Фосфат кальция нахождение в природе. Фосфат кальция применение
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Фосфат кальция представляет собой порошок белого цвета (рис. 1) очень плохо растворимый в воде.
Существует в виде двух полиморфных модификаций: моноклинной и гексагональной.
Рис. 1. Фосфат кальция. Внешний вид.
Основные характеристики фосфата кальция приведены в таблице ниже:
Получение фосфата кальция
Лабораторные способы получения фосфата кальция предполагают действие ортофосфорной кислоты на соли кальция (1) или гидроксид кальция (2):
3CaCO 3 + 2H 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 3CO 2 + 3H 2 O (1);
3Ca(OH) 2 + 2H 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6H 2 O (2).
Химические свойства фосфата кальция
Фосфат кальция - это средняя соль, образованная сильным основанием - гидроксидом кальция (Ca(OH) 2) и слабой кислотой - ортофосфорной (H 3 PO 4). В водном растворе гидролизуется. Гидролиз протекает по аниону (теоретически возможны вторая и третья ступень). Наличие анионов ОН — свидетельствует о щелочном характере среды.
Первая ступень:
Ca 3 (PO 4) 2 ↔ 3Ca 2+ + 2PO 4 3- ;
3Ca 2+ + 2PO 4 3- + HOH ↔ HPO 4 2- + 3Ca 2+ + OH — ;
Ca 3 (PO 4) 2 + HOH ↔ CaHPO 4 + Ca(OH) 2 .
Вторая ступень:
CaHPO 4 ↔ Ca 2+ + HPO 4 2- ;
Ca 2+ + HPO 4 2- + HOH ↔ H 2 PO 4 — + Ca 2+ + OH — ;
CaHPO 4 + HOH ↔ Ca(H 2 PO 4) 2 + Ca(OH) 2 .
Третья ступень:
Ca(H 2 PO 4) 2 ↔ Ca 2+ + H 2 PO 4 — ;
Ca 2+ + H 2 PO 4 — + HOH ↔ H 3 PO 4 + Ca 2+ + OH — ;
Ca(H 2 PO 4) 2 + HOH ↔ H 3 PO 4 + Ca(OH) 2 .
Для фосфата кальция характерны все свойства солей:
— взаимодействие с сильными минеральными кислотами
Ca 3 (PO 4) 2 + 6HCl = 3CaCl 2 + 2H 3 PO 4 ;
— взаимодействие с солями, в результате которого одним из продуктов реакции является нерастворимое в воде соединение
Ca 3 (PO 4) 2 + 3Li 2 SO 4 = 2Li 3 PO 4 ↓ + 3CaSO 4 ;
— разложение при нагревании
Применение фосфата кальция
Фосфат кальция нашел применение в качестве добавки при производстве кормов для КРС и домашних птиц. Его используют при производстве минеральных удобрений, керамики и стекла. В пищевой промышленности фосфат кальция известен как добавка Е341 - разрыхлитель.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | Вычислите массу фосфата кальция, который может прореагировать с концентрированным раствором соляной кислоты объемом 100 мл (массовая доля HCl 34%, плотность 1,168 кг/л). |
| Решение | Запишем уравнение реакции:
Ca 3 (PO 4) 2 + 6HCl = 3CaCl 2 + 2H 3 PO 4 . Найдем массу раствора соляной кислоты, а также массу растворенного вещества HCl в нем: m solution =V solution × ρ; m solution =0,1 × 1,168 = 0,1168 кг = 116,8г. ω = m solute / m solution × 100%; m solute = ω / 100% ×m solution ; m solute (HCl) = ω (HCl) / 100% ×m solution ; m solute (HCl) = 34 / 100% × 116,8 = 39,712 г. Рассчитаем количество моль соляной кислоты (молярная масса равна 36,5 г/моль): n(HCl) = m (HCl) / M (HCl); n (HCl) = 39,712 / 36,5 = 1,088 моль. Согласно уравнению реакции n (HCl) :n (Ca 3 (PO 4) 2) =6: 1. Значит, n(Ca 3 (PO 4) 2) = 1/6 ×n(HCl) = 1/6 ×1,088 = 0,2 моль. Тогда масса фосфата кальция, вступившего в реакцию будет равна (молярная масса - 310 г/моль): m (Ca 3 (PO 4) 2) = n (Ca 3 (PO 4) 2)× M (Ca 3 (PO 4) 2); m (Ca 3 (PO 4) 2) = 0,2× 310 = 62г. |
| Ответ | Масса фосфата кальция равна 62 г. |
