10. หยู, ย., หยู, ช. และ Dai, H. (2016). การเตรียมซีเมนต์กระดูกแมกนีเซียมที่ย่อยสลายได้ วัสดุชีวภาพที่สร้างใหม่ เล่ม 4 (1): 231