Stoikiometri Tricalcium Phosphate

Stoikiometri Tricalcium Phosphate adalah senyawa kimia anorganik yang memiliki rumus molekul Ca₃(PO₄)₂. Tricalcium phosphates termasuk kelompok garam kalsium fosfat terbentuk dari kombinasi antara ion kalsium (Ca²⁺) dan ion fosfat (PO₄³⁻). Calcium phosphate biasanya berbentuk padatan putih tidak larut dalam air, tetapi dapat larut dalam asam. Dalam bentuk alami, tricalcium phosphates banyak menemukan pada batuan fosfat dan juga merupakan komponen utama struktur tulang serta gigi manusia maupun hewan, karena sifatnya keras dan stabil. Di dunia industri, stoikiometri tricalcium phosphates banyak berguna sebagai bahan tambahan produk makanan dan farmasi.

Dalam industri pangan, tricalcium phosphates berperan sebagai agen anti-caking, penstabil, dan sumber kalsium pada produk susu bubuk, sereal, maupun suplemen gizi. Di bidang farmasi, phosphate tricalcium memanfaatkan sebagai bahan pengisi (excipient) pembuatan tablet, karena sifatnya tidak beracun dan mudah memproses. Selain itu, bidang kesehatan gigi maupun tulang, phosphate tricalcium juga berguna sebagai bahan dasar pembuatan implan tulang serta tambalan gigi karena memiliki biokompatibilitas tinggi. Secara kimia, phosphate tricalcium memiliki struktur kristal kompleks dan stabil.

Stoikiometri Tricalcium Phosphate menggambarkan hubungan kuantitatif yang mendasari berbagai sifat kimia dan aplikasi senyawa ini.

Terdapat beberapa bentuk polimorf, antara lain α-calcium phosphate dan β-tricalcium phosphates, berbeda pada susunan kristalnya. Bentuk β biasanya lebih stabil pada suhu kamar, sedangkan bentuk α terbentuk pada suhu tinggi. Struktur ini menjadikan stoikiometri tricalcium phosphate ideal sebagai bahan biokeramik karena kemampuannya untuk mendukung pertumbuhan jaringan tulang baru ataupun berintegrasi dengan jaringan biologis tanpa menimbulkan reaksi toksik. Dalam bidang kedokteran & bioteknologi, phosphate tricalcium sering mengombinasikan dengan bahan lain seperti hydroxyapatite (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) untuk menciptakan material biomimetik.

Kombinasi ini dapat meniru struktur alami tulang manusia sehingga mempercepat proses regenerasi tulang di aplikasi implan medis. Selain itu, karena memiliki kelarutan dapat mengatur, calcium phosphate juga berguna pada sistem penghantaran obat (drug delivery system) untuk mengontrol pelepasan zat aktif secara perlahan di tubuh. Secara keseluruhan, phosphate tricalcium memiliki peran penting di berbagai bidang mulai dari kesehatan, pangan, hingga industri kimia. Kombinasi antara kestabilan kimia, sifat biokompatibel, serta kandungan kalsium tinggi membuatnya menjadi bahan sangat bernilai.

Pemahaman mengenai stoikiometri sangat penting untuk mengetahui bagaimana tricalcium phosphates terbentuk, bagaimana ia bereaksi, serta bagaimana perhitungan molaritas atau massa dapat melakukan di berbagai reaksi kimia yang melibatkan stoikiometri tricalcium phosphates.

1. Rumus Empiris dan Komposisi Unsur

Rumus kimia Ca₃(PO₄)₂ menunjukkan bahwa satu molekul calcium phosphate terdapat tiga atom kalsium (Ca), dua atom fosfor (P), & delapan atom oksigen (O). Setiap ion fosfat (PO₄³⁻) mengandung satu atom fosfor & empat atom oksigen, sehingga dua ion fosfat menyumbang total dua atom P & delapan atom O. Dari sini, kita dapat menulis perbandingan atom-atomnya sebagai:

𝐶𝑎:𝑃:𝑂=3:2:8

Komposisi ini merupakan dasar untuk menentukan perbandingan stoikiometri antara unsur penyusun. Dengan menggunakan massa atom relatif (Ca = 40, P = 31, O = 16), kita dapat menghitung massa molekul relatif (Mr) calcium phosphate:

𝑀𝑟=(3×40)+(2×31)+(8×16)=120+62+128=310

Jadi, massa molekul relatif stoikiometri tricalcium phosphates adalah 310 g/mol. Ini berarti satu mol tricalcium phosphate memiliki massa 310 gram.

2. Pembentukan Calcium Phosphates

Calcium phosphate dapat terbentuk melalui reaksi antara asam fosfat (H₃PO₄) dengan kalsium hidroksida (Ca(OH)₂) atau kalsium karbonat (CaCO₃). Reaksi pembentukannya dapat menuliskan sebagai berikut:

• Dari kalsium hidroksida:

2𝐻3𝑃𝑂4+3𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→𝐶𝑎3(𝑃𝑂4)2+6𝐻2𝑂

• Dari kalsium karbonat:

2𝐻3𝑃𝑂4+3𝐶𝑎𝐶𝑂3→𝐶𝑎3(𝑃𝑂4)2+3𝐶𝑂2+3𝐻2𝑂

Dalam kedua reaksi tersebut, perbandingan stoikiometri menunjukkan bahwa 2 mol asam fosfat bereaksi dengan 3 mol kalsium hidroksida atau kalsium karbonat untuk menghasilkan 1 mol tricalcium phosphate. Ini adalah perbandingan mol sangat penting ketika melakukan sintesis stoikiometri tricalcium phosphates di laboratorium atau industri.

