ALUMINIUM FOSFAT (ALPO4): STRUKTUR, SIFAT, PENGELUARAN, PENGGUNAAN - KIMIA - 2026

The fosfat aluminium adalah pepejal bukan organik dibentuk oleh ion aluminium kepada ³⁺ dan ion fosfat PO ₄ ^3- . Formula kimianya ialah AlPO ₄ . Ia adalah pepejal putih yang struktur kristalnya serupa dengan silika SiO ₂ . Ia tidak larut dalam air.

Ia boleh didapati dari alumina (Al ₂ O ₃ ) dan asid fosforik (H ₃ PO ₄ ). Ia juga boleh didapati bermula dari larutan berair aluminium klorida (AlCl ₃ ) dan natrium fosfat (Na ₃ PO ₄ ).

Aluminium fosfat AlPO ₄ . Ondřej Mangl. Sumber: Wikimedia Commons.

Aluminium fosfat mempunyai titik lebur yang sangat tinggi, itulah sebabnya ia digunakan secara meluas sebagai komponen seramik tahan api, iaitu seramik yang tahan suhu yang sangat tinggi.

Ini juga digunakan sebagai antasid untuk perut, dalam campuran untuk memperbaiki gigi dan sebagai tambahan untuk vaksin, yaitu, untuk merangsang tindak balas imun tubuh.

Sebilangan konkrit tahan api mempunyai AlPO ₄ dalam komposisi mereka, yang meningkatkan sifat sokongan mekanikal dan suhu tinggi simen jenis ini.

Ia telah digunakan sebagai pelindung untuk mencegah bahan mudah terbakar seperti polimer tertentu daripada terbakar.

Struktur

AlPO ₄ terdiri daripada kation aluminium Al ³⁺ dan anion PO ₄ ^3- fosfat .

Struktur ion aluminium fosfat. Pengarang: Marilú Stea.

Kristal aluminium fosfat juga disebut berlinite atau alpha phase (α-AlPO ₄ ) dan kristalnya serupa dengan kuarza.

Kristal berlinit sintetik (α-AlPO ₄ ). DMGualtieri. Sumber: Wikimedia Commons.

Fasa alfa aluminium fosfat adalah pepejal yang dibentuk oleh rangkaian kovalen tetrahedra PO ₄ dan AlPO ₄ yang bergantian dan dihubungkan oleh atom oksigen.

Struktur ini isomorfik dengan silika, iaitu, ia mempunyai bentuk yang sama dengan silika SiO ₂ .

Tatanama

- Aluminium fosfat

- Aluminium monofosfat

- Garam aluminium asid fosforik.

Hartanah

Keadaan fizikal

Pepejal putih kristal.

Berat molekul

121.93 g / mol

Takat lebur

1800 ºC

Ketumpatan

2.56 g / cm ³

Keterlarutan

Tidak larut dalam air

Harta lain

Struktur AlPO ₄ sangat mirip dengan silika SiO ₂ , jadi ia mempunyai banyak sifat fizikal dan kimia dengannya.

Aluminium fosfat adalah bahan yang sangat tahan api, iaitu tahan terhadap suhu yang sangat tinggi tanpa mengubah keadaan fizikal atau strukturnya dan tanpa mengurai.

Kristal AlPO ₄ atau berlinit ketika dipanaskan berubah menjadi struktur tridymite dan kemudian struktur jenis cristobalite, bentuk lain dari sebatian ini yang menyerupai silika SiO ₂ .

Aluminium fosfat. Minat kimia. Sumber: Wikimedia Commons.

Mendapatkan

Aluminium fosfat AlPO ₄ dapat diperolehi dengan tindak balas antara asid fosforik H ₃ PO ₄ dan alumina Al ₂ O ₃ . Aplikasi suhu diperlukan, misalnya antara 100 hingga 150 ° C.

Al ₂ O ₃ + 2 H ₃ PO ₄ = 2 AlPO ₄ + 3 H ₂ O

Ia juga boleh diperolehi dengan menyertai larutan akueus aluminium klorida AlCl ₃ dengan larutan akueus natrium fosfat Na ₃ PO ₄ :

AlCl ₃ + Na ₃ PO ₄ = AlPO ₄ + 3 NaCl

Gunakan dalam seramik

Aluminium fosfat AlPO ₄ sering dijumpai dalam konstitusi seramik alumina.

