KALSIUM FOSFAT (CA3 (PO4) 2): STRUKTUR, SIFAT DAN KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The kalsium fosfat adalah garam anorganik dan tersier yang rumus kimia adalah Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ . Rumusnya menyatakan bahwa komposisi garam ini adalah 3: 2 untuk kalsium dan fosfat. Hal ini dapat dilihat langsung pada gambar di bawah ini, di mana kation Ca ²⁺ dan anion PO ₄ ^3- ditampilkan . Untuk setiap tiga Ca ²⁺ ada dua PO ₄ ^{3- yang} berinteraksi dengannya.

Di sisi lain, kalsium fosfat mengacu pada serangkaian garam yang bervariasi tergantung pada rasio Ca / P, serta derajat hidrasi dan pH. Padahal, ada banyak jenis kalsium fosfat yang ada dan bisa disintesis. Namun, mengikuti nomenklatur surat itu, kalsium fosfat hanya mengacu pada trikalsium, yang sudah disebutkan.

Proporsi dan ion dalam trikalsium fosfat. Sumber: RicHard-59, dari Wikimedia Commons

Semua kalsium fosfat, termasuk Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ , adalah padatan putih dengan nada sedikit keabu-abuan. Mereka dapat berbentuk butiran, halus, kristal, dan memiliki ukuran partikel sekitar mikron; dan bahkan nanopartikel dari fosfat ini telah disiapkan, yang dengannya bahan biokompatibel untuk tulang dirancang.

Biokompatibilitas ini disebabkan oleh fakta bahwa garam ini ditemukan di gigi dan, singkatnya, di jaringan tulang mamalia. Misalnya, hidroksiapatit adalah kalsium fosfat kristal, yang pada gilirannya berinteraksi dengan fase amorf dari garam yang sama.

Artinya ada kalsium fosfat amorf dan kristal. Oleh karena itu, tidak mengherankan keragaman dan banyak pilihan saat mensintesis bahan berdasarkan kalsium fosfat; bahan yang sifatnya setiap hari peneliti lebih tertarik di seluruh dunia untuk fokus pada pemulihan tulang.

Struktur kalsium fosfat

Kalsium fosfat dalam mineral whitlockite. Sumber: Smokefoot, dari Wikimedia Commons

Gambar atas menunjukkan struktur tribasic calico phosphate pada mineral aneh whitlockite, yang dapat mengandung magnesium dan besi sebagai pengotor.

Walaupun sekilas tampak rumit, perlu dijelaskan bahwa model mengasumsikan interaksi kovalen antara atom oksigen fosfat dan pusat logam kalsium.

Sebagai representasi, valid, bagaimanapun, interaksinya adalah elektrostatis; yaitu, kation Ca ²⁺ tertarik ke anion PO ₄ ^3- (Ca ²⁺ - O-PO ₃ ^3- ). Dengan pemikiran ini, dapat dipahami mengapa pada gambar kalsium (bola hijau) dikelilingi oleh atom oksigen bermuatan negatif (bola merah).

Karena ada begitu banyak ion, ini tidak meninggalkan tatanan atau pola yang simetris terlihat. Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ mengadopsi pada suhu rendah (T <1000 ° C) sel satuan yang sesuai dengan sistem kristal rombohedral; Polimorf ini dikenal dengan nama β-Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ (β-TCP, singkatannya dalam bahasa Inggris).

Sebaliknya, pada suhu tinggi, ia berubah menjadi polimorf α-Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ (α-TCP), yang sel satuannya sesuai dengan sistem kristal monoklinik. Pada temperatur yang lebih tinggi, polimorf α'-Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ , yang memiliki struktur kristal heksagonal , juga dapat terbentuk .

Kalsium fosfat amorf

Struktur kristal telah disebutkan untuk kalsium fosfat, yang diharapkan dari garam. Namun, ia mampu menunjukkan struktur yang tidak teratur dan asimetris, lebih terkait dengan sejenis "gelas kalsium fosfat" daripada kristal dalam arti definisi yang ketat.

Ketika ini terjadi, kalsium fosfat dikatakan memiliki struktur amorf (ACP, kalsium fosfat amorf). Beberapa penulis menunjuk pada jenis struktur ini yang bertanggung jawab atas sifat biologis Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ dalam jaringan tulang, perbaikan dan biomimetisasinya dimungkinkan.

