- Struktur
- nomenklatur
- Ejendomme
- Fysisk tilstand
- Molekylær vægt
- Smeltepunkt
- Massefylde
- Opløselighed
- Andre egenskaber
- Indhentning
- Brug i keramik
- Fremstilling af aluminiumfosfatkeramik
- Andre anvendelser
- Ved at få beton
- I tandcementer
- I vacciner
- Som en brandhæmmer i polymerer
- Referencer
Den aluminiumphosphat er et uorganisk faststof dannes af en aluminiumion til 3+ og en phosphation PO 4 3-. Dens kemiske formel er AlPO 4. Det er et hvidt fast stof, hvis krystallinske struktur svarer til silica SiO 2. Det er uopløseligt i vand.
Det kan opnås fra aluminiumoxid (Al 2 O 3) og phosphorsyre (H 3 PO 4). Det kan også opnås ud fra vandige opløsninger af aluminiumchlorid (AlCl 3) og natriumphosphat (Na 3 PO 4).
Aluminiumphosphat AlPO 4. Ondřej Mangl. Kilde: Wikimedia Commons.
Aluminiumphosphat har et meget højt smeltepunkt, så det bruges meget som en bestanddel af ildfast keramik, dvs. keramik, der tåler meget høje temperaturer.
Det bruges også som et antacida til maven, i blandinger til at reparere tænder og som et hjælpestof til vacciner, det vil sige for at stimulere kroppens immunrespons.
Nogle ildfaste beton har AlPO 4 i deres sammensætning, hvilket øger de mekaniske og høje temperaturunderstøtningsegenskaber af denne type cement.
Det er blevet brugt som et beskyttelsesværn for at forhindre, at brændbare materialer, såsom visse polymerer, brænder.
Struktur
AlPO 4 består af en Al 3+ aluminium kation og en PO 4 3- phosphatanion.
Ionisk struktur af aluminiumphosphat. Forfatter: Marilú Stea.
Krystallinsk aluminiumphosphat kaldes også berlinit- eller alfa-fase (a-AlPO 4), og dets krystaller ligner kvarts.
Syntetiske berlinitkrystaller (a-AlPO 4). DMGualtieri. Kilde: Wikimedia Commons.
A-fasen af aluminiumphosphat er et fast stof dannet af en covalent netværk af tetrahedra af PO 4 og AlPO 4 at alternative og er forbundet af oxygenatomer.
Denne struktur er isomorf med silica, dvs. den har samme form som formen af silica SiO 2.
nomenklatur
- Aluminiumphosphat
- Monophosphat af aluminium
- Aluminiumsalt af fosforsyre.
Ejendomme
Fysisk tilstand
Krystallinsk hvidt fast stof.
Molekylær vægt
121.93 g / mol
Smeltepunkt
1800 ºC
Massefylde
2,56 g / cm 3
Opløselighed
Uopløselig i vand
Andre egenskaber
Strukturen af AlPO 4 ligner meget siliciumoxid SiO 2, så den deler mange fysiske og kemiske egenskaber med den.
Aluminiumphosphat er et stærkt ildfast materiale, det vil sige, det modstår meget høje temperaturer uden at ændre dets fysiske tilstand eller struktur og uden at nedbrydes.
Den krystallinske AlPO 4 eller berlinite ved opvarmning omvendte til en tridymit-typen struktur og dernæst en cristobalit-typen struktur, andre former af denne forbindelse, der ligner silica SiO 2.
Aluminiumphosphat. Chemicalinterest. Kilde: Wikimedia Commons.
Indhentning
Aluminiumphosphat AlPO 4 kan opnås ved omsætning mellem phosphorsyre H 3 PO 4 og alumina Al 2 O 3. Påføring af temperatur er påkrævet, for eksempel mellem 100 og 150 ° C.
