Ортофосфат кальцію

О́ртофосфа́т ка́льцію, фосфа́т ка́льцію — неорганічна сполука, кальцієва сіль ортофосфатної кислоти складу Ca₃(PO₄)₂. Речовина є білим аморфним порошком, що погано розчиняється у воді.

Ортофосфат кальцію
Назва за IUPAC	трикальцій біс(фосфат)
Інші назви	кальцій ортофосфат, фосфат кальцію, трикальцій фосфат
Ідентифікатори
Номер CAS	7758-87-4
Номер EINECS	231-840-8
DrugBank	11348
KEGG	C08136 і D00938
ChEBI	9679
SMILES	[O-]P(=O)([O-])[O-].[O-]P(=O)([O-])[O-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2]^[2]
InChI	InChI=1S/3Ca.2H3O4P/c;;;2*1-5(2,3)4/h;;;2*(H3,1,2,3,4)/q3*+2;;/p-6
Властивості
Молекулярна формула	Ca3(PO4)2
Молярна маса	310,18 г/моль
Зовнішній вигляд	білий аморфний порошок
Густина	3,14 г/см³
Тпл	1670 °C
Розчинність (вода)	0,0025 г/100 г
Розчинність (етанол)	нерозчинний
Показник заломлення (nD)	1,63
Термохімія
Ст. ентальпія утворення ΔfH^o 298	-4120,8 кДж/моль
Ст. ентропія S^o 298	236,0 Дж/(моль·K)
Теплоємність, c^o p	227,8 Дж/(моль·K)
Пов'язані речовини
Інші аніони	(гідрофосфат кальцію), (дигідрофосфат кальцію)
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Примітки картки

Для ортофосфату відомі дві кристалічні модифікації: високотемпературна α-форма і низькотемпературна β-форма. Перехід між ним відбувається за температури 1180 °C.

Ортофосфат кальцію широко застосовується у сільському господарстві як (фосфатне добриво). У харчовій промисловості він використовується як емульгатор, регулятор кислотності, поліпшувач тіста тощо.

Поширення у природі

Флуорапатит

Фосфат кальцію поширений у земній корі у вигляді мінералів флуорапатиту Ca₅(PO₄)₃F або CaF₂·3Ca₃(PO₄)₂, гідроксиапатиту Ca₅(PO₄)₃OH, Ca₃(PO₄)₂ та багатьох інших фосфоритових осадових породах.

Ортофосфат складає значну частку кісткової тканини у тварин, тому, отриманий із розмелених кісток, фосфат кальцію також має технічну назву кісткове борошно.

Отримання

У промислових масштабах ортофосфат кальцію синтезують взаємодією ортофосфатної кислоти із суспензією гідроксиду кальцію (гашеного вапна) з подальшою фільтрацією, сушінням та розмелюванням:

${\displaystyle \mathrm {3Ca(OH)_{2}+2H_{3}PO_{4}\longrightarrow Ca_{3}(PO_{4})_{2}+6H_{2}O} }$

За своїм складом кінцевий продукт є ближчим до гідроксифосфату Ca₅(OH)(PO₄)₃, оскільки містить домішки вапна. Співвідношення Ca:P залежить від умов проведення нейтралізації і може змінюватися у діапазоні 1,3-2,0. Чистий ортофосфат кальцію (співвідношення 1,5 або 3:2) отримують після проведення кальцинації продукту за температури 900 °C.

Іншим методом отримання ортофосфату є взаємодія солей кальцію (хлориду або нітрату) із гідрофосфатами у присутності аміаку:

${\displaystyle \mathrm {3CaCl_{2}+2Na_{2}HPO_{4}+2NH_{3}\longrightarrow Ca_{3}(PO_{4})_{2}+4NaCl+2NH_{4}Cl} }$

Хімічні властивості

Ортофосфат кальцію не розчиняється у воді, проте розчиняється у деяких кислотах:

${\displaystyle \mathrm {Ca_{3}(PO_{4})_{3}+4H_{3}PO_{4}\longrightarrow 3Ca(H_{2}PO_{4})_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {Ca_{3}(PO_{4})_{2}+6HCl\longrightarrow 2CaCl_{2}+2H_{3}PO_{4}} }$

