Structure de phosphate en aluminium (Alpo4), propriétés, obtention, utilisations

Il Phosphate d'aluminium C'est un solide inorganique formé par un ion en aluminium à la³⁺ et un phosphate ion po₄^3-. Sa formule chimique est alpo₄. C'est un solide blanc dont la structure cristalline est similaire à celle de la silice sio₂. C'est insoluble dans l'eau.

Il peut être obtenu en alumine (à₂SOIT₃) et l'acide phosphorique (H₃Pote₄). Il peut également être obtenu sur la base de solutions aqueuses de chlorure d'aluminium (ALCL₃) et le phosphate de sodium (Na₃Pote₄).

Phosphate d'aluminium alpo₄. Ondřej MANGL [Domaine public]. Source: Wikimedia Commons.

Le phosphate en aluminium a un point de fusion très élevé, il est donc largement utilisé comme composant de la céramique réfractaire, c'est-à-dire des céramiques qui supportent des températures très élevées.

Il est également utilisé comme antiacide pour l'estomac, dans des mélanges pour la réparation des dents et comme adjuvant des vaccins, c'est-à-dire pour stimuler la réponse immunitaire de l'organisme.

Certains béton réfractaire ont l'alpo₄ Dans sa composition, qui augmente les propriétés mécaniques et de soutien à des températures élevées de ce type de ciment.

Il a été utilisé comme bouclier protecteur pour éviter les matériaux combustibles comme certains polymères.

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Structure

L'alpo₄ Il est formé par un cation en aluminium au³⁺ et un PO anion phosphate₄^3-.

Structure ionique du phosphate d'aluminium. Auteur: Marilú Stea.

Le phosphate cristallin en aluminium est également appelé phase berlinite ou alpha (α-alpo₄) Et ses cristaux sont similaires au quartz.

Cristaux synthétiques berlinites (α-alpo₄). Dmgualtieri [cc by-sa (https: // creveVecommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]. Source: Wikimedia Commons.

La phase alpha du phosphate en aluminium est solide formée par un réseau covalent de tétraèdre Po₄ et alpo₄ qui alternent et sont unis par des atomes d'oxygène.

Cette structure est isomorphe avec de la silice, c'est-à-dire qu'elle a la même forme que celle du SIO₂.

Nomenclature

- Phosphate d'aluminium

- Monophosphate d'aluminium

- Sel d'aluminium acide phosphorique.

Propriétés

État physique

Solide blanc cristallin.

Poids moléculaire

121,93 g / mol

Point de fusion

1800 ºC

Densité

2,56 g / cm³

Solubilité

Insoluble dans l'eau

Autres propriétés

La structure alpo₄ C'est très similaire à celui de la silice sio₂, il partage donc de nombreuses propriétés physiques et chimiques.

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Le phosphate en aluminium est un matériau très réfractaire, c'est-à-dire qu'il résiste à des températures très élevées sans changer sa condition physique ou sa structure et sans décomposition.

L'alpo₄ Cristallin ou berlinite Lorsqu'il est chauffé, il devient une structure de type thundimite puis de type christobalite, d'autres formes de ce composé qui le ressemblent à la silice silia₂.

Phosphate d'aluminium. CHIMICALICTEREST [DOMAINE PUBLIC]. Source: Wikimedia Commons.

Obtention

Phosphate d'aluminium alpo₄ Il peut être obtenu par réaction entre l'acide phosphorique H₃Pote₄ et Alumina Al₂SOIT₃. Une application de température est requise, par exemple entre 100 et 150 ° C.

Au₂SOIT₃ + 2 h₃Pote₄ = 2 alpo₄ + 3 h₂SOIT

Il peut également être obtenu en rejoignant une solution aqueuse de chlorure d'aluminium alcl₃ avec une solution aqueuse de phosphate de sodium na₃Pote₄:

ALCL₃ + N / A₃Pote₄ = Alpo₄ + 3 NaCl

Utiliser dans la céramique

Phosphate d'aluminium alpo₄ Il se trouve souvent dans la constitution de la céramique d'alumine.

La céramique à forte teneur en alumine est l'un des matériaux utilisés dans les applications dans lesquelles il est nécessaire pour résister à des charges élevées et des conditions sévères.

Ce type de céramique est résistant à la corrosion, aux environnements à haute température, à la présence de vapeur chaude ou dans des atmosphères réductrices telles que le monoxyde de carbone (CO).

La céramique en alumine a également une faible conductivité électrique et thermique, il est donc utilisé pour fabriquer des briques réfractaires et des composants isolants de l'électricité.

Revêtement en brique réfractaire qui peut contenir du phosphate d'aluminium alpoo₄. Ces briques protègent des températures élevées. Alexknight12 [CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]. Source: Wikimedia Commons.

Parce que le phosphate d'aluminium se forme à une température beaucoup plus bas₂, Sa production est moins chère, ce qui constitue un avantage dans la fabrication de céramiques adaptées aux services exigeants.