Al 2 O 3 + 2 H 3 PO 4 = 2 AlPO 4 + 3 H 2 O
Det kan også opnås ved at sammenføje en vandig opløsning af aluminiumchlorid AICI 3 med en vandig opløsning af natriumphosphat Na 3 PO 4:
AICI 3 + Na 3 PO 4 = AlPO 4 + 3 NaCl
Brug i keramik
Aluminiumphosphat AlPO 4 findes ofte i sammensætningen af aluminiumoxidkeramik.
Keramik med et højt indhold af aluminiumoxid er et af de materialer, der på grund af dens hårdhed bruges til applikationer, hvor det er nødvendigt at modstå store belastninger og svære forhold.
Denne type keramik er modstandsdygtig over for korrosion, over for høje temperaturer, mod tilstedeværelsen af varm damp eller mod reducerende atmosfærer, såsom kulilte (CO).
Keramik af aluminiumoxid har også lav elektrisk og termisk ledningsevne, hvorfor det bruges til at fremstille ildfaste mursten og elektrisk isolerende komponenter.
Ildfaste murstenforinger, der kan indeholde AlPO 4 aluminiumphosphat. Disse mursten beskytter mod høje temperaturer. Alexknight12. Kilde: Wikimedia Commons.
Fordi aluminium fosfat formularer på en meget lavere temperatur end silica SiO 2, er det billigere at producere, hvilket er en fordel ved fremstilling af keramik er egnede til krævende tjenester.
Fremstilling af aluminiumfosfatkeramik
Alumina Al 2 O 3 og phosphorsyre H 3 PO 4 anvendes i vandigt medium.
Den foretrukne dannelse pH er 2-8, som der er en overflod af opløste phosphorsyre-arter, såsom H 2 PO 4 - og HPO 4 2-. Ved sur pH koncentrationen af Al 3+ ioner er høj, kommer fra opløsningen af Al 2 O 3 aluminiumoxid.
Først en hydratiseret aluminium diphosphat trihydrogen ALH 3 (PO 4) 2.H 2 O gel dannes:
Al 3+ + H 2 PO 4 - + HPO 4 2- + H 2 O ⇔ ALH 3 (PO 4) 3.H 2 O
Men der kommer en tid, hvor opløsningens pH falder og bliver neutral, hvor aluminiumoxidet Al 2 O 3 har lav opløselighed. På dette tidspunkt danner det uopløselige aluminiumoxid et lag på overfladen af partiklerne, der forhindrer, at reaktionen fortsætter.
Derfor er det nødvendigt at øge opløseligheden af aluminiumoxidet, og dette opnås ved forsigtigt opvarmning. Ved opvarmning til 150 ° C fortsætter gelen reaktionen med aluminiumoxid Al 2 O 3 frigiver vand og krystallinsk berlinite (alfa-AlPO 4) er dannet.
Al 2 O 3 + 2 ALH 3 (PO 4) 3.H 2 O → AlPO 4 + 4 H 2 O
Berliniten binder de enkelte partikler og danner keramikken.
Andre anvendelser
AlPO 4 anvendes som et antacida, som et adsorbent, som en molekylsigt, som en katalysatorbærer og som en belægning for at forbedre modstand mod varm korrosion. Her er andre applikationer.
Ved at få beton
Aluminiumphosphat er en ingrediens i ildfaste eller varmebestandige beton.
Det giver fremragende mekaniske og brydningsegenskaber til disse beton, såsom modstand mod varme. I temperaturområdet 1400-1600 ° C er cellulær beton baseret på aluminiumphosphat et af de mest effektive materialer som en termisk isolator.
Det kræver ikke tørring, dets hærdning opnås gennem en selvforplantende eksoterm reaktion. Det er muligt at fremstille mursten af dette materiale af enhver form og størrelse.
I tandcementer
Aluminiumphosphat er en del af dental cement eller materialer der bruges til at helbrede forfaldne tænder.
I tandcementer anvendes aluminiumoxid som moderator af syre-basereaktioner, hvor den modererende virkning skyldes dannelsen af aluminiumphosphat på partiklerne i andre materialer.
