- Formes de phosphate de magnésium et neutralité de ses charges
- Phosphates de magnésium avec d'autres cations
- Structure
- Propriétés
- Applications
- Références
Le phosphate de magnésium est un terme utilisé pour désigner une famille de composés inorganiques composés d'oxyanion de phosphate de magnésium et de métal alcalino-terreux. Le phosphate de magnésium le plus simple a la formule chimique Mg 3 (PO 4) 2. La formule indique que pour deux anions PO 4 3–, trois cations Mg 2+ interagissent avec eux.
De même, ces composés peuvent être décrits comme des sels de magnésium dérivés de l'acide orthophosphorique (H 3 PO 4). En d'autres termes, le magnésium «coalesce» entre les anions phosphate, quelle que soit leur présentation inorganique ou organique (MgO, Mg (NO 3) 2, MgCl 2, Mg (OH) 2, etc.).
Pour ces raisons, les phosphates de magnésium peuvent être trouvés sous forme de divers minéraux. Certains d'entre eux sont: catteite -Mg 3 (PO 4) 2 · 22H 2 O-, struvite - (NH 4) MgPO 4 · 6H 2 O, dont les microcristaux sont représentés dans l'image du haut-, holtedalite -Mg 2 (PO 4) (OH) - et bobiérrite -Mg 3 (PO 4) 2 · 8H 2 O-.
Dans le cas de la bobierrite, sa structure cristalline est monoclinique, avec des agrégats cristallins en forme d'éventails et de rosaces massives. Cependant, les phosphates de magnésium se caractérisent par une chimie structurale riche, ce qui signifie que leurs ions adoptent de nombreux arrangements cristallins.
Formes de phosphate de magnésium et neutralité de ses charges
Les phosphates de magnésium sont dérivés de la substitution de protons H 3 PO 4. Lorsque l'acide orthophosphorique perd un proton, il reste sous forme d'ion dihydrogénophosphate, H 2 PO 4 -.
Comment neutraliser la charge négative pour produire un sel de magnésium? Si Mg 2+ compte pour deux charges positives, alors vous avez besoin de deux H 2 PO 4 -. Ainsi, on obtient du phosphate diacide de magnésium, Mg (H 2 PO 4) 2.
Ensuite, lorsque l'acide perd deux protons, l'ion phosphate d'hydrogène, HPO 4 2– reste. Maintenant, comment neutraliser ces deux charges négatives? Le Mg 2+ n'ayant besoin que de deux charges négatives pour se neutraliser, il interagit avec un seul ion HPO 4 2–. De cette manière, on obtient du phosphate d'acide de magnésium: MgHPO 4.
Enfin, lorsque tous les protons sont perdus, l'anion phosphate PO 4 3– reste. Cela nécessite trois cations Mg 2+ et un autre phosphate pour s'assembler en un solide cristallin. L'équation mathématique 2 (-3) + 3 (+2) = 0 permet de comprendre ces rapports stoechiométriques pour le magnésium et le phosphate.
À la suite de ces interactions, du phosphate de magnésium tribasique: Mg 3 (PO 4) 2 est produit. Pourquoi est-ce tribasique? Parce qu'il est capable d'accepter trois équivalents de H + pour former à nouveau H 3 PO 4:
PO 4 3– (aq) + 3H + (aq) <=> H 3 PO 4 (aq)
Phosphates de magnésium avec d'autres cations
La compensation des charges négatives peut également être obtenue avec la participation d'autres espèces positives.
Par exemple, pour neutraliser PO 4 3–, les ions K +, Na +, Rb +, NH 4 +, etc., peuvent également intercéder, formant le composé (X) MgPO 4. Si X est égal à NH 4 +, la struvite minérale anhydre, (NH 4) MgPO 4, se forme.
Compte tenu de la situation où un autre phosphate intervient et où les charges négatives augmentent, d'autres cations supplémentaires peuvent rejoindre les interactions pour les neutraliser. Grâce à cela, de nombreux cristaux de phosphate de magnésium peuvent être synthétisés (Na 3 RbMg 7 (PO 4) 6, par exemple).
