Fosfato de Magnésio (Mg3 (PO4) 2): Estrutura, Propriedades e Usos
Fosfato de magnésio é um termo usado para se referir a uma família de compostos inorgânicos formados por magnésio, metal alcalino-terroso e oxoanion fosfato. O fosfato de magnésio mais simples tem a fórmula química Mg 3 (PO 4 ) 2 . A fórmula indica que para cada dois ânions PO 4 3- existem três cátions Mg2 + interagindo com estes.
Além disso, estes compostos podem ser descritos como sais de magnésio derivados do ácido ortofosfórico (H3PO4). Em outras palavras, o magnésio "coleta" entre os ânions fosfato, independentemente de sua apresentação inorgânica ou orgânica (MgO, Mg (NO3) 2, MgCl2, Mg (OH) 2, etc.).
Devido a estas razões, os fosfatos de magnésio podem ser encontrados como vários minerais. Algumas delas são: cateite -Mg 3 (PO 4 ) 2 · 22H 2 O-, estruvita- (NH 4 ) MgPO 4 · 6H 2 O, cujos microcristais são representados na imagem superior, holtedalita -Mg 2 (PO 4 ) (OH) - e bobierrite -Mg3 (PO4) 2 · 8H2O-.
No caso da bobierrita, sua estrutura cristalina é monoclínica, com agregados cristalinos com formas de leque e rosetas maciças. No entanto, os fosfatos de magnésio são caracterizados por exibir uma rica química estrutural, o que significa que seus íons adotam muitos arranjos cristalinos.
Formas de fosfato de magnésio e a neutralidade de suas cargas
Os fosfatos de magnésio são derivados da substituição de prótons de H 3 PO 4 . Quando o ácido ortofosfórico perde um próton, ele permanece como o íon di-hidrogenofosfato, H 2 PO 4 -.
Como neutralizar a carga negativa para originar um sal de magnésio? Se o Mg2 + conta para duas cargas positivas, então precisa de dois H 2 PO 4 -. Assim, obtém-se fosfato de magnésio diácido, Mg (H2PO4) 2 .
Então, quando o ácido perde dois prótons, o íon hidrogênio-fosfato permanece, HPO4 2-. Agora, como neutralizar essas duas cargas negativas? Como o Mg2 + só precisa de duas cargas negativas para neutralizar, ele interage com um único íon HPO 4 2. Deste modo obtém-se o fosfato ácido magnésio: MgHPO 4 .
Finalmente, quando todos os prótons são perdidos, o anião fosfato PO4-3 permanece. Isso requer três cátions Mg2 + e outro fosfato a ser montado em um sólido cristalino. A equação matemática 2 (-3) + 3 (+2) = 0 ajuda a entender essas razões estequiométricas para magnésio e fosfato.
Como resultado dessas interações, é produzido fosfato de magnésio tribásico: Mg 3 (PO 4 ) 2 . Por que é tribásico? Porque é capaz de aceitar três equivalentes de H + para formar o H 3 PO 4 novamente :
PO 4 3- (ac) + 3H + (ac) H 3 PO 4 (ac)
Fosfatos de magnésio com outros cátions
A compensação de taxas negativas também pode ser obtida com a participação de outras espécies positivas.
Por exemplo, para neutralizar PO4-3, K +, Na +, Rb +, NH4 +, etc., também pode intervir, formando o composto (X) MgPO4. Se X é igual a NH 4 +, o mineral de estruvita anidro, (NH 4 ) MgPO 4 é formado .
Dada a situação em que outro fosfato intervém e as cargas negativas aumentam, outros cátions adicionais podem ser adicionados às interações para neutralizá-los. Graças a isso, numerosos cristais de fosfato de magnésio podem ser sintetizados (Na 3 RbMg 7 (PO 4 ) 6, por exemplo).
Estrutura
A imagem superior ilustra as interações entre os íons Mg2 + e PO4-3 que definem a estrutura cristalina. No entanto, é apenas uma imagem que demonstra, em vez disso, a geometria tetraédrica dos fosfatos. Então, a estrutura cristalina envolve tetraedros de fosfatos e esferas de magnésio.
Para o caso do Mg3 (PO4) 2 anidro, os íons adotam uma estrutura romboédrica, na qual o Mg 2+ é coordenado com seis átomos de O.
O acima é ilustrado na imagem abaixo, com a notação de que as esferas azuis são cobalto, é o suficiente para alterá-las para as esferas de magnésio verde:
Bem no centro da estrutura pode ser localizado o octaedro formado pelas seis esferas vermelhas ao redor da esfera azulada.
Além disso, essas estruturas cristalinas são capazes de aceitar moléculas de água, formando hidratos de fosfato de magnésio.
Isso ocorre porque eles formam ligações de hidrogênio com os íons de fosfato (HOH-O-PO 3 3-). Além disso, cada íon fosfato é capaz de aceitar até quatro ligações de hidrogênio; isto é, quatro moléculas de água.
Como o Mg 3 (PO 4 ) 2 tem dois fosfatos, ele pode aceitar oito moléculas de água (o que acontece com o mineral bobierrite). Por sua vez, essas moléculas de água podem formar pontes de hidrogênio com outras ou interagir com centros positivos de Mg2 +.
Propriedades
É um sólido branco, formando placas rômbicas cristalinas. Além disso, não tem cheiro nem sabor.
É muito insolúvel em água, mesmo quando está quente, devido à sua grande energia cristalina; este é um produto das fortes interações eletrostáticas entre os íons polivalentes Mg2 + e PO4 3-.
Ou seja, quando os íons são polivalentes e seus raios iônicos não variam muito em tamanho, o sólido apresenta resistência à sua dissolução.
Ele derrete a 1184 ° C, o que também é indicativo de fortes interações eletrostáticas. Essas propriedades variam dependendo de quantas moléculas de água são absorvidas e se o fosfato está em algumas de suas formas protonadas (HPO 4 2- ou H 2 PO 4 -).
Usos
Tem sido usado como laxante para estados de constipação e acidez gástrica. No entanto, seus efeitos colaterais prejudiciais - manifestados pela geração de diarréia e vômito - limitaram seus usos. Além disso, é provável que cause danos ao trato gastrointestinal.
O uso de fosfato de magnésio na reparação de tecido ósseo está sendo explorado atualmente, investigando a aplicação de Mg (H 2 PO 4 ) 2 como cimento.
Esta forma de fosfato de magnésio cumpre os requisitos para isso: é biodegradável e histocompatível. Além disso, seu uso na regeneração do tecido ósseo é recomendado por sua força e rapidez.
O uso de fosfato de magnésio amorfo (AMP) como cimento ortopédico biodegradável e não exotérmico está sendo avaliado. Para gerar este cimento, o pó AMP é misturado com álcool polivinílico, para formar uma massa.
A principal função do fosfato de magnésio é fornecer a contribuição do Mg para os seres vivos. Este elemento intervém em numerosas reações enzimáticas como catalisador ou intermediário, sendo essencial para a vida.
A deficiência de Mg em humanos está associada aos seguintes efeitos: diminuição dos níveis de Ca, insuficiência cardíaca, retenção de Na, diminuição dos níveis de K, arritmias, contrações musculares sustentadas, vômitos, náusea, baixos níveis circulantes de hormônio paratireoideo e estômago e cólicas menstruais, entre outros.
