- מִבְנֶה
- מִנוּחַ
- נכסים
- מצב פיזי
- משקל מולקולרי
- נקודת המסה
- צְפִיפוּת
- מְסִיסוּת
- נכסים אחרים
- להשיג
- שימוש בקרמיקה
- ייצור קרמיקה פוספטים מאלומיניום
- שימושים אחרים
- בהשגת בטון
- במלט שיניים
- בחיסונים
- כמעכב בעירה בפולימרים
- הפניות
פוספט האלומיניום הוא מוצק אורגני נוצר על ידי יון אלומיניום אל 3+ לבין יון פוספט PO 4 3 . הנוסחה הכימית שלה היא AlPO 4 . זהו מוצק לבן שהמבנה הגבישי שלו דומה לזה של סיליקה SiO 2 . זה בלתי מסיס במים.
ניתן להשיג אותו מאלומינה (Al 2 O 3 ) ומחומצה זרחתית (H 3 PO 4 ). ניתן להשיג אותו גם החל מתמיסות מימיות של אלומיניום כלוריד (AlCl 3 ) ונתרן פוספט (Na 3 PO 4 ).
פוספט אלומיניום AlPO 4 . Ondřej Mangl. מקור: Wikimedia Commons.
לפוספט האלומיניום יש נקודת התכה גבוהה מאוד, וזו הסיבה שהוא משמש באופן נרחב כמרכיב לקרמיקה עקשן, כלומר קרמיקה העמידה בטמפרטורות גבוהות מאוד.
הוא משמש גם כחומר נוגד חומצה לקיבה, בתערובות לתיקון שיניים וככלי עזר לחיסונים, כלומר לעידוד התגובה החיסונית של הגוף.
יש בטונים עקשן שיש AlPO 4 בהרכבם, מה שמגדיל את תכונות התמיכה המכניות והטמפרטורה הגבוהה של סוג זה של מלט.
הוא שימש כמגן מגן כדי למנוע חומרים דליקים כמו פולימרים מסוימים לשרוף.
מִבְנֶה
AlPO 4 מורכב מקטיון אלומיניום Al 3+ ומאיון PO 4 3- פוספט .
מבנה יוני של פוספט אלומיניום. מחבר: מרילו סטאה.
פוספט אלומיניום קריסטלי נקרא גם שלב ברלין או אלפא (α-AlPO 4 ) והגבישים שלו דומים לקוורץ.
גבישי ברליניט סינתטיים (α-AlPO 4 ). DMGualtieri. מקור: Wikimedia Commons.
שלב האלפא של פוספט האלומיניום הוא מוצק שנוצר על ידי רשת קוולנטית של טטרהדרים של PO 4 ו- AlPO 4 המתחלפים ומחוברים על ידי אטומי חמצן.
מבנה זה הוא איזומורפי עם סיליקה, כלומר יש לו צורה זהה לזו של סיליקה SiO 2 .
מִנוּחַ
- פוספט אלומיניום
- מונופוספט אלומיניום
- מלח אלומיניום של חומצה זרחתית.
נכסים
מצב פיזי
מוצק לבן גבישי.
משקל מולקולרי
121.93 גרם / מול
נקודת המסה
1800 מעלות צלזיוס
צְפִיפוּת
2.56 גרם / ס"מ 3
מְסִיסוּת
לא מסיס במים
נכסים אחרים
המבנה של AlPO 4 דומה מאוד לזה של סיליקה SiO 2 , כך שהוא חולק איתו תכונות פיזיקליות וכימיות רבות.
פוספט אלומיניום הוא חומר עקשן ביותר, כלומר הוא מתנגד לטמפרטורות גבוהות מאוד מבלי לשנות את מצבו או מבנהו הפיזי ומבלי להתפרק.
הקריסטל AlPO 4 או הברליניט כאשר הוא מחומם הופך למבנה מסוג טרידימיט, ואז למבנה מסוג קריסטובליט, צורות אחרות של תרכובת זו הדומות לסיליקה SiO 2 .
פוספט אלומיניום. עניין כימי. מקור: Wikimedia Commons.
להשיג
ניתן להשיג את הפוספט האלומיניום AlPO 4 על ידי התגובה בין חומצה זרחתית H 3 PO 4 לאלומינה Al 2 O 3 . נדרש יישום טמפרטורה, למשל בין 100 ל 150 מעלות צלזיוס.
