- Struktur
- Nomenklatur
- Eigenschaften
- Körperlicher Status
- Molekulargewicht
- Schmelzpunkt
- Dichte
- Löslichkeit
- Andere Eigenschaften
- Erhalten
- Verwendung in Keramik
- Herstellung von Aluminiumphosphatkeramik
- Andere Verwendungen
- Bei der Beschaffung von Beton
- In Zahnzementen
- In Impfstoffen
- Als Flammschutzmittel in Polymeren
- Verweise
Das Aluminiumphosphat ist ein anorganischer Feststoff, der durch ein Aluminiumion zum 3+ und ein Phosphation PO 4 3- gebildet wird . Seine chemische Formel lautet AlPO 4 . Es ist ein weißer Feststoff, dessen Kristallstruktur der von Siliciumdioxid-SiO 2 ähnlich ist . Es ist wasserunlöslich.
Es kann aus Aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) und Phosphorsäure (H 3 PO 4 ) erhalten werden. Es kann auch ausgehend von wässrigen Lösungen von Aluminiumchlorid (AlCl 3 ) und Natriumphosphat (Na 3 PO 4 ) erhalten werden.
Aluminiumphosphat AlPO 4 . Ondřej Mangl. Quelle: Wikimedia Commons.
Aluminiumphosphat hat einen sehr hohen Schmelzpunkt, weshalb es häufig als Bestandteil von feuerfesten Keramiken verwendet wird, dh Keramiken, die sehr hohen Temperaturen standhalten.
Es wird auch als Antazida für den Magen, in Mischungen zur Reparatur von Zähnen und als Adjuvans für Impfstoffe verwendet, dh um die Immunantwort des Körpers zu stimulieren.
Einige feuerfeste Betone haben AlPO 4 in ihrer Zusammensetzung, was die mechanischen und Hochtemperatur- Trageeigenschaften dieser Art von Zement erhöht.
Es wurde als Schutzschild verwendet, um das Verbrennen brennbarer Materialien wie bestimmter Polymere zu verhindern.
Struktur
AlPO 4 besteht aus einem Al 3+ -Aluminiumkation und einem PO 4 3 -Phosphatanion .
Ionenstruktur von Aluminiumphosphat. Verfasser: Marilú Stea.
Kristallines Aluminiumphosphat wird auch als Berlinit- oder Alpha-Phase (α-AlPO 4 ) bezeichnet und seine Kristalle ähneln Quarz.
Synthetische Berlinitkristalle (α-AlPO 4 ). DMGualtieri. Quelle: Wikimedia Commons.
Die Alpha-Phase von Aluminiumphosphat ist ein Feststoff, der durch ein kovalentes Netzwerk von Tetraedern aus PO 4 und AlPO 4 gebildet wird , die sich abwechseln und durch Sauerstoffatome verbunden sind.
Diese Struktur ist mit Siliciumdioxid isomorph, dh sie hat die gleiche Form wie die von Siliciumdioxid-SiO 2 .
Nomenklatur
- Aluminiumphosphat
- Aluminiummonophosphat
- Aluminiumsalz der Phosphorsäure.
Eigenschaften
Körperlicher Status
Kristalliner weißer Feststoff.
Molekulargewicht
121,93 g / mol
Schmelzpunkt
1800 ºC
Dichte
2,56 g / cm 3
Löslichkeit
Nicht in Wasser löslich
Andere Eigenschaften
Die Struktur von AlPO 4 ist der von Siliciumdioxid-SiO 2 sehr ähnlich , so dass es viele physikalische und chemische Eigenschaften mit sich teilt.
Aluminiumphosphat ist ein hochfestes Material, dh es widersteht sehr hohen Temperaturen, ohne seinen physikalischen Zustand oder seine Struktur zu verändern und ohne sich zu zersetzen.
Das kristalline AlPO 4 oder Berlinit wandelt sich beim Erhitzen in eine Struktur vom Tridymit-Typ und dann in eine Struktur vom Cristobalit-Typ um, andere Formen dieser Verbindung, die Siliciumdioxid-SiO 2 ähneln .
