ALUMINIUM FOSFAT (ALPO4): STRUKTUR, SIFAT, PRODUKSI, PENGGUNAAN - KIMIA - 2025

The aluminium fosfat adalah padat anorganik yang terbentuk oleh ion aluminium dengan ^{3 +} dan PO ion fosfat ₄ ^3- . Rumus kimianya adalah AlPO ₄ . Ini adalah padatan putih yang struktur kristalnya mirip dengan silika SiO ₂ . Itu tidak larut dalam air.

Ini dapat diperoleh dari alumina (Al ₂ O ₃ ) dan asam fosfat (H ₃ PO ₄ ). Ini juga dapat diperoleh mulai 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 memiliki titik leleh yang sangat tinggi, oleh karena itu banyak digunakan sebagai komponen keramik tahan api, yaitu keramik yang tahan suhu sangat tinggi.

Ini juga digunakan sebagai antasid untuk lambung, dalam campuran untuk perbaikan gigi dan sebagai adjuvan untuk vaksin, yaitu untuk merangsang respons kekebalan tubuh.

Beberapa beton tahan api memiliki AlPO ₄ dalam komposisinya, yang meningkatkan sifat pendukung mekanis dan suhu tinggi dari jenis semen ini.

Ini telah digunakan sebagai perisai pelindung untuk mencegah bahan yang mudah terbakar seperti polimer tertentu dari pembakaran.

Struktur

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

Struktur ionik aluminium fosfat. Penulis: Marilú Stea.

Aluminium fosfat kristal juga disebut fase berlinite atau alpha (α-AlPO ₄ ) dan kristalnya mirip dengan kuarsa.

Kristal berlinite sintetis (α-AlPO ₄ ). DMGualtieri. Sumber: Wikimedia Commons.

Fase alfa aluminium fosfat merupakan padatan yang dibentuk oleh jaringan kovalen tetrahedra PO ₄ dan AlPO ₄ yang bergantian dan dihubungkan oleh atom oksigen.

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

Tata nama

- Aluminium fosfat

- Aluminium monofosfat

- Garam aluminium asam fosfat.

Properti

Keadaan fisik

Padatan putih kristal.

Berat molekul

121,93 g / mol

Titik lebur

1800 ºC

Massa jenis

2,56 g / cm ³

Kelarutan

Tidak larut dalam air

Sifat lainnya

Struktur AlPO ₄ sangat mirip dengan silika SiO ₂ , sehingga memiliki banyak sifat fisik dan kimia yang sama dengannya.

Aluminium fosfat adalah bahan yang sangat tahan api, yaitu tahan terhadap suhu yang sangat tinggi tanpa mengubah keadaan fisik atau strukturnya dan tanpa membusuk.

Kristal AlPO ₄ atau berlinit ketika dipanaskan berubah menjadi struktur tipe tridimit dan kemudian struktur tipe kristobalit, bentuk lain dari senyawa ini yang menyerupai silika SiO ₂ .

Aluminium fosfat. Ketertarikan kimiawi. Sumber: Wikimedia Commons.

Memperoleh

Aluminium fosfat AlPO ₄ dapat diperoleh dari reaksi antara asam fosfat H ₃ PO ₄ dan alumina Al ₂ O ₃ . Aplikasi suhu diperlukan, misalnya antara 100 dan 150 ° C.

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

Ini juga dapat diperoleh dengan menggabungkan larutan berair aluminium klorida AlCl ₃ dengan larutan natrium fosfat Na ₃ PO ₄ berair :

AlCl ₃ + Na ₃ PO ₄ = AlPO ₄ + 3 NaCl

Gunakan di keramik

Aluminium fosfat AlPO ₄ banyak dijumpai pada konstitusi keramik alumina.

Keramik dengan kandungan alumina yang tinggi merupakan salah satu material yang karena kekerasannya dapat digunakan pada aplikasi yang membutuhkan ketahanan beban tinggi dan kondisi yang berat.

Jenis keramik ini tahan terhadap korosi, lingkungan suhu tinggi, keberadaan uap panas atau atmosfer pereduksi seperti karbon monoksida (CO).

Keramik alumina juga memiliki konduktivitas listrik dan termal yang rendah, itulah sebabnya ia digunakan untuk membuat batu bata tahan api dan komponen isolasi listrik.

Lapisan bata tahan api yang mungkin mengandung AlPO ₄ aluminium fosfat . Batu bata ini melindungi dari suhu tinggi. Alexknight 12. Sumber: Wikimedia Commons.

Karena aluminium fosfat terbentuk pada suhu yang jauh lebih rendah daripada silika SiO ₂ , maka lebih murah untuk diproduksi, yang merupakan keuntungan dalam pembuatan keramik yang cocok untuk layanan yang menuntut.

Manufaktur Keramik Aluminium Fosfat

Alumina Al ₂ O ₃ dan asam fosfat H ₃ PO _{4 digunakan} dalam media air.

PH formasi yang disukai adalah 2-8, karena terdapat banyak spesies asam fosfat terlarut, seperti H ₂ PO ₄ ^- dan HPO ₄ ^2- . Pada pH asam konsentrasi ion Al ³⁺ tinggi, yang berasal dari pelarutan Al ₂ O ₃ alumina .

Pertama, terbentuk gel aluminium difosfat trihidrogen AlH ₃ (PO ₄ ) ₂ .H ₂ O:

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

Akan tetapi, ada saatnya pH larutan turun dan menjadi netral, dimana alumina Al ₂ O ₃ memiliki kelarutan yang rendah. Pada saat ini, alumina yang tidak dapat larut membentuk lapisan pada permukaan partikel yang mencegah reaksi berlanjut.

