Фосфат кальция — основные характеристики, свойства и области применения

Гидроòртофосфáт кáльция

(дикáльцийфосфáт, двухзамещённый фосфорнокислый кáльций) — неорганическое вещество, кислая соль кальция и ортофосфорной кислоты с формулой CaHPO4. Образует кристаллогидрат. Пожаро- и взрывобезопасен.

Получение[править | править код]

• Действием гидрофосфата натрия на хлорид кальция:

C a C l 2 + N a 2 H P O 4 → C a H P O 4 + 2 N a C l {\displaystyle {\mathsf {CaCl_{2}+Na_{2}HPO_{4}\ {\xrightarrow {\ }}\ CaHPO_{4}+2\ NaCl}}}

• Действием ортофосфорной кислоты на оксид или карбонат кальция:

C a O + H 3 P O 4 → C a H P O 4 + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {CaO+H_{3}PO_{4}\ {\xrightarrow {\ }}\ CaHPO_{4}+H_{2}O}}} C a C O 3 + H 3 P O 4 → C a H P O 4 + C O 2 ↑ + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}+H_{3}PO_{4}\ {\xrightarrow {\ }}\ CaHPO_{4}+CO_{2}\uparrow +H_{2}O}}}

• Разложением дигидроортофосфата кальция:

C a ( H 2 P O 4 ) 2 ⇄ C a H P O 4 + H 3 P O 4 {\displaystyle {\mathsf {Ca(H_{2}PO_{4})_{2}\rightleftarrows \ CaHPO_{4}+H_{3}PO_{4}}}}

Свойства фосфата кальция

Физические свойства

Фосфат кальция представляет собой бесцветное или белое кристаллическое вещество (абразив), чрезвычайно плохо растворимое в воде. Может существовать в двух модификациях:

1. Моноклинная сингония.
2. Гексагональная сингония.

Легко вступает в реакцию с кислотами, образуя при этом более растворимые гидрофосфаты.

Химические свойства

Фосфат кальция легко вступает в реакцию с сильными кислотами:

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4

При температурном воздействии (нагревании) – разлагается с образованием оксида фосфора:

Ca3(PO4)2=P2O5+3CaO

Также вступает в реакцию с солями с образованием нерастворимого осадка:

Ca3(PO4)2 + 3Li2SO4 = 2Li3PO4↓ + 3CaSO4

Возможна реакция с оксидом азота при участии воды:

Ca3(PO4)2+ 3NO2 + H2O → Ca(NO3)2 + 2CaHPO4 + NO

При высоких температурах (более 1000 оC) вступает в реакцию с углеродом:

Ca3(PO4)2 + 8C = Ca3P2 + 8CO

Химические свойства[править | править код]

• Кристаллогидрат и безводный гидроортофосфат кальция термически неустойчивы:

C a H P O 4 ⋅ 2 H 2 O → − H 2 O 100 o C C a H P O 4 → − H 2 O > 100 o C C a 2 P 2 O 7 {\displaystyle {\mathsf {CaHPO_{4}\cdot 2H_{2}O\ {\xrightarrow[{-H_{2}O}]{100^{o}C}}\ CaHPO_{4}\ {\xrightarrow[{-H_{2}O}]{>100^{o}C}}\ Ca_{2}P_{2}O_{7}}}}

• Из воздуха медленно поглощает аммиак:

C a H P O 4 + N H 3 ⇄ ( N H 4 ) 2 H P O 4 + C a 3 ( P O 4 ) 2 {\displaystyle {\mathsf {CaHPO_{4}+NH_{3}\ \rightleftarrows \ (NH_{4})_{2}HPO_{4}+Ca_{3}(PO_{4})_{2}}}}

Основные характеристики

Чтобы понимать механизм образования фосфата кальция, следует ознакомиться с его физическими и химическими характеристиками, массовой долей составных веществ, вероятностью разложения при различных обстоятельствах. Важное значение имеют графические формулы и тривиальные названия соли.

Кальция фосфат — кристаллическое вещество белого оттенка, которое обнаруживается в составе апатита. Это минеральный камень группы фосфатов, в котором около 56% приходится на долю оксида кальция. Свойства фосфата кальция таковы, что он недостаточно хорошо растворяется в воде, а при воздействии кислот преобразуется в гидрофосфаты. Химические реакции могут быть записаны в виде уравнений и отличаются в зависимости от вещества, с которым взаимодействует фосфатное соединение.

