Struttura di fosfato in alluminio (ALPO4), proprietà, ottenimento, usi

Lui Fosfato in alluminio È un solido inorganico formato da uno ione in alluminio al³⁺ e uno ione fosfato Po₄^3-. La sua formula chimica è Alpo₄. È un solido bianco la cui struttura cristallina è simile a quella di silice siO₂. È insolubile in acqua.

Può essere ottenuto da allumina (a₂O₃) e acido fosforico (H₃Po₄). Può anche essere ottenuto in base a soluzioni acquose di cloruro di alluminio (ALCL₃) e fosfato di sodio (NA₃Po₄).

Fosfato di alluminio ALPO₄. Ondřej mangl [dominio pubblico]. Fonte: Wikimedia Commons.

Il fosfato in alluminio ha un punto di fusione molto elevato, quindi è ampiamente usato come componente della ceramica refrattaria, cioè ceramiche che sopportano temperature molto elevate.

È anche usato come antiacido per lo stomaco, nelle miscele per la riparazione dei denti e come adiuvante dei vaccini, cioè per stimolare la risposta immunitaria dell'organismo.

Alcuni cemento refrattario hanno Alpo₄ Nella sua composizione, che aumenta le proprietà meccaniche e di supporto delle alte temperature di questo tipo di cemento.

È stato usato come scudo protettivo per prevenire i materiali combustibili come determinati polimeri.

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Struttura

L'Alpo₄ È formato da un catione in alluminio al³⁺ e un anione fosfato Po₄^3-.

Struttura ionica del fosfato di alluminio. Autore: Marilú Stea.

Il fosfato di alluminio cristallino è anche chiamato fase berlinite o alfa (α-alpo₄) e i suoi cristalli sono simili al quarzo.

Cristalli di berlinite sintetici (α-alpo₄). DmGualtieri [CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

La fase alfa del fosfato di alluminio è un solido formato da una rete covalente di po tetraedri₄ e Alpo₄ che alternati e sono uniti dagli atomi di ossigeno.

Questa struttura è isomorfa con silice, cioè ha la stessa forma di quella del SIO₂.

Nomenclatura

- Fosfato in alluminio

- Monofosfato in alluminio

- Sale in alluminio acido fosforico.

Proprietà

Stato fisico

Solido bianco cristallino.

Peso molecolare

121,93 g/mol

Punto di fusione

1800 ºC

Densità

2,56 g/cm³

Solubilità

Insolubile in acqua

Altre proprietà

La struttura ALPO₄ È molto simile a quello della silice sio₂, Quindi condivide molte proprietà fisiche e chimiche di questo.

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Il fosfato in alluminio è un materiale altamente refrattario, cioè resiste a temperature molto elevate senza cambiare le sue condizioni fisiche o la sua struttura e senza decomposizione.

L'Alpo₄ Cristallino o berlinite quando viene riscaldato, diventa una struttura di tipo di thundimite e quindi tipo cristobalite, altre forme di questo composto che lo assomigliano al siol sio₂.

Fosfato in alluminio. ChemicalIrrest [dominio pubblico]. Fonte: Wikimedia Commons.

Ottenimento

Fosfato di alluminio ALPO₄ Può essere ottenuto mediante reazione tra acido fosforico H₃Po₄ e allumina al₂O₃. È richiesta l'applicazione di temperatura, ad esempio tra 100 e 150 ° C.

Al₂O₃ + 2 h₃Po₄ = 2 Alpo₄ + 3 h₂O

Può anche essere ottenuto unendo a una soluzione acquosa di cloruro di alluminio Alcl₃ con una soluzione acquosa di sodio fosfato Na₃Po₄:

Alcl₃ + N / a₃Po₄ = Alpo₄ + 3 Nacl

Usa in ceramica

Fosfato di alluminio ALPO₄ Si trova spesso nella costituzione della ceramica di allumina.

La ceramica con alto contenuto di allumina è uno dei materiali utilizzati nelle applicazioni in cui è necessario resistere a carichi elevati e condizioni gravi.

Questo tipo di ceramica è resistente alla corrosione, ad ambienti ad alta temperatura, alla presenza di vapore caldo o in atmosfere riducenti come il monossido di carbonio (CO).

Le ceramiche di allumina hanno anche una bassa conduttività elettrica e termica, quindi viene utilizzata per produrre mattoni refrattari e componenti isolanti dell'elettricità.

Rivestimento in mattoni refrattari che può contenere alpoo in alluminio fosfato₄. Questi mattoni proteggono dalle alte temperature. Alexknight12 [CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

Perché il fosfato di alluminio è formato a una temperatura molto più bassa di SIO silice₂, La sua produzione è più economica, che costituisce un vantaggio nella produzione di ceramiche appropriate ai servizi esigenti.