ПРИМЕР 2
| Задание | Какая масса оксида фосфора (V) образуется в ходе реакции термического разложения фосфата кальция массой 46 г? |
| Решение | Запишем уравнение реакции термического разложения фосфата кальция:
Ca 3 (PO 4) 2 = P 2 O 5 + 3CaO. Рассчитаем количество вещества фосфата кальция (молярная масса - 310 г/моль): n(Ca 3 (PO 4) 2) = m (Ca 3 (PO 4) 2) / M (Ca 3 (PO 4) 2); n (Ca 3 (PO 4) 2) = 46 / 310= 0,12моль. Согласно уравнению реакции n(Ca 3 (PO 4) 2) :n(P 2 O 5) =1:1 . Тогда количество моль оксида фосфора (V) будет равно: n(P 2 O 5) = n (Ca 3 (PO 4) 2) = 0,12моль. Найдем массу образовавшегося оксида фосфора (V) (молярная масса - 284 г/моль): m(P 2 O 5)= n(P 2 O 5)× M(P 2 O 5) = 0,12× 284 = 34,08г. |
| Ответ | Масса образовавшегося оксида фосфора (V) равна 34,08 г. |
На сайте в разделе Литература имеется подраздел «Нутрицевтики », содержащий статьи, затрагивающие, в том числе, вопросы применения минеральных добавок.
Лекарственные препараты, содержащие кальция фосфат
В России в настоящее время имеют регистрацию только такие не предназначенные для розничной торговли формы с единственным действующим веществом кальция фосфат, как субстанция-порошок и вспомогательное вещество-порошок.У кальция фосфата имеются противопоказания, побочные действия и особенности применения, перед применением необходима консультация со специалистом.
Кальция фосфат - пищевая добавка
Кальция фосфат, как пищевая добавка, имеет код Е341 и характеризуется СанПиН 2.3.2.1293-03 как регулятор кислотности , улучшитель муки и хлеба, отвердитель, стабилизатор, текстуратор, разрыхлитель, добавка, препятствующая слеживанию и комкованию, влагоудерживающий агент. Существует несколько типов фосфатов кальция, используемых в пищевой промышленности:
- Е341(i) - ортофосфат кальция однозамещенный (написание в СанПиНе 2.3.2.1293-03: орто-Фосфат кальция 1-замещённый, англ. Monocalcium orthophosphate)
- Е341(ii) - ортофосфат кальция двузамещенный (в СанПиНе: орто-Фосфат кальция 2-замещённый, англ. Dicalcium orthophosphate)
- Е341(iii) - ортофосфат кальция трехзамещенный (в СанПиНе: орто-Фосфат кальция 3-замещённый, англ. Tricalcium orthophosphate)
Статья в процессе написания
Кальция фосфат , фосфорнокислый Ca .
Химические свойства
Неорганическое соединение, соль, образованная Сa и ортофосфорной кислотой. Формула Фосфата Кальция: Ca3(PO4)2 . Обычно – это бесцветный мелкий кристаллический порошок, который плохо растворяется в воде. При воздействии кислот вещество преобразуется в гидрофосфат . Молярная масса соединения = 310,2 грамма на моль.
Получение Фосфата Кальция. Средство широко распространено в виде минералов в природе, находится в фосфорите, гидроксиапатите и апатите. Содержится в больших количествах, буквально составляет основу зубов и костей у позвоночных животных. Из школьного курса химии можно вспомнить реакцию образования Кальция Фосфата из фосфата натрия и хлорида Ca . В результате реакции обмена необходимое вещество выпадает в осадок.
Средство применяют в качестве основного источника кальция для подкормки птиц и скота; добавляют в состав фосфоритной муки для удобрения кислой почвы; используют при производстве абразивов, керамических изделий и стекла; применяют в пищевой промышленности; используют в медицине.
Фармакологическое действие
Источник кальция.
