Phosphate tricalcique

Modèle:Infobox Chimie Le phosphate tricalcique, plus communément appelé phosphate de calcium, est un sel de calcium de l'acide phosphorique dont la formule chimique est $\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}_3(\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2$. Il est également connu sous le nom de phosphate de calcium tribasique et de phosphate de chaux osseuse. Il s'agit d'un solide blanc peu soluble. La plupart des échantillons commerciaux de « phosphate tricalcique » sont en fait de l'hydroxyapatite.

Il existe sous la forme de trois polymorphes cristallins α, α′ et β. Les états α et α′ sont stables à haute température.

Nomenclature

Le phosphate de calcium désigne de nombreux matériaux constitués d'ions calcium ($\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{2+}$) associés à des orthophosphates ($\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{3-}$), des métaphosphates ou des pyrophosphates ($\mathrm{P}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_7{\phantom{A}}^{4-}$) et parfois d'ions oxyde et hydroxyde. En particulier, l'apatite, un minéral courant, a pour formule $\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}_5(\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_3\text{X}$, où X est F, CI, OH, ou un mélange ; il s'agit d'hydroxyapatite si l'ion supplémentaire est principalement de l'hydroxyde. Une grande partie du « phosphate tricalcique » sur le marché est en fait de l'hydroxyapatite en poudre.

Préparation

Le phosphate tricalcique est produit commercialement en traitant l'hydroxyapatite avec l'acide phosphorique et de la chaux éteinte. Il ne peut être précipité directement à partir d'une solution aqueuse. En général, des réactions de double décomposition sont utilisées, impliquant un phosphate soluble et des sels de calcium, par exemple $(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2\mathrm{H}\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2$ est réalisée dans des conditions de pH soigneusement contrôlées. Le précipité sera soit du « phosphate tricalcique amorphe », soit de l'hydroxyapatite déficiente en calcium, $\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}_9(\mathrm{H}\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4)(\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_5(\mathrm{O}\mathrm{H})$Modèle:,Modèle:,. Le phosphate tricalcique cristallin peut être obtenu par calcination du précipité. Le β-$\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}_3(\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2$ est généralement formé, des températures plus élevées sont nécessaires pour produire du α-$\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}_3(\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2$.

Une alternative à la procédure humide consiste à chauffer un mélange de pyrophosphate de calcium et de carbonate de calcium :

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{P}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_7⟶\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}_3(\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$.

Structure des polymorphes β-, α- et α′- Ca₃(PO₄)₂

Le phosphate tricalcique présente trois polymorphes reconnus, la forme rhomboédrique β (illustrée ci-dessus) et deux formes à haute température, monoclinique α et hexagonale α'. Le phosphate β-tricalcique a une masse volumique cristallographique de Modèle:Nb, tandis que les formes à haute température sont moins denses : le phosphate α-tricalcique a une masse volumique de Modèle:Nb et le phosphate α'-tricalcique a une masse volumique de Modèle:Nb.Modèle:Refsou

Additif alimentaire

L'additif alimentaire phosphate tricalcique, de code E341(iii), est composé d'hydroxyapatiteModèle:,.