Fosfato di magnesio (Mg3 (PO4) 2): struttura, proprietà e usi
Il fosfato di magnesio è un termine usato per riferirsi a una famiglia di composti inorganici formati da magnesio, metallo alcalino-terroso e fosfato d'argento. Il fosfato di magnesio più semplice ha la formula chimica Mg 3 (PO 4 ) 2 . La formula indica che per ogni due anioni PO 4 3- ci sono tre cationi Mg2 + che interagiscono con questi.
Inoltre, questi composti possono essere descritti come sali di magnesio derivati dall'acido ortofosforico (H 3 PO 4 ). In altre parole, il magnesio "colea" tra gli anioni fosfato, indipendentemente dalla loro presentazione inorganica o organica (MgO, Mg (NO 3 ) 2, MgCl 2, Mg (OH) 2, ecc.).
A causa di questi motivi, i fosfati di magnesio possono essere trovati come diversi minerali. Alcuni di questi sono: catheite -Mg 3 (PO 4 ) 2 · 22H 2 O-, struvite- (NH 4 ) MgPO 4 · 6H 2 O, i cui microcristalli sono rappresentati nell'immagine superiore-, holtedalite -Mg 2 (PO 4 ) (OH) - e bobierrite -Mg 3 (PO 4 ) 2 · 8 H 2 O-.
Nel caso della bobierrita, la sua struttura cristallina è monoclina, con aggregati cristallini con forme a ventaglio e rosette massicce. Tuttavia, i fosfati di magnesio sono caratterizzati dall'esposizione di una ricca chimica strutturale, il che significa che i loro ioni adottano molte disposizioni cristalline.
Forme di fosfato di magnesio e neutralità delle sue cariche
I fosfati di magnesio derivano dalla sostituzione protonica di H 3 PO 4 . Quando l'acido ortofosforico perde un protone, rimane come lo ione diidrogeno fosfato, H 2 PO 4 -.
Come neutralizzare la carica negativa per originare un sale di magnesio? Se l'Mg2 + conta per due cariche positive, allora ha bisogno di due H 2 PO 4 -. Pertanto, si ottiene il fosfato diacido di magnesio, Mg (H 2 PO 4 ) 2 .
Quindi, quando l'acido perde due protoni, rimane lo ione fosfato di idrogeno, HPO 4 2-. Ora, come neutralizzare queste due cariche negative? Poiché l'Mg2 + ha bisogno solo di due cariche negative per neutralizzare, interagisce con un singolo HPO 4 2- ioni. In questo modo si ottiene il fosfato acido magnesio: MgHPO 4 .
Alla fine, quando tutti i protoni si perdono, rimane il fosfato anione PO 4 3-. Ciò richiede tre cationi Mg2 + e un altro fosfato da assemblare in un solido cristallino. L'equazione matematica 2 (-3) + 3 (+2) = 0 aiuta a comprendere questi rapporti stechiometrici per il magnesio e il fosfato.
Come risultato di queste interazioni, viene prodotto fosfato di magnesio tribasico: Mg 3 (PO 4 ) 2 . Perché è tribasico? Perché è in grado di accettare tre equivalenti di H + per formare nuovamente l'H 3 PO 4 :
PO 4 3- (ac) + 3H + (ac) H 3 PO 4 (ac)
Fosfati di magnesio con altri cationi
La compensazione delle spese negative può essere ottenuta anche con la partecipazione di altre specie positive.
Ad esempio, per neutralizzare PO 4 3-, K +, Na +, Rb +, NH 4 +, ecc., Può anche intervenire formando composto (X) MgPO 4 . Se X è uguale a NH 4 +, si forma il minerale di struvite anidro (NH 4 ) MgPO 4 .
