El fosfato tricálcico (a veces abreviado TCP ) es una sal de calcio del ácido fosfórico con la fórmula química Ca 3 (PO 4 ) 2 . También se conoce como fosfato de calcio tribásico y fosfato de cal óseo ( BPL ). Es un sólido blanco de baja solubilidad. La mayoría de las muestras comerciales de "fosfato tricálcico" son de hecho hidroxiapatita . [2]
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Nombres | |
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Nombre IUPAC Bis (fosfato) tricálcico | |
Otros nombres Fosfato de calcio tribásico | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.028.946 ![]() |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
Ca 3 (PO 4 ) 2 | |
Masa molar | 310,18 |
Apariencia | Polvo amorfo blanco |
Densidad | 3,14 g / cm 3 |
Punto de fusion | Licúa a alta presión a 1670 K (1391 ° C) |
0,002 g / 100 g | |
Termoquímica | |
-4126 kJ / mol (forma α) [1] | |
Farmacología | |
A12AA01 ( OMS ) | |
Peligros | |
NFPA 704 (diamante de fuego) | |
punto de inflamabilidad | No es inflamable |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Pirofosfato de calcio |
Otros cationes | Fosfato trimagnésico Fosfato trisódico Fosfato tripotásico |
Compuestos relacionados | Fosfato monocálcico Fosfato dicálcico |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
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Referencias de Infobox | |
Existe como tres polimorfos cristalinos α, α 'y β. Los estados α y α 'son estables a altas temperaturas.
Nomenclatura
El fosfato de calcio se refiere a numerosos materiales que consisten en iones de calcio (Ca 2+ ) junto con ortofosfatos (PO 4 3 - ), metafosfatos o pirofosfatos (P 2 O 7 4 - ) y ocasionalmente iones de óxido e hidróxido . Especialmente, el mineral común apatito tiene la fórmula Ca 5 (PO 4 ) 3 X , donde X es F , Cl , OH o una mezcla; es hidroxiapatita si el ion extra es principalmente hidróxido. Gran parte del "fosfato tricálcico" del mercado es en realidad hidroxiapatita en polvo .
Preparación
El fosfato tricálcico se produce comercialmente mediante el tratamiento de la hidroxiapatita con ácido fosfórico y cal apagada . [2]
No se puede precipitar directamente de una solución acuosa. Normalmente se emplean reacciones de doble descomposición, que implican un fosfato soluble y sales de calcio, por ejemplo (NH 4 ) 2 HPO 4 + Ca (NO 3 ) 2 . [3] se realiza en condiciones de pH cuidadosamente controladas. El precipitado será "fosfato tricálcico amorfo", ATCP, o hidroxiapatita deficiente en calcio, CDHA, Ca 9 (HPO 4 ) (PO 4 ) 5 (OH), (nótese que el CDHA a veces se denomina trifosfato cálcico apatítico). [3] [4] [5] El fosfato tricálcico cristalino se puede obtener calcinando el precipitado. Generalmente se forma β-Ca 3 (PO 4 ) 2 , se requieren temperaturas más altas para producir α-Ca 3 (PO 4 ) 2 .
