- Struktur
- nomenklatur
- Egenskaper
- Fysisk tilstand
- Molekylær vekt
- Smeltepunkt
- tetthet
- løselighet
- Andre egenskaper
- Å skaffe
- Brukes i keramikk
- Produksjon av keramisk aluminiumfosfat
- Andre bruksområder
- Ved å skaffe betong
- I tannsement
- I vaksiner
- Som en flammehemmende middel i polymerer
- referanser
Den aluminiumfosfat er et uorganisk faststoff dannet av en aluminiums ion til 3+ og en fosfationer PO 4 3- . Den kjemiske formelen er AlPO 4 . Det er et hvitt fast stoff hvis krystallstruktur er lik den for silisiumoksyd SiO 2 . Det er uoppløselig i vann.
Den kan fås fra aluminiumoksyd (Al 2 O 3 ) og fosforsyre (H 3 PO 4 ). Den kan også oppnås ved å starte fra vandige oppløsninger av aluminiumklorid (AlCl 3 ) og natriumfosfat (Na 3 PO 4 ).
Aluminiumfosfat AlPO 4 . Ondřej Mangl. Kilde: Wikimedia Commons.
Aluminiumfosfat har et veldig høyt smeltepunkt, og det er derfor det er mye brukt som en komponent i ildfast keramikk, det vil si keramikk som tåler veldig høye temperaturer.
Det brukes også som et syrenøytraliserende middel for magen, i blandinger for reparasjon av tenner og som et hjelpestoff til vaksiner, det vil si for å stimulere kroppens immunrespons.
Noen ildfaste betetter har AlPO 4 i sin sammensetning, noe som øker de mekaniske og høye temperaturstøtteegenskapene til denne typen sement.
Det har blitt brukt som et beskyttende skjold for å forhindre at brennbare materialer som visse polymerer brenner.
Struktur
AlPO 4 består av en Al 3+ aluminiumkation og en PO 4- 3- fosfat-anion .
Ionisk struktur av aluminiumfosfat. Forfatter: Marilú Stea.
Krystallinsk aluminiumfosfat kalles også berlinitt- eller alfa-fase (α-AlPO 4 ), og krystallene ligner kvarts.
Syntetiske berlinittkrystaller (α-AlPO 4 ). DMGualtieri. Kilde: Wikimedia Commons.
Alfafasen av aluminiumfosfat er et fast stoff ble dannet ved en kovalent nettverk av tetraedrene av PO 4 og AlPO 4 som vekselvis og er forbundet med oksygenatomer.
Denne strukturen er isomorf med silika, det vil si at den har samme form som den for silika SiO 2 .
nomenklatur
- Aluminiumfosfat
- Monofosfat i aluminium
- Aluminiumsalt av fosforsyre.
Egenskaper
Fysisk tilstand
Krystallinsk hvitt fast stoff.
Molekylær vekt
121.93 g / mol
Smeltepunkt
1800 ºC
tetthet
2,56 g / cm 3
løselighet
Uoppløselig i vann
Andre egenskaper
Strukturen til AlPO 4 er veldig lik konstruksjonen av silika SiO 2 , så den deler mange fysiske og kjemiske egenskaper med den.
Aluminiumfosfat er et svært ildfast materiale, det vil si motstå veldig høye temperaturer uten å endre fysisk tilstand eller struktur og uten å bryte ned.
Den krystallinske AlPO 4 eller berlinite ved oppvarming konvertert til en tridymitt-type struktur og deretter en kristobalitt-type struktur, andre former av denne forbindelse som ligner på silika SiO 2 .
Aluminiumfosfat. Chemicalinterest. Kilde: Wikimedia Commons.
Å skaffe
Aluminiumfosfat AlPO 4 kan oppnås ved reaksjon mellom fosforsyre H 3 PO 4 og aluminiumoksyd Al 2 O 3 . Påføring av temperatur er nødvendig, for eksempel mellom 100 og 150 ° C.
Al 2 O 3 + 2 H 3 PO 4 = 2 AlPO 4 + 3 H 2 O
Det kan også oppnås ved å sammenføye en vandig oppløsning av aluminiumklorid AlCl 3 med en vandig oppløsning av natriumfosfat Na 3 PO 4 :
AlCl 3 + Na 3 PO 4 = AlPO 4 + 3 NaCl
Brukes i keramikk
Aluminiumfosfat AlPO 4 finnes ofte i sammensetningen av aluminiumoksydkeramikk.
Keramikk med et høyt innhold av aluminiumoksyd er et av materialene som på grunn av dens hardhet brukes i applikasjoner som krever motstand mot høye belastninger og alvorlige forhold.
Denne typen keramikk er motstandsdyktig mot korrosjon, mot høye temperaturmiljøer, mot nærvær av varm damp eller mot reduserende atmosfærer som karbonmonoksid (CO).
Keramikk av aluminiumoksyd har også lav elektrisk og termisk konduktivitet, og det er derfor den brukes til å lage ildfaste murstein og elektrisk isolerende komponenter.
Ildfaste mursteinforinger som kan inneholde AlPO 4 aluminiumfosfat . Disse mursteinene beskytter mot høye temperaturer. Alexknight12. Kilde: Wikimedia Commons.
Fordi aluminiumfosfat dannes ved en mye lavere temperatur enn silika SiO 2 , er det billigere å produsere, noe som er en fordel ved fremstilling av keramikk egnet for krevende tjenester.
Produksjon av keramisk aluminiumfosfat
Aluminiumoksyd Al 2 O 3 og fosforsyre H 3 PO 4 benyttes i vandig medium.
Den foretrukne formasjons-pH er 2-8, da det er en overflod av oppløste fosforsyre arter, som for eksempel H 2 PO 4 - og HPO 4 2- . Ved sur pH-verdi er konsentrasjonen av Al 3+ ioner er høy, som kommer fra oppløsningen av Al 2 O 3 alumina .
