Метод осаждения водных растворов и получение гидроксилапатитов
Контрольная работа - Химия
Другие контрольные работы по предмету Химия
имеси. При комнатной температуре, ?-ТКФ имеет меньшую растворимость, чем a-ТКФ. В медицине ?-ТКФ находит применение как в чистой фазе, так и в смеси с гидроксилапатитом (так называемый бифазный фосфат кальция) в качестве материала для замены кости.
Кристаллографические данные ?-ТКФ следующие (рис.3): ромбоэдрическая система , ; (гексагональная ось); число атомов в ячейке ; плотность 3.067 .
Рис.3. Структура элементарной ячейки ?-ТКФ.
.3 Получение гидроксилапатита
Существует три основных метода синтеза фосфатов кальция: осаждением из растворов (мокрый метод), твердофазный синтез (сухой метод) и гидротермальный синтез. На практике преобладает синтез фосфатов кальция из водных растворов. Для данного способа характерное множество факторов, которые изменяются, которые не всегда дают возможность достичь красивую воспроизводимость, сохранить стехиометрическое соотношение Са/Р в процессе синтеза, т.е. получить порошок с заданными химическими и физическими свойствами. Среди множества факторов наиболее критические - рН раствора, температура реакции и продолжительность процесса [3]. Твердофазный синтез ГА есть больше продолжительным и энергоемким. Кроме того, этим методом тяжело достичь гомогенности конечного продукта.
В зависимости от метода синтеза, может быть получен порошок с разной морфологией, удельной поверхностью, стехиометрией и степенью кристалличности.
При осаждении ГА из растворов допускают образование осадка с применением реакции осаждения в результате смешения водных. растворов соединений, которые содержат ионы Са2+ и РО43-, при сохранении рН>7 и выдерживании осадка в соответствующих условиях. Как источник Са2+ изучены СаС12, Ca(NO3)2, Са(ОН)2, СаСО3, CaSO4 2Н2О, (СН3СОО)2Са и др. Как источник фосфатов- ионов могут быть использованы Н3РО4, NH4H2PO4, (NH4)2HPO4 или К3РО4. Для регулирования рН и введение ОН - групп применяют водные растворы аммиака или гидроксидов щелочных металлов.
.3.1 Метод осаждения из водных растворов
Для мокрых методов характерно образование на начальной стадии осадка, который не отвечает соединению ГА.
Среди множества мокрых методов можно выделить несколько "классических", которые с теми или иными изменениями приводятся в литературе. Один из них метод [4], в котором используют нитрат кальция в качестве источника ионов кальция, основанный на реакции:
Ca(NO3)2+ 6(NH4)2HPO4+ 8NH4OH => Са10(РО4)6(OН)2 + 20NH4NO3 +6H2O
Следует отметить работу, где также в качестве источник Са использовали Ca(NO3)2:
Ca(NO3)2 + 6KH2PO4 + HNaOH =>Са10(РО4)б(OН)2 + 6KNO3 + 14NaNO3 + 12Н2О
Рост кристаллов и их выделение из раствора происходит постепенно; отфильтрованный осадок ГА промывают водой и спиртом, потом сушат при температуре 40-50С.
Также был предложен метод, в котором ГА получают по реакции:
СаС12 + 6(NH4)2HPO4 + 8NH4OH =>Са10(РО4)6(ОН)2 + 2ONH4C1 + 6H2O
После отстаивания осад промывают декантацией до рН=7, фильтруют на воронке Бюхнера и сушат на воздухе при температуре 100С. Потом осадок отжигают в муфельной печи при температуре 1000С в течение 2 часов.
Другая группа классических методов получения ГА кальция мокрым способом основана на реакции [5]:
Са(ОН)2 + 6Н3РО4 Са10(РО4)6(ОН)2 +18Н2О
Указанную выше базовую реакцию между Са(ОН)2 и Н3РО4 можно изменить таким образом, чтобы одни реагенты заменить на другие (иногда частично) того же назначение. Например, описанное получение ГА на основе реакции:
Са(ОН)2 + 6(NH4)2HPO4 => Са10(РО4)6(ОН)2 + 12NH4OH + 6Н2О
В результате смешивания эквимолекулярных количеств реагентов на протяжении часа и следующего высушивания осадка при 85С получали порошки белого цвета, которые отжигали при 1000С на воздухе в муфельной печи.
Можно получать высококачественный ГА из смеси Са(ОН)2, Са3(РО4)2, (NH4)3PO4, и Н3РО4, который отвечает соединению конечного продукта, со следующей ультразвуковой обработкой при частоте 10-30 кГц.
Образование ГА также возможно при добавлении Са(ОН)2 к водной суспензии Са3(РО4)2 при перемешивании в интервале температур от 5 до 100С в атмосфере инертного газа; рН смеси поддерживают равным 10, регулируя количество подаваемого Са(ОН)2 до тех пор, пока Са/Р не составит 1.6. Дальше взаимодействие проводят к моменту, когда Са/Р достигает 1.67, поддерживая рН = 7-11.
ГА получают при быстром смешивании растворов Ca(NO3)2 и К3РО4.. Исходное отношение Са/Р составляет 1.58, а через 6 часов - 1.67. Осаждением из растворов могут быть полученные Mg-, Y-, Zn-, Cd замещенные апатиты.
.4 Рентгеноструктурный анализ
Рентгеновские лучи генерируются в специальных устройствах - рентгеновских трубках. Они возникают в результате взаимодействия быстролетящих электронов с веществом анода, встречающимся на их пути. Электроны приобретают большую скорость за счет высокой разности потенциалов между анодом и катодом. Источником электронов является вольфрамовая нить, через которую пропускается электрический ток. Эти электроны выбивают из вещества анода g-кванты, т.е. образуют рентгеновское излучение. При попадании рентгеновского излучения на поверхность образца, часть рентгеновских лучей рассеивается с образованием максимумов, удовлетворяющих условию Вульфа-Брэгга [7]:
dhklsin?=n?,
где dhkl - межплоскостное расстояние для плоскостей с индексами (hkl),
? - угол скольжения (половина угла рассеяния), ? - длина волны рентгеновского излучения, n - целое число (порядок отражения).
Рис. 4. Схема получения рентгенограммы
Расс