Al 2 O 3 + 2 H 3 PO 4 = 2 AlPO 4 + 3 H 2 O
ניתן להשיג אותו גם על ידי חיבור לתמיסה מימית של אלומיניום כלוריד AlCl 3 עם תמיסה מימית של נתרן פוספט Na 3 PO 4 :
AlCl 3 + Na 3 PO 4 = AlPO 4 + 3 NaCl
שימוש בקרמיקה
אלפא פוספט AlPO 4 נמצא לעתים קרובות בהרכב של קרמיקה אלומינה.
קרמיקה עם תכולת אלומינה גבוהה היא אחד החומרים שבשל קשיותו משמש ליישומים בהם הוא נדרש להתנגד לעומסים גבוהים ולתנאים קשים.
קרמיקה מסוג זה עמידה בפני קורוזיה, לסביבות בטמפרטורה גבוהה, לנוכחות אדים חמים או להפחתת אטמוספרות כמו פחמן חד חמצני (CO).
לקרמיקה מאלומינה יש גם מוליכות חשמלית ותרמית נמוכה, וזו הסיבה שהיא משמשת לייצור לבנים עקשן ורכיבים מבודדים חשמלית.
חיפוי לבנים עקשן שעשוי להכיל AlPO 4 פוספט אלומיניום . לבנים אלה מגנות מפני טמפרטורות גבוהות. Alexknight12. מקור: Wikimedia Commons.
מכיוון שנוצר פוספט אלומיניום בטמפרטורה נמוכה בהרבה מסיליקון SiO 2 , הוא זול יותר לייצר, וזה יתרון בייצור קרמיקה המתאימה לשירותים תובעניים.
ייצור קרמיקה פוספטים מאלומיניום
אלומיניום Al 2 O 3 וחומצה זרחתית H 3 PO 4 משמשים במדיום מימי.
ה- pH ההיווצרות המועדף הוא 2-8, כפי שיש שפע של מיני חומצת זרחתית מומסים, כגון H 2 PO 4 - ו HPO 4 2- . ב pH חומצי הריכוז של יוני 3+ הוא גבוה, שמקורו בפירוק האלומינה Al 2 O 3 .
ראשית, נוצר ג'ל הידרפיחה פוספט trihydrogen AlH 3 (PO 4 ) 2. H 2 O:
Al 3+ + H 2 PO 4 - + HPO 4 2- + H 2 O ⇔ AlH 3 (PO 4 ) 3 .H 2 O
עם זאת, יש זמן שה- pH של התמיסה צונח והופך להיות ניטרלי, שם לאלומינה Al 2 O 3 יש מסיסות נמוכה. בשלב זה האלומינה הבלתי-מסיסה יוצרת שכבה על פני החלקיקים המונעת את המשך התגובה.
לכן יש צורך להגדיל את המסיסות של האלומינה וזה מושג על ידי חימום בעדינות. בחימום לטמפרטורה של 150 מעלות צלזיוס הג'ל ממשיך בתגובה עם אלומינה Al 2 O 3 המשחררת מים ונוצרת ברלין גבישית (alpha-AlPO 4 ).
Al 2 O 3 + 2 AlH 3 (PO 4 ) 3 .H 2 O → AlPO 4 + 4 H 2 O
הברליניט קושר את החלקיקים האישיים ויוצר את הקרמיקה.
שימושים אחרים
AlPO 4 משמש כחומר נוגדי חומצה, כספיגה , כמסננת מולקולרית, כתומך זרז וכציפוי לשיפור העמידות בפני קורוזיה חמה. להלן יישומים אחרים.
בהשגת בטון
פוספט אלומיניום הוא מרכיב בבטונות עקשן או עמיד בחום.
זה מספק תכונות מכאניות ושבירות מעולות לבטון אלה, כמו עמידות בפני חום. בטווח הטמפרטורות שבין 1400-1600 מעלות צלזיוס, בטון סלולרי על בסיס פוספט אלומיניום הוא אחד החומרים היעילים ביותר כמבודד תרמי.
זה לא דורש ייבוש, התקשותו מושגת באמצעות תגובה אקזוותרמית המפיצה את עצמה. אפשר להכין לבנים מחומר זה בכל צורה ובכל גודל.
במלט שיניים
אלומיניום פוספט הוא חלק ממלטים דנטליים או מחומרים המשמשים לריפוי שיניים מנוקבות.
במלטים דנטליים משתמשים באלומינה כמנחה של תגובות על בסיס חומצה, כאשר ההשפעה הממתנת נובעת מהיווצרות פוספט מאלומיניום על חלקיקי חומרים אחרים.
