Фосфат кальция: свойства, применение, виды, формула и реакции

Фосфат кальция – это однородный кристаллический порошок белого цвета с низкой степенью растворимости в воде. В пищевой промышленности данная пищевая добавка известна под индексом Е341. Добавка считается прекрасным консервантом со свойствами антиоксиданта. В продуктах питания она часто выполняет роль разрыхлителя.

В других отраслях промышленности фосфат кальция также заработал высокую популярность – он используется в качестве эмульгатора и уплотнителя. Кроме того, добавка выполняет роль стабилизатора, регулятора кислотности и фиксатора.

Фосфат кальция – это вещество, принадлежащее к классу неорганических соединений. Его получают посредством обработки минералов: апатита, фосфорита и гидроксилапатита. Камни подвергают обжигу в специальных печах, после чего добавляют к начальному сырью полугидратную фосфорную кислоту. На финальном этапе своего производства добавка принимает вид белого однородного порошка с высокой степенью растворимости в кислотах и низкой степенью растворимости в воде.

Выделяют 3 основные разновидности фосфата кальция: каждая из них занимает важное место в разных сферах жизнедеятельности человека. Так, фосфат кальция обладает высокой степенью устойчивости к влиянию внеклеточной жидкости. Естественная разновидность фосфата кальция в небольших количествах содержится в молоке и продуктах на его основе, встретить рассматриваемую соль можно также в составе костной ткани.

Основные сведения о фосфатах кальция

Фосфат кальция – это неорганическое соединение, получают которое, как правило, на специализированных предприятиях. Существует и натуральная разновидность фосфата кальция – обнаружить ее можно в составе коровьего молока и продуктов из него, а также в костной ткани.

Внешне фосфат кальция представляет собой светлый мелкокристаллический порошок без запаха. Добавка прекрасно растворяется в кислотах, но в воде сохраняет свою структуру.

Фосфат кальция может существовать в двух основных разновидностях:

1. Моноклинная сингония.
2. Гексагональная сингония.

Фосфат кальция широко применяется в разных отраслях промышленности: так, его часто используют в производстве продуктов питания (в составе соединение указывают под индексом Е341), также соль можно обнаружить в фармацевтической промышленности. Благодаря своим физико-химическим свойствам фосфат кальция считается идеальным компонентом длинного перечня лекарственных препаратов.

Формула и основные физические свойства фосфата кальция и его разновидности

Химическая формула фосфата кальция:

Ca₃(PO₄)₂

Выделяют две основные разновидности фосфата кальция – α и β. Они различаются между собой физическими свойствами (в частности, плотностью и температурой плавления). α –разновидность имеет моноклинную сингонию, тогда как β-разновидность обладает гексагональной сингонией.

Обе разновидности фосфата кальция плохо растворяются в воде, причем степень растворимости становится ниже с ростом температуры жидкости. Также фосфат кальция не способен к растворению в жидком аммиаке, ацетоне, этаноле, диэтиловом эфире и прочих органических соединениях.

В пищевой промышленности известны 3 основные разновидности фосфатов кальция, различающиеся между собой по степени замещения атомов водорода. Выделяют такие добавки фосфата кальция:

• пищевая добавка Е341(i) – это ортофосфат кальция 1-замещенный, формула соединения Ca(Н₂PO4)₂;
• пищевая добавка Е341(ii) – ортофосфат кальция 2-замещенный, формула соединения CaНPO4;
• пищевая добавка Е341(iii) – ортофосфат кальция 3-замещенный, формула соединения Ca₃(PO4)₂.

Фосфат кальция не имеет ни запаха, ни вкуса.

Агрегатное состояние соединения твердое.

Плотность разновидности соединения составляет 2810 кг/м³. Для -разновидности аналогичный показатель составляет 3067 кг/м³.

Температура плавления -разновидности – 1200 ˚С, -разновидности – 1670 ˚С.

Молярная масса фосфата калия – 310,18 г/моль.

Получение фосфата кальция

Вещество добывается промышленным путем, но встретить ее можно и в природе – она входит в состав некоторых минералов. Обнаружить фосфат кальция можно также в натуральном коровьем молоке и в составе костной ткани человека.

Так, основным сырьем для получения фосфата кальция, как уже было сказано выше, являются минералы, однако они являются не единственным сырьем для получения вещества в лабораторных условиях.

