Соединения со структурой апатита - Реферат

Интерес исследователей к соединениям со структурой апатита связан с возможностью их практического применения, так как они используются в качестве искусственных биоматериалов совместимых с костной тканью, люминофоров, сенсоров влаги и спирта, ионнобменников, адсорбентов экологически вредных и радиоактивных веществ, катализаторов реакций дегидрирования спиртов, гидролиза хлорбензола, конверсии метана и др.Гидроксиапатит - член группы апатитов, состав которых можно описать следующей формулой M10(ZO4)6X2, где в качестве М могут выступать I-III валентные катионы, такие как Ca, Pb, Cd, Sr, Ni, Eu, Al, Y, La, Ce, Na, K и т.д. Например, фторапатит кальция Ca10(PO4)6F2, гидроксиапатит кальция Ca10(PO4)6(OH)2, франколит (карбонатсодержащий фторапатит кальция), дахллит (карбонатсодержащий гидроксиапатит кальция), алфорсит Ba10(PO4)6Cl2, пироморфит Pb10(PO4)6Cl2, миметит Pb10(ASO4)6Cl2, свабит Ca10(ASO4)6F2, ванадинит Pb10(VO4)6Cl2 представляют лишь небольшую часть обширного семейства апатитов. Рассмотрим структуру гидроксиапатита на примере гидроксиапатита кальция, кристаллическая структура которого наиболее изучена и достаточно подробно описана в литературе. На рисунке 1 представлена упрощенная элементарная ячейка гидроксиапатита кальция, в которой не показаны атомы кислорода, образующие тетраэдры РО43-. Атомы фосфора, также как два атома кислорода тетраэдра РО43-расположены на зеркальных плоскостях, в то время как два других атома кислорода занимают симметричные положения выше и ниже этих плоскостей.Изоморфизм - это способность атомов, ионов или молекул замещать друг друга в кристаллических структурах. На способность к изоморфным замещениям оказывают влияние различные факторы: размеры замещяющих друг друга частиц и общих структурных едениц, типы структуры компонентов, валентность замещающих друг друга общих структурных едениц,характер химической связи в соединениях, температура, давление и др. Все факторы сложным образом взаимосвязаны между собой (например, размер иона зависит от его валентности, координации, температуры и др.), а влияние характера химической связи, типа структуры соединения с большим трудом поддается колличественным оценкам. Каждый из этих факторов может наложить запрет на неограниченную растворимость даже при самых близких размерах замещающих друг друга частиц. Например, размеры ионов Na, Cu близки, но эти ионы никогда не замещают друг друга в широких пределах потому, что существенно отличается характер химической связи в их соединениях.Структура гидроксиапатита позволяет различного рода замещения одних элементов другими. При этом определенные атомы могут занимать полностью или частично различные позиции в структуре гидроксиапатита, что подтверждает значительное число публикаций, касающихся синтеза смешанных гидроксиапатитов. В работе изучалось изоморфное замещение в структуре Sr5(PO4)3F на катион Yb3 .Существующие в настоящее время способы получения ГА можно разделить на три большие группы: безводные химические методы твердотельных реакций, реакции получения ГА в растворах, а также гидротермальные методы. В работе описано получение монокристаллов гидроксиапатита стронция из водного коллоидного раствора по реакции: 10 SRCL2 * 6H2O 6(NH4)2HPO4 > Получение стронциевого гидроксиапатита из раствора проводилось при температуре 95ЄС в водном растворе с 85% этилендиамином. Приготовленный горячий раствор смешивали с раствором Са и Sr и перемешивали. Осадок и раствор перемешивали при температуре 95ЄС в течение 6 часов, затем осадок отстаивали в течение ночи.Его используют в качестве катализатора при конверсии и при адсорбции различных углеводородных газов в промышленности. Высокая реакционная способность и химическая устойчивость создают предпосылки для широкого использования в практике ионного обмена, в частности, очистке сточных вод от токсичных компонентов, катионов металлов и анионов.В качестве исходных веществ для синтеза образцов системы использовались следующие вещества: нитрат стронция Sr(NO3)2 квалификации “чда”, гидрофосфат аммония (NH4)2HPO4 квалификации “чда” и оксид эрбия Er2O3.Предполагается, что замещения стронция на эрбий в катионной подрешетке гидроксиапатита сопровождается трансформацией ОН группы на ион О2-(для компенсации зарядов). Столь малая исследуемая область объясняется тем, что более ранние исследования замещения стронция на гадолиний, гольмий, иттербий показали, что однофазные твердые растворы на основе гидроксиапатита стронция образуются при незначительных количествах вводимой добавки. После взвешивания на аналитических весах с точностью до 0,2 мг, смесь исходных веществ для каждого образца помещалась в агатовую ступку и гомогенизировалась в течении 15 минут, затем полученная смесь прокаливалась в алундовых тиглях при температуре 300°С и 800°С в течении 3 часов при каждой указанной температуре. После этого образцы гомогенизировались в течении 10 минут, прессовались в таблетки и прокаливались при температуре 1100°С в трубчатой печи.

Содержание гидроксиапатит стронций эрбий

Введение

1. Обзор литературы

1.1 Структура гидроксиапатита

1.2 Изоморфное замещение

1.3 Замещения на основе гидроксиапатита

1.4 Способы получения гидроксиапатита стронция

1.5 Применение гидроксиапатита

2. Экспериментальная часть

2.1 Характеристика и способы подготовки исходных веществ

2.2 Методика синтеза образцов системы

2.3 Результаты их обсуждение

Выводы