HIDROXID DE MAGNEZIU: STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, NOMENCLATOR, UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Hidroxidul de magneziu este un compus anorganic având formula chimică Mg (OH) ₂ . În forma sa pură este un solid alb alb, cu aspect amorf; Cu toate acestea, cu un conținut mic și exact de impurități, se transformă într-un brucit solid cristalin, un mineral care se găsește în anumite depozite în natură și este o sursă bogată de magneziu.

Este un electrolit sau bază slabă, deci disocierea sa este scăzută în apă. Această proprietate face din Mg (OH) ₂ un neutralizator bun al acidității pentru consumul uman; remediu cunoscut popular sub denumirea de lapte de suspensie de magnezie. Este, de asemenea, ignifug prin eliberarea apei în timpul descompunerii sale termice.

Probă solidă de hidroxid de magneziu. Sursa: Interes chimic

În imaginea superioară sunt prezentate unele solide cu hidroxid de magneziu, în care poate fi apreciată culoarea sa albă opacă. Cu cât sunt mai cristaline, dezvoltă suprafețe sticloase și perlate.

Structura sa cristalină este particulară, deoarece stabilește cristale hexagonale cu două straturi, care sunt proiecte promițătoare pentru proiectarea de noi materiale. Tarifele lor pozitive joacă un rol important în aceste straturi datorită substituirea Mg ²⁺ de cationi trivalenți, și speciile închise între pereții compuse din OH ^- anioni .

Pe de altă parte, alte aplicații derivă în funcție de morfologia particulelor sau nanoparticulelor preparate; ca catalizatori sau adsorbanți. În toate acestea, raportul de 1: 2 este menținută constantă pentru Mg ²⁺ : OH ^- ioni , reflectate în aceeași formulă Mg (OH) ₂ .

Structura

Formula și octaedrul

Ionii care alcătuiesc hidroxid de magneziu. Sursa: Claudio Pistilli

Imaginea superioară arată ionii care alcătuiesc Mg (OH) ₂ . După cum se poate observa, există două OH ^- anioni pentru fiecare Mg ²⁺ cation , care interactioneaza pentru a defini un electrostatică cristal cu o structură hexagonală. Aceeași formulă indică faptul că raportul Mg: OH este 1: 2.

Cu toate acestea, structura cristalina este un pic mai complicat decât presupunând simplu Mg ²⁺ și OH ^- ioni . De fapt, magneziul se caracterizează prin a avea un număr de coordonare de 6, deci poate interacționa cu până la șase OH ^- .

Astfel, _{se formează} octaedrul Mg (OH) ₆ , unde atomii de oxigen provin în mod evident din OH ^- ; iar structura cristalului se bazează acum pe luarea în considerare a unor astfel de octahedre și modul în care interacționează între ele.

De fapt, unitățile Mg (OH) ₆ ajung să definească structuri cu două straturi care, la rândul lor, sunt dispuse în spațiu pentru a crea cristalul hexagonal.

Strat dublu

Structura cu două straturi de hidroxid de magneziu. Sursa: Smokefoot

Imaginea superioară arată structura dublului strat de hidroxid de magneziu (LDH, pentru acronimul său în engleză: Layered double hydroxides). Sferele verzi reprezintă ionii Mg ²⁺ , care ar putea fi înlocuiți cu alții cu o sarcină mai mare pentru a genera o încărcare pozitivă în strat.

Rețineți că în jurul fiecărui Mg ²⁺ există șase sfere roșii conectate la respectivele sfere albe; adică unitățile octaedrice Mg (OH) ₆ . OH ^- acționează ca o punte de unire a două Mg ²⁺ de planuri diferite, ceea ce face ca straturile să se împletească.

De asemenea, se observă că atomii de hidrogen se orientează în sus și în jos și sunt în primul rând responsabili pentru forțele intermoleculare care mențin cele două straturi de Mg (OH) ₆ unități împreună .

