فوسفات المغنيسيوم (Mg3 (PO4) 2): الهيكل ، الخواص والاستخدامات
فوسفات المغنيسيوم هو مصطلح يستخدم للإشارة إلى مجموعة من المركبات غير العضوية التي تتكون من المغنيسيوم والمعادن الأرضية القلوية وفوسفات الأكسون. أبسط فوسفات المغنيسيوم له الصيغة الكيميائية Mg 3 (PO 4 ) 2 . تشير المعادلة إلى أنه لكل اثنين من الأنيونات PO 4 3- هناك ثلاثة كاتيونات Mg2 + تتفاعل مع هذه.
أيضا ، يمكن وصف هذه المركبات كأملاح المغنيسيوم المستمدة من حمض الفوسفوريك (H 3 PO 4 ). بمعنى آخر ، المغنيسيوم "يتأرجح" بين أنيونات الفوسفات ، بصرف النظر عن عرضهم غير العضوي أو العضوي (MgO ، Mg (NO 3 ) 2 ، MgCl 2 ، Mg (OH) 2 ، إلخ).
نتيجة لهذه الأسباب ، يمكن العثور على فوسفات المغنيسيوم في عدة معادن. بعض هذه العناصر هي: catheite -Mg 3 (PO 4 ) 2 · 22H 2 O- ، struvite- (NH 4 ) MgPO 4 · 6H 2 O ، والتي يتم تمثيل بلوراتها الدقيقة في الصورة العليا- holtedalite -Mg 2 (PO 4) ) (OH) - و bobierrite -Mg 3 (PO 4 ) 2 · 8H 2 O-.
في حالة bobierrita ، هيكلها البلوري أحادي الميل ، مع المجاميع البلورية مع أشكال مروحة و ريدات ضخمة. ومع ذلك ، تتميز فوسفات المغنيسيوم بإظهار كيمياء هيكلية غنية ، وهذا يعني أن أيوناتها تتبنى العديد من الترتيبات البلورية.
أشكال فوسفات المغنيسيوم وحياد شحناتها
مشتقة فوسفات المغنيسيوم من استبدال البروتون من H 3 PO 4 . عندما يفقد حمض الفوسفوريك البروتون ، يبقى مثل أيون فوسفات ثنائي هيدروجين ، H 2 PO 4 -.
كيفية تحييد الشحنة السلبية لتكوين ملح المغنيسيوم؟ إذا تم حساب Mg2 + لشحنتين موجبتين ، فسيحتاج إلى H 2 PO 4 -. وبالتالي ، يتم الحصول على فوسفات ثاني أكسيد المغنيسيوم ، Mg (H 2 PO 4 ) 2 .
ثم ، عندما يفقد الحمض بروتونين ، يبقى أيون فوسفات الهيدروجين ، HPO 4 2-. الآن ، كيف يمكن تحييد هاتين التهمتين السلبيتين؟ نظرًا لأن Mg2 + يحتاج فقط إلى شحنتين سالبتين لتحييدهما ، فإنه يتفاعل مع HPO 4 2- أيون. بهذه الطريقة يتم الحصول على فوسفات حمض المغنيسيوم: MgHPO 4 .
أخيرًا ، عندما تُفقد جميع البروتونات ، يبقى أنيون الفوسفات PO 4 3-. وهذا يتطلب ثلاثة الكاتيونات Mg2 + والفوسفات آخر ليتم تجميعها في المواد الصلبة البلورية. المعادلة الرياضية 2 (-3) + 3 (+2) = 0 تساعد في فهم هذه النسب متكافئة للمغنيسيوم والفوسفات.
نتيجة لهذه التفاعلات ، يتم إنتاج فوسفات المغنسيوم المغنيسيوم: المغنيسيوم 3 (ص 4 ) 2 . لماذا هو القبلية؟ لأنه قادر على قبول ثلاثة معادلات لـ H + لتكوين H 3 PO 4 مرة أخرى :
PO 4 3- (ac) + 3H + (ac) H 3 PO 4 (ac)
فوسفات المغنيسيوم مع الكاتيونات الأخرى
يمكن أيضًا تعويض التعويضات السلبية بمشاركة الأنواع الإيجابية الأخرى.
على سبيل المثال ، لتحييد PO 4 3- ، K + ، Na + ، Rb + ، NH 4 + ، إلخ ، يمكن أيضًا أن تتدخل ، مكونًا المركب (X) MgPO 4 . إذا كانت X تساوي NH 4 + ، يتشكل معدن ستروفيت اللامائي ، (NH 4 ) MgPO 4 .
بالنظر إلى الموقف الذي يتداخل فيه فوسفات آخر وزيادة الشحنات السالبة ، يمكن إضافة كاتيونات إضافية أخرى إلى التفاعلات لتحييدها. بفضل هذا ، يمكن تصنيع العديد من بلورات فوسفات المغنيسيوم (Na 3 RbMg 7 (PO 4 ) 6 ، على سبيل المثال).