Data la situazione in cui un altro fosfato interviene e le cariche negative aumentano, è possibile aggiungere altre cationi alle interazioni per neutralizzarle. Grazie a questo, numerosi cristalli di fosfato di magnesio possono essere sintetizzati (Na 3 RbMg 7 (PO 4 ) 6, per esempio).
struttura
L'immagine in alto illustra le interazioni tra gli ioni Mg2 + e PO4-3 che definiscono la struttura cristallina. Tuttavia, è solo un'immagine che dimostra piuttosto la geometria tetraedrica dei fosfati. Quindi, la struttura cristallina coinvolge tetraedri di fosfati e sfere di magnesio.
Per il caso di Mg 3 anidro (PO 4 ) 2, gli ioni adottano una struttura romboedrica, in cui Mg 2+ è coordinato con sei atomi di O.
Quanto sopra è illustrato nell'immagine sottostante, con la notazione che le sfere blu sono cobalto, è sufficiente cambiarle per le sfere di magnesio verde:
Proprio al centro della struttura si trova l'ottaedro formato dalle sei sfere rosse attorno alla sfera bluastra.
Inoltre, queste strutture cristalline sono in grado di accettare molecole d'acqua, formando idrati di fosfato di magnesio.
Questo perché formano legami idrogeno con gli ioni fosfato (HOH-O-PO 3 3-). Inoltre, ogni ione fosfato è in grado di accettare fino a quattro legami idrogeno; cioè, quattro molecole d'acqua.
Poiché Mg 3 (PO 4 ) 2 ha due fosfati, può accettare otto molecole d'acqua (cosa succede con il minerale bobierrite). A loro volta, queste molecole d'acqua possono formare legami di idrogeno con altri o interagire con centri positivi di Mg2 +.
proprietà
È un solido bianco che forma placche romboidali cristalline. Inoltre, non ha odore e sapore.
È molto insolubile in acqua, anche quando è caldo, grazie alla sua grande energia del reticolo cristallino; questo è un prodotto delle forti interazioni elettrostatiche tra gli ioni polivalenti Mg2 + e PO4 3-.
Cioè, quando gli ioni sono polivalenti e il loro raggio ionico non varia molto di dimensioni, il solido mostra resistenza alla sua dissoluzione.
Si scioglie a 1184 ° C, che è anche indicativo di forti interazioni elettrostatiche. Queste proprietà variano a seconda di quante molecole d'acqua vengono assorbite e se il fosfato si trova in alcune delle sue forme protonate (HPO 4 2- o H 2 PO 4 -).
applicazioni
È stato usato come lassativo per stati di stitichezza e acidità gastrica. Tuttavia, i suoi effetti collaterali dannosi - manifestati dalla generazione di diarrea e vomito - hanno limitato i suoi usi. Inoltre, è probabile che causi danni al tratto gastrointestinale.
L'uso del fosfato di magnesio nella riparazione del tessuto osseo è attualmente in fase di studio, indagando l'applicazione di Mg (H 2 PO 4 ) 2 come cemento.
Questa forma di fosfato di magnesio soddisfa i requisiti per questo: è biodegradabile e istocompatibile. Inoltre, il suo uso nella rigenerazione del tessuto osseo è raccomandato per la sua forza e la sua rapida impostazione.
Si sta valutando l'uso di fosfato di magnesio amorfo (AMP) come cemento ortopedico biodegradabile e non esotermico. Per generare questo cemento, la polvere AMP viene miscelata con alcool polivinilico, al fine di formare un mastice.
La funzione principale del fosfato di magnesio è fornire il contributo di Mg agli esseri viventi. Questo elemento interviene in numerose reazioni enzimatiche come catalizzatore o intermediario, essendo essenziale per la vita.
Una carenza di Mg nell'uomo è associata ai seguenti effetti: diminuzione dei livelli di Ca, insufficienza cardiaca, ritenzione di Na, diminuzione dei livelli di K, aritmie, contrazioni muscolari sostenute, vomito, nausea, bassi livelli circolanti di ormone paratiroideo e crampi allo stomaco e mestruali, tra gli altri.