Фармакодинамика и фармакокинетика
Элемент принимает активное участие в процессах остеогенеза и роста костной ткани, в процессах передачи нервных импульсов, в механизме свертывания крови, способствует нормальной работе сердца и сосудов, опорно-двигательного аппарата. Кальция Фосфат полностью усваивается организмом.
Показания к применению
- в периоды интенсивного роста и развития скелета в детском возрасте;
- для защиты и укрепления костей, зубов;
- пациентам, которые не переносят молоко и молочные продукты;
- во время лечения , пародонтита , вывихов и переломов костей.
Противопоказания
Средство противопоказано к приему:
- при гиперкальциурии , гиперкальциемии ;
- у пациентов с тяжелой ;
- детям до 3 лет;
- при на вещество.
Побочные действия
Кальция Фосфат пациенты хорошо переносят. Редко может возникнуть аллергия , побочные реакции со стороны пищеварительного тракта.
Инструкция по применению (Способ и дозировка)
Лекарство назначают внутрь в комбинации с некоторыми другими витамина и микроэлементами. Суточная дозировка зависит от лекарственной формы, возраста пациента, тяжести заболевания.
Передозировка
При передозировке может возникнуть гиперкальциемия или гиперкальциурия . Лечение – симптоматическое.
Взаимодействие
Кальция Фосфат может замедлить абсорбцию и тетрациклинового ряда. Рекомендуется соблюдать 3-х часовой интервал между применением этих средств.
Ортофосфат кальция (пищевая добавка E-341 ) - представляет собой белый аморфный порошок, малорастворимый в воде, но растворяющийся в кислотах. В отличие от многих химических веществ растворимость фосфатов падает с увеличением температуры. Из всех гидроксиапатитов (соединений фосфата кальция), ортофосфат кальция наиболее устойчив к воздействию внеклеточных жидкостей организма и выполняет важную роль в ряде физиологических процессов. Природные источники: Фосфаты кальция содержатся в молоке. В организме человека кальций существует в основном в виде фосфатов кальция. Кости человека на семьдесят процентов состоят из фосфатов кальция. Зубная эмаль тоже большей частью состоит из гидроксиапатитов.
Подвиды ортофосфатов кальция, используемых в пищевой промышленности:
E-341 (I)monocalcium phosphate - ортофосфат кальция однозамещенный с химической формулой: Ca2); E-341 (II)dicalcium phosphate - ортофосфат кальция двузамещенный с химической формулой: CaHPO4; E-341 (III)tricalcium phosphate - ортофосфат кальция трехзамещенный, имеющий молекулярную формулу: Ca3O8P2. Получение Е-341 Ортофосфат кальция получают из минералов, и химическим путем - взаимодействием ортофосфорной кислоты с оксидом кальция или известковым молоком и гидролизом гидроортофосфата кальция. С 70-х годов прошлого века во всем мире проводятся разнообразные исследования, изучающие биологическое поведение ортофосфатов. Негативное воздействие добавки Е-341 на организм пока научно не доказано, но в сети распространены слухи о том, что добавка Е-341 вызывает заболевания кишечно-желудочного тракта и расстройство желудка.
Применение ортофосфата кальция
Пищевая добавка E-341 используется в пищевой промышленности как стабилизатор, регулятор кислотности , разрыхлитель, фиксатор окраски. Кроме того ортофосфаты кальция применяются в качестве эмульгирующей соли в производстве плавленых сыров. В сухом молоке и сливках пищевая добавка E-341 используется, как разделяющий агент и антислеживатель. Также ортофосфаты кальция используются в качестве антикристализатора сгущенного молока и уплотнителя растительных тканей в производстве фруктовых и овощных консервов. Наиболее часто добавка E-341 применяется в пищевой промышленности при производстве хлебобулочных изделий, специальных напитков (например, для спортсменов), концентрированного молока с высоким содержанием сухих веществ, сухого молока, сгущенного молока, мороженого, рыбных и мясных фаршей, ликероводочных изделий, сухих и травяных чаев, полуфабрикатов, сухих завтраков, продуктов быстрого приготовления, кондитерских изделий, разрыхлителей для выпечки, плавленых сыров, биологически активных добавок, консервированных фруктов и овощей.