Dengan menjelaskan strukturnya dengan resonansi magnetik nuklir (NMR), keberadaan ion OH ^- dan HPO ₄ ^2- telah ditemukan di ACP. Ion-ion ini dibentuk oleh hidrolisis salah satu fosfat:

PO ₄ ^3- + H ₂ O <=> HPO ₄ ^2- + OH ^-

Akibatnya, struktur ACP yang sebenarnya menjadi lebih kompleks, yang komposisi ion-ionnya direpresentasikan dengan rumus: Ca ₉ (PO ₄ ) _6-x (HPO ₄ ) _x (OH) _x . Tanda 'x' menunjukkan derajat hidrasi, karena jika x = 1, rumusnya adalah: Ca ₉ (PO ₄ ) ₅ (HPO ₄ ) (OH).

Berbagai struktur yang mungkin dimiliki ACP bergantung pada rasio molar Ca / P; yaitu, jumlah relatif kalsium dan fosfat, yang mengubah semua komposisi yang dihasilkannya.

Anggota keluarga lainnya

Kalsium fosfat sebenarnya adalah keluarga senyawa anorganik, yang pada gilirannya dapat berinteraksi dengan matriks organik.

Fosfat lainnya diperoleh "secara sederhana" dengan mengubah anion yang menyertai kalsium (PO ₄ ^3- , HPO ₄ ^2- , H ₂ PO ₄ ^- , OH ^- ), serta jenis pengotor dalam padatan. Jadi, hingga sebelas atau lebih kalsium fosfat, masing-masing dengan struktur dan sifatnya sendiri, dapat dibuat secara alami atau buatan.

Beberapa fosfat beserta struktur dan rumus kimianya masing-masing akan disebutkan di bawah ini:

-Kalsium hidrogen fosfat dihidrat, CaHPO ₄ ∙ 2H ₂ O: monoklinik.

-Kalsium dihidrogen fosfat monohidrat, Ca (H ₂ PO ₄ ) ₂ ∙ H ₂ O: triklinik.

-Anhydrous diacid phosphate, Ca (H ₂ PO ₄ ) ₂ : triklinik.

-Octacalcium hidrogen fosfat (OCP), Ca ₈ H ₂ (PO ₄ ) ₆ : triklinik. Ini adalah prekursor dalam sintesis hidroksiapatit.

-Hidroksiapatit, Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ OH: heksagonal.

Sifat fisik dan kimia

Nama

-Kalsium fosfat

-Tricalcium fosfat

-Ticalcium difosfat

Berat molekul

310,74 g / mol.

Deskripsi Fisik

Ini adalah padatan putih tidak berbau.

Rasa

Hambar.

Titik lebur

1670 ° K (1391 ° C).

Kelarutan

-Praktis tidak larut dalam air.

-Tidak larut dalam etanol.

-Larut dalam asam klorida encer dan asam nitrat.

Massa jenis

3,14 g / cm ³ .

Indeks bias

1.629

Entalpi pembentukan standar

4126 kkal / mol.

Suhu penyimpanan

2-8 ° C.

pH

6-8 dalam suspensi berair 50 g / L kalsium fosfat.

Latihan

Kalsium nitrat dan amonium hidrogen fosfat

Ada banyak metode untuk dapat menghasilkan atau membentuk kalsium fosfat. Salah satunya terdiri dari campuran dua garam, Ca (NO ₃ ) ₂ ∙ 4H ₂ O, dan (NH ₄ ) ₂ HPO ₄ , yang sebelumnya dilarutkan dalam alkohol absolut dan air. Satu garam menyediakan kalsium, dan yang lainnya fosfat.

Dari campuran ini mengendap ACP, yang kemudian dipanaskan dalam oven pada suhu 800 ° C selama 2 jam. Sebagai hasil dari prosedur ini, _diperoleh β-Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ . Dengan mengontrol suhu, agitasi, dan waktu kontak secara hati-hati, pembentukan nanokristal dapat terjadi.

Untuk membentuk polimorf α-Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ perlu untuk memanaskan fosfat di atas 1000 ° C. Pemanasan ini dilakukan dengan adanya ion logam lain, yang cukup menstabilkan polimorf ini sehingga dapat digunakan pada suhu kamar; artinya, status meta tetap stabil.

Kalsium hidroksida dan asam fosfat

Kalsium fosfat juga dapat dibentuk dengan mencampurkan larutan kalsium hidroksida dan asam fosfat, menghasilkan netralisasi asam basa. Setelah setengah hari pematangan dalam cairan induk, dan filtrasi, pencucian, pengeringan dan pengayakannya, bubuk fosfat amorf granular, ACP, diperoleh.

Produk reaksi ACP ini dari suhu tinggi, berubah menurut persamaan kimia berikut:

2Ca ₉ (HPO ₄ ) (PO ₄ ) ₅ (OH) => 2Ca ₉ (P ₂ O ₇ ) _0,5 (PO ₄ ) ₅ (OH) + H ₂ O (pada T = 446,60 ° C)

2Ca ₉ (P ₂ O ₇ ) _0,5 (PO ₄ ) ₅ (OH) => 3Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ + 0,5H ₂ O (pada T = 748,56 ° C)

Dengan cara ini, β-Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ , polimorfnya yang paling umum dan stabil, diperoleh .