מלטים אלה מציגים עמידות גבוהה מאוד לדחיסה ומתח, הנובעת מנוכחות פוספט מאלומיניום.
מלט שיניים המשמש לריפוי חללים עשוי להכיל פוספט אלומיניום. מחבר: רטו גרבר. מקור: Pixabay.
בחיסונים
AlPO 4 משמש במשך שנים רבות בחיסונים אנושיים שונים כדי לשפר את התגובה החיסונית של הגוף. אומרים כי AlPO 4 הוא "תוסף מזון" לחיסונים. המנגנון עדיין לא מובן היטב.
ידוע כי ההשפעה החיסונית של AlPO 4 תלויה בתהליך הספיחה של האנטיגן לאדויג'וב, כלומר בדרך בה הוא נדבק אליו. אנטיגן הוא תרכובת שכאשר הכניסה לגוף מייצרת היווצרות נוגדנים להילחם במחלה ספציפית.
ניתן לספוג אנטיגנים ל- AlPO 4 על ידי אינטראקציות אלקטרוסטטיות או על ידי קשירה עם ליגנדים. הם נספגים על פני השטח של החומר.
עוד מאמינים כי לגודל חלקיקי ה- AlPO 4 יש השפעה. ככל שגודל החלקיקים קטן יותר, תגובת הנוגדנים גדולה יותר ונמשכת זמן רב יותר.
חיסונים עשויים להכיל AlPO 4 מאלומיניום פוספט כדי להגביר את יעילותם. מחבר: טומיסו. מקור: Pixabay.
כמעכב בעירה בפולימרים
AlPO 4 שימש כמעכב אש וכדי למנוע בעירה או שריפה של פולימרים מסוימים.
התוספת של AlPO 4 לפולימר פוליפרופילן שכבר יש בו מעכב בעירה גורמת להשפעה סינרגיסטית בין שני מעכבי המשנה, מה שאומר שההשפעה גדולה בהרבה מזו של שני מעכבי האש בנפרד.
כאשר נשרף או נשרף את הפולימר בנוכחות AlPO 4 , נוצר מטפוספט אלומיניום החודר אל פני השטח החרוך וממלא את הנקבוביות והסדקים במשטח.
זה מוביל ליצירת מגן הגנה יעיל ביותר למניעת צריבה או בעירה של הפולימר. במילים אחרות, AlPO 4 אוטם את המשטח החרוך ומונע את שריפת הפולימר.
בעזרת AlPO 4 ניתן לעכב בעירה של פולימרים מסוימים. מחבר: הנס ברקסמייר. מקור: Pixabay.
הפניות
- אבזוב, וירג'יניה (2016). בטון עקשן קל משקל על בסיס קלסר אלומיניום-מגנזיום-פוספט. פרוצדורה הנדסה 150 (2016) 1440-1445. התאושש מ- sciencedirect.com.
- Wagh, AS (2016). קרמיקה אלומיניום פוספט. בקרמיקה פוספטית כבויה כימית (מהדורה שנייה). פרק 11. התאושש מ- sciencedirect.com.
- מיי, סי ואח '. (2019). תוספי חיסון נגד פוספטים מאלומיניום: ניתוח הרכב וגודל בעזרת כלים מקוונים וכלים מקוונים. Strut Struct Biotechnol J. 2019; 17: 1184-1194. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.
- צ'ין, ז 'ואח'. (2019). השפעת חסם סינרגיסטית של אלומיניום פוספט על פוליפרופילן מעכב בעירה על בסיס מערכת אמוניום פוליפוספט / דיפטנטרייתרולי. חומרים ועיצוב 181 (2019) 107913. התאושש מ- sciencedirect.com.
- Vrieling, H. et al. (2019). חלקיקים חלקיקים מיוצבים מאלומיניום פוספטיים מיוצבים המשמשים כמוספים לחיסון. Colloids and משטחים B: Biointerfaces 181 (2019) 648-656. התאושש מ- sciencedirect.com.
- Schaefer, C. (2007). תרופות העיכול. נוגדי חומצה. בתרופות במהלך ההריון וההנקה (מהדורה שנייה). התאושש מ- sciencedirect.com.
- Rouquerol, F. et al. (1999). מאפיינים של כמה סופגים סופרים. בספיחה על ידי אבקות ומוצקים נקבוביים. התאושש מ- sciencedirect.com.