Estruvita Categoria VIII : fosfatos, arsenatos, vanadatos | |
Estruvita de uma fábrica de preparação química em Hanover (Alemanha). Largura da imagem: 7,5 mm. | |
Em geral | |
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Nome IUPAC | azane; magnésio; ácido fosfórico; hexahidrato |
Número CAS | |
Aula de strunz |
8.CH.40
8 FOSFATOS, ARSENATOS, VANADATOS |
Aula da dana |
40.01.01.01
Fosfatos, arsenatos e vanadatos 40.1.1.1 Estruvita Mg (NH 4 ) (PO 4 ) 6H 2 O |
Fórmula química | NH 4 MgPO 4 • 6 H 2 O |
Identificação | |
Massa da forma | 245,4065 ± 0,0049 amu H 6,57%, Mg 9,9%, N 5,71%, O 65,2%, P 12,62%, |
Cor | Incolor, branco, branco amarelado, branco acastanhado, amarelo a marrom ou cinza claro; branco ou opaco após a desidratação |
Classe de cristal e grupo espacial | grupo de ponto piramidal ortorrômbico mm2, grupo espacial P mn21 |
Sistema de cristal | Ortorrômbico |
Rede Bravais |
a = 6,945 Å b = 11,208 Å c = 6,135 Å Z = 2 volume de malha = 477,58 Å 3 |
Decote | Perfeito em {100}, bom em {001} |
Pausa | Irregular, subconcóide |
Habitus | lindos cristais tabulares ou prismáticos bem formados, formas idiomórficas a lamelares, às vezes em forma de caixão ou placa espessa, depósito superficial em ambiente seco ou protegido |
Geminação | em {001}. |
Escala de Mohs | 1,5 a 2 (dureza entre a do talco e a do gesso) |
Linha | Branco |
Brilhar | vítreo, fosco |
Propriedades ópticas | |
Índice de refração | n α = 1,495; n β = 1,496; n γ = 1,504 |
Birrefringência | Biaxial (+) δ = 0,009 |
Dispersão | 2 v z ~ 2V medido = 37,367 ° (2V calculado 40 °) |
Transparência | Transparente para translúcido |
Propriedades quimicas | |
Densidade | 1,705 a 1,711 (às vezes 1,7) |
Solubilidade | boa solubilidade em ácidos, solúvel em água quente, pouco solúvel em água fria |
Unidades de SI e STP, salvo indicação em contrário. | |
A estruvita , nomeada em homenagem ao mineralogista e diplomata russo Heinrich von Struve (de) em 1845, é um mineral da família dos fosfatos hidratados, um fosfato duplo de amônio e hexahidrato de magnésio de fórmula química NH 4 MgPO 4 • 6 H 2 O. Cristaliza-se no sistema ortorrômbico e seus cristais, incolores, de cor branca a amarelada ou marrom-clara, têm a forma de pirâmide ou lamela.
A estruvita forma pedras na urina de humanos e animais que estão infectados com organismos que produzem amônia . Sua produção é facilitada por uma alta basicidade da urina e também por uma forte excreção de magnésio (dietas vegetais ricas em magnésio). Em gatos domésticos , também é facilitado por uma proteína específica na urina.
Por extensão do significado, estruvita designa a litíase onde este mineral aparece.
É um mineral macio ( dureza : 1,5 a 2) e de baixa densidade (1,7). Freqüentemente, os cristais bem formados são incolores quando frescos e intactos. A desidratação torna-os opacos e esbranquiçados. Os cristais são piezoelétricos e piroelétricos .
A estruvita só é verdadeiramente estável até cerca de 55 ° C , ela se decompõe parcialmente em ditmarita NH 4 ) Mg (PO 4 ) • H 2 O entre 100 ° C e 200 ° C , então forma uma fase amorfa em torno de 250 ° C - 300 ° C .
A estruvita se dissolve facilmente em ácidos, mas é difícil em líquidos básicos a neutros. É muito pouco solúvel em água fria. É solúvel em água quente.
Do ponto de vista cristalquímico, a estruvita dá nome a um grupo isoestrutural. O grupo da estruvita inclui, além deste, estruvita de potássio ou estruvita K (KMgPO 4 • 6 H 2 O) e hazenita (KNa Mg 2 (PO 4 ) 2 • 14 H 2 O), que também é sódio-potássio. Os cátions amônio, potássio e em menor grau sódio são intercambiáveis nesta estrutura hidratada, permitindo soluções sólidas em teores contínuos.
A estruvita foi descrita pela primeira vez pelo farmacêutico e químico de Hamburgo George Ludwig Ulex (1811-1883) em 1845 nos esgotos medievais da Igreja de São Nicolau em Hamburgo ( Alemanha ). Foi nomeado die Struveit em homenagem ao cônsul de Hamburgo, Heinrich Christoph Gottfried Struve (1772-1851), pertencente ao serviço diplomático russo, colecionador de minerais que se preocupava com a restauração do edifício.