Aplikasi

Di jaringan tulang

Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ adalah konstituen anorganik utama dari abu tulang. Ini adalah komponen transplantasi pengganti tulang, ini dijelaskan oleh kesamaan kimianya dengan mineral yang ada di tulang.

Biomaterial kalsium fosfat digunakan untuk memperbaiki defek tulang dan pelapisan prostesis logam titanium. Kalsium fosfat diendapkan di atasnya, mengisolasinya dari lingkungan dan memperlambat proses korosi titanium.

Kalsium fosfat, termasuk Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ , digunakan untuk membuat bahan keramik. Bahan-bahan ini biokompatibel, dan saat ini digunakan untuk memulihkan kehilangan tulang alveolar akibat penyakit periodontal, infeksi endodontik, dan kondisi lainnya.

Namun, obat ini hanya boleh digunakan untuk mempercepat perbaikan tulang periapikal, di area di mana tidak ada infeksi bakteri kronis.

Kalsium fosfat dapat digunakan untuk memperbaiki kerusakan tulang ketika cangkok tulang autogenous tidak dapat digunakan. Ini dapat digunakan sendiri atau dalam kombinasi dengan polimer biodegradable dan resorbable, seperti asam poliglikolat.

Semen bioceramic

Semen kalsium fosfat (CPC) adalah bioceramic lain yang digunakan dalam perbaikan jaringan tulang. Itu dibuat dengan mencampurkan bubuk dari berbagai jenis kalsium fosfat dengan air, membentuk pasta. Pasta dapat disuntikkan atau dipasang pada cacat atau rongga tulang.

Semen dibentuk, secara bertahap diserap kembali, dan diganti dengan tulang yang baru terbentuk.

Dokter

-Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ adalah garam basa, oleh karena itu digunakan sebagai antasida untuk menetralkan asam lambung berlebih dan meningkatkan pH. Dalam pasta gigi, ia menyediakan sumber kalsium dan fosfat untuk memfasilitasi proses remineralisasi pada gigi dan hemostasis tulang.

-Ini juga digunakan sebagai suplemen nutrisi, meskipun cara termurah untuk memasok kalsium adalah dengan menggunakan karbonat dan sitratnya.

-Kalsium fosfat dapat digunakan dalam pengobatan tetani, hipokalsemia laten dan terapi pemeliharaan. Juga, berguna dalam suplementasi kalsium selama kehamilan dan menyusui.

-Ini digunakan dalam pengobatan kontaminasi dengan radioaktif isotop radio (Ra-226) dan strontium (Sr-90). Kalsium fosfat menghalangi penyerapan isotop radioaktif di saluran pencernaan, sehingga membatasi kerusakan yang disebabkan olehnya.

Lainnya

-Kalsium fosfat digunakan sebagai pakan burung. Selain itu, digunakan dalam pasta gigi untuk mengontrol karang gigi.

-Ini digunakan sebagai agen anti-penggumpalan, misalnya untuk mencegah garam meja dari pemadatan.

-Itu bekerja sebagai agen pemutih tepung. Sedangkan dalam lemak babi, mencegah pewarnaan yang tidak diinginkan dan memperbaiki kondisi penggorengan.

Referensi

1. Tung MS (1998) Kalsium Fosfat: Struktur, Komposisi, Kelarutan, dan Stabilitas. Dalam: Amjad Z. (eds) Kalsium Fosfat dalam Sistem Biologi dan Industri. Springer, Boston, MA.
2. Langlang Liu, Yanzeng Wu, Chao Xu, Suchun Yu, Xiaopei Wu, dan Honglian Dai. (2018). "Sintesis, Karakterisasi Nano-β-Tricalcium Phosphate dan Penghambatan pada Sel Karsinoma Hepatoseluler," Journal of Nanomaterials, vol. 2018, ID Artikel 7083416, 7 halaman, 2018.
3. Combes, Christ dan Rey, Christian. (2010). Kalsium fosfat amorf: sintesis, sifat dan penggunaan dalam biomaterial. Acta Biomaterialia, vol. 6 (n ° 9). hal. 3362-3378. ISSN 1742-7061
4. Wikipedia. (2019). Trikalsium fosfat. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
5. Abida dkk. (2017). Serbuk trikalsium fosfat: Kemampuan persiapan, karakterisasi dan pemadatan. Jurnal Mediterania Kimia 2017, 6 (3), 71-76.
6. PubChem. (2019). Kalsium fosfat. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Elsevier. (2019). Kalsium fosfat. Science Direct. Diperoleh dari: sciencedirect.com