MAGNÉZIUM-HIDROXID: SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK, NÓMENKLATÚRA, FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2026

A magnézium-hidroxid egy olyan szervetlen vegyület, amelynek a kémiai képlete Mg (OH) ₂. Tiszta formájában tompa fehér szilárd anyag, amorf megjelenésű; Kis és pontos szennyezőanyag-tartalommal azonban kristályos szilárd brucitdé alakul, ásványi anyag, amely bizonyos természetű lerakódásokban található, és gazdag magnéziumforrás.

Gyenge elektrolit vagy bázis, ezért disszociációja alacsony a vízben. Ez a tulajdonság az Mg (OH) _2- t jó savtartalom-semlegesítőké teszi emberi fogyasztásra; gyógyszer, amelyet közismert nevén magnézium-szuszpenziónak neveznek. Tűzálló is, mivel a hőbomlás során vizet szabadít fel.

A magnézium-hidroxid szilárd mintája. Forrás: Kémiai érdek

A felső képen néhány magnézium-hidroxid szilárd anyagot mutatunk be, amelyek átlátszatlan fehér színét meg lehet értékelni. Minél kristályosabbak, üveges és gyöngyszerű felületeket képeznek.

Kristályszerkezete sajátos, mivel kétrétegű hatszögletű kristályokat hoz létre, amelyek ígéretes terveket kínálnak új anyagok tervezésére. A pozitív töltések fontos szerepet játszanak ezekben a rétegekben miatt a helyettesítés Mg ²⁺ háromvegyértékű kationok, és hogy a faj csak a falak között áll OH ^- anionok.

Másrészt más alkalmazások származnak a készített részecskék vagy nanorészecskék morfológiájától függően; katalizátorként vagy adszorbensként. Mindegyikben az ^M: ²: OH ^- ionok 1: 2 arányát állandó értéken tartják, ugyanazon Mg (OH) ₂ képlet tükrözve.

Szerkezet

Képlet és oktaéder

Az magnézium-hidroxidot alkotó ionok Forrás: Claudio Pistilli

A felső kép az Mg (OH) ₂ alkotó ionokat mutatja. Mint látható, két OH ^- anionok egyes Mg ²⁺ kation, amely elektrosztatikus kölcsönhatásba lép, hogy meghatározza egy kristály egy hexagonális szerkezetű. Ugyanez a képlet jelzi, hogy az Mg: OH arány 1: 2.

Azonban, az igazi kristályszerkezet egy kicsit bonyolultabb, mint feltételezve egyszerű Mg ²⁺ és OH ^- ionok. Tény, magnéziumot jellemzi, amelynek koordinációs száma 6, így kölcsönhatásba akár hat OH ^-.

Így, az oktaéder Mg (OH) _{6 van kialakítva}, ahol az oxigén atomok nyilvánvalóan származik a OH ^-; és a kristályszerkezet most az ilyen oktaéderek és az egymással való kölcsönhatásuk figyelembevételén nyugszik.

Valójában az Mg (OH) ₆ egységek végül kettős rétegű struktúrákat definiálnak, amelyek viszont térben vannak elrendezve, hogy a hatszögletű kristályt hozzák létre.

Duplarétegű

Kettősrétegű magnézium-hidroxid. Forrás: Füstláb

A felső kép a magnézium-hidroxid kettős rétegének szerkezetét mutatja (LDH, rövidítésként angolul: Layered double hydroxides). A zöld gömbök az Mg ²⁺ -ionokat képviselik, amelyek helyettesíthetők másokkal nagyobb töltéssel, hogy a rétegben pozitív töltés jöjjön létre.

Vegye figyelembe, hogy minden Mg ²⁺ körül hat piros gömb van csatlakoztatva a megfelelő fehér gömbhöz; vagyis az Mg (OH) ₆ oktaéderes egységek. Az OH ^- hídként működik, amely két különböző sík Mg ²⁺ -ához csatlakozik, ami a rétegeket összefonódik.

Hasonlóképpen megfigyelték, hogy a hidrogénatomok felfelé és lefelé mutatnak, és elsősorban az intermolekuláris erőkért felelnek, amelyek az Mg (OH) ₆ egységek két rétegét együtt tartják.