Его месторождения расположены на территории древних морей. Они являются результатом деятельности фосфоробактерий. На отдельных территориях полезное ископаемое представлено в виде минерального вещества. Такие месторождения широко распространены. Их активно задействуют в сельском хозяйстве. Апатит является основой для получения различного сырья:

• фосфорных удобрений;
• керамики и стекла;
• продуктов черной металлургии.

Фосфориты представляют собой природные минералы, отличающиеся по своему происхождению. Обычно они являются осадочными. Фосфориты и апатиты очень важны для ведения народного хозяйства, так как позволяют получить удобрение. В качестве источника минерала кальция его задействуют для подкормки крупного рогатого скота и домашней птицы. Существует кормовой кальция фосфат. Его выпускают в соответствии с требованиями ГОСТ.

Апатит имеет неорганическое происхождение. Его задействуют во многих производственных процессах. С его помощью удается получить:

• свободный фосфор;
• абразивные материалы;
• керамические и стеклянные изделия.

Фосфаты, как гидрофосфаты и дигидрофосфаты, формируются в результате последовательной диссоциации. Схема проведения эксперимента осваивается профессиональными химиками. Специалисты в этой области изучают свойства фосфатов, пользуясь профессиональными инструментами и дополнительными веществами. Учащиеся школ и ВУЗов также обращаются к характеристикам фосфатного соединения посредством решения задач, в которых, к примеру, просят определить степень окисления элементов, произведение растворимости, то, как составные вещества реагируют друг на друга.

Это вещество является основой добавки Е341. Помимо замещенных солей фосфора, в его составе присутствует кальция фосфат. Чтобы запустить такой продукт на рынок, необходимо сделать его в соответствии с жесткими условиями.

Применение[править | править код]

Применяется для подкормки скота и как фосфорное удобрение. Также участвует в процессе созревания молока при выработке сыра.

Зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е341(ii).

Применение

Фосфат кальция активно применяется во многих отраслях жизни человека. Он часто используется как добавка в корм животных и птиц с целью восполнения недостатка кальция. Его добавляют как компонент в многие лекарственные препараты в фармацевтике и фармакологии. Используют также при производстве стекла и абразивов.

В пищевой промышленности он получил кодовое название – добавка Е341. Используют его как разрыхлитель, для фиксации цвета, в качестве стабилизатора.

Добавка Е431 применяется при производстве сухого молока, плавленных сырков, мороженого, хлебобулочных и ликероводочных изделий, рыбной и мясной продукции, спортивного пита-ния, сухих завтраков, травяных чаев, консервов, рафинированных масел, выпечки и многого другого. Полезна или вредна данная пищевая добавка для организма человека – сказать однозначно нельзя. Несмотря на то, что она составляющая костной ткани и является источником кальция, все же некоторые ученые активно говорят о ее вреде, который главным образом может быть нанесен бесперебойной работе желудочно-кишечного тракта.

В сельском хозяйстве он эффективен в качестве минерального удобрения, особенно для кислых грунтов.

Состав многих зубных паст и порошков также содержит фосфат кальция.

С целью получения фосфора, а также фосфорной кислоты его применяют как основное сырье.

Строительным материалом для костей и зубов человека также является фосфат кальция.

Другие соединения фосфатов

Помимо кальция, существуют формулы с алюминием, барием, железом, натрием. Фосфат алюминия представляет собой соль твердой структуры с белым оттенком. Она не растворяется в воде и получается при объединении фосфорной кислоты и алюмината натрия. В результате формируются искомая соль, а также вода и гидроксид натрия. Кроме того, есть способ, в соответствии с которым смешивают сульфат и фосфат алюминия, после чего их нагревают. Полученный материал используют для производства антацидных препаратов.

Фосфат бария имеет аморфную форму и представляет собой белый порошок. В воде он растворяется плохо, но при добавлении хлорида аммония, а также любой кислоты удаётся увеличить ее растворимость. Чтобы получить такое соединение, достаточно добавить к гидроксиду бария дигидрофосфат этого вещества. Есть и другие методы, получившие большее или меньшее распространение на производстве. Фосфат бария используется для изготовления специального стекла для измерения уровня излучений. Также он представляет собой основу для производства люминофоров.

Фосфат железа имеет вид кристаллов жёлтого цвета, не растворяющихся в воде. Его получают при смешении ацетата натрия с гидрофосфатом этого минерала и солью железа. Готовое соединение может быть использовано при создании препаратов для борьбы с моллюсками, а также гомеопатических средств, применяемых людьми.

Фосфат натрия представлен в виде белых кристаллов, обладающих гигроскопичностью. Они превосходно растворяются в любой жидкости. Чтобы получить это вещество, проводят реакции взаимодействия карбоната натрия и фосфорной кислоты. При этом выделяется некоторое количество углекислого газа. Фосфат натрия входит в состав добавки Е339. При взаимодействии с содой она образует разрыхлитель.