Først, et hydratisert aluminiumsilikat difosfat trihydrogenfosfat 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
Imidlertid kommer det et tidspunkt da oppløsningens pH-verdi synker og blir nøytralt, der aluminiumoksyd Al 2 O 3 har lav oppløselighet. På dette tidspunktet danner det uoppløselige aluminiumoksyd et lag på overflaten av partiklene som forhindrer at reaksjonen fortsetter.
Derfor er det nødvendig å øke løseligheten av aluminiumoksydet, og dette oppnås ved forsiktig oppvarming. Ved oppvarming til 150 ° C, at gelen fortsetter reaksjonen med aluminiumoksyd Al 2 O 3 frigjøre vann 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
Berlinitten binder de enkelte partiklene og danner keramikken.
Andre bruksområder
AlPO 4 brukes som et syrenøytraliserende middel, som et adsorbent, som en molekylsikt, som en katalysatorbærer og som et belegg for å forbedre motstanden mot varm korrosjon. Her er andre applikasjoner.
Ved å skaffe betong
Aluminiumfosfat er en ingrediens i ildfast eller varmebestandig betong.
Det gir utmerkede mekaniske og brytningsegenskaper til disse betongene, som motstand mot varme. I temperaturområdet mellom 1400-1600 ° C er cellulær betong basert på aluminiumfosfat et av de mest effektive materialene som varmeisolator.
Det krever ikke tørking, herding oppnås gjennom en selvutbredende eksoterm reaksjon. Det er mulig å tilberede murstein av dette materialet av hvilken som helst form og størrelse.
I tannsement
Aluminiumfosfat er en del av tannsement eller materialer som brukes til å helbrede forfalne tenner.
I dental sement brukes aluminiumoksyd som moderator av syre-base-reaksjoner, der den modererende effekten skyldes dannelsen av aluminiumfosfat på partiklene til andre materialer.
Disse sementene har en meget høy motstand mot kompresjon og strekk, noe som skyldes tilstedeværelsen av aluminiumfosfat.
Tann sement som brukes til å helbrede hulrom, kan inneholde aluminiumfosfat. Forfatter: Reto Gerber. Kilde: Pixabay.
I vaksiner
AlPO 4 har blitt brukt i mange år i forskjellige humane vaksiner for å styrke kroppens immunrespons. AlPO 4 sies å være en "adjuvans" til vaksiner. Mekanismen er ennå ikke godt forstått.
Det er kjent at den immunstimulerende effekten av AlPO 4 avhenger av prosessen med adsorpsjon av antigenet til adjuvansen, det vil si på måten den fester seg til den. Et antigen er en forbindelse som når den kommer inn i kroppen genererer dannelse av antistoffer for å bekjempe en spesifikk sykdom.
Antigener kan adsorberes til AlPO 4 ved elektrostatisk interaksjon eller ved binding med ligander. De adsorberes på overflaten av hjelpestoffet.
Det er videre antatt at størrelsen av AlPO 4 partikler har også en innvirkning. Jo mindre partikkelstørrelse antistoffrespons er større og lengre.
Vaksiner kan inneholde aluminiumfosfat AlPO 4 for å øke effektiviteten. Forfatter: Tumisu. Kilde: Pixabay.
Som en flammehemmende middel i polymerer
AlPO 4 har blitt brukt som brannhemmende middel og for å forhindre forbrenning eller forbrenning av visse polymerer.
Tilsetningen av AlPO 4 til en polypropylenpolymer som allerede har et flammehemmende middel, forårsaker en synergistisk effekt mellom begge retardere, noe som betyr at effekten er mye større enn for begge brannhemmere hver for seg.
Når polymeren blir utsatt for forbrenning eller brent i nærvær av AlPO 4 , dannes et aluminiummetafosfat som trenger gjennom den forkullede overflaten og fyller porene og sprekker i overflaten.
Dette fører til dannelse av et meget effektivt beskyttelsesskjold for å forhindre forbrenning eller forbrenning av polymeren. AlPO 4 tetter med andre ord den forkullede overflaten og forhindrer at polymeren brenner.
Med AlPO 4 kan forbrenningen av visse polymerer bli forsinket. Forfatter: Hans Braxmeier. Kilde: Pixabay.
referanser
- Abyzov, VA (2016). Lett ildfast betong basert på aluminium-magnesium-fosfatbindemiddel. Procedia Engineering 150 (2016) 1440-1445. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- Wagh, AS (2016). Aluminiumfosfatkeramikk. I kjemisk bundet fosfatkeramikk (andre utgave). Kapittel 11. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- Mei, C. et al. (2019). Adjuvans av aluminiumsfosfatvaksine: Analyse av sammensetning og størrelse ved bruk av verktøy uten nett og i nettet. Comput Struct Biotechnol J. 2019; 17: 1184-1194. Gjenopprettet fra ncbi.nlm.nih.gov.
- Qin, Z. et al. (2019). Synergistisk barriereeffekt av aluminiumfosfat på flammehemmende polypropylen basert på ammonium polyfosfat / dipentaerytritolsystem. Materials and Design 181 (2019) 107913. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- Vrieling, H. et al. (2019). Stabiliserte aluminiumfosfat nanopartikler brukt som vaksineadjuvans. Kolloider og overflater B: Biointerfaces 181 (2019) 648-656. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- Schaefer, C. (2007). Gastrointestinale medisiner. Antacida. I medikamenter under graviditet og amming (andre utgave). Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- Rouquerol, F. et al. (1999). Egenskaper hos noen nye adsorbenter. I adsorpsjon av pulver og porøse faste stoffer. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.