Semleges molekulák (például alkoholok, ammónia és nitrogén) vagy akár anionok is elhelyezhetők ezen rétegek között, attól függően, hogy mennyire pozitívak (ha vannak Al ³⁺ vagy Fe ³⁺ ionok, amelyek az Mg ²⁺ -ot helyettesítik). Ezen fajok "töltőanyagát" az OH ^- anionokból álló felületek korlátozzák.

morfológiájú

A kétrétegű, hatszögletű üveg lassan vagy gyorsan növekszik. Minden a szintézis vagy az előállítás paramétereitől függ: hőmérséklet, mólarány, keverés, oldószerek, reagensek mint magnéziumforrás, bázisok vagy kicsapószerek stb. A kristály növekedésével meghatározza nanorészecskéinek vagy aggregátumainak mikroszerkezetét vagy morfológiáját.

Így ezeknek a nanorészecskéknek lehet karfiolszerű tányér, vérlemezke vagy gömb alakú morfológiájuk. Hasonlóképpen, méretük megoszlása ​​is megváltozhat, csakúgy, mint a kapott szilárd anyagok porozitási foka.

Tulajdonságok

Fizikai megjelenés

Fehér, szemcsés vagy porított szilárd anyag, szagtalan.

Moláris tömeg

58,3197 g / mol.

Sűrűség

3,47 g / ml.

Olvadáspont

350 ° C Ezen a hőmérsékleten bomlik oxiddá, amikor felszabadítja a kristályaiban levő vízmolekulákat:

Mg (OH) ₂ (s) => MgO (s) + H ₂ O (g)

Vízben való oldhatóság

0,004 g / 100 ml 100 ° C-on; vagyis alig oldódik forrásban lévő vízben, és vízben oldhatatlan vegyületté alakul. A pH csökkenésével (vagy a savasság növekedésével) azonban oldhatósága növekszik a komplex vizes Mg (OH ₂) ₆ képződése miatt.

Másrészt, ha a Mg (OH) ₂ abszorbeált CO ₂, ez felszabadítja a csapdába esett gáz pezsgés oldva savas közegben.

Törésmutató

1559

pH

Ennek vizes szuszpenziójának pH-ja 9,5 és 10,5 között változhat. Noha ezek az értékek normálisak, tükrözi alacsony bázisosságát más fémhidroxidokhoz (például NaOH) képest.

Hőkapacitás

77,03 J / mol K

Hol található?

Az ásványi brucit pasztell kék üveges kristálya. Forrás: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

A magnézium-hidroxid a természetben ásványi brucitként található meg, amelyet átlátszó fehér szín jellemez, szennyeződéseitől függően zöld vagy kékes árnyalattal. Hasonlóképpen, a brucit része néhány agyagnak, például a kloritnak, mivel a szilikát rétegek között fémionokkal összekapcsolódik.

A brucitban az Mg ²⁺ mellett más ionok is vannak, például Al ³⁺, Fe ³⁺, Zn ²⁺ és Mn ²⁺. Érdei megtalálhatók Skócia, Kanada, Olaszország és az USA különböző régióiban vagy tóiban.

Fizikailag a kristályai olvadt üvegnek (felső kép) néznek ki, fehér, szürkés, kékes vagy zöldes színű, ritka mintákban átlátszóak.

Ez az ásvány az egyik baj, amely befolyásolja a cementet és a betont, mivel hajlamos a tágulásra és törésekre. Ugyanakkor nem abszorbeálja a CO _2-t, így kalcinálása nem járul hozzá az üvegházhatáshoz, ezért megfelelő ásványtani forrás (és a leggazdagabb) a magnézium előállításához a tengervíz mellett.

Elnevezéstan

Az Mg (OH) _2- nek legfeljebb három IUPAC elfogadott neve van (az ásványtan vagy az orvostudomány kivételével). Ezek nagyon hasonlítanak egymáshoz, mivel a végzésük alig változik.

Például, a „magnézium-hidroxid” megfelel a nevének az állomány-nómenklatúra szerint, a végén kihagyva a (II) -et, mivel a +2 szinte alapértelmezés szerint az egyetlen magnézium-oxidációs állapot.

„Magnézium-dihidroxid”, amely a görög számlálóval előtaggal jelzi az OH-ionok számát ^- amelyet a képletben a szisztematikus nómenklatúra szerint jeleztek. És a „magnézium-hidroxid”, amely a hagyományos nómenklatúra szerint a magnézium maximális és „kizárólagos” oxidációs állapotának utótaggal végződik.