Keramik dengan kandungan alumina yang tinggi adalah salah satu bahan yang, kerana kekerasannya, digunakan dalam aplikasi di mana ia diperlukan untuk menahan beban tinggi dan keadaan yang teruk.

Jenis seramik ini tahan terhadap kakisan, persekitaran suhu tinggi, kehadiran wap panas atau pengurangan atmosfera seperti karbon monoksida (CO).

Alumina seramik juga mempunyai kekonduksian elektrik dan terma yang rendah, sebab itulah ia digunakan untuk membuat bata tahan api dan komponen penebat elektrik.

Lapisan bata refraktori yang mungkin mengandungi Alpo ₄ aluminium fosfat . Batu bata ini melindungi dari suhu tinggi. Alexknight12. Sumber: Wikimedia Commons.

Oleh kerana aluminium fosfat terbentuk pada suhu yang jauh lebih rendah daripada silika SiO ₂ , lebih murah untuk menghasilkan, yang merupakan kelebihan dalam pembuatan seramik yang sesuai untuk perkhidmatan yang menuntut.

Pembuatan Seramik Aluminium Fosfat

Alumina Al ₂ O ₃ dan asid fosforik H ₃ PO _{4 digunakan} dalam medium berair.

PH pembentukan yang disukai adalah 2-8, kerana terdapat banyak spesies asid fosforik terlarut, seperti H ₂ PO ₄ ^- dan HPO ₄ ^2- . Pada pH asid, kepekatan ion Al ³⁺ tinggi, berasal dari pelarutan alumina Al ₂ O ₃ .

Pertama, gel hidrat aluminium diphosphate trihydrogen AlH ₃ (PO ₄ ) ₂ .H ₂ O terbentuk :

Al ³⁺ + H ₂ PO ₄ ^- + HPO ₄ ^2- + H ₂ O ⇔ AlH ₃ (PO ₄ ) ₃ .H ₂ O

Namun, ada saatnya pH larutan turun dan menjadi neutral, di mana alumina Al ₂ O ₃ mempunyai kelarutan yang rendah. Pada masa ini alumina yang tidak larut membentuk lapisan di permukaan zarah-zarah yang menghalang tindak balas berterusan.

Oleh itu, perlu meningkatkan kelarutan alumina dan ini dicapai dengan pemanasan secara perlahan. Pada pemanasan hingga 150 ° C gel meneruskan tindak balas dengan alumina Al ₂ O ₃ melepaskan air dan berlinit kristal (alpha-AlPO ₄ ) terbentuk.

Al ₂ O ₃ + 2 ALH ₃ (PO ₄ ) ₃ h ₂ O → Alpo ₄ + 4 H ₂ O

Berlinit mengikat zarah individu dan membentuk seramik.

Kegunaan lain

AlPO ₄ digunakan sebagai antasid, sebagai penyerap, sebagai saringan molekul, sebagai penyokong pemangkin dan sebagai lapisan untuk meningkatkan ketahanan terhadap kakisan panas. Berikut adalah aplikasi lain.

Dalam mendapatkan konkrit

Aluminium fosfat adalah bahan dalam konkrit tahan api atau tahan panas.

Ia memberikan sifat mekanikal dan biasan yang sangat baik pada konkrit ini, seperti ketahanan terhadap haba. Dalam julat suhu antara 1400-1600 ° C, konkrit selular berdasarkan aluminium fosfat adalah salah satu bahan yang paling efisien sebagai penebat haba.

Ia tidak memerlukan pengeringan, pengerasannya dicapai melalui reaksi eksotermik yang menyebarkan sendiri. Adalah mungkin untuk menyiapkan batu bata dari bahan ini dengan bentuk dan saiz apa pun.

Di simen gigi

Aluminium fosfat adalah bahagian simen gigi atau bahan yang digunakan untuk menyembuhkan gigi yang reput.

Dalam simen gigi, alumina digunakan sebagai moderator tindak balas asid-basa, di mana kesan penyederhanaan disebabkan oleh pembentukan aluminium fosfat pada zarah-zarah bahan lain.