Disse cement har en meget høj modstand mod kompression og spænding, hvilket skyldes tilstedeværelsen af aluminiumphosphat.
Dentalcementer, der bruges til at helbrede hulrum, kan indeholde aluminiumphosphat. Forfatter: Reto Gerber. Kilde: Pixabay.
I vacciner
AlPO 4 er blevet brugt i mange år i forskellige humane vacciner til at styrke kroppens immunrespons. Det siges, at AlPO 4 er en "adjuvans" til vacciner. Mekanismen er endnu ikke godt forstået.
Det er kendt, at den immunostimulerende virkning af AlPO 4 afhænger af processen med adsorption af antigenet til adjuvansen, dvs. på den måde, hvorpå det klæber til det. Et antigen er en forbindelse, der ved indtræden i kroppen genererer dannelse af antistoffer til bekæmpelse af en specifik sygdom.
Antigener kan adsorberes til AlPO 4 af elektrostatiske vekselvirkninger eller ved binding med ligander. De adsorberes på overfladen af hjælpestoffet.
Det menes endvidere, at størrelsen af de AIPO 4 partiklerne har også en indflydelse. Jo mindre partikelstørrelse antistofresponset er større og længere.
Vacciner kan indeholde aluminiumphosphat AlPO 4 for at øge deres effektivitet. Forfatter: Tumisu. Kilde: Pixabay.
Som en brandhæmmer i polymerer
AlPO 4 er blevet brugt som brandhæmmer og til at forhindre forbrænding eller forbrænding af visse polymerer.
Tilsætningen af AlPO 4 til en polypropylenpolymer, der allerede har et brandhæmmende middel, forårsager en synergistisk virkning mellem begge retardere, hvilket betyder, at virkningen er meget større end for begge brandhæmmere hver for sig.
Når polymeren udsættes for forbrænding eller brændes i nærvær af AIPO 4, er en aluminium metaphosphat dannet som trænger ind i forkullet overflade og fylder porer og revner i overfladen.
Dette fører til dannelse af et meget effektivt beskyttelsesskjold for at forhindre forbrænding eller forbrænding af polymeren. Med andre ord forsegler AlPO 4 den forkullede overflade og forhindrer polymeren i at brænde.
Med AlPO 4 kan forbrændingen af visse polymerer forsinkes. Forfatter: Hans Braxmeier. Kilde: Pixabay.
Referencer
- Abyzov, VA (2016). Letvægts ildfast beton baseret på aluminium-magnesium-fosfatbindemiddel. Procedia Engineering 150 (2016) 1440-1445. Gendannes fra sciencedirect.com.
- Wagh, AS (2016). Aluminiumphosphatkeramik. I kemisk bundet fosfatkeramik (anden udgave). Kapitel 11. Gendannet fra sciencedirect.com.
- Mei, C. et al. (2019). Aluminiumphosphatvaccinadjuvans: Analyse af sammensætning og størrelse ved hjælp af off-line og in-line værktøjer. Comput Struct Biotechnol J. 2019; 17: 1184-1194. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
- Qin, Z. et al. (2019). Synergistisk barriereeffekt af aluminiumphosphat på flammehæmmende polypropylen baseret på ammoniumpolyphosphat / dipentaerythritol-system. Materials and Design 181 (2019) 107913. Gendannes fra sciencedirect.com.
- Vrieling, H. et al. (2019). Stabiliserede aluminiumphosphat nanopartikler anvendt som vaccineadjuvans. Kolloider og overflader B: Biointerfaces 181 (2019) 648-656. Gendannes fra sciencedirect.com.
- Schaefer, C. (2007). Gastrointestinale medikamenter. Antacida. I medikamenter under graviditet og amning (Anden udgave). Gendannes fra sciencedirect.com.
- Rouquerol, F. et al. (1999). Egenskaber ved nogle nye adsorberende stoffer. I adsorption af pulvere og porøse faste stoffer. Gendannes fra sciencedirect.com.