Широкое применение кальция фосфат получил в производстве добавок для продуктов питания. Его задействуют для улучшения характеристик теста. Также полученный состав подходит в качестве компонента сгущенного молока, плавленых сыров. Его используют и в качестве эмульгаторов для колбасы.

Отрывок, характеризующий Гидроксид-фосфат кальция

– Я! я!.. – как бы неприятно пробуждаясь, сказал князь, не спуская глаз с плана постройки. – Весьма может быть, что театр войны так приблизится к нам… – Ха ха ха! Театр войны! – сказал князь. – Я говорил и говорю, что театр войны есть Польша, и дальше Немана никогда не проникнет неприятель. Десаль с удивлением посмотрел на князя, говорившего о Немане, когда неприятель был уже у Днепра; но княжна Марья, забывшая географическое положение Немана, думала, что то, что ее отец говорит, правда. – При ростепели снегов потонут в болотах Польши. Они только могут не видеть, – проговорил князь, видимо, думая о кампании 1807 го года, бывшей, как казалось, так недавно. – Бенигсен должен был раньше вступить в Пруссию, дело приняло бы другой оборот… – Но, князь, – робко сказал Десаль, – в письме говорится о Витебске… – А, в письме, да… – недовольно проговорил князь, – да… да… – Лицо его приняло вдруг мрачное выражение. Он помолчал. – Да, он пишет, французы разбиты, при какой это реке? Десаль опустил глаза. – Князь ничего про это не пишет, – тихо сказал он. – А разве не пишет? Ну, я сам не выдумал же. – Все долго молчали. – Да… да… Ну, Михайла Иваныч, – вдруг сказал он, приподняв голову и указывая на план постройки, – расскажи, как ты это хочешь переделать… Михаил Иваныч подошел к плану, и князь, поговорив с ним о плане новой постройки, сердито взглянув на княжну Марью и Десаля, ушел к себе. Княжна Марья видела смущенный и удивленный взгляд Десаля, устремленный на ее отца, заметила его молчание и была поражена тем, что отец забыл письмо сына на столе в гостиной; но она боялась не только говорить и расспрашивать Десаля о причине его смущения и молчания, но боялась и думать об этом. Ввечеру Михаил Иваныч, присланный от князя, пришел к княжне Марье за письмом князя Андрея, которое забыто было в гостиной. Княжна Марья подала письмо. Хотя ей это и неприятно было, она позволила себе спросить у Михаила Иваныча, что делает ее отец. – Всё хлопочут, – с почтительно насмешливой улыбкой, которая заставила побледнеть княжну Марью, сказал Михаил Иваныч. – Очень беспокоятся насчет нового корпуса. Читали немножко, а теперь, – понизив голос, сказал Михаил Иваныч, – у бюра, должно, завещанием занялись. (В последнее время одно из любимых занятий князя было занятие над бумагами, которые должны были остаться после его смерти и которые он называл завещанием.) – А Алпатыча посылают в Смоленск? – спросила княжна Марья. – Как же с, уж он давно ждет. Когда Михаил Иваныч вернулся с письмом в кабинет, князь в очках, с абажуром на глазах и на свече, сидел у открытого бюро, с бумагами в далеко отставленной руке, и в несколько торжественной позе читал свои бумаги (ремарки, как он называл), которые должны были быть доставлены государю после его смерти. Когда Михаил Иваныч вошел, у него в глазах стояли слезы воспоминания о том времени, когда он писал то, что читал теперь. Он взял из рук Михаила Иваныча письмо, положил в карман, уложил бумаги и позвал уже давно дожидавшегося Алпатыча. На листочке бумаги у него было записано то, что нужно было в Смоленске, и он, ходя по комнате мимо дожидавшегося у двери Алпатыча, стал отдавать приказания. – Первое, бумаги почтовой, слышишь, восемь дестей, вот по образцу; золотообрезной… образчик, чтобы непременно по нем была; лаку, сургучу – по записке Михаила Иваныча. Он походил по комнате и заглянул в памятную записку. – Потом губернатору лично письмо отдать о записи. Потом были нужны задвижки к дверям новой постройки, непременно такого фасона, которые выдумал сам князь. Потом ящик переплетный надо было заказать для укладки завещания. Отдача приказаний Алпатычу продолжалась более двух часов. Князь все не отпускал его. Он сел, задумался и, закрыв глаза, задремал. Алпатыч пошевелился. – Ну, ступай, ступай; ежели что нужно, я пришлю. Алпатыч вышел. Князь подошел опять к бюро, заглянув в него, потрогал рукою свои бумаги, опять запер и сел к столу писать письмо губернатору. Уже было поздно, когда он встал, запечатав письмо. Ему хотелось спать, но он знал, что не заснет и что самые дурные мысли приходят ему в постели. Он кликнул Тихона и пошел с ним по комнатам, чтобы сказать ему, где стлать постель на нынешнюю ночь. Он ходил, примеривая каждый уголок. Везде ему казалось нехорошо, но хуже всего был привычный диван в кабинете. Диван этот был страшен ему, вероятно по тяжелым мыслям, которые он передумал, лежа на нем. Нигде не было хорошо, но все таки лучше всех был уголок в диванной за фортепиано: он никогда еще не спал тут. Тихон принес с официантом постель и стал уставлять. – Не так, не так! – закричал князь и сам подвинул на четверть подальше от угла, и потом опять поближе. «Ну, наконец все переделал, теперь отдохну», – подумал князь и предоставил Тихону раздевать себя. Досадливо морщась от усилий, которые нужно было делать, чтобы снять кафтан и панталоны, князь разделся, тяжело опустился на кровать и как будто задумался, презрительно глядя на свои желтые, иссохшие ноги. Он не задумался, а он медлил перед предстоявшим ему трудом поднять эти ноги и передвинуться на кровати. «Ох, как тяжело! Ох, хоть бы поскорее, поскорее кончились эти труды, и вы бы отпустили меня! – думал он. Он сделал, поджав губы, в двадцатый раз это усилие и лег. Но едва он лег, как вдруг вся постель равномерно заходила под ним вперед и назад, как будто тяжело дыша и толкаясь. Это бывало с ним почти каждую ночь. Он открыл закрывшиеся было глаза. – Нет спокоя, проклятые! – проворчал он с гневом на кого то. «Да, да, еще что то важное было, очень что то важное я приберег себе на ночь в постели. Задвижки? Нет, про это сказал. Нет, что то такое, что то в гостиной было. Княжна Марья что то врала. Десаль что то – дурак этот – говорил. В кармане что то – не вспомню».