Oleh karena itu perlu untuk meningkatkan kelarutan alumina dan ini dicapai dengan pemanasan secara perlahan. Pada pemanasan hingga 150 ° C gel melanjutkan reaksi dengan alumina Al ₂ O ₃ melepaskan air dan terbentuk kristal berlinite (alfa-AlPO ₄ ).

Al ₂ O ₃ + 2 AlH ₃ (PO ₄ ) ₃ .H ₂ O → AlPO ₄ + 4 H ₂ O

Berlinite mengikat partikel individu dan membentuk keramik.

Penggunaan lainnya

AlPO ₄ digunakan sebagai antasida, sebagai adsorben, sebagai molecular sieve, sebagai pendukung katalis dan sebagai pelapis untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi panas. Berikut adalah aplikasi lainnya.

Dalam mendapatkan beton

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

Ini memberikan sifat mekanik dan bias yang sangat baik untuk beton ini, seperti ketahanan terhadap panas. Pada kisaran temperatur antara 1400-1600 ° C, beton seluler berbahan dasar aluminium fosfat merupakan salah satu material yang paling efisien sebagai insulator termal.

Tidak membutuhkan pengeringan, pengerasannya dicapai melalui reaksi eksotermis yang menyebar sendiri. Dimungkinkan untuk menyiapkan batu bata dari bahan ini dalam berbagai bentuk dan ukuran.

Di semen gigi

Aluminium fosfat merupakan bagian dari semen gigi atau bahan yang digunakan untuk menyembuhkan gigi yang membusuk.

Dalam semen gigi, alumina digunakan sebagai moderator reaksi asam-basa, dimana efek moderasi terjadi karena pembentukan aluminium fosfat pada partikel bahan lain.

Semen ini memiliki ketahanan yang sangat tinggi terhadap kompresi dan tegangan, yang disebabkan oleh adanya aluminium fosfat.

Semen gigi yang digunakan untuk menyembuhkan gigi berlubang mungkin mengandung aluminium fosfat. Penulis: Reto Gerber. Sumber: Pixabay.

Dalam vaksin

AlPO ₄ telah digunakan selama bertahun-tahun dalam berbagai vaksin manusia untuk meningkatkan respons kekebalan tubuh. AlPO ₄ dikatakan sebagai "adjuvan" untuk vaksin. Mekanismenya belum dipahami dengan baik.

Diketahui bahwa efek imunostimulasi dari AlPO ₄ bergantung pada proses adsorpsi antigen ke adjuvan, yaitu pada cara ia melekat padanya. Antigen adalah senyawa yang saat memasuki tubuh menghasilkan pembentukan antibodi untuk melawan penyakit tertentu.

Antigen dapat diadsorpsi ke AlPO ₄ melalui interaksi elektrostatis atau dengan mengikat dengan ligan. Mereka teradsorpsi di permukaan bahan pembantu.

Lebih lanjut diyakini bahwa ukuran partikel AlPO ₄ juga memiliki pengaruh. Semakin kecil ukuran partikel, respons antibodi lebih besar dan tahan lama.

Vaksin mungkin mengandung aluminium fosfat AlPO ₄ untuk meningkatkan efektivitasnya. Penulis: Tumisu. Sumber: Pixabay.

Sebagai penghambat nyala pada polimer

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

Penambahan AlPO ₄ pada polimer polipropilen yang sudah memiliki flame retardant menyebabkan efek sinergis antara kedua retarder, yang artinya efeknya jauh lebih besar daripada kedua retardant api secara terpisah.

Ketika polimer dibakar atau dibakar di hadapan AlPO ₄ , aluminium metafosfat terbentuk yang menembus permukaan hangus dan mengisi pori-pori dan retakan di permukaan.

Ini mengarah pada pembentukan perisai pelindung yang sangat efisien untuk mencegah pembakaran atau pembakaran polimer. Dengan kata lain, AlPO ₄ menutup permukaan yang hangus dan mencegah polimer terbakar.

Dengan AlPO ₄ pembakaran polimer tertentu dapat diperlambat. Penulis: Hans Braxmeier. Sumber: Pixabay.

Referensi

1. Abyzov, VA (2016). Beton Tahan Api Ringan Berbahan Pengikat Aluminium-Magnesium-Fosfat. Procedia Engineering 150 (2016) 1440-1445. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
2. Wagh, AS (2016). Keramik Aluminium Fosfat. Dalam Keramik Fosfat Berikat Kimia (Edisi Kedua). Bab 11. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
3. Mei, C. dkk. (2019). Aluminium Phosphate Vaccine Adjuvant: Analisis Komposisi dan Ukuran Menggunakan Alat Off-Line dan In-Line. Comput Struct Biotechnol J. 2019; 17: 1184-1194. Dipulihkan dari ncbi.nlm.nih.gov.
4. Qin, Z. dkk. (2019). Efek penghalang sinergis aluminium fosfat pada polipropilen tahan api berbasis sistem amonium polifosfat / dipentaeritritol. Bahan dan Desain 181 (2019) 107913. Diperoleh dari sciencedirect.com.
5. Vrieling, H. et al. (2019). Nanopartikel aluminium fosfat yang distabilkan digunakan sebagai bahan pembantu vaksin. Koloid dan Permukaan B: Biointerfaces 181 (2019) 648-656. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
6. Schaefer, C. (2007). Obat gastrointestinal. Antasida. Dalam Obat Selama Kehamilan dan Menyusui (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
7. Rouquerol, F. dkk. (1999). Properti Beberapa Adsorben Baru. Dalam Adsorpsi oleh Bubuk dan Padatan Berpori. Dipulihkan dari sciencedirect.com.