Una alternativa al procedimiento húmedo implica calentar una mezcla de pirofosfato de calcio y carbonato de calcio: [4]
- CaCO 3 + Ca 2 P 2 O 7 → Ca 3 (PO 4 ) 2 + CO 2
Estructura de los polimorfos β-, α- y α'- Ca 3 (PO 4 ) 2
El fosfato tricálcico tiene tres polimorfos reconocidos, la forma β romboédrica (mostrada arriba) y dos formas de alta temperatura, α monoclínica y α'- hexagonal. El fosfato β-tricálcico tiene una densidad cristalográfica de 3.066 g cm −3 mientras que las formas de alta temperatura son menos densas, el fosfato α-tricálcico tiene una densidad de 2.866 g cm −3 y el fosfato α'-tricálcico tiene una densidad de 2.702 g cm - 3 Todas las formas tienen estructuras complejas que consisten en centros de fosfato tetraédricos unidos a través del oxígeno a los iones de calcio. [6] Las formas de alta temperatura tienen dos tipos de columnas, una que contiene solo iones de calcio y la otra tanto de calcio como de fosfato. [7]
Existen diferencias en las propiedades químicas y biológicas entre las formas beta y alfa, la forma alfa es más soluble y biodegradable. Ambas formas están disponibles comercialmente y están presentes en formulaciones utilizadas en aplicaciones médicas y dentales. [7]
Ocurrencia
El fosfato de calcio es uno de los principales productos de combustión de los huesos (ver cenizas de huesos ). El fosfato de calcio también se deriva comúnmente de fuentes inorgánicas como la roca mineral. [8] El fosfato tricálcico se encuentra naturalmente en varias formas, que incluyen:
- como roca en Marruecos , Israel , Filipinas , Egipto y Kola ( Rusia ) y en cantidades más pequeñas en algunos otros países. La forma natural no es completamente pura y hay algunos otros componentes como la arena y la cal que pueden cambiar la composición. En términos de P 2 O 5 , la mayoría de las rocas de fosfato de calcio tienen un contenido de 30% a 40% de P 2 O 5 en peso.
- en los esqueletos y dientes de animales vertebrados
- en leche .
Fosfato tricálcico bifásico, BCP
El fosfato tricálcico bifásico, BCP, se informó originalmente como fosfato tricálcico, pero las técnicas de difracción de rayos X mostraron que el material era una mezcla íntima de dos fases, hidroxiapatita (HA) y fosfato tricálcico β. [9] Es una cerámica. [10] La preparación implica la sinterización que provoca la descomposición irreversible de apatitas deficientes en calcio [4] denominadas alternativamente apatitas no estequiométricas o fosfato de calcio básico, [11] un ejemplo es: [12]
- Ca 10 − δ (PO 4 ) 6 − δ (HPO 4 ) δ (OH) 2 − δ → (1-δ) Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 3δCa 3 (PO 4 ) 2
El β-TCP puede contener impurezas, por ejemplo, pirofosfato de calcio, CaP 2 O 7 y apatita. El β-TCP es bioabsorbible. La biodegradación de BCP implica una disolución más rápida de la fase β-TCP seguida de la eliminación de cristales de HA. El β-TCP no se disuelve en los fluidos corporales a niveles de pH fisiológicos, la disolución requiere actividad celular que produce un pH ácido. [4]
Usos
Aditivo alimentario
El fosfato tricálcico se utiliza en especias en polvo como agente antiaglomerante , por ejemplo, para evitar que la sal de mesa se endurezca. A los fosfatos de calcio se les ha asignado el número de aditivo alimentario europeo E341 .
Productos de belleza y salud
También se encuentra en polvos para bebés y pasta de dientes . [2]
Biomédico
También se utiliza como suplemento nutricional [13] y se encuentra naturalmente en la leche de vaca , [ cita requerida ] aunque las formas más comunes y económicas de suplementación son el carbonato de calcio (que debe tomarse con los alimentos) y el citrato de calcio (que puede tomarse sin comida). [14] Existe cierto debate sobre las diferentes biodisponibilidades de las diferentes sales de calcio.
Puede usarse como reemplazo de tejido para reparar defectos óseos cuando el injerto óseo autógeno no es factible o posible. [15] [16] [17] Se puede utilizar solo o en combinación con un biodegradable , reabsorbible polímero tal como ácido poliglicólico . [18] También se puede combinar con materiales autólogos para un injerto óseo. [19] [20]
Se emplean armazones porosos de fosfato beta-tricálcico como sistemas portadores de fármacos para la administración local de fármacos en el hueso. [21]
Ocurrencia natural
Tuite, análogo natural del ortofosfato tricálcico (V), es un componente raro de algunos meteoritos. Su formación está relacionada con el metamorfismo de choque. [22] [23]
Referencias
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