MAGNESIUM FOSFAT (MG3 (PO4) 2): STRUKTUR, SIFAT - KIMIA - 2025

The magnesium fosfat adalah istilah yang digunakan untuk merujuk kepada keluarga senyawa anorganik terdiri dari magnesium dan logam alkali tanah fosfat oxyanion. Magnesium fosfat yang paling sederhana memiliki rumus kimia Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ . Rumusnya menunjukkan bahwa untuk setiap dua PO ₄ ^3– ada tiga kation Mg ^{2+ yang} berinteraksi dengannya.

Demikian pula, senyawa ini dapat digambarkan sebagai garam magnesium yang berasal dari asam ortofosfat (H ₃ PO ₄ ). Dengan kata lain, magnesium "ditopang" antara anion fosfat, terlepas dari presentasi anorganik atau organiknya (MgO, Mg (NO ₃ ) ₂ , MgCl ₂ , Mg (OH) ₂ , dll.).

Karena alasan ini, magnesium fosfat dapat ditemukan sebagai berbagai mineral. Beberapa di antaranya adalah: catteite -Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ · 22H ₂ O-, struvite - (NH ₄ ) MgPO ₄ · 6H ₂ O, yang mikrokristalnya terwakili di gambar atas-, holtedalite -Mg ₂ (PO ₄ ) (OH) - dan bobierrite -Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ · 8H ₂ O-.

Dalam kasus bobierrite, struktur kristalnya adalah monoklinik, dengan agregat kristal berbentuk kipas dan mawar masif. Namun, magnesium fosfat dicirikan dengan menunjukkan sifat kimia struktural yang kaya, yang berarti bahwa ion-ionnya mengadopsi banyak susunan kristal.

Bentuk magnesium fosfat dan netralitas muatannya

Magnesium fosfat diturunkan dari substitusi proton H ₃ PO ₄ . Ketika asam ortofosfat kehilangan proton, ia tetap sebagai ion dihidrogen fosfat, H ₂ PO ₄ ^- .

Bagaimana cara menetralkan muatan negatif untuk menghasilkan garam magnesium? Jika Mg ²⁺ dihitung untuk dua muatan positif, maka Anda memerlukan dua H ₂ PO ₄ ^- . Dengan demikian, magnesium diacid fosfat, Mg (H ₂ PO ₄ ) _{2, diperoleh} .

Selanjutnya, ketika asam kehilangan dua proton, ion hidrogen fosfat, HPO ₄ ^2– tetap ada . Sekarang bagaimana Anda menetralkan dua muatan negatif ini? Karena Mg ²⁺ hanya membutuhkan dua muatan negatif untuk dinetralkan, ia berinteraksi dengan satu ion HPO ₄ ^2– . Dengan cara ini, magnesium asam fosfat diperoleh: MgHPO ₄ .

Akhirnya, ketika semua proton hilang, anion fosfat PO ₄ ^3– tetap ada . Ini membutuhkan tiga kation Mg ²⁺ dan fosfat lainnya untuk berkumpul menjadi padatan kristal. Persamaan matematika 2 (-3) + 3 (+2) = 0 membantu memahami rasio stoikiometri untuk magnesium dan fosfat ini.

Sebagai hasil dari interaksi ini, magnesium fosfat tribasik: Mg ₃ (PO ₄ ) _{2 diproduksi} . Mengapa tribasic? Karena ia mampu menerima tiga ekivalen H ⁺ untuk membentuk H ₃ PO _{4 lagi} :

PO ₄ ^3– (aq) + 3H ⁺ (aq) <=> H ₃ PO ₄ (aq)

Magnesium fosfat dengan kation lain

Kompensasi muatan negatif juga dapat dicapai dengan partisipasi spesies positif lainnya.

Misalnya, untuk menetralkan PO ₄ ^3– , ion K ⁺ , Na ⁺ , Rb ⁺ , NH ₄ ⁺ , dll., Juga dapat menjadi perantara, membentuk senyawa (X) MgPO ₄ . Jika X sama dengan NH ₄ ⁺ , maka _terbentuk mineral anhydrous struvite, (NH ₄ ) MgPO ₄ .

Mengingat situasi di mana fosfat lain ikut campur dan muatan negatif meningkat, kation tambahan lainnya dapat bergabung dalam interaksi untuk menetralkannya. Berkat ini, banyak kristal magnesium fosfat dapat disintesis (misalnya Na ₃ RbMg ₇ (PO ₄ ) ₆ ).

Struktur

Gambar atas menggambarkan interaksi antara ion Mg ²⁺ dan PO ₄ ^3– yang menentukan struktur kristal. Namun, ini hanya gambar yang menunjukkan geometri tetrahedral fosfat. Jadi, struktur kristal melibatkan tetrahedra fosfat dan bola magnesium.

Dalam kasus anhidrat Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ , ion mengadopsi struktur rombohedral, di mana Mg ²⁺ berkoordinasi dengan enam atom O.

Di atas diilustrasikan pada gambar di bawah, dengan notasi bahwa bola biru adalah kobalt, cukup mengubahnya menjadi bola magnesium hijau:

Tepat di tengah struktur, segi delapan yang dibentuk oleh enam bola merah di sekitar bola kebiruan dapat ditemukan.