Produzione in ceramica fosfato in alluminio

L'allumina è abituata a₂O₃ e acido fosforico H₃Po₄ In mezzo acquoso.

La formazione preferita PH è 2-8, in quanto vi è abbondanza di specie di acido fosforico disciolto, come H₂Po₄^- e HPO₄^2-. Una concentrazione di ioni acidi a³⁺ È alto, dalla dissoluzione dell'allumina al₂O₃.

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In primo luogo, un gel di triidrogeno di difarrogeno in alluminio alh hidratato₃(Po₄)₂.H₂O:

Al³⁺ + H₂Po₄^- + HPO₄^2- + H₂O ⇔ alh₃(Po₄)₃.H₂O

Tuttavia, arriva un momento in cui il pH della soluzione bassa e diventa neutrale, in cui allumina al₂O₃ presenta una bassa solubilità. In questo momento l'allumina insolubile forma uno strato sulla superficie delle particelle che impediscono alla reazione di continuare.

Pertanto è necessario aumentare la solubilità dell'allumina e questo si ottiene senza intoppi. Riscaldando a 150 ° C il gel continua la reazione con l'allumina al₂O₃ rilasciando acqua e forma la berlini cristallina (Alpha-alpo₄).

Al₂O₃ + 2 Alh₃(Po₄)₃.H₂O → Alpo₄ + 4 h₂O

Si formano berlinita che si unisce a particelle e ceramiche individuali.

Altri usi

L'Alpo₄ È usato come antiacido, come adsorbente, come setaccio molecolare, come il supporto del catalizzatore e come rivestimento per migliorare la resistenza alla corrosione calda. Ecco altre applicazioni.

Nell'ottenere il cemento

Il fosfato in alluminio è un ingrediente di refrattario o calcestruzzo resistente al calore.

Fornisce eccellenti proprietà meccaniche e rifrattanti a questi calcestruzzo, come la resistenza al calore. Nell'intervallo di temperatura tra 1400-1600 ° C il calcestruzzo cellulare basato sul fosfato di alluminio è uno dei materiali più efficienti come l'isolatore termico.

Non richiede l'essiccazione, il suo indurimento è ottenuto da una reazione esotermica auto -propagata. È possibile preparare i mattoni di questo materiale in qualsiasi forma e dimensione.

In cementi dentali

Il fosfato di alluminio fa parte di cementi dentali o materiali utilizzati per curare la protesi carinata.

Nei cementi dentali L'allumina viene utilizzata come moderatore delle reazioni a base di acido, in cui l'effetto moderatore è dovuto alla formazione di fosfato di alluminio sulle particelle di altri materiali.

Questi cementi hanno una resistenza di compressione e tensione molto elevata, dovuta alla presenza di fosfato di alluminio.

I cementi dentali usati per curare la carie possono contenere fosfato in alluminio. Autore: Gerber Challenge. Fonte: Pixabay.

Nei vaccini

L'Alpo₄ È stato usato per molti anni in diversi vaccini umani per migliorare la risposta immunitaria del corpo. Si dice che Alpo₄ È un "adiuvante" di vaccini. Il meccanismo non è ancora compreso.

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È noto che l'effetto immunostimolante di Alpo₄ Dipende dal processo di adsorbimento dell'antigene all'adiuvante, cioè dal modo in cui aderisce a questo. Un antigene è un composto che quando si entra nel corpo genera la formazione di anticorpi per combattere una malattia specifica.

Gli antigeni possono essere adsorbiti ad ALPO₄ mediante interazioni elettrostatiche o mediante legame con i ligandi. Adsorb sulla superficie dell'adiuvante.

Si ritiene inoltre che le dimensioni delle particelle di ALPO₄ Ha anche influenza. Una dimensione delle particelle più bassa La risposta anticorpale è più grande e più resistente.

I vaccini possono contenere alpoo in alluminio fosfato₄ Per aumentare la sua efficacia. Autore: Tumisu. Fonte: Pixabay.

Come ritardante di fiamma polimerica

L'Alpo₄ È stato usato come ignari ed evitare la combustione o bruciata da alcuni polimeri.

L'aggiunta di Alpo₄ a un polimero di polipropilene che ha già un ritardatore di fiamma provoca un effetto sinergico tra i due ritardanti, il che significa che l'effetto è molto maggiore di quello di entrambi gli ignari per separati.

Quando il polimero è sottoposto a combustione o bruciato in presenza di ALPO₄, Si forma un metafosfato di alluminio che penetra nella superficie carbonizzata e riempie i pori e le crepe di questo.

Ciò porta alla formazione di uno scudo protettivo altamente efficiente per evitare la combustione o la combustione del polimero. In altre parole l'Alpo₄ sigillare la superficie carbonizzata e impedisce al polimero di bruciare.

Con l'Alpo₄ La combustione di alcuni polimeri può essere ritardata. Autore: Hans Braxmeier. Fonte: Pixabay.

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