Aluminiumphosphat. Chemisches Interesse. Quelle: Wikimedia Commons.
Erhalten
Aluminiumphosphat AlPO 4 kann durch die Reaktion zwischen Phosphorsäure H 3 PO 4 und Aluminiumoxid Al 2 O 3 erhalten werden . Eine Temperaturanwendung ist erforderlich, beispielsweise zwischen 100 und 150 ° C.
Al 2 O 3 + 2 H 3 PO 4 = 2 AlPO 4 + 3 H 2 O.
Es kann auch erhalten werden, indem eine wässrige Lösung von Aluminiumchlorid AlCl 3 mit einer wässrigen Lösung von Natriumphosphat Na 3 PO 4 verbunden wird :
AlCl 3 + Na 3 PO 4 = AlPO 4 + 3 NaCl
Verwendung in Keramik
Aluminiumphosphat AlPO 4 kommt häufig in der Konstitution von Aluminiumoxidkeramiken vor.
Keramik mit einem hohen Aluminiumoxidgehalt ist eines der Materialien, die aufgrund ihrer Härte in Anwendungen eingesetzt werden, in denen sie hohen Belastungen und schwierigen Bedingungen standhalten muss.
Diese Art von Keramik ist beständig gegen Korrosion, Hochtemperaturumgebungen, heißes Dampf oder reduzierende Atmosphären wie Kohlenmonoxid (CO).
Aluminiumoxidkeramik hat auch eine geringe elektrische und thermische Leitfähigkeit, weshalb sie zur Herstellung von feuerfesten Ziegeln und elektrisch isolierenden Bauteilen verwendet wird.
Feuerfeste Ziegelauskleidungen, die AlPO 4- Aluminiumphosphat enthalten können . Diese Steine schützen vor hohen Temperaturen. Alexknight12. Quelle: Wikimedia Commons.
Da sich Aluminiumphosphat bei einer viel niedrigeren Temperatur als Siliciumdioxid-SiO 2 bildet , ist die Herstellung billiger, was ein Vorteil bei der Herstellung von Keramiken ist, die für anspruchsvolle Dienstleistungen geeignet sind.
Herstellung von Aluminiumphosphatkeramik
Aluminiumoxid Al 2 O 3 und Phosphorsäure H 3 PO 4 werden in wässrigem Medium verwendet.
Der bevorzugte pH-Wert der Formation beträgt 2-8, da es eine Fülle von gelösten Phosphorsäurespezies wie H 2 PO 4 - und HPO 4 2- gibt . Bei saurem pH-Wert ist die Konzentration an Al 3+ -Ionen hoch, was auf die Auflösung von Al 2 O 3 -Aluminiumoxid zurückzuführen ist .
Zunächst wird ein hydratisiertes Aluminiumdiphosphat-Trihydrogen-AlH 3 (PO 4 ) 2 · H 2 O- Gel gebildet :
Al 3+ + H 2 PO 4 - + HPO 4 2- + H 2 O ⇔ AlH 3 (PO 4 ) 3 .H 2 O.
Es kommt jedoch eine Zeit, in der der pH-Wert der Lösung abfällt und neutral wird, wo das Aluminiumoxid Al 2 O 3 eine geringe Löslichkeit aufweist. Zu diesem Zeitpunkt bildet das unlösliche Aluminiumoxid eine Schicht auf der Oberfläche der Partikel, die verhindert, dass die Reaktion fortgesetzt wird.
Daher ist es notwendig, die Löslichkeit des Aluminiumoxids zu erhöhen, und dies wird durch leichtes Erhitzen erreicht. Beim Erhitzen auf 150 ° C setzt das Gel die Reaktion mit Aluminiumoxid Al 2 O 3 fort, wobei Wasser freigesetzt wird und kristalliner Berlinit (alpha-AlPO 4 ) gebildet wird.
Al 2 O 3 + 2 AlH 3 (PO 4 ) 3 .H 2 O → AlPO 4 + 4 H 2 O.
Der Berlinit bindet die einzelnen Partikel und bildet die Keramik.
