Фосфат алюминия: свойства, реакции, применение

Фосфат алюминия – это неорганическое вещество, широко применяемое в медицине, тяжёлой промышленности, отрасли производства продуктов питания, а также химии. Фосфат алюминия проявляет каталитическую активность, обладает выраженными фармацевтическими свойствами, за счёт чего активно используется для выпуска лекарственных препаратов. Особая формула алюминия фосфорнокислого позволяет использовать его в органическом синтезе и как улучшитель разрыхлителей в хлебопечении.

Что такое фосфат алюминия, виды, формула

Фосфат алюминия представляет собой алюминиевую соль фосфорной кислоты. Она состоит из атомов фосфора, который находится в степени окисления +5, алюминия, заряженного как +3 и кислорода с отрицательным зарядом -2. Химическая формула алюминия фосфата – AlPO₄. По расположению составляющих компонентов выделяют два варианта вещества:

• альфа- AlPO₄ – менее устойчив к температурным воздействиям, шестиугольный;
• бета- AlPO₄ – высокая термоустойчивость, элементарная ячейка – куб.

По количеству атомов водорода, входящих в состав соединения, различают кислые и основные соли фосфатов алюминия. Они отличаются по свойствам и описываются разными формулами:

• формула алюминия трифосфата Al₂(PO₄)(OH)₃;
• формула алюминия дигидрофосфата Al(H₂PO₄)₃;
• формула алюминия монофостфата AlH₃(PO₄)₂.

В природе фосфат алюминия чрезвычайно распространён. Он входит в состав более чем 15 минералов, месторождения которых расположены по всему миру. Один из них – лазулит – железно-алюминиевый фосфат представлен пирамидальными кристаллами небесно-синего цвета (формула – (Mg, Fe)Al₂(OH,PO₄)₂). Иногда яркая окраска может отсутствовать, что обусловлено примесью магния. Характеризуется стеклянным блеском, излом неровный, черта надлома – белая. Лазулит не отличается крепкостью, его твёрдость по шкале Мооса составляет 5,5-6,5.

Химическая формула и структура фосфата алюминия

Фосфат алюминия находят в амблигонитах, которые формируют массивные агрегаты и зернистые высокоплотные массы (формула – (Li, Na)AlPO₄(F,OH)). Для них характерна небольшая желтоватая люминесценция, цвет образований золотисто-жёлтый, иногда они не окрашены. Прозрачность крайне высокая, иногда минерал просвечивает, блестит. Внешне амблигонит можно перепутать с полевым шпатом, он довольно хрупкий. Его находят зачастую в литиевых рудах, в обогащённых фосфором пегматитовых жилах. Редко его подвергают огранке, такие экземпляры добывают в Бразилии, Намибии, США, Франции.

Физические свойства, внешний вид

Фосфат алюминия — это белый мелкокристаллический порошок без вкуса и запаха плотностью 2,566 г/см³. Свойство алюминия фосфата растворяться в воде выражено слабо, практически не растворим в ней и спиртах (этанол, метанол), показатель может меняться в зависимости от кислотности среды (хуже всего при pH – 4-6). Растворимость повышается в органических растворителях, таких как эфиры, фенол и бензол.

Фосфат алюминия формирует кристаллогидраты при выпаривании из водного раствора. Их общая формула – AlPO₄ ∙ хH₂O, где х = 2, 3, 5. При нагревании до 1800 °С вещество плавится, при достижении температурного режима 1300 °С происходит обезвоживание. Термолиз протекает при температуре 2000 °С.

Химические свойства, уравнение, реакции

Фосфат алюминия реагирует с ограниченным количеством веществ, по своим свойствам он довольно устойчив и малореактивен. При разогревании протекает реакция термического разложения:

2AlPO₄ → Al₂O₃ + P₂O₅

Фосфат алюминия реагирует с хлоридом водорода, при этом образуется трёххлористый алюминий и фосфорная кислота:

AlPO₄ + 3HCl → AlCl₃ + H₃PO₄

По схожему механизму фосфат алюминия реагирует с азотной кислотой:

AlPO₄ + 3HNO₃ → Al(NO₃)₃ + H₃PO₄

При взаимодействии фосфата алюминия с хлористым магнием выделяется магниевый фосфат:

AlPO₄ + 3MgCl₂ → Mg₃(PO₄)₂ + 2AlCl₃

Производство и получение

В лабораторных условиях получение фосфата алюминия ведётся путём реакции ионного обмена, происходит замена алюминия натрием:

AlCl₃ + Na₃PO₄ → AlPO₄↓ + 3NaCl

Синтез ведётся и посредством прямой реакции воздействия на алюминий кислоты:

2Al + 2H₃PO₄ → 2AlPO₄↓ + 3H₂↑

Фосфат алюминия синтезируют в ходе реакции нейтрализации:

Al(OH)₃ + H₃PO₄ → AlPO₄↓ + 3H₂O

В промышленности сырьём для добычи фосфата алюминия служит алюминат натрия либо сульфат алюминия, выделение происходит в процессе реакции обмена:

NaAlO₂ + H₃PO₄ → AlPO₄↓ + NaOH + H₂O

2Na₃PO₄ + Al₂(SO₄)₃ → 2AlPO₄↓ + 3Na₂SO₄

Применение

Фосфат алюминия используется в производстве керамических изделий и выступает важной добавкой для затвердевания готовой смеси. Кроме того, он важен для выпуска строительных материалов, смесей для кондитерского дела, лекарств.