Molecule neutre (cum ar fi alcooli, amoniac și azot) sau chiar anioni pot fi găzduite între aceste straturi, în funcție de cât de pozitive sunt (dacă există ioni Al ³⁺ sau Fe ³⁺ care înlocuiesc Mg ²⁺ ). „Umplere“ a acestor specii este limitată de suprafețele compuse din OH ^- anioni .

morfologii

Sticla cu două straturi hexagonale crește lent sau rapid. Totul depinde de parametrii de sinteză sau de preparare: temperatură, raport molar, agitare, solvenți, reactivi ca sursă de magneziu, baze sau agenți de precipitare etc. Pe măsură ce cristalul crește, definește microstructura sau morfologia nanoparticulelor sau agregatelor sale.

Astfel, aceste nanoparticule pot avea morfologii asemănătoare plăcii, trombocitelor sau globulelor. De asemenea, distribuția mărimilor lor se poate schimba, la fel și gradul de porozitate al solidelor rezultate.

Proprietăți

Aspectul fizic

Este un solid alb, granular sau pudră și inodor.

Masă molară

58.3197 g / mol.

Densitate

3,47 g / ml.

Punct de topire

350 ° C. La această temperatură se descompune în oxid, eliberând moleculele de apă conținute în cristalele sale:

Mg (OH) ₂ (s) => MgO (s) + H ₂ O (g)

Solubilitatea apei

0,004 g / 100 ml la 100 ° C; adică abia se dizolvă în apă clocotită, făcându-l un compus insolubil în apă. Cu toate acestea, pe măsură ce pH-ul scade (sau aciditatea crește), solubilitatea acestuia crește datorită formării complexului apos, Mg (OH ₂ ) ₆ .

Pe de altă parte, dacă Mg (OH) ₂ a absorbit CO ₂ , acesta va elibera gazul prins ca efervescență atunci când este dizolvat într-un mediu acid.

Indicele de refracție

1559

pH

O suspensie apoasă a acesteia are un pH care variază între 9,5 și 10,5. Deși aceste valori sunt normale, reflectă bazicitatea sa scăzută în comparație cu alte hidroxizi metalici (cum ar fi NaOH).

Capacitate de căldură

77,03 J / mol K

Unde este localizat?

Cristal vitros albastru pastelat al brucitului mineral. Sursa: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Hidroxidul de magneziu poate fi găsit în natură sub formă de brucită minerală, care se caracterizează prin culoarea albă transparentă, cu tonuri verzi sau albăstrui în funcție de impuritățile sale. De asemenea, brucita face parte din unele argile, cum ar fi cloritul, deoarece este întreruptă între straturile de silicați, unite de ioni metalici.

În brucită există și alți ioni în plus față de Mg ²⁺ , precum Al ³⁺ , Fe ³⁺ , Zn ²⁺ și Mn ²⁺ . Minereurile sale pot fi găsite în diferite regiuni sau lacuri din Scoția, Canada, Italia și SUA.

Din punct de vedere fizic, cristalele sale arată ca sticla topită (imaginea de sus), cu culori albe, cenușii, albăstrui sau verzui și transparente în exemplarele rare.

Acest mineral este unul dintre relele care afectează cimenturile și betonul, deoarece tinde să se extindă și să producă fracturi în ele. Cu toate acestea, nu absoarbe CO ₂ , astfel încât calcinarea sa nu contribuie la efectul de seră și, prin urmare, este o sursă adecvată de mineralogie (și cea mai bogată) pentru a obține magneziu, în plus față de apa de mare.

Nomenclatură

Mg (OH) ₂ are până la trei denumiri acceptate de IUPAC (în afara mineralogiei sau medicamentului). Acestea sunt foarte asemănătoare între ele, deoarece modul în care acestea se termină cu greu diferă.

De exemplu, „hidroxidul de magneziu” corespunde denumirii sale în conformitate cu nomenclatorul stocului, omitând (II) la sfârșit, deoarece +2 este aproape implicit singura stare de oxidare a magneziului.

„Dihidroxid de magneziu”, care indică cu prefixul numărătorului grec numărul de ioni OH ^- indicat în formulă conform nomenclaturii sistematice. Și „hidroxid de magneziu”, care se termină cu sufixul –ico, deoarece este starea de oxidare maximă și „unică” a magneziului, conform nomenclaturii tradiționale.