Фосфат кальция получают в ходе следующих реакций:

1. Взаимодействие оксида кальция с ортофосфорной кислотой с выделением фосфата кальция и 3 молекул воды:
   3CaO + 2H₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂O
2. Взаимодействие гидроксида кальция с ортофосфорной кислотой с образованием фосфата кальция и 6 молекул воды:
   3Ca(OH)₂ + 2H₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂ + 6H₂O
3. Взаимодействие фосфата лития с хлоридом кальция с образованием фосфата кальция и 6 молекул хлорида лития:
   2Li₃PO₄ + 3CaCl₂ → 6LiCl + Ca₃(PO₄)₂
4. Взаимодействие фосфата натрия с хлоридом кальция с образованием фосфата кальция и 6 молекул натриевой соли:
   2Na₃PO₄ + 3CaCl₂ → Ca₃(PO₄)₂ + 6NaCl
5. Разложение гидроортофосфата кальция с образованием фосфата кальция и ортофосфорной кислоты:
   3CaHPO₄ → Ca₃(PO₄)₂ + H₃PO₄

Основные реакции, химические свойства фосфата кальция

Химические свойства фосфата кальция схожи со свойствами металлов. Соответственно, для него характерны следующие реакции:

1. Взаимодействие фосфата кальция с углеродом (для протекания реакции важно поддержание температуры в диапазоне от 900 до 1200 градусов):
   Ca₃(PO₄)₂ + 8C → Ca3P₂ + 8CO
   В результате образуются фосфид кальция и окись углерода.
2. Взаимодействие фосфата кальция с углеродом и оксидом кремния:
   Ca₃(PO₄)₂ + 5C + 3SiO₂ → 2P + 5CO + 3CaSiO₃
   По завершении реакции образуются фосфор, окись углерода и силикат кальция. Для создания правильных условий применяют специальные электропечи, температуру в которых поддерживают на отметке 1500 градусов. Данную реакцию часто применяют для промышленного производства фосфора.
3. Взаимодействие фосфата кальция с алюминием:
   3Ca₃(PO₄)₂ + 16Al → 3Ca₃P₂ + 8Al₂O₃
   В итоге образуются фосфид кальция и оксид алюминия. Для правильного протекания реакции важно удерживать температуру на отметке 500 градусов.
4. Взаимодействие фосфата кальция с оксидом азота и водой:
   Ca₃(PO₄)₂ + 3NO₂ + H₂O → Ca(NO₃)₂ + 2CaHPO₄ + NO
   По завершении реакции образуются нитрат кальция, гидрофосфат кальция и оксид азота.
5. Взаимодействие фосфата кальция с ортофосфорной кислотой с образованием гидроортофосфата кальция:
   Ca₃(PO₄)₂ + H₃PO₄ → 3CaHPO₄
6. Реакция термического разложения соединения при температуре 2000 градусов на оксид кальция и оксид фосфора:
   Ca₃(PO₄)₂ → 3CaO + P₂O₅

Допустимые нормы употребления фосфата кальция

Пищевая добавка Е341 широко применяется в производстве продуктов питания: она выполняет роль регулятора кислотности, стабилизатора и влагоудерживающего агента.

Обнаружить её можно в составе молока и молочных продуктов, различных масел, кондитерской продукции, некоторых овощей и фруктов, а также хлебобулочных изделий.

Использовать фосфаты разрешается даже в составе детского питания – вещества считаются полностью безопасными для состояния человеческого здоровья.

Сферы применения фосфата кальция

Фосфат кальция широко применяется в самых разных сферах человеческой жизни. Так, его часто можно обнаружить в составе кормов для домашних животных и птиц – им он необходим для восполнения дефицита кальция в организме. Также соединение вводят в состав лекарственных препаратов, применяют в процессе производства стекла и абразивов.

Встретить фосфат кальция можно и в пищевой промышленности: его применяют в качестве разрыхлителя, фиксатора цвета готового продукта и стабилизатора. Фосфат кальция в составе продуктов указывают под индексом Е341. Наиболее часто обнаружить его можно в составе молока и молочной продукции, мороженого, выпечки, рыбных и мясных продуктов, а также некоторых алкогольных напитков. Так, например, пищевая добавка Е341 выполняет роль эмульгирующей соли при производстве плавленых сырков. Некоторые производители вводят фосфат кальция в состав спортивного питания, сухих завтраков, рассыпных травяных чаев, разной консервации и очищенных масел. Использование фосфата кальция в пищевой промышленности регулирует СанПиН 2.3.2.1293-03, где пищевая добавка Е341 обозначена как регулятор кислотности, улучшитель муки, применяемой для производства хлеба, отвердитель, стабилизатор, разрыхлитель, добавка, препятствующая слеживанию и образованию комочков.

Популярен фосфат кальция и в сельскохозяйственной сфере – его применяют в качестве минерального удобрения для грунтов с высоким показателем кислотности.