Structure
L'image du haut illustre les interactions entre les ions Mg 2+ et PO 4 3– qui définissent la structure cristalline. Cependant, ce n'est qu'une image qui démontre plutôt la géométrie tétraédrique des phosphates. Ainsi, la structure cristalline implique des tétraèdres de phosphate et des sphères de magnésium.
Dans le cas du Mg 3 (PO 4) 2 anhydre, les ions adoptent une structure rhomboédrique, dans laquelle Mg 2+ est coordonné avec six atomes d'O.
Ce qui précède est illustré dans l'image ci-dessous, avec la notation que les sphères bleues sont en cobalt, il suffit de les changer pour les sphères vertes de magnésium:
En plein centre de la structure, l'octaèdre formé par les six sphères rouges autour de la sphère bleuâtre peut être localisé.
De même, ces structures cristallines sont capables d'accepter des molécules d'eau, formant des hydrates de phosphate de magnésium.
En effet, ils forment des liaisons hydrogène avec les ions phosphate (HOH-O-PO 3 3–). De plus, chaque ion phosphate est capable d'accepter jusqu'à quatre liaisons hydrogène; c'est-à-dire quatre molécules d'eau.
Le Mg 3 (PO 4) 2 ayant deux phosphates, il peut accepter huit molécules d'eau (ce qui est le cas de la bobierrite minérale). À leur tour, ces molécules d'eau peuvent former des liaisons hydrogène entre elles ou interagir avec les centres positifs de Mg 2+.
Propriétés
C'est un solide blanc, formant des plaques rhombiques cristallines. Il est également inodore et insipide.
Il est très insoluble dans l'eau, même lorsqu'il est chaud, en raison de sa haute énergie du réseau cristallin; c'est le produit des fortes interactions électrostatiques entre les ions polyvalents Mg 2+ et PO 4 3–.
C'est-à-dire que lorsque les ions sont polyvalents et que leurs rayons ioniques ne varient pas beaucoup en taille, le solide présente une résistance à la dissolution.
Il fond à 1184 ºC, ce qui indique également de fortes interactions électrostatiques. Ces propriétés varient en fonction du nombre de molécules d'eau qu'il absorbe et si le phosphate est sous certaines de ses formes protonées (HPO 4 2– ou H 2 PO 4 -).
Applications
Il a été utilisé comme laxatif pour les états de constipation et de brûlures d'estomac. Cependant, ses effets secondaires nocifs - manifestés par la génération de diarrhée et de vomissements - ont limité ses utilisations. De plus, il est susceptible de causer des dommages au tractus gastro-intestinal.
L'utilisation du phosphate de magnésium dans la réparation du tissu osseux est actuellement à l'étude, en étudiant l'application de Mg (H 2 PO 4) 2 comme ciment.
Cette forme de phosphate de magnésium répond aux exigences pour cela: il est biodégradable et histocompatible. De plus, son utilisation dans la régénération du tissu osseux est recommandée pour sa résistance et sa prise rapide.
L'utilisation du phosphate de magnésium amorphe (AMP) comme ciment orthopédique biodégradable et non exothermique est en cours d'évaluation. Pour générer ce ciment, la poudre AMP est mélangée à de l'alcool polyvinylique pour former un mastic.
La fonction principale du phosphate de magnésium est de servir de source de Mg aux êtres vivants. Cet élément est impliqué dans de nombreuses réactions enzymatiques en tant que catalyseur ou intermédiaire, étant essentiel à la vie.
Une carence en Mg chez l'homme est associée aux effets suivants: diminution des taux de Ca, insuffisance cardiaque, rétention de Na, diminution des taux de K, arythmies, contractions musculaires soutenues, vomissements, nausées, faibles taux circulants de l'hormone parathyroïdienne et les crampes d'estomac et menstruelles, entre autres.
Références
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