Celelalte denumiri, cum ar fi brucită sau magnezie de lapte, deși sunt înrudite direct cu acest compus, nu trebuie să fie menționate atunci când vine vorba de solidul cel mai pur sau ca un compus anorganic (reactiv, materie primă etc.).

Aplicații

neutralizer

Mg (OH) ₂ datorează solubilitatea sa scăzută în apă, faptul că este un excelent neutralizator al acidității; în caz contrar, ar alcaliniza mediul furnizând concentrații mari de OH ^- ioni , la fel ca și alte baze (electroliți puternici).

Astfel, Mg (OH) ₂ abia eliberează OH ^- , în același timp cu Reacționează H ₃ O ⁺ ioni pentru a forma complexul apos de magneziu, de asemenea , menționat mai sus. Fiind capabil să neutralizeze aciditatea mediilor apoase, este destinat tratării apelor uzate.

Este, de asemenea, un aditiv la alimente, îngrășăminte și anumite produse de igienă personală, cum ar fi pasta de dinți, deoarece reduce aciditatea acestora.

antiacid

Fiind ușor solubil în apă, acesta poate fi ingerata , fără a risca efectele OH sale ^- ioni (disociază foarte puțin ca un electrolit slab).

Această caracteristică, legată de subsecțiunea de mai sus, o face un antiacid pentru tratarea arsurilor la stomac, a bolilor gastrointestinale, a indigestiei și a constipației, vândute sub formula de lapte de magnezie.

Pe de altă parte, laptele de magnezie ajută, de asemenea, la combaterea ulcerilor enervante (rănile albe și roșii care apar în gură).

Ignifug

În secțiunea proprietăți a fost menționat că Mg (OH) ₂ descompune eliberarea de apă. Tocmai această apă ajută la oprirea avansului flăcărilor, deoarece absorb căldura pentru a se vaporiza și, la rândul lor, vaporii diluează gazele combustibile sau inflamabile.

Mineralul Brucite este adesea folosit industrial în acest scop, destinat ca material de umplere în anumite materiale, cum ar fi plasticul diferitelor polimeri (PVC, rășini, cauciucuri), cabluri sau tavane.

Catalizator

S- a dovedit că Mg (OH) ₂ sintetizat sub formă de nanoplate este eficient pentru catalizarea reducerilor chimice; de exemplu, 4-nitrofenol (Ph-NO ₂ ) la 4-aminofenol (Ph-NH ₂ ). De asemenea, acestea au activitate antibacteriană, deci ar putea fi folosit ca agent terapeutic.

Adsorbant

Unele solide Mg (OH) ₂ pot fi destul de poroase, în funcție de metoda de preparare a acestora. Prin urmare, ei găsesc aplicația ca adsorbanți.

În soluții apoase, moleculele de colorant se pot adsorbi (pe suprafețele lor), clarificând apa. De exemplu, sunt capabili să adsorbe colorantul carmin indigo prezent în fluxurile de apă.

Referințe

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică . (A patra editie). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Hidroxid de magneziu. Recuperat de la: en.wikipedia.org
3. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2019). Hidroxid de magneziu. Baza de date PubChem. CID = 14791. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Galeriile Ametistului. (2014). Brucita minerală. Recuperat din: galerii.com
5. Henrist și colab. (2003). Studiu morfologic al nanoparticulelor de hidroxid de magneziu
6. precipitat într-o soluție apoasă diluată. Journal of Crystal Growth 249, 321–330.
7. Saba J., Shanza RK, Muhammad RS (2018). Sinteza și analiza structurală a nanoparticulelor de hidroxid de magneziu mezoporos ca catalizator eficient.
8. Thimmasandra Narayan Ramesh și Vani Pavagada Sreenivasa. (2015). Îndepărtarea colorantului indigo carmin din soluție apoasă folosind hidroxid de magneziu ca adsorbant. Journal of Materials, vol. 2015, articol ID 753057, 10 pagini. doi.org/10.1155/2015/753057