Встретить добавку можно в составе зубных паст и порошков.

Фосфат кальция в пищевой промышленности

В сфере производства продуктов питания фосфат кальция отвечает за следующие задачи:

• стабилизация консистенции;
• ускорение процесса затвердевания;
• разрыхление порошкообразных смесей;
• препятствование образованию комочков в муке и сахарной пудре;
• носитель ароматизаторов в мясных изделиях;
• соль для производства плавленого сыра;
• очищение сахарного сиропа для производства рафинада;
• сохранение влаги в изделиях из мяса и рыбы.

Свойства фосфата кальция, влияние на организм

Исследование добавки и ее влияния на состояние человеческого организма ведутся более 50 лет. Никаких доказательств того, что фосфат кальция способен оказывать негативное воздействие на человека, нет, однако споры о допустимости его применения в пищевой промышленности ведутся до сих пор.

Некоторые убеждены в том, что фосфат кальция обладает канцерогенными свойствами и является причиной скопления в организме излишка холестерина. Его чрезмерное употребление, по словам специалистов, способно провоцировать возникновение нарушений в работе пищеварительной системы.

Несмотря на потенциальный вред, фосфат кальция считается одним из важных компонентов для правильной работы организма – он отвечает за прочность костей и зубов.

Полезные свойства фосфата кальция

В первую очередь стоит отметить пользу, которую фосфат кальция несет для зубов и костей – являясь их строительным материалом, он способен укреплять ткани, улучшать их состояние. В больших количествах фосфат кальция содержится в молочной продукции – именно из нее и советуют получать вещество специалисты. Дело в том, что наравне с фосфатом кальция в молоке и продуктах на его основе содержится большое количество казеина, упрощающего процесс усвоения вещества.

В средствах для ухода за ротовой полостью фосфат кальция выступает в роли мягкого абразива, бережно удаляющего налет с поверхности зубов.

Фосфат кальция легко переносится организмом, поэтому разрешен к применению во многих странах. Более того, его часто используют в качестве БАДа, действие которого направлено на восполнение дефицита фосфора и кальция в организме.

Вред фосфата кальция

Максимально допустимый объем фосфата кальция – 70 мг на килограмм тела в сутки. В случае регулярного превышения рекомендуемой нормы велик риск развития следующих заболеваний:

• отклонения в работе органов ЖКТ;
• почечная недостаточность;
• возникновение фосфатных камней в почках и мочевом пузыре;
• резкий скачок уровня холестерина;
• снижение уровня кальция, повышение хрупкости костей.

Класс опасности фосфата кальция и правила его хранения

Фосфат кальция абсолютно нетоксичен, не может взрываться и воспламеняться. Согласно нормативным документам, он принадлежит к 3 классу опасности – то есть, к веществам, оказывающим умеренное отрицательное воздействие на состояние здоровья человека.

Максимально допустимая концентрация фосфата кальция в воздухе рабочей зоны составляет 6мг/м³.

Фосфат кальция фасуют в плотные полиэтиленовые мешки, в них же осуществляют его транспортировку. Для хранения вещества допускается использовать 2-, 3- и 4-слойные бумажные мешки.

Температуру вещества при перевозке, хранении и прочих манипуляциях необходимо удерживать на отметке ниже 55 градусов.

Где можно купить фосфат кальция и сколько он стоит

Проще всего приобрести интересующее вас вещество в интернете или на предприятиях, специализирующихся на его производстве. Стоимость соединения может быть разной – определяющим фактором является чистота продукта и его назначение. Самый дешевый фосфат кальция стоит около 1000 рублей за килограмм, цена самых качественных его разновидностей может достигать 2000 рублей за килограмм.

Заключение

Фосфат кальция – это однородный белый порошок без вкуса и запаха. В составе продуктов питания – в частности, молочной и хлебобулочной продукции – его можно распознать под индексом Е341. Наибольшей популярностью добавка пользуется в пищевой и фармацевтической промышленности, применяют его также в сельском хозяйстве и некоторых других сферах. Фосфат кальция считается безопасным для здоровья человека (его можно давать даже младенцам) при соблюдении правил употребления. В случае регулярного превышения рекомендуемого объема велик риск возникновения отклонений в состоянии здоровья: нарушения работы органов ЖКТ, проблемы с почками и т.д..

Читайте также:

• Хлорид магния Е511: описание, применение, инструкция, польза и вред
• Нитрит натрия (Е250): что это, свойства, вредно или нет, использование
• Фосфат магния: описание, формула, реакции, применение
• Сульфит натрия: описание, вред и польза, формула, получение, реакции