リン酸アルミニウムは、アルミニウムイオンによって形成された無機固体であり3+及びリン酸イオンPO 4 3-。その化学式はAlPO 4です。結晶構造がシリカSiO 2と似た白い固体です。水に溶けません。
アルミナ（Al 2 O 3）とリン酸（H 3 PO 4）から得ることができます。また、塩化アルミニウム（AlCl 3）とリン酸ナトリウム（Na 3 PO 4）の水溶液からも入手できます。
リン酸アルミニウムAlPO 4。OndřejMangl。出典：ウィキメディア・コモンズ。
リン酸アルミニウムは融点が非常に高いため、耐火性セラミック、つまり非常に高温に耐えるセラミックの構成要素として広く使用されています。
また、胃の制酸剤として、歯の修復のための混合物として、またワクチンのアジュバントとして、つまり体の免疫反応を刺激するためにも使用されます。
一部の耐火コンクリートは、組成にAlPO 4が含まれています。これにより、このタイプのセメントの機械的および高温での支持特性が向上します。
特定のポリマーなどの可燃性物質の燃焼を防ぐための保護シールドとして使用されています。
構造
AlPO 4は、Al 3+アルミニウムカチオンとPO 4 3-リン酸アニオンで構成されています。
リン酸アルミニウムのイオン構造。作成者：MarilúStea。
結晶性リン酸アルミニウムは、また、ベルリナイトまたはアルファ相（α-のAlPO呼ばれ4）、その結晶は、石英と同様です。
合成ベルリナイト結晶（α-のAlPO 4）。DMGualtieri。出典：ウィキメディア・コモンズ。
リン酸アルミニウムのアルファ相は、PO 4とAlPO 4の四面体の共有ネットワークによって形成された固体であり、酸素原子によって交互に結合されます。
この構造はシリカと同形であり、シリカSiO 2と同じ形状です。
命名法
-リン酸アルミニウム
-一リン酸アルミニウム
-リン酸のアルミニウム塩。
プロパティ
体調
結晶性の白い固体。
分子量
121.93 g / mol
融点
1800ºC
密度
2.56 g / cm 3
溶解度
水に不溶
その他の特性
AlPO 4の構造はシリカSiO 2の構造と非常に似ているため、多くの物理的および化学的特性を共有します。
リン酸アルミニウムは非常に耐火性の材料です。つまり、物理的な状態や構造を変化させたり、分解したりすることなく、非常に高温に耐えます。
結晶性AlPO 4またはベルリナイトは、加熱されると、トリジマイトタイプの構造に変換され、次にクリストバライトタイプの構造、シリカSiO 2に似たこの化合物の他の形態に変換されます。
リン酸アルミニウム。ケミカルインタレスト。出典：ウィキメディア・コモンズ。
入手
リン酸アルミニウムAlPO 4は、リン酸H 3 PO 4とアルミナAl 2 O 3の間の反応によって得ることができます。温度の適用が必要です。たとえば、100〜150°Cです。
Al 2 O 3 + 2 H 3 PO 4 = 2 AlPO 4 + 3 H 2 O
これは、塩化アルミニウムAlCl 3の水溶液とリン酸ナトリウムNa 3 PO 4の水溶液を結合することによっても取得できます。
AlCl 3 + Na 3 PO 4 = AlPO 4 + 3 NaCl
セラミックでの使用
リン酸アルミニウムAlPO 4は、多くの場合、アルミナセラミックの構成に含まれています。
アルミナ含有量の高いセラミックは、その硬度のために、高負荷や過酷な条件に耐える必要がある用途で使用される材料の1つです。
このタイプのセラミックは、腐食、高温環境、高温蒸気の存在、または一酸化炭素（CO）などの還元雰囲気に耐性があります。
アルミナセラミックは電気伝導率と熱伝導率も低いため、耐火レンガや電気絶縁部品の製造に使用されています。
AlPO 4のリン酸アルミニウムを含むかもしれない耐火れんがのライニング。これらのレンガは高温から保護します。アレックスナイト12。出典：ウィキメディア・コモンズ。
リン酸アルミニウムはシリカSiO 2よりもはるかに低い温度で生成するため、製造コストが安く、これは要求の厳しいサービスに適したセラミックの製造において有利です。
リン酸アルミニウムセラミック製造
アルミナAl 2 O 3およびリン酸H 3 PO 4は水性媒体中で使用されます。