A többi elnevezés, például a brucit vagy a tej-magnézium, bár ezek közvetlenül kapcsolódnak ehhez a vegyülethez, erre nem szabad utalni, amikor a legtisztább szilárd anyagára vonatkozik, vagy mint szervetlen vegyületre (reagens, nyersanyag stb.).

Alkalmazások

Neutralizer

Az Mg (OH) ₂ alacsony vízoldhatósága annak köszönhető, hogy kiváló savasság semlegesítő; különben ez meglúgösítjuk közeg biztosításával nagy koncentrációban OH ^- ionok, akárcsak más bázis, (erős elektrolitok).

Így az Mg (OH) ₂ alig bocsát ki OH-t ^- ugyanakkor H ₃ O ⁺ -ionokkal reagál, hogy magnézium vizes komplexét képezze, amelyet a fentiek is említenek. A vizes közegek savasságának semlegesítésére alkalmas, szennyvíz kezelésére szolgál.

Adalékanyagként szolgál az élelmiszerekhez, a műtrágyákhoz és bizonyos személyi higiéniai termékekhez, például a fogkrémhez is, mivel csökkenti ezek savtartalmát.

Antacidum

Mivel enyhén oldódik vízben, akkor elfogyasztható anélkül, hogy kockáztatnánk a hatásait annak OH ^- ionok (disszociál nagyon kevés, mint egy gyenge elektrolit).

Ez a tulajdonság, összekapcsolva a fenti alszakaszkal, savmegkötő hatású szerepet játszik gyomorégés, gyomor-bélrendszeri betegségek, emésztési zavarok és székrekedés kezelésére, magnézia tej receptúráján adva el.

Másrészről a magnézia tejje szintén segít a bosszantó fekélyek (a szájban megjelenő fehér és piros sebek) leküzdésében.

Tűzálló

A tulajdonságok szakaszában megemlítették, hogy az Mg (OH) ₂ bomlik felszabadító vízben. Pontosan ez a víz segít megállítani a lángok előrehaladását, mivel ezek hőt vesznek fel, hogy elpárologjon, és a párák viszont hígítják az éghető vagy gyúlékony gázokat.

A Brucite ásványt gyakran ipari célra használják erre a célra, és töltőanyagként szolgálnak bizonyos anyagokban, például különféle polimerek (PVC, gyanták, gumik) műanyagokban, kábelekben vagy mennyezetben.

Katalizátor

A nanoplakkként szintetizált Mg (OH) ₂ hatékonynak bizonyult a kémiai redukciók katalizálásában; például 4-nitro-fenol (Ph-NO ₂), hogy 4-amino-fenol (Ph-NH ₂). Hasonlóképpen, ezek antibakteriális aktivitással rendelkeznek, tehát terápiás szerként alkalmazhatók.

adszorbens

Néhány Mg (OH) ₂ szilárd anyag lehet elég porózus, az előállítás módjától függően. Ezért alkalmazást találnak adszorbensekként.

Vizes oldatokban a festékmolekulák adszorbeálódhatnak (felületükön), tisztítva a vizet. Például képesek adszorbeálni a vízfolyásokban jelen lévő indigokarmin festéket.

Irodalom

1. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Magnézium-hidroxid. Helyreállítva: en.wikipedia.org
3. Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2019). Magnézium-hidroxid. PubChem adatbázis. CID = 14791. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Ametiszt galériák. (2014). Az ásványi brucit. Helyreállítva: galleries.com
5. Henrist és mtsai. (2003). A magnézium-hidroxid nanorészecskék morfológiai vizsgálata
6. híg vizes oldatban kicsapódik. Journal of Crystal Growth, 249., 321–330.
7. Saba J., Shanza RK, Muhammad RS (2018). A mezopórusos magnézium-hidroxid nanorészecskék, mint hatékony katalizátor szintézise és szerkezeti elemzése.
8. Thimmasandra Narayan Ramesh és Vani Pavagada Sreenivasa. (2015). Indigó-karminfesték eltávolítása vizes oldatból magnézium-hidroxid adszorbens felhasználásával. Journal of Materials, kötet 2015, Cikkszám 753057, 10 oldal. doi.org/10.1155/2015/753057