Estrutura de fosfato de alumínio (alpo4), propriedades, obtenção, uso

Ele Fosfato de alumínio É um sólido inorgânico formado por um íon de alumínio para o³⁺ e um ion fosfato PO₄^3-. Sua fórmula química é alpo₄. É um sólido branco cuja estrutura cristalina é semelhante à de sílica sio₂. É insolúvel em água.

Pode ser obtido de alumina (para₂QUALQUER₃) e ácido fosfórico (H₃Po₄). Também pode ser obtido com base em soluções aquosas de cloreto de alumínio (ALCL₃) e fosfato de sódio (NA₃Po₄).

Fosfato de alumínio alpo₄. Ondřej Mangl [Domínio Público]. Fonte: Wikimedia Commons.

O fosfato de alumínio tem um ponto de fusão muito alto, por isso é amplamente utilizado como um componente de cerâmica refratária, ou seja, cerâmica que suporta temperaturas muito altas.

Também é usado como um antiácido para o estômago, em misturas para o reparo dos dentes e como um adjuvante de vacinas, isto é, para estimular a resposta imune do organismo.

Algum concreto refratário tem alpo₄ Em sua composição, o que aumenta as propriedades mecânicas e de suporte de altas temperaturas desse tipo de cimento.

Foi usado como um escudo de proteção para evitar materiais combustíveis como certos polímeros.

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Estrutura

O alpo₄ É formado por um cátion de alumínio para o³⁺ e um ânion fosfato PO₄^3-.

Estrutura iônica de fosfato de alumínio. Autor: Marilú Stea.

O fosfato de alumínio cristalino também é chamado de fase de berlinita ou alfa (α-alpo₄) e seus cristais são semelhantes ao quartzo.

Cristais sintéticos de berlinita (α-alpo₄). DmGualtieri [CC BY-SA (https: // criativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

A fase alfa do fosfato de alumínio é um sólido formado por uma rede covalente de PO tetraedra₄ e alpo₄ que alternam e são unidos por átomos de oxigênio.

Essa estrutura é isomórfica com sílica, ou seja, tem a mesma forma que a do SIO₂.

Nomenclatura

- Fosfato de alumínio

- Monofosfato de alumínio

- Sal de alumínio de ácido fosfórico.

Propriedades

Estado físico

Sólido branco cristalino.

Peso molecular

121,93 g/mol

Ponto de fusão

1800 ºC

Densidade

2,56 g/cm³

Solubilidade

Insolúvel em água

Outras propriedades

A estrutura alpo₄ É muito semelhante ao da sílica Sio₂, por isso compartilha muitas propriedades físicas e químicas deste.

Pode atendê -lo: água desionizada

O fosfato de alumínio é um material altamente refratário, ou seja, resiste a temperaturas muito altas sem alterar sua condição física ou sua estrutura e sem decompor.

O alpo₄ Cristalino ou Berlinita Quando é aquecido, torna -se uma estrutura do tipo Thundimita e depois o tipo Christobalite, outras formas deste composto que se assemelham à sílica sio₂.

Fosfato de alumínio. Chemicalintest [domínio público]. Fonte: Wikimedia Commons.

Obtenção

Fosfato de alumínio alpo₄ Pode ser obtido por reação entre ácido fosfórico H₃Po₄ e alumina al₂QUALQUER₃. A aplicação de temperatura é necessária, por exemplo, entre 100 e 150 ° C.

Para o₂QUALQUER₃ + 2 h₃Po₄ = 2 alpo₄ + 3 h₂QUALQUER

Também pode ser obtido juntando -se a uma solução aquosa de cloreto de alumínio ALCL₃ com uma solução aquosa de fosfato de sódio na₃Po₄:

Alcl₃ + N / D₃Po₄ = Alpo₄ + 3 NACL

Use em cerâmica

Fosfato de alumínio alpo₄ É frequentemente encontrado na constituição da cerâmica de alumina.

Cerâmica com alto teor de alumina é um dos materiais usados ​​em aplicações nas quais é necessário para resistir a cargas altas e condições graves.

Esse tipo de cerâmica é resistente à corrosão, a ambientes de alta temperatura, à presença de vapor quente ou na redução de atmosferas como o monóxido de carbono (CO).

A cerâmica de alumina também possui baixa condutividade elétrica e térmica, por isso é usada para fazer tijolos refratários e componentes isolantes de eletricidade.

Revestimento de tijolo refratário que pode conter fosfato de alumínio alpoo₄. Esses tijolos protegem de altas temperaturas. Alexknight12 [CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

Porque o fosfato de alumínio é formado a uma temperatura muito mais baixa que a sílica sio₂, Sua produção é mais barata, que constitui uma vantagem na fabricação de cerâmica apropriada para exigir serviços.

