Fosfato de circonio
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Los fosfatos de circonio (hidrogenofosfato de circonio) son materiales de intercambio catiónico inorgánicos ácidos que tienen una estructura en capas con fórmula Zr (HPO 4 ) 2 ∙ nH 2 O. [1] Estas sales tienen alta estabilidad térmica y química, conductividad de iones de estado sólido , resistencia a las radiaciones ionizantes, y la capacidad de incorporar diferentes tipos de moléculas con diferentes tamaños entre sus capas. Existen varias fases del fosfato de circonio que varían en sus espacios interlaminares y su estructura cristalina. Entre todas las fases de fosfato de circonio, las más utilizadas son las alfa (Zr (HPO 4 ) 2 ∙ H 2O) y la fase gamma (Zr (PO 4 ) (H 2 PO 4 ) ∙ 2H 2 O). Las sales han sido ampliamente utilizadas en varias aplicaciones tales como: administración de fármacos , [2] [3] catálisis , [4] nanocompuestos , [5] manejo de desechos nucleares , [6] dializadores clínicos , [7] entre otros.

Estructura cristalina

La estructura del cristal de fosfato de circonio fue aclarada por Clearfield y sus colaboradores en 1968 mediante el método del monocristal. [8] La estructura estratificada del α-fosfato de circonio consta de iones Zr (IV) situados alternativamente ligeramente por encima y por debajo del plano ab, formando un octaedro con los átomos de oxígeno de los grupos fosfato tetraédricos. De los cuatro átomos de oxígeno en los grupos fosfato, tres están unidos a tres átomos de Zr diferentes, formando una red covalente reticulada. El cuarto átomo de oxígeno del fosfato es perpendicular a la capa apuntada hacia la región de la capa intermedia. En la región de la capa intermedia se localiza una cavidad zeolítica donde reside una molécula de agua basal, formando un enlace de hidrógeno con el grupo OH del fosfato que es perpendicular a la capa. La fase alfa del fosfato de circonio está bajo el grupo espacial P21 / n, con dimensiones de celda de a = 9.060 Å, b = 5.297 Å, c = 15.414 Å, α = γ = 90 °, β = 101.71 ° y Z = 4.21 La distancia entre capas basales para el α-fosfato de circonio es de 7,6 Å, donde 6,6 Å es el grosor de la capa y el espacio restante de 1 Å está ocupado por las moléculas de agua intersticial en la galería entre capas. La distancia entre ortofosfatos adyacentes en un lado de la capa es 5.3 Å.[9] Hay dos fosfatos en cada plano ab en la capa superficial que forman un "área libre" de 24 Å 2 asociada a cada grupo fosfato. [10]

Para la fase gamma (γ-fosfato de circonio), desafortunadamente, ha sido inútil obtener un monocristal apropiado para la determinación de la estructura monocristalina. En 1995, Clearfield y sus colaboradores aclararon su estructura utilizando difractometría de rayos X en polvo (XRPD) y el método de refinamiento de Rietveld. [11] La estructura del fosfato de γ-circonio consta de átomos de Zr (IV) coordinados octaédricamente a cuatro átomos de oxígeno diferentes de un ortofosfato. Las otras dos posiciones octaédricas de reposo de los átomos de Zr (IV) están ocupadas por dos grupos dihidrógeno fosfato diferentes. Las moléculas de ortofosfato se ubican alternativamente por encima y por debajo del plano principal ab y los fosfatos de dihidrógeno están en los bordes de la capa reticulados por dos de sus átomos de oxígeno a dos átomos de circonio diferentes. Los dos grupos hidroxilo restantes del fosfato de dihidrógeno apuntan hacia la galería de la capa intermedia formando un bolsillo donde se forma un enlace de hidrógeno con las moléculas de agua de la capa intermedia. La distancia entre capas basales para el fosfato de γ-circonio es de 12,2 Å, y el área que rodea al fosfato de dihidrógeno en la superficie de las capas es de 35 Å 2. [12]

Referencias

  1. ^ Clearfield, A .; Stynes, JA, La preparación de fosfato de circonio cristalino y algunas observaciones sobre su comportamiento de intercambio iónico. J. Inorg Nucl Chem 1964 , 26 (1), 117-129.
  2. ^ Díaz, A .; David, A .; Pérez, R .; González, ML; Báez, A .; Wark, SE; Zhang, P .; Clearfield, A .; Colón, JL, Nanoencapsulación de insulina en fosfato de circonio para aplicaciones de administración oral. Biomacromoléculas 2010 , 11 (9), 2465-2470.
  3. ^ Díaz, A .; Saxena, V .; González, J .; David, A .; Casañas, B .; Carpenter, C .; Batteas, JD; Colón, JL; Clearfield, A .; Hussain, HD, Chem. Comun. , 2012 , 48, 1754-1756
  4. ^ Costantino, U .; Marmottini, F .; Curini, M .; Rosati, O., hidrogenofosfato de circonio en capas intercambiadas con metales como catalizador base de la reacción de Michael. Catal Lett 1993 , 22 (4), 333-336.
  5. ^ Wu, H .; Liu, C .; Chen, J .; Yang, Y .; Chen, Y., Preparación y caracterización de películas de nanocompuestos de quitosano / fosfato de α-circonio. Polym Int 2010 , 59 (7), 923-930.
  6. ^ Scheetz, BE; Agrawal, DK; Breval, E .; Roy, R., Fosfato de sodio y circonio (NZP) como estructura huésped para la inmovilización de desechos nucleares: una revisión. Waste Manage 1994 , 14 (6), 489-505.
  7. ^ Nissenson, A .; Fine, R., Diálisis clínica. Pub médico McGraw-Hill. División: 2005.
  8. ^ Clearfield, A .; Smith, GD, Cristalografía y estructura del bis (ortofosfato monohidrógeno) monohidrato de α-circonio. Inorg. Chem. 1969 , 8, 431-436.
  9. ^ Troup, JM; Clearfield, A., Mecanismo de intercambio iónico en fosfatos de circonio. 20. Refinamiento de la estructura cristalina del α-fosfato de circonio. Inorg. Chem. 1977 , 16, 3311-3314.
  10. ^ Clearfield, A .; Costantino, U., fosfatos metálicos en capas y su química de intercalación. En Comprehensive Supramolecular Chemistry , 1 ed.; Alberti, G .; Bein, T., Eds. Pergamon: Nueva York, 1996; Vol. 7, págs. 107-149.
  11. ^ Poojary, DM; Shpeizer, B .; Clearfield, A., Estructura de polvo de rayos X y refinamiento de Rietveld del fosfato de γ-circonio, Zr (PO 4 ) (H 2 PO 4 ) ∙ 2H 2 O. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1995 , 111-113.
  12. ^ Curini, M .; Rosati, O .; Costantino, U., Catálisis heterogénea en síntesis orgánica en fase líquida, promovida por fosfatos y fosfonatos de circonio en capas. Curr. Org. Chem. 2004 , 8, 591-606.

enlaces externos

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