Demikian pula, struktur kristal ini mampu menerima molekul air, membentuk hidrat magnesium fosfat.

Ini karena mereka membentuk ikatan hidrogen dengan ion fosfat (HOH-O-PO ₃ ^3– ). Lebih lanjut, setiap ion fosfat mampu menerima hingga empat ikatan hidrogen; yaitu empat molekul air.

Karena Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ memiliki dua fosfat, ia dapat menerima delapan molekul air (seperti halnya mineral bobierrite). Selanjutnya, molekul air ini dapat membentuk ikatan hidrogen satu sama lain atau berinteraksi dengan pusat positif Mg ²⁺ .

Properti

Ini adalah padatan putih, membentuk pelat belah ketupat kristal. Itu juga tidak berbau dan tidak berasa.

Ini sangat tidak larut dalam air, bahkan ketika panas, karena energi kisi kristal yang tinggi; ini adalah produk dari interaksi elektrostatis yang kuat antara ion polivalen Mg ²⁺ dan PO ₄ ^3– .

Artinya, bila ion-ionnya polivalen dan jari-jari ioniknya tidak banyak berubah ukurannya, padatan menunjukkan ketahanan terhadap pelarutan.

Ini mencair pada 1184 ºC, yang juga menunjukkan interaksi elektrostatis yang kuat. Sifat-sifat ini bervariasi tergantung pada berapa banyak molekul air yang diserapnya, dan apakah fosfat berada dalam beberapa bentuk terprotonasinya (HPO ₄ ^2– atau H ₂ PO ₄ ^- ).

Aplikasi

Ini telah digunakan sebagai pencahar untuk keadaan sembelit dan mulas. Namun, efek sampingnya yang berbahaya - yang dimanifestasikan oleh munculnya diare dan muntah - telah membatasi penggunaannya. Selain itu, kemungkinan dapat menyebabkan kerusakan pada saluran cerna.

Penggunaan magnesium fosfat dalam perbaikan jaringan tulang saat ini sedang dieksplorasi, menyelidiki penerapan Mg (H ₂ PO ₄ ) ₂ sebagai semen.

Bentuk magnesium fosfat memenuhi persyaratan untuk ini: bersifat biodegradable dan histokompatibel. Selain itu, penggunaannya dalam regenerasi jaringan tulang dianjurkan karena ketahanannya dan pengaturannya yang cepat.

Penggunaan amorphous magnesium phosphate (AMP) sebagai semen ortopedi non-eksotermik biodegradable sedang dievaluasi. Untuk menghasilkan semen ini, bubuk AMP dicampur dengan polivinil alkohol membentuk dempul.

Fungsi utama magnesium fosfat adalah sebagai penyedia Mg bagi makhluk hidup. Unsur ini terlibat dalam berbagai reaksi enzimatik sebagai katalis atau perantara, yang penting bagi kehidupan.

Kekurangan Mg pada manusia dikaitkan dengan efek berikut: penurunan kadar Ca, gagal jantung, retensi Na, penurunan kadar K, aritmia, kontraksi otot berkelanjutan, muntah, mual, kadar sirkulasi rendah hormon paratiroid dan kram perut dan menstruasi, antara lain.

Referensi

1. Sekretariat SuSanA. (17 Desember 2010). Struvite di bawah mikroskop. Diperoleh pada 17 April 2018, dari: flickr.com
2. Penerbitan Data Mineral. (2001-2005). Bobierrite. Diperoleh pada 17 April 2018, dari: handbookofmineralogy.org
3. Ying Yu, Chao Xu, Dai Honglian; Persiapan dan karakterisasi semen tulang magnesium fosfat yang dapat terdegradasi, Bahan Biomaterial Regeneratif, Volume 3, Edisi 4, 1 Desember 2016, Halaman 231–237, doi.org
4. Sahar Mousa. (2010). Studi tentang sintesis bahan magnesium fosfat. Buletin penelitian fosfor Vol.24, hlm 16-21.
5. Smokefoot. (28 Maret 2018). EntryWithCollCode38260. . Diperoleh pada 17 April 2018, dari: commons.wikimedia.org
6. Wikipedia. (2018). Magnesium fosfat tribasic. Diperoleh pada 17 April 2018, dari: en.wikipedia.org
7. Pubchem. (2018). Magnesium Fosfat Anhidrat. Diperoleh pada 17 April 2018, dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
8. Ben Hamed, T., Boukhris, A., Badri, A., & Ben Amara, M. (2017). Sintesis dan struktur kristal magnesium fosfat Na3RbMg7 (PO4) baru 6. Acta Crystallographica Bagian E: Crystallographic Communications, 73 (Pt 6), 817–820. doi.org
9. Barbie, E., Lin, B., Goel, VK dan Bhaduri, S. (2016) Evaluasi semen ortopedi non-eksotermik berbasis magnesium fosfat (AMP). Mat Biomedis. Volume 11 (5): 055010.
10. Yu, Y., Yu, CH. dan Dai, H. (2016). Persiapan semen tulang magnesium yang dapat terdegradasi. Biomaterial Regeneratif. Volume 4 (1): 231