Fabricação de cerâmica de fosfato de alumínio

Alumina está acostumada a₂QUALQUER₃ e ácido fosfórico H₃Po₄ Em meio aquoso.

A formação preferida pH é 2-8, pois há abundância de espécies de ácidos fosfóricos dissolvidos, como H₂Po₄^- e HPO₄^2-. Uma concentração de íons ácidos em³⁺ É alto, desde a dissolução da alumina até o₂QUALQUER₃.

Pode atendê -lo: tetracloreto de carbono (CCL4)

Em primeiro lugar, um gel de tri -hidrogênio de alumínio -hidratado de Alhidrado₃(Po₄)₂.H₂QUALQUER:

Para o³⁺ + H₂Po₄^- + HPO₄^2- + H₂Ou ⇔ ALH₃(Po₄)₃.H₂QUALQUER

No entanto, chega um momento em que o pH da baixa solução e se torna neutro, onde alumina para o₂QUALQUER₃ apresenta uma baixa solubilidade. Neste momento, a alumina insolúvel forma uma camada na superfície das partículas que impedem a reação de continuar.

Portanto, é necessário aumentar a solubilidade da alumina e isso é alcançado suavemente. Aquecimento a 150 ° C, o gel continua a reação com alumina ao₂QUALQUER₃ liberando água e forma a Berlinita cristalina (alfa-alpo₄).

Para o₂QUALQUER₃ + 2 Alh₃(Po₄)₃.H₂O → alpo₄ + 4 h₂QUALQUER

Berlinita se junta a partículas e cerâmicas individuais são formadas.

Outros usos

O alpo₄ É usado como um antiácido, como um adsorvente, como uma peneira molecular, como suporte de catalisador e como um revestimento para melhorar a resistência à corrosão a quente. Aqui estão outras aplicações.

Na obtenção de concreto

O fosfato de alumínio é um ingrediente de refratário ou concreto resistente ao calor.

Fornece excelentes propriedades mecânicas e refratantes a esses concretos, como resistência ao calor. No intervalo de temperatura entre 1400-1600 ° C, o concreto celular baseado no fosfato de alumínio é um dos materiais mais eficientes, como o isolador térmico.

Não requer secagem, seu endurecimento é alcançado por uma reação exotérmica autopropagada. É possível preparar tijolos deste material de qualquer forma e tamanho.

Em cimentos dentários

O fosfato de alumínio faz parte de cimentos dentários ou materiais que são usados ​​para curar a prótese carregada.

Em cimentos dentários, a alumina é usada como um moderador de reações ácidas-base, onde o efeito moderador é devido à formação de fosfato de alumínio nas partículas de outros materiais.

Esses cimentos têm compressão muito alta e resistência à tensão, que se deve à presença de fosfato de alumínio.

Cimentos dentários usados ​​para curar a cárie podem conter fosfato de alumínio. Autor: Gerber Challenge. Fonte: Pixabay.

Em vacinas

O alpo₄ Tem sido usado há muitos anos em várias vacinas humanas para melhorar a resposta imune do corpo. Diz que alpo₄ É um "adjuvante" de vacinas. O mecanismo ainda não é entendido.

Pode atendê -lo: cloreto de lítio (LiCl): propriedades, riscos e usos

Sabe -se que o efeito imunoestimulante de Alpo₄ Depende do processo de adsorção do antígeno para o adjuvante, ou seja, a maneira como ele adere a isso. Um antígeno é um composto que, ao entrar no corpo, gera a formação de anticorpos para combater uma doença específica.

Antígenos podem ser adsorvidos ao alpo₄ por interações eletrostáticas ou pela ligação com ligantes. Adsorve na superfície do adjuvante.

Também acredita -se que o tamanho das partículas alpo₄ Também tem influência. Um tamanho de partícula inferior, a resposta de anticorpos é maior e mais durável.

As vacinas podem conter fosfato de alumínio alpoo₄ Para aumentar sua eficácia. Autor: Tumisu. Fonte: Pixabay.

Como um retardador de chama de polímero

O alpo₄ Foi usado como ignipado e evite combustão ou queimado de certos polímeros.

A adição de alpo₄ a um polímero de polipropileno que já possui um retardador de chama causa um efeito sinérgico entre os dois retardadores, o que significa que o efeito é muito maior que o de ambos ignriados por separados.

Quando o polímero é submetido a combustão ou queimado na presença de alpo₄, Formou -se um metafosfato de alumínio que penetra na superfície carbonizada e enche os poros e rachaduras deste.

Isso leva à formação de um escudo de proteção altamente eficiente para evitar queimar ou combustão do polímero. Em outras palavras, o alpo₄ selar a superfície carbonizada e impede o polímero de queimar.

Com o alpo₄ A combustão de certos polímeros pode ser atrasada. Autor: Hans Braxmeier. Fonte: Pixabay.

Referências

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