- Forme di fosfato di magnesio e neutralità delle sue cariche
- Fosfati di magnesio con altri cationi
- Struttura
- Proprietà
- applicazioni
- Riferimenti
Il fosfato di magnesio è un termine usato per riferirsi a una famiglia di composti inorganici composti da magnesio e ossianione di fosfato di metallo alcalino terroso. Il più semplice fosfato di magnesio ha la formula chimica Mg 3 (PO 4 ) 2 . La formula indica che per ogni due PO 4 3– anioni ci sono tre cationi Mg 2+ che interagiscono con essi.
Allo stesso modo, questi composti possono essere descritti come sali di magnesio derivati dall'acido ortofosforico (H 3 PO 4 ). In altre parole, il magnesio è "piggyback" tra gli anioni fosfato, indipendentemente dalla loro presentazione inorganica o organica (MgO, Mg (NO 3 ) 2 , MgCl 2 , Mg (OH) 2 , ecc.).
Per questi motivi, i fosfati di magnesio possono essere trovati come vari minerali. Alcuni di questi sono: catteite -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 · 8H 2 O-.
Nel caso della bobierrite, la sua struttura cristallina è monoclina, con aggregati cristallini a forma di ventaglio e rosette massicce. Tuttavia, i fosfati di magnesio sono caratterizzati da 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 dei protoni H 3 PO 4 . Quando l'acido ortofosforico perde un protone, rimane come ione diidrogeno fosfato, H 2 PO 4 - .
Come neutralizzare la carica negativa per produrre un sale di magnesio? Se Mg 2+ conta per due cariche positive, allora hai bisogno di due H 2 PO 4 - . Si ottiene così il fosfato diacido di magnesio, Mg (H 2 PO 4 ) 2 .
Successivamente, quando l'acido perde due protoni, rimane lo ione fosfato di idrogeno, HPO 4 2– . Ora come neutralizzi queste due cariche negative? Poiché Mg 2+ necessita solo di due cariche negative per neutralizzarsi, interagisce con un singolo ione HPO 4 2– . In questo modo si ottiene il fosfato acido di magnesio: MgHPO 4 .
Infine, quando tutti i protoni sono persi, l'anione fosfato PO 4 3– rimane . Ciò richiede tre cationi Mg 2+ e un altro fosfato per assemblare un solido cristallino. L'equazione matematica 2 (-3) + 3 (+2) = 0 aiuta a comprendere questi rapporti stechiometrici per magnesio e 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 H 3 PO 4 :
PO 4 3– (aq) + 3H + (aq) <=> H 3 PO 4 (aq)
Fosfati di magnesio con altri cationi
La compensazione delle cariche negative può essere ottenuta anche con la partecipazione di altre specie positive.
Ad esempio, per neutralizzare PO 4 3– , gli ioni K + , Na + , Rb + , NH 4 + , ecc. Possono anche intercedere, formando il composto (X) MgPO 4 . Se X è uguale a NH 4 + , si forma la struvite anidra minerale, (NH 4 ) MgPO 4 .
Data la situazione in cui interviene un altro fosfato e aumentano le cariche negative, altri cationi aggiuntivi possono unirsi alle interazioni per neutralizzarli. Grazie a ciò si possono sintetizzare numerosi cristalli di fosfato di magnesio (Na 3 RbMg 7 (PO 4 ) 6 , per esempio).
Struttura
L'immagine in alto illustra le interazioni tra gli ioni Mg 2+ e PO 4 3– che definiscono la struttura cristallina. Tuttavia, è solo un'immagine che mostra piuttosto la geometria tetraedrica dei fosfati. Quindi, la struttura cristallina coinvolge tetraedri di fosfato e sfere di magnesio.
Nel caso di Mg 3 (PO 4 ) 2 anidro, gli ioni adottano una struttura romboedrica, in cui Mg 2+ è coordinato con sei atomi di O.
Quanto sopra è illustrato nell'immagine sotto, con la notazione che le sfere blu sono fatte di cobalto, è sufficiente cambiarle per le sfere verdi di magnesio:
Proprio al centro della struttura può essere localizzato l'ottaedro formato dalle sei sfere rosse attorno alla sfera bluastra.
Allo stesso modo, queste strutture cristalline sono in grado di accettare molecole d'acqua, formando idrati di fosfato di magnesio.
Questo perché formano legami idrogeno con 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 di acqua (come nel caso del minerale bobierrite). A loro volta, queste molecole d'acqua possono formare legami idrogeno tra loro o interagire con i centri positivi di Mg 2+ .
Proprietà
È un solido bianco, che forma placche rombiche cristalline. Inoltre è inodore e insapore.
È molto insolubile in acqua, anche calda, per l'elevata energia del reticolo cristallino; questo è il prodotto delle forti interazioni elettrostatiche tra gli ioni polivalenti Mg 2+ e PO 4 3– .
Cioè, quando gli ioni sono polivalenti e i loro raggi ionici non variano molto di dimensione, il solido mostra resistenza alla dissoluzione.
Si scioglie a 1184 ºC, il che è anche indicativo di forti interazioni elettrostatiche. Queste proprietà variano a seconda di quante molecole d'acqua assorbe e se il fosfato è in alcune delle sue forme protonate (HPO 4 2– o H 2 PO 4 - ).
applicazioni
È stato usato come lassativo per stati di costipazione e bruciore di stomaco. Tuttavia, i suoi effetti collaterali dannosi - manifestati dalla generazione di diarrea e vomito - ne hanno limitato gli usi. Inoltre, è probabile che causi danni al tratto gastrointestinale.
È attualmente allo studio l'uso del fosfato di magnesio nella riparazione del tessuto osseo, studiando 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 utilizzo nella rigenerazione del tessuto osseo è consigliato per la sua resistenza e veloce presa.
È in corso di valutazione l'uso del fosfato di magnesio amorfo (AMP) come cemento ortopedico biodegradabile e non esotermico. Per generare questo cemento, la polvere AMP viene miscelata con alcol polivinilico per formare uno stucco.
La funzione principale del fosfato di magnesio è quella di servire come rifornimento di Mg agli esseri viventi. Questo elemento è coinvolto in numerose reazioni enzimatiche come catalizzatore o intermedio, 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 stomaco e crampi mestruali, tra gli altri.
Riferimenti
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