При спіканні з коксом чи алюмінієм ортофосфат відновлюється до , а у присутності діоксиду кремнію формує :

${\displaystyle \mathrm {Ca_{3}(PO_{4})_{2}+8C{\xrightarrow {900-1000^{o}C}}Ca_{3}P_{2}+8CO} }$

${\displaystyle \mathrm {2Ca_{3}(PO_{4})_{2}+10C+6SiO_{2}{\xrightarrow {1000^{o}C}}6CaSiO_{3}+P_{4}+10CO} }$

${\displaystyle \mathrm {3Ca_{3}(PO_{4})_{2}+16Al{\xrightarrow {500^{o}C}}3Ca_{3}P_{2}+8Al_{2}O_{3}} }$

Застосування

Ортофосфат кальцію застосовується в агрономії як (фосфатне добриво) і поширений під технічною назвою фосфоритне борошно. При отриманні такого добрива шляхом розмелювання природних фосфатів, воно має низьку вартість. Добриво застосовується на , його ефективність суттєво підвищується при використанні разом із торфом та гноєм, а також фізіологічно-кислими добривами.

Добавка ортофосфату кальцію до зубних паст поліпшує їхні полірувальні властивості. Ортофосфат додається до харчових продуктів, зокрема, кухонної солі, цукру у кількість 1—2%. Його використання у харчовій промисловості регламентоване Продовольчою та сільськогосподарською організацією ООН: ортофосфат кальцію зареєстрований як харчова добавка із порядковими номерами E341 та E542. Він має властивості харчового емульгатора, регулятора кислотності, поліпшувача тіста, розпушувача, вологоутримувача, антиспікаючого агента.

Ортофосфат застосовується у виробництві люмінесцентних матеріалів.

Див. також

• (Фосфатні добрива)
• (Уралоліт)

Примітки

1. Nomenclature of Inorganic Chemistry. IUPAC Recommendations 2005. — Cambridge : RSC Publishing, 2005. — P. 77. — . (англ.)
2. Calcium phosphate
   d:Track:Q278487
3. Schrödter K., Bettermann G., Staffel T., Wahl F., Klein T., Hofmann T. Phosphoric Acid and Phosphates // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — 6th. — Weinheim : Wiley-VCH, 2005. — DOI:10.1002/14356007.a19_465.pub3. (англ.)
4. У практичному відношенні ортофосфати мають найбільше значення серед усіх фосфатних сполук, тому термін фосфати зазвичай відносять саме до них.
5. Добрива та їх використання: Довідник. — К. : Арістей, 2010. — 254 с. — .
6. Class Names and the International Numbering System for Food Additives — Food and Agriculture Organization of the United Nations.^{[недоступне посилання з червня 2019]}(англ.)

Джерела

• Patnaik P. Handbook of Inorganic Chemicals. — McGraw-Hill, 2003. — 1086 p. — . (англ.)
• Gard D. R. Phosphoric Acids and Phosphates // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. — 4th. — New York : John Wiley & Sons, 2004. — Vol. 6. — P. 334. — . — DOI:10.1002/0471238961.1608151907011804.a01.pub2. (англ.)
• Lange's Handbook of Chemistry / John A. Dean. — 15th. — New York : McGraw-Hill, 1999. — . (англ.)
• Schrödter K., Bettermann G., Staffel T., Wahl F., Klein T., Hofmann T. Phosphoric Acid and Phosphates // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — 6th. — Weinheim : Wiley-VCH, 2005. — DOI:10.1002/14356007.a19_465.pub3. (англ.)
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия: Химия металлов / Под ред. В. И. Спицына. — М. : «Мир», 1972. — Т. 2. — 871 с. (рос.)
• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ / Под ред. Р. А. Лидина. — 3-е. — М. : «Химия», 2000. — 480 с. — . (рос.)

Посилання

• КАЛЬЦІЮ ОРТОФОСФАТ [ 14 березня 2016 у Wayback Machine.] //Фармацевтична енциклопедія