Andere Verwendungen
AlPO 4 wird als Antacidum , als Adsorbens, als Molekularsieb, als Katalysatorträger und als Beschichtung zur Verbesserung der Beständigkeit gegen Heißkorrosion verwendet. Hier sind andere Anwendungen.
Bei der Beschaffung von Beton
Aluminiumphosphat ist Bestandteil von feuerfesten oder hitzebeständigen Betonen.
Es bietet diesen Betonen hervorragende mechanische und brechende Eigenschaften, wie z. B. Wärmebeständigkeit. Im Temperaturbereich zwischen 1400 und 1600 ° C ist Zellbeton auf Aluminiumphosphatbasis eines der effizientesten Materialien als Wärmeisolator.
Es muss nicht getrocknet werden, seine Aushärtung wird durch eine sich selbst ausbreitende exotherme Reaktion erreicht. Es ist möglich, Ziegel aus diesem Material jeder Form und Größe herzustellen.
In Zahnzementen
Aluminiumphosphat ist Teil von Zahnzementen oder Materialien, die zur Heilung verfaulter Zähne verwendet werden.
In Zahnzementen wird Aluminiumoxid als Moderator von Säure-Base-Reaktionen verwendet, wobei der Moderationseffekt auf die Bildung von Aluminiumphosphat auf den Partikeln anderer Materialien zurückzuführen ist.
Diese Zemente weisen eine sehr hohe Beständigkeit gegen Druck und Zug auf, was auf das Vorhandensein von Aluminiumphosphat zurückzuführen ist.
Zahnzemente zur Heilung von Hohlräumen können Aluminiumphosphat enthalten. Verfasser: Reto Gerber. Quelle: Pixabay.
In Impfstoffen
AlPO 4 wird seit vielen Jahren in verschiedenen menschlichen Impfstoffen verwendet, um die Immunantwort des Körpers zu verbessern. AlPO 4 soll ein "Adjuvans" für Impfstoffe sein. Der Mechanismus ist noch nicht gut verstanden.
Es ist bekannt, dass die immunstimulierende Wirkung von AlPO 4 vom Adsorptionsprozess des Antigens an das Adjuvans abhängt, dh von der Art und Weise, wie es daran haftet. Ein Antigen ist eine Verbindung, die beim Eintritt in den Körper die Bildung von Antikörpern zur Bekämpfung einer bestimmten Krankheit erzeugt.
Antigene können durch elektrostatische Wechselwirkungen oder durch Bindung an Liganden an AlPO 4 adsorbiert werden . Sie werden an der Oberfläche des Adjuvans adsorbiert.
Es wird ferner angenommen, dass die AlPO 4 -Partikelgröße auch einen Einfluss hat. Je kleiner die Partikelgröße ist, desto größer und länger hält die Antikörperantwort.
Impfstoffe können Aluminiumphosphat AlPO 4 enthalten , um ihre Wirksamkeit zu erhöhen. Autor: Tumisu. Quelle: Pixabay.
Als Flammschutzmittel in Polymeren
AlPO 4 wurde als Flammschutzmittel und zur Verhinderung der Verbrennung oder Verbrennung bestimmter Polymere verwendet.
Die Zugabe von AlPO 4 zu einem Polypropylenpolymer, das bereits ein Flammschutzmittel aufweist, bewirkt einen synergistischen Effekt zwischen beiden Verzögerern, was bedeutet, dass der Effekt viel größer ist als der beider Flammschutzmittel getrennt.
Wenn das Polymer in Gegenwart von AlPO 4 verbrannt oder verbrannt wird , entsteht ein Aluminiummetaphosphat, das die verkohlte Oberfläche durchdringt und die Poren und Risse in der Oberfläche ausfüllt.
Dies führt zur Bildung eines hocheffizienten Schutzschildes, um ein Verbrennen oder eine Verbrennung des Polymers zu verhindern. Mit anderen Worten, AlPO 4 versiegelt die verkohlte Oberfläche und verhindert das Verbrennen des Polymers.
Mit AlPO 4 kann die Verbrennung bestimmter Polymere verzögert werden. Verfasser: Hans Braxmeier. Quelle: Pixabay.
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