例えばHなどの溶解リン酸種の存在量があるので、好ましい形成のpHは、2~8である2 PO 4 -およびHPO 4 2-。酸性pHでは、Al 2 O 3アルミナの溶解に起因するAl 3+イオンの濃度が高くなります。
最初に、水和二リン酸アルミニウム三水素AlH 3（PO 4）2 .H 2 O ゲルが形成されます。
Al 3+ + H 2 PO 4 - + HPO 4 2- + H 2 O⇔のAlH 3（PO 4）3・H 2 O
ただし、溶液のpHが低下して中性になる時期が来て、アルミナAl 2 O 3の溶解度が低くなります。このとき、不溶性のアルミナが粒子の表面に層を形成し、反応の継続を妨げます。
したがって、アルミナの溶解度を上げる必要があり、これは穏やかに加熱することによって達成されます。150°Cに加熱すると、ゲルはアルミナAl 2 O 3との反応を継続し、水を放出し、結晶質のベリナイト（alpha-AlPO 4）が形成されます。
Al 2 O 3 + 2 AlH 3（PO 4）3 .H 2 O→AlPO 4 + 4 H 2 O
ベルリナイトは個々の粒子を結合し、セラミックを形成します。
その他の用途
AlPO 4は、制酸剤、吸着剤、分子ふるい、触媒担体、および高温腐食に対する耐性を向上させるコーティングとして使用されます。ここに他のアプリケーションがあります。
具体的に
リン酸アルミニウムは、耐火コンクリートまたは耐熱コンクリートの成分です。
耐熱性など、これらのコンクリートに優れた機械的および屈折特性を提供します。1400〜1600°Cの温度範囲では、リン酸アルミニウムをベースにした気泡コンクリートは、断熱材として最も効率的な材料の1つです。
それは乾燥を必要とせず、その硬化は自己増殖する発熱反応によって達成されます。任意の形状とサイズのこの材料のレンガを準備することが可能です。
歯科用セメント
リン酸アルミニウムは、虫歯を治療するために使用される歯科用セメントまたは材料の一部です。
歯科用セメントでは、酸塩基反応の減速材としてアルミナが使用されます。減速効果は、他の材料の粒子上にリン酸アルミニウムが形成されるためです。
これらのセメントは、リン酸アルミニウムの存在による、圧縮と引張に対する非常に高い耐性を示します。
虫歯の治療に使用される歯科用セメントには、リン酸アルミニウムが含まれている場合があります。著者：レトガーバー。出典：Pixabay。
ワクチンで
AlPO 4は、身体の免疫応答を高めるために、さまざまなヒトワクチンで長年使用されてきました。AlPO 4はワクチンの「アジュバント」であると言われています。メカニズムはまだよく理解されていません。
AlPO 4の免疫刺激効果は、アジュバントへの抗原の吸着プロセス、つまり抗原への付着方法に依存することが知られています。抗原は、身体に入ると特定の疾患と戦うための抗体の形成を生成する化合物です。
静電相互作用またはリガンドとの結合により、抗原をAlPO 4に吸着させることができます。それらはアジュバントの表面に吸着されます。
さらに、ＡｌＰＯ４粒子のサイズも影響を与えると考えられている。粒子サイズが小さいほど、抗体応答は大きく、長く持続します。
ワクチンは、その有効性を高めるためにリン酸アルミニウムAlPO 4を含む場合があります。著者：トゥミス。出典：Pixabay。
ポリマーの難燃剤として
AlPO 4は、難燃剤として、また特定のポリマーの燃焼または燃焼を防止するために使用されています。
すでに難燃剤が含まれているポリプロピレンポリマーにAlPO 4を追加すると、両方の遅延剤の間に相乗効果が生じます。これは、両方の難燃剤の効果よりもはるかに大きいことを意味します。
AlPO 4の存在下でポリマーを燃焼または燃焼させると、メタリン酸アルミニウムが形成され、炭化した表面に浸透し、表面の細孔と亀裂を埋めます。
これは、ポリマーの燃焼または燃焼を防ぐための非常に効率的な保護シールドの形成につながります。言い換えると、AlPO 4は炭化した表面を密封し、ポリマーの燃焼を防ぎます。
AlPO 4を使用すると、特定のポリマーの燃焼を遅らせることができます。著者：ハンス・ブラクスマイヤー。出典：Pixabay。
参考文献
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