Другие применения ортофосфатов кальция:
производство удобрений и минеральных подкормок для скота; один из компонентов зубных паст и порошков; используется в производстве керамики, стекол, мягких абразивов.
Вещество, выступающее в классификационной таблице пищевых добавок под маркировочным кодовым номером Е 341 является консервантом, который обладает свойствами антиоксидантного характера и применяется как разрыхлитель в пищевых производствах.
К данному веществу применимо еще одно название – фосфаты кальция. Множество качеств, которыми обладает Е 341, сделали добавку весьма популярной во многих отраслях промышленности. Она нашла свое применение, как эмульгатор, разрыхлитель, а также уплотнитель.
Используется продукт в качестве стабилизатора, регулятора кислотности и фиксатора окраски.
Происхождение: 2-синтетическое;
Опасность: крайне низкого уровня, практически нулевая ;
Синонимические названия: фосфат кальция, Е341, фосфат кальцію, Е-341, Calcium phosphates, monocalcium phosphate, ортофосфат кальция однозамещенный.
Общая информация
Е341 классифицируется, как вещество неорганическое. Химическая формула представлена такими символами - Ca 3 (РO 4) 2 . Получается антиоксидант в результате синтеза. Исходным сырьем для производства Е341 являются минералы. Ими могут быть апатиты, фосфориты, а также гидроксилапатиты.
Процесс получения конечного продукта, предполагает гидротермический обжиг исходного природного материала с последующим добавлением кислоты полугидратной фосфорной. Полученное в результате определенных химпроцессов вещество - достаточно аморфный порошок, имеющий, как правило, белый окрас. В кислотах растворяется довольно активно, чего нельзя сказать о воде.
Е341 имеет несколько подвидов. Это Е341(і), а еще Е341(іі) и Е341(ііі). Они предполагают разные химформулы. Е341(і), являющийся однозамещенным отрофосфатом – это Ca (H 2 PO 4) 2 . Ортофосфат двузамещенный имеет иную формулу – CaHPO 4 . Ca 3 O 8 P 2 – химформула кальция ортофосфата трехзамещенного. В разных отраслях жизнедеятельности человека нашли применение все категории Е341.
Влияние на организм
Вред
Многочисленные исследования и тестирования, которые проводятся в отношении Е341, длятся уже около 50 лет. Основательной доказательной базы для того чтобы классифицировать добавку, как наносящую вред организму на данный момент нет.
Но мнение о вреде Е341, все-таки имеет место. Некоторые исследователи доказывают негативное воздействие продукта на ЖКТ, появление в организме излишков холестерина.
Польза
Ортофосфат кальция считается одним из главных элементов для нормального функционирования организма. Он принимает участие в целом ряде важнейших физиологических процессов. Такой немаловажный компонент, как кальций предполагает свое существование в организме в категории именно фосфатов кальция. Из них же на 70% состоят человеческие кости. Эмаль зубов также состоит в большинстве из этого компонента. Ортофосфат кальция является элементом, который больше всего устойчив к влиянию внеклеточных жидкостей.
Использование
Продукт, имеющий маркировку Е341, находит применение во многих отраслях пищевой промышленности. Чаще всего к помощи добавки прибегают в производствах хлебобулочных, а также при изготовлении сухого молока, завтраков, именно сухих, чаев из трав также сухих, сливок (сухих), кондитерки. В сыры плавленые добавляется как эмульгирующая соль, а в сгущенное молоко, как антикристаллизатор.
В состав овощных и фруктовых консервов также входит Е341. Применяется добавка и в ликероводочной промышленности, в изготовлении иных напитков (безалкогольных), в частности, для спортсменов. Добавляют ее в продукцию мясную, рыбную.
Особенно распространены ортофосфаты кальция в приготовлении кормов для животных. Не обходятся без Е341 и производители разного рода удобрений. Есть добавка в порошках зубных, а также в пасте. Активно прибегают к помощи фосфата кальция в отраслях керамической, при производстве материалов абразивных, стекла.
Законодательство
В качестве добавки Е – 341 законодательством разрешается для использования в разных отраслях промышленности, пищевой в том числе, во многих странах. Россия и Украина исключением не являются.