Fabrication de céramique phosphate en aluminium

L'alumine est utilisée pour₂SOIT₃ et l'acide phosphorique H₃Pote₄ En milieu aqueux.

Le pH de formation préféré est de 2 à 8₂Pote₄^- et hpo₄^2-. Une concentration d'ions acides à³⁺ Il est élevé, de la dissolution de l'alumine à la₂SOIT₃.

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En premier lieu, un gel de trihydrogène diphardrogène en aluminium en aluminium ALH₃(Po₄)₂.H₂SOIT:

Au³⁺ + H₂Pote₄^- + HPO₄^2- + H₂Ou ⇔ alh₃(Po₄)₃.H₂SOIT

Cependant, il arrive un moment où le pH de la solution basse et devient neutre, où l'alumine à la₂SOIT₃ présente une faible solubilité. À l'heure actuelle, l'alumine insoluble forme une couche à la surface des particules empêchant la réaction de continuer.

Par conséquent, il est nécessaire d'augmenter la solubilité de l'alumine et cela est réalisé en douceur. En chauffant à 150 ° C, le gel continue la réaction avec l'alumine à la₂SOIT₃ libérer de l'eau et forme la berlinita cristalline (alpha-alpo₄).

Au₂SOIT₃ + 2 ALH₃(Po₄)₃.H₂O → Alpo₄ + 4 h₂SOIT

Berlinita rejoint les particules individuelles et la céramique se forment.

Autres utilisations

L'alpo₄ Il est utilisé comme antiacide, comme adsorbant, comme tamis moléculaire, comme le support du catalyseur et comme revêtement pour améliorer la résistance à la corrosion chaude. Voici d'autres applications.

Dans l'obtention du béton

Le phosphate en aluminium est un ingrédient de réfractaire ou de béton résistant à la chaleur.

Fournit d'excellentes propriétés mécaniques et réfractants à ces béton, comme la résistance à la chaleur. Dans l'intervalle de température entre 1400-1600 ° C, le béton cellulaire à base de phosphate d'aluminium est l'un des matériaux les plus efficaces tels que l'isolateur thermique.

Il ne nécessite pas de séchage, son durcissement est obtenu par une réaction exothermique auto-propagée. Il est possible de préparer des briques de ce matériau sous n'importe quelle forme et taille.

En ciments dentaires

Le phosphate en aluminium fait partie des ciments dentaires ou matériels qui sont utilisés pour guérir la prothèse cariée.

Dans les ciments dentaires, l'alumine est utilisée comme modérateur des réactions acides-base, où l'effet modérateur est dû à la formation de phosphate d'aluminium sur les particules d'autres matériaux.

Ces ciments ont une compression et une résistance à la tension très élevées, ce qui est dû à la présence de phosphate d'aluminium.

Les ciments dentaires utilisés pour guérir les caries peuvent contenir du phosphate d'aluminium. Auteur: Gerber Challenge. Source: Pixabay.

Dans les vaccins

L'alpo₄ Il est utilisé depuis de nombreuses années dans plusieurs vaccins humains pour améliorer la réponse immunitaire du corps. On dit que Alpo₄ C'est un "adjuvant" des vaccins. Le mécanisme n'est pas encore compris.

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On sait que l'effet immunostimulant d'Alpo₄ Cela dépend du processus d'adsorption de l'antigène à l'adjuvant, c'est-à-dire la façon dont il adhère à cela. Un antigène est un composé qui lors de l'entrée dans le corps génère la formation d'anticorps pour lutter contre une maladie spécifique.

Les antigènes peuvent être adsorbés à Alpo₄ par interactions électrostatiques ou par la liaison avec des ligands. Adsorbe à la surface de l'adjuvant.

On pense également que la taille des particules alpo₄ Il a aussi une influence. Une taille de particule inférieure La réponse des anticorps est plus grande et plus durable.

Les vaccins peuvent contenir du phosphate d'aluminium alpoo₄ Pour augmenter son efficacité. Auteur: Tumisu. Source: Pixabay.

En tant que issue de flamme de polymère

L'alpo₄ Il a été utilisé comme allumé et évite la combustion ou brûlé de certains polymères.

L'ajout d'Alpo₄ à un polymère de polypropylène qui a déjà un retardateur de flamme provoque un effet synergique entre les deux retardateurs, ce qui signifie que l'effet est beaucoup plus grand que celui des deux allume.

Lorsque le polymère est soumis à une combustion ou brûlé en présence d'alpo₄, Un métaphosphate d'aluminium est formé qui pénètre la surface carbonisée et remplit les pores et les fissures.

Cela conduit à la formation d'un bouclier protecteur très efficace pour éviter la brûlure ou la combustion du polymère. En d'autres termes, l'alpo₄ sceller la surface carbonisée et empêche le polymère de brûler.

Avec l'alpo₄ La combustion de certains polymères peut être retardée. Auteur: Hans Braxmeier. Source: Pixabay.

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