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — 623 с.
• [en.wikipedia.org/wiki/CRC_Handbook_of_Chemistry_and_Physics CRC Handbook of Chemistry and Physics]. — 89th Edition. — Taylor and Francis Group, LLC, 2008-2009.

Связать?

К:Википедия:Изолированные статьи (тип: не указан)

Роль в организме человека

Кальция фосфат имеет широкое применение. Особая его разновидность — гидроксиапатит. Это соединение входит в состав человеческих костей и является строительным материалом для них. Также минерал присутствует в зубной эмали в форме фторапатита. Потребность в фосфоре является небольшой и составляет 800−1500 мг. Усвоение соединения на основе указанного минерала регулируется печенью. Также на этот процесс влияют витамин D, вырабатываемые организмом гормоны.

Кальция фосфат способен вступать в реакцию с продуктами питания. В комбинации с другими минералами он способен:

Фосфаты выводятся с биологическими выделениями в количестве 4 гр. Происходит это каждый день. Получение фосфата кальция возможно в условиях лаборатории. Он входит в состав фосфорита. Зарождается это вещество в земной коре. Существуют природные источники для добычи соединения, которое служит основой для фосфата кальция, лабораторными методами.

Ортофосфат кальция изготавливается в результате взаимодействия ортофосфорной кислоты и гидроксида кальция. В дальнейшем производится ряд процессов, включающих фильтрацию, последующие высушивание и перемалывание. Молекулярная (структурная) формула фосфата кальция обозначается так: Са3 (РО4)2.

Ключевые источники

Молочная продукция необычайно богата фосфатом кальция. Также он присутствует в большом количестве в следующих изделиях:

Соль присутствует в большом количестве в козьем молоке. Соединение представлено в виде мицелл. Это особые частицы, у которых ядро отличается уменьшенными размерами и является нерастворимым. Его окружают адсорбирующие ионы и молекулы растворителя. Соль входит в состав казеината кальция, составного ингредиента молока, относящегося к группе фосфопротеинов.

Несмотря на столь очевидную пользу, специалисты рекомендуют не допускать избытка фосфата кальция в ежедневном меню. Не стоит принимать без назначения врача специальные добавки и обогащенные продукты.

Запрет особенно актуален для людей с камнями в почках, патологиями паращитовидных желез. То же самое можно сказать относительно людей, проходящих лечение тетрациклиновыми антибиотиками.