É formado a partir de materiais orgânicos, como turfeiras ou muitas vezes excrementos podres, estrume velho e seco à base de estrume ou estrume, ou mesmo em alimentos estragados por um ambiente bacteriano indesejado, por exemplo em caixas de conservas vencidas. Pode ser encontrada em depósitos naturais de guano, por exemplo na Reunião, em Ballarat no estado de Victoria na Austrália, na Cidade do Cabo na África do Sul, na caverna de Gcwihaba Cave no noroeste de Botswana ... É por isso que ainda é chamada guanita .
Também é encontrado em certos distritos de Amsterdã na Holanda, Aalborg na Dinamarca, Venezuela, Malásia, Quebec, Antártica ...
Minerais associados à estruvita:
A estruvita às vezes é encontrada em frutos do mar enlatados, onde se parece com pequenos cacos de vidro (sua presença é inaceitável para os consumidores por razões estéticas, mas sem consequências para a saúde).
A estruvita participa da formação de cálculos por precipitação da urina alcalina . A estruvita é o mineral mais comum nas pedras do trato urinário em cães, mas também é encontrada em gatos e humanos. A formação de cálculos renais é favorecida por infecções bacterianas que hidrolisam a ureia em amónio e aumentar a p H dos valores neutros ou alcalinos de urina. Os organismos capazes de hidrolisar a ureia incluem, em particular , Proteus , Pseudomonas , Klebsiella , Staphylococcus e Mycoplasma .
Mesmo na ausência de infecção, o acúmulo de cristais de estruvita na bexiga é um problema recorrente em gatos domésticos, com sintomas como dificuldade para urinar (que pode ser confundida com prisão de ventre ) ou presença de sangue na urina ( hematúria ). O cauxino , uma proteína excretada em grandes quantidades na urina de gatos e que está envolvida na produção de um feromônio felino, causa a nucleação de cristais de estruvita em um sistema-modelo contendo os íons constituintes da estruvita. Isso pode explicar em parte a produção excessiva de estruvita em gatos domésticos. No passado, a cirurgia era necessária para remover pedras na bexiga de gatos; hoje, as dietas acidificantes e com baixo teor de magnésio dissolvem os cálculos de estruvita de origem não infecciosa.
As pedras do trato urinário superior que envolvem a pelve renal e se estendem por pelo menos dois cálices são chamadas de pedras de coral . Embora todos os tipos de cálculos urinários possam se transformar em pedras de coral, cerca de 75% deles são compostos de uma matriz de estruvita- carbonato - apatita .
Pedras de estruvita da bexiga de um cachorro
Cristais de estruvita na urina humana de pH 9. Existem também numerosos cristais xenomórficos , várias células epiteliais ( escamosas e não escamosas) e alguns leucócitos.
Outra imagem da amostra ao lado.
Estruvita é um mineral comum nos enterólitos ( concreções intestinal) do cavalo .
A estruvita pode ser um problema para o tratamento de águas residuais , especialmente quando a digestão anaeróbia dos resíduos libera íons de amônio e fosfato . Ele pode acumular incrustação em tubos, correias transportadoras, centrífugas e bombas, e entupir tubos e outros equipamentos, incluindo o próprio digestor . A estruvita é formada quando a água residual contém amônia, magnésio e fosfatos em proporções molares em torno de 1: 1: 1. O magnésio pode ser encontrado no solo, na água do mar e na água potável; o amoníaco resulta da decomposição da ureia nas águas residuais ; e os fosfatos vêm dos alimentos e dos sabões e detergentes. Com esses elementos no lugar, a estruvita tem maior probabilidade de se formar em um ambiente de alto p H , alta condutividade , baixa temperatura e alta amônia, magnésio e fosfatos.
Depósitos de estruvita em um sistema de tratamento de águas residuais podem causar alta ineficiência operacional devido ao entupimento de tubulações, bombas e outros equipamentos. Para resolver este problema, os tubos podem ser substituídos ou desobstruídos com o uso de uma lavadora de alta pressão ou uma retificadora mecânica , mas muitos tubos podem ser subterrâneos e o custo de mão de obra e custos devem ser levados em consideração. Em vez disso, a limpeza química é usada hoje, com o desenvolvimento de produtos de limpeza eficazes para remover a estruvita ou prevenir sua formação.
A estruvita se dissolve completamente em uma solução de ácido sulfâmico (2-4% W / V) após 36 horas de recirculação.
O uso da estruvita como fertilizante agrícola de assimilação lenta foi documentado pela primeira vez em 1857. Hoje é usado na forma de pó de 1 a 2 mm, de cor levemente avermelhada, ou de grânulos compactados. Os teores mínimos garantidos são 4% em N, 30% min em P 2 O 5 , 8% min em Mg com uma umidade de cerca de 2 a 3% em massa, um teor de ferro inevitável da ordem de 0,03 a 0,05 % em massa explicando a cor. Impurezas e vários contaminantes são ainda mais insignificantes à medida que o fertilizante é refinado e purificado. O mineral também é frequentemente descrito pela sigla em inglês MAP for Magnesium Ammonium Phosphate (Hexahydrate).
A recuperação do fósforo das águas residuais na forma de estruvita e sua reciclagem como fertilizante na agricultura é promissora, especialmente para as estações de tratamento de esgoto afetadas por uma abundância de esterco . Os compostos de magnésio também podem ser adicionados ao digestado obtido após a digestão anaeróbica de dejetos animais para precipitar a estruvita.