하이드록시아파타이트(hydroxyapatite), Ca5(PO4)3(OH)

하이드록시아파타이트(hydroxyapatite), Ca5(PO4)3(OH)

 

 

하이드록시아파타이트(hydroxyapatite), Ca5(PO4)3(OH)는

묽은 수산화칼슘 슬러리에 인산 수용액을 첨가하여 만든다.

(a) 이 제법에 대한 균형 반응식을 써라.

(b) 100. g의 수산화칼슘과 100. g의 85% 인산으로 만들 수 있는 하이드록시아파타이트의 질량은 얼마인가?

 

Hydroxyapatite, Ca5(PO4)3(OH), is the main mineral component of dental enamel, dentin, and bone, and thus has many medical uses. Coating it on metallic implants (such as titanium alloys and stainless steels) helps the body accept the implant. In the form of powder and beads, it is used to fill bone voids, which encourages natural bone to grow into the void. Hydroxyapatite is prepared by adding aqueous phosphoric acid to a dilute slurry of calcium hydroxide.

(a) Write a balanced equation for this preparation.

(b) What mass of hydroxyapatite could form from 100. g of 85% phosphoric acid and 100. g of calcium hydroxide?

 

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(a)

3H3PO4 + 5Ca(OH)2 → Ca5(PO4)3(OH) + 9H2O

3H3PO4(aq) + 5Ca(OH)2(aq) → Ca5(PO4)3(OH)(s) + 9H2O(l)

 

 

(b)

H3PO4의 몰질량 = 98.00 g/mol

Ca(OH)2의 몰질량 = 74.09 g/mol

Ca5(PO4)3(OH)의 몰질량 = 502.31 g/mol

 

 

85% 인산 100. g에 들어있는 인산의 몰수

= 100. g * (85/100) / (98.00 g/mol) = 0.867 mol H3PO4

( * (85/100) 계산 설명 http://ywpop.tistory.com/2656 )

( 질량을 몰수로 설명 http://ywpop.tistory.com/7738 )

 

 

수산화칼슘 100. g에 들어있는 수산화칼슘의 몰수

= 100. g / (74.09 g/mol) = 1.35 mol Ca(OH)2

 

 

H3PO4 : Ca(OH)2 = 3 : 5 계수비(몰수비) 이므로,

0.867 mol H3PO4와 반응하는 Ca(OH)2의 몰수를 계산하면,

H3PO4 : Ca(OH)2 = 3 : 5 = 0.867 mol : ? mol

? = 5 * 0.867 / 3 = 1.45 mol Ca(OH)2 ---> Ca(OH)2는 이만큼 없다.

 

 

H3PO4 : Ca(OH)2 = 3 : 5 계수비(몰수비) 이므로,

1.35 mol Ca(OH)2와 반응하는 H3PO4의 몰수를 계산하면,

H3PO4 : Ca(OH)2 = 3 : 5 = ? mol : 1.35 mol

? = 3 * 1.35 / 5 = 0.810 mol H3PO4 ---> H3PO4는 이만큼 있다.

---> 오히려 남는다. ---> 과잉 반응물

---> 따라서 Ca(OH)2가 한계 반응물

( 한계 반응물 설명 http://ywpop.tistory.com/3318 )

 

 

생성물의 양은 한계 반응물의 양에 의해 결정되므로,

1.35 mol Ca(OH)2가 반응하면 생성되는 Ca5(PO4)3(OH)의 몰수를 계산하면,

Ca(OH)2 : Ca5(PO4)3(OH) = 5 : 1 = 1.35 mol : ? mol

? = 1.35 / 5 = 0.270 mol Ca5(PO4)3(OH)

 

 

몰수를 질량으로 환산하면,

0.270 mol * (502.31 g/mol) = 135.6237 g

= 136 g Ca5(PO4)3(OH)

 

 

답:

(a) 3H3PO4 + 5Ca(OH)2 → Ca5(PO4)3(OH) + 9H2O

(b) 136 g

 

 

[참고]

5Ca(OH)2 + 3H3PO4 → Ca5(PO4)3(OH) + 9H2O

5Ca(OH)2(aq) + 3H3PO4(aq) → Ca5(PO4)3(OH)(s) + 9H2O(l)

 

 

[키워드] H3PO4 + Ca(OH)2 + H3PO4