Применение алюминия фосфата в медицине

Фосфат алюминия обладает собственной фармакологической активностью. Благодаря специфическим свойствам алюминий фосфат способен впитывать в себя аллергены, тяжёлые металлы, токсины и патогены. Он проявляет комплексное действие и характеризуется следующими действиями:

1. Адсорбирующее: способность поглощать инородные для организма частицы, понижая негативный эффект интоксикации и уменьшая проявление симптомов отравления.
2. Антацидное: попадая в желудок, фосфат алюминия связывается с желудочным соком, основным компонентом которого является соляная кислота. При этом он понижает общее значение pH, инактивируя хлористый водород через формирование трихлорида алюминия. В результате реакция среды повышается до 3,5-5. Кроме того, применение алюминия фосфата позволяет затормозить пепсин, расщепляющий белки.
3. Противоязвенное: понижает кровоточивость язв, способствует заживлению ранок через адсорбцию патогенных вирусов и бактерий, а также газов и эндо-, экзотоксинов, раздражающих слизистую оболочку, которая легко травмируется при язвенной болезни.
4. Обволакивающее: покрывает стенки желудка защитной плёнкой, предохраняя от повреждения ткани, которые находятся также под защитой слоя естественно секретируемой слизи.

Применение алюминия фосфата в химпроме и других сферах

Большое значение имеет фосфат алюминия для изготовления керамических вещей. Он является флюсом – вспомогательным веществом, необходимым для стеклообразования после перемешивания с глиной. Без добавления фосфата алюминия керамика становится менее привлекательной и более хрупкой.

Фосфат алюминия – пластификатор для цементных смесей. Он улучшает замешивание цемента, повышает его морозостойкость, воздухопроницаемость и твёрдость. При замешивании его  в состав продлевается срок службы стройматериала, его устойчивость к плесневым грибкам и разрушению.

В органическом синтезе реагент ценят за его низкий реакционный потенциал, он может ускорять реакции других соединений, сам при этом не вступая в взаимосвязь с ними и не расходуясь. Он выступает как составной компонент разрыхлителей при выпекании сдоб и хлеба (кроме алюминия – натрий, либо другие фосфаты металлов), усиливая выработку углекислого газа в процессе подъёма теста, делая его более мягким и воздушным с сохранением хрустящей корочки.

Инструкция по применению

Показания

Фосфат алюминия назначают при наличии таких заболеваний, как:

• язвы желудка и двенадцатиперстной кишки;
• гастрит;
• рефлюкс-эзофагит;
• грыжа диафрагмы;
• диарея;
• диспепсия;
• интоксикация, сопровождающаяся выраженными желудочно-кишечными расстройствами.

Противопоказания, побочные эффекты, передозировка

Главное противопоказание фосфата алюминия – это индивидуальная непереносимость вещества. Она выражается в аллергии, кашле, тошноте, боли в животе. Приём лекарства противопоказан при тяжёлой печеночной недостаточности, с осторожностью его принимают люди пожилого возраста, при беременности и в период лактации.

Способ применения и дозы

Фосфат алюминия применяют в форме суспензии, геля внутрь сразу либо после предварительного размешивания в стакане воды. Взрослым и детям после 6 лет нужно употреблять 16-32 г средства 2-3 раза в день при возникновении неприятных ощущений для устранения дискомфорта. Детям до 6 месяцев назначают по 4 мг препарата после каждого из кормлений.

Опасность, токсичность, меры предосторожности

Фосфат алюминия относится к 4 классу опасности – малоопасные вещества. Тем не менее, при попадании на кожу порошка он может вызывать раздражение, покраснение и зуд. При работе с солью нужно надевать защитную одежду (перчатки), соблюдать основные гигиенические правила.

Где купить и сколько стоит

Фосфат алюминия продают заводы-производители по оптовым ценам, стоимость 1 кг – 116 рублей. Медикамент продают в аптеках по цене от 225 рублей. Реагент можно приобрести в специализированных интернет-магазинах от 400 рублей за 100 грамм.

Заключение

Фосфат алюминия – это неорганическое вещество, востребованное во многих сферах деятельности Основная масса производимого фосфата уходит на нужды фармацевтики, где он применяется как антацид и адсорбент.

Читайте также:

• Фосфат натрия: описание, реакции, вред, применение
• Фосфат калия: получение, свойства, реакции, польза и вред, применение
• Хлорид алюминия: свойства, применение
• Нитрат алюминия: свойства, реакции, применение