Semen ini memberikan ketahanan yang sangat tinggi terhadap mampatan dan ketegangan, yang disebabkan oleh adanya aluminium fosfat.

Simen gigi yang digunakan untuk menyembuhkan rongga mungkin mengandungi aluminium fosfat. Pengarang: Reto Gerber. Sumber: Pixabay.

Dalam vaksin

AlPO ₄ telah digunakan selama bertahun-tahun dalam pelbagai vaksin manusia untuk meningkatkan tindak balas imun badan. AlPO ₄ dikatakan sebagai "pembantu" terhadap vaksin. Mekanisme belum difahami dengan baik.

Telah diketahui bahawa kesan imunostimulasi AlPO ₄ bergantung pada proses penjerapan antigen ke pelengkap, iaitu pada cara ia mengikutinya. Antigen adalah sebatian yang apabila memasuki tubuh menghasilkan pembentukan antibodi untuk melawan penyakit tertentu.

Antigen dapat diserap ke AlPO ₄ dengan interaksi elektrostatik atau dengan mengikat dengan ligan. Mereka diserap pada permukaan bahan tambahan.

Lebih dipercayai bahawa ukuran zarah AlPO ₄ juga mempunyai pengaruh. Semakin kecil ukuran zarah tindak balas antibodi semakin besar dan tahan lama.

Vaksin mungkin mengandungi aluminium fosfat AlPO ₄ untuk meningkatkan keberkesanannya. Pengarang: Tumisu. Sumber: Pixabay.

Sebagai kalis api dalam polimer

AlPO ₄ telah digunakan sebagai penahan api dan untuk mencegah pembakaran atau pembakaran polimer tertentu.

Penambahan AlPO ₄ pada polimer polipropilena yang sudah mempunyai kalis api menyebabkan kesan sinergi antara kedua-dua perencat ini, yang bermaksud bahawa kesannya jauh lebih besar daripada kedua-dua perencat api secara berasingan.

Apabila polimer dibakar atau dibakar di hadapan AlPO ₄ , metafosfat aluminium terbentuk yang menembusi permukaan yang hangus dan mengisi liang dan retakan di permukaan.

Ini membawa kepada pembentukan perisai pelindung yang sangat berkesan untuk mengelakkan pembakaran atau pembakaran polimer. Dengan kata lain, AlPO ₄ menutup permukaan yang hangus dan menghalang polimer daripada terbakar.

Dengan AlPO ₄ pembakaran polimer tertentu dapat ditahan. Pengarang: Hans Braxmeier. Sumber: Pixabay.

Rujukan

1. Abyzov, VA (2016). Beton Tahan Api Ringan Berdasarkan Pengikat Aluminium-Magnesium-Fosfat. Kejuruteraan Procedia 150 (2016) 1440-1445. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
2. Wagh, AS (2016). Seramik Aluminium Fosfat. Dalam Seramik Fosfat Berikat Kimia (Edisi Kedua). Bab 11. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
3. Mei, C. et al. (2019). Bahan Tambahan Vaksin Aluminium Fosfat: Analisis Komposisi dan Saiz Menggunakan Alat Luar Talian dan Dalam Talian. Comput Struct Biotechnol J. 2019; 17: 1184-1194. Dipulihkan dari ncbi.nlm.nih.gov.
4. Qin, Z. et al. (2019). Kesan penghalang sinergistik aluminium fosfat pada polipropilena tahan api berdasarkan sistem polimfosfat amonium / dipentaerythritol. Bahan dan Reka Bentuk 181 (2019) 107913. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
5. Vrieling, H. et al. (2019). Nanopartikel aluminium fosfat stabil yang digunakan sebagai pelengkap vaksin. Koloid dan Permukaan B: Biointerfaces 181 (2019) 648-656. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
6. Schaefer, C. (2007). Ubat gastrousus. Antasid. Dalam Dadah Semasa Kehamilan dan Penyusuan (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
7. Rouquerol, F. et al. (1999). Sifat Sebilangan Adsorben Novel. Dalam Adsorpsi oleh Serbuk dan Padat Berpori. Dipulihkan dari sciencedirect.com.