هيكل
توضح الصورة العليا التفاعلات بين أيونات Mg2 + و PO4-3 التي تحدد البنية البلورية. ومع ذلك ، فهي مجرد صورة توضح بالأحرى هندسة رباعية السطوح للفوسفات. ثم ، التركيب البلوري يتضمن رباعي السطوح من الفوسفات وكرات المغنيسيوم.
بالنسبة لحالة اللامائية Mg 3 (PO 4 ) 2 ، تتبنى الأيونات بنية مجسمة الشكل ، حيث يتم تنسيق Mg 2+ مع ستة ذرات O.
تم توضيح ما سبق في الصورة أدناه ، مع الإشارة إلى أن الكرات الزرقاء هي الكوبالت ، وهو ما يكفي لتغييرها في مجالات المغنيسيوم الأخضر:
في وسط الهيكل ، يمكن تحديد مجسم المجسم المكون من ستة كرات حمراء حول الكرة المزرقة.
أيضا ، هذه الهياكل البلورية قادرة على قبول جزيئات الماء ، وتشكيل هيدرات فوسفات المغنيسيوم.
وذلك لأنها تشكل روابط هيدروجينية مع أيونات الفوسفات (HOH-O-PO 3 3-). بالإضافة إلى ذلك ، فإن أيون الفوسفات قادر على قبول ما يصل إلى أربع روابط هيدروجينية ؛ وهذا هو ، أربعة جزيئات الماء.
نظرًا لأن Mg 3 (PO 4 ) 2 يحتوي على فوسفاتين ، فيمكنه قبول ثمانية جزيئات ماء (ما يحدث مع bobierrite المعدنية). بدورها ، يمكن أن تشكل جزيئات الماء هذه روابط هيدروجينية مع الآخرين أو تتفاعل مع مراكز Mg2 + الإيجابية.
خصائص
إنها مادة صلبة بيضاء ، مكونة لوحات بلورية الشكل. أيضا ، ليس له رائحة ولا نكهة.
إنه غير قابل للذوبان في الماء ، حتى عندما يكون الجو حارًا ، نظرًا لطاقة الشبكة البلورية العظيمة ؛ هذا هو نتاج التفاعلات الإلكتروستاتية القوية بين الأيونات متعددة التكافؤ Mg2 + و PO4 3-.
أي عندما تكون الأيونات متعددة التكافؤ ولا يتغير نصف قطرها الأيوني كثيرًا في الحجم ، فإن المادة الصلبة تظهر مقاومة لانحلالها.
يذوب عند 1184 درجة مئوية ، مما يدل أيضًا على تفاعلات إلكتروستاتيكية قوية. تختلف هذه الخصائص اعتمادًا على عدد جزيئات الماء التي يتم امتصاصها ، وما إذا كان الفوسفات في بعض أشكاله البروتونية (HPO 4 2- أو H 2 PO 4 -).
تطبيقات
وقد استخدم ملين لحالات الإمساك وحموضة المعدة. ومع ذلك ، فإن آثاره الجانبية الضارة - التي تتجلى في توليد الإسهال والقيء - قد حدت من استخداماته. بالإضافة إلى ذلك ، من المحتمل أن يتسبب ذلك في تلف الجهاز الهضمي.
يجري حالياً استكشاف استخدام فوسفات المغنيسيوم في إصلاح أنسجة العظام ، مما يبحث في تطبيق المغنيسيوم (H 2 PO 4 ) 2 كاسمنت.
يلبي هذا الشكل من فوسفات المغنيسيوم متطلبات هذا: إنه قابل للتحلل الحيوي ومتوافق مع الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك ، يوصى باستخدامها في تجديد أنسجة العظام لقوتها والإعداد السريع.
يجري تقييم استخدام فوسفات المغنيسيوم غير المتبلور (AMP) كاسمنت لتقويم العظام وغير قابل للحرارة. لتوليد هذا الاسمنت ، يتم خلط مسحوق AMP مع كحول بولي ylينيل ، من أجل تكوين معجون.
وتتمثل المهمة الرئيسية لفوسفات المغنيسيوم في توفير مساهمة المغنيسيوم في الكائنات الحية. يتدخل هذا العنصر في العديد من التفاعلات الأنزيمية كمحفز أو وسيط ، ليكون ضروريًا للحياة.
يرتبط نقص المغنيسيوم في البشر بالتأثيرات التالية: انخفاض مستويات الكالسيوم ، قصور القلب ، احتباس الصوديوم ، انخفاض مستويات K ، عدم انتظام ضربات القلب ، تقلصات العضلات المستديمة ، القيء ، الغثيان ، انخفاض مستويات الدورة الدموية هرمون الغدة الدرقية وتشنجات الحيض ، وغيرها.