3. Konsep Stoikiometri dalam Reaksi

Stoikiometri berperan menghitung jumlah zat memerlukan atau menghasilkan reaksi kimia. Sebagai contoh, jika ingin menghasilkan 1 mol Ca₃(PO₄)₂ (310 gram), maka memerlukan 2 mol H₃PO₄ (2 × 98 g = 196 g) & 3 mol Ca(OH)₂ (3 × 74 g = 222 g). Dengan demikian, secara stoikiometri:

196g asam fosfat+222g kalsium hidroksida→310g tricalcium phosphates+108g air

Perbandingan massa ini menunjukkan prinsip dasar hukum kekekalan massa, bahwa total massa zat sebelum reaksi sama dengan total massa zat hasil reaksi. Konsep ini sangat penting pada perancangan proses industri, di mana efisiensi reaksi menentukan oleh sejauh mana perbandingan stoikiometri dapat mencapai.

4. Stoikiometri Ionik

Dalam larutan, meskipun calcium phosphate hampir tidak larut, kita tetap dapat memahami stoikiometri ioniknya secara teoritis. Bila Ca₃(PO₄)₂ larut (walau jumlah sangat kecil), ia akan terdisosiasi menjadi ion-ion sebagai berikut:

𝐶𝑎3(𝑃𝑂4)2(𝑠)⇌3𝐶𝑎2+(𝑎𝑞)+2𝑃𝑂43−(𝑎𝑞)

Dari persamaan di atas, kita melihat bahwa setiap 1 mol Ca₃(PO₄)₂ akan menghasilkan 3 mol ion kalsium dan 2 mol ion fosfat. Rasio ini penting untuk perhitungan kelarutan & produk kelarutan (Ksp). Nilai Ksp (konstanta hasil kali kelarutan) untuk stoikiometri tricalcium phosphate sangat kecil, sekitar 1 × 10⁻²⁶, yang menunjukkan bahwa hanya sedikit ion dapat larut dalam air.

Dengan menggunakan hubungan stoikiometrik ini, kita dapat menuliskan:

𝐾𝑠𝑝=[𝐶𝑎2+]3[𝑃𝑂43−]2

Jika kelarutan molar calcium phosphate adalah “s” mol/L, maka:

[𝐶𝑎2+]=3𝑠,[𝑃𝑂43−]=2𝑠

Sehingga,

𝐾𝑠𝑝=(3𝑠)3(2𝑠)2=108𝑠5

Persamaan ini berguna untuk menghitung kelarutan atau menentukan konsentrasi ion-ion yang menghasilkan dari stoikiometri tricalcium phosphates dalam larutan.

5. Stoikiometri dan Reaksi Biologis

Stoikiometri tricalcium phosphate juga memiliki peranan penting pada sistem biologis, khususnya pembentukan & pelarutan jaringan keras seperti tulang & gigi. Dalam tubuh manusia, phosphate tricalcium merupakan bagian dari mineral utama apatit, yaitu kalsium fosfat bentuk hidroksiapatit [𝐶𝑎10(𝑃𝑂4)6(𝑂𝐻)2]. Reaksi antara stoikiometri tricalcium phosphate dengan ion hidroksida (OH⁻) dapat menghasilkan hidroksiapatit sesuai stoikiometri berikut:

3𝐶𝑎3(𝑃𝑂4)2+𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→𝐶𝑎10(𝑃𝑂4)6(𝑂𝐻)2

Reaksi tersebut menunjukkan bahwa 3 mol calcium phosphate bereaksi dengan 1 mol kalsium hidroksida untuk membentuk 1 mol hidroksiapatit, senyawa yang sangat penting pada biologi tulang. Proses ini meniru pembentukan jaringan mineral alami tubuh & berguna secara luas dalam pembuatan implan tulang biokompatibel.

6. Stoikiometri dalam Aplikasi Industri dan Pangan

Dalam industri pangan, calcium phosphate sering berguna sebagai anti-caking agent & sumber kalsium. Ketika berguna jumlah tertentu, perhitungan stoikiometrik memerlukan untuk memastikan kandungan kalsium yang sesuai dengan nilai gizi yang sesuai. Karena setiap mol Ca₃(PO₄)₂ mengandung tiga mol kalsium (3 × 40 = 120 g Ca), maka secara teoritis, 38,7% dari massa stoikiometri tricalcium phosphates adalah kalsium murni. Informasi ini penting menentukan kadar mineral produk makanan atau suplemen gizi. Selain itu, industri pupuk, tricalcium phosphate berguna sebagai bahan baku untuk menghasilkan superfosfat, yaitu pupuk yang lebih mudah larut. Reaksi pembentukan superfosfat dapat menuliskan sebagai:

𝐶𝑎3(𝑃𝑂4)2+2𝐻2𝑆𝑂4→𝐶𝑎(𝐻2𝑃𝑂4)2+2𝐶𝑎𝑆𝑂4

Dalam reaksi ini, stoikiometri menunjukkan bahwa 1 mol calcium phosphate bereaksi dengan 2 mol asam sulfat untuk menghasilkan 1 mol monokalsium fosfat & 2 mol kalsium sulfat. Monokalsium fosfat yang mneghasilkan lebih mudah larut, sehingga unsur fosfor dapat menyerap tanaman secara efisien.

Demikian informasi mengenai Stoikiometri Tricalcium Phosphate, silahkan hubungi kami dibawah ini, kami akan berikan harga terbaik untuk anda!