MAGNESIUMHYDROKSIDI: RAKENNE, OMINAISUUDET, NIMIKKEISTÖ, KÄYTTÖ - KEMIA - 2025

Magnesiumhydroksidi on epäorgaaninen yhdiste, jolla kemiallinen kaava Mg (OH) ₂. Puhtaassa muodossaan se on tylsää valkoista kiinteää ainetta, amorfinen ulkonäkö; Pienellä ja täsmällisellä epäpuhtauksien pitoisuudella se kuitenkin muuttuu kiteiseksi kiinteäksi brusiitiksi, mineraaliksi, jota esiintyy tietyissä luonnon talletuksissa, ja se on rikas magnesiumlähde.

Se on heikko elektrolyytti tai emäs, joten sen dissosioituminen on vähäistä vedessä. Tämä ominaisuus tekee Mg (OH) _{2: sta} hyvän happamuuden neutraloijan ihmisten ravinnoksi; lääke, joka tunnetaan nimellä magnesiumsuspensio. Se on myös palonestoaine vapauttamalla vettä lämpöhajoamisensa aikana.

Kiinteä näyte magnesiumhydroksidia. Lähde: Chemicalinterest

Yläkuvassa on esitetty joitain magnesiumhydroksidin kiinteitä aineita, joissa sen läpinäkymätön valkoinen väri voidaan arvioida. Kiteisempiä ne kehittävät lasimaisia ​​ja helmiäisiä pintoja.

Sen kiteinen rakenne on erikoinen, koska se muodostaa kaksikerroksisia kuusikulmaisia ​​kiteitä, jotka ovat lupaavia malleja uusien materiaalien suunnittelulle. Näissä kerroksissa niiden positiivisilla varauksilla on tärkeä rooli johtuen Mg ^{2 +}: n korvaamisesta kolmiarvoisilla kationeilla ja lajeilla, jotka ovat rajoittuneet OH ^- anioneista koostuvien seinien väliin.

Toisaalta muut sovellukset johdetaan valmistettujen hiukkasten tai nanohiukkasten morfologiasta riippuen; katalysaattoreina tai adsorbentteina. Kaikki ne, 1: 2-suhde pidetään vakiona Mg ²⁺: OH ^- ioneja, mikä näkyy saman kaavan Mg (OH) ₂.

Rakenne

Kaava ja oktaedri

Ionit, jotka muodostavat magnesiumhydroksidin. Lähde: Claudio Pistilli

Yläkuva näyttää ionit, jotka muodostavat Mg (OH) _{2: n}. Kuten voidaan nähdä, on kaksi OH ^- anionien kunkin Mg ²⁺ kationi, joka vuorovaikutuksessa sähköstaattisesti määritellä kide, jolla on kuusikulmainen rakenne. Sama kaava osoittaa, että Mg: OH-suhde on 1: 2.

Todellinen kiderakenne on kuitenkin hieman monimutkaisempi kuin olettaa yksinkertaiset Mg ^{2+ -} ja OH ^- ionit. Itse asiassa magnesiumille on tunnusomaista, että sen koordinaatioluku on 6, joten se voi olla vuorovaikutuksessa jopa kuuden OH ^{- kanssa}.

Siten, oktaedrin Mg (OH) _{6 on muodostettu}, jossa happiatomien ilmeisesti peräisin OH ^-; ja kiderakenne lepää nyt ottaen huomioon tällainen oktaedra ja kuinka ne ovat vuorovaikutuksessa keskenään.

Itse asiassa Mg (OH) ₆ -yksiköt lopulta määrittelevät kaksikerroksiset rakenteet, jotka puolestaan ​​on järjestetty avaruuteen heksagonaalisen kiteen muodostamiseksi.

Kaksikerros

Kaksikerroksinen magnesiumhydroksidin rakenne. Lähde: savujalka

Yläkuva näyttää magnesiumhydroksidin kaksoiskerroksen rakenteen (LDH, lyhennettä varten englanniksi: Layered double hydroxides). Vihreät pallot edustavat Mg ²⁺ -ioneja, jotka voidaan korvata muilla korkeammalla varauksella positiivisen varauksen muodostamiseksi kerroksessa.

Huomaa, että jokaisen Mg ^{2+: n} ympärillä on kuusi punaista palloa, jotka on kytketty vastaaviin valkoisiin palloihin; ts. oktaedriset yksiköt Mg (OH) ₆. OH ^- toimii sillana kahden eri Mg ^{2+ -tason} yhdistämiseksi, mikä saa kerrokset kietoutumaan toisiinsa.

Samoin havaitaan, että vetyatomit osoittavat ylös ja alas, ja ovat ensisijaisesti vastuussa molekyylien välisistä voimista, jotka pitävät Mg (OH) _6- yksiköiden kaksi kerrosta yhdessä.

Neutraali molekyylit (kuten alkoholit, ammoniakki ja typpi) tai jopa anionit voidaan sijoittaa näiden kerrosten väliin riippuen siitä, kuinka positiiviset ne ovat (jos Mg ^{2+: ta} korvaa Al ^3+- tai Fe ³⁺ -ionit). Näiden lajien "täyteaine" rajoittuu pintaan, joka koostuu OH ^- anioneista.

morfologiaa

Kaksikerroksinen, kuusikulmainen lasi kasvaa hitaasti tai nopeasti. Kaikki riippuu synteesi- tai valmistusparametreista: lämpötila, moolisuhde, sekoittaminen, liuottimet, reagenssit magnesiumlähteenä, emäkset tai saostusaineet jne. Kiteen kasvaessa se määrittelee nanohiukkastensa tai aggregaattiensa mikrorakenteen tai morfologian.

Siksi näillä nanohiukkasilla voi olla kukkakaalin kaltaisia ​​levy-, verihiutale- tai pallomaisia ​​morfologioita. Samoin niiden koon jakauma voi muuttua, samoin kuin tuloksena olevien kiinteiden aineiden huokoisuusaste.

ominaisuudet

Fyysinen ulkonäkö

Se on valkoinen, rakeinen tai jauhemainen kiinteä aine ja hajuton.

Moolimassa

58,3197 g / mol.

Tiheys

3,47 g / ml.

Sulamispiste

350 ° C. Tässä lämpötilassa se hajoaa oksidiksi vapauttamalla kiteissään olevat vesimolekyylit:

Mg (OH) ₂ (s) => MgO (s) + H ₂ O (g)

Vesiliukoisuus

0,004 g / 100 ml 100 ° C: ssa; toisin sanoen se liukenee tuskin kiehuvaan veteen, jolloin siitä tulee veteen liukenematon yhdiste. Kuitenkin, kun pH-arvo laskee (tai happamuus kasvaa), sen liukoisuus kasvaa johtuen kompleksin muodostumista vesiliuosta, Mg (OH ₂) ₆.

Toisaalta, jos Mg (OH) ₂ on imeytynyt CO ₂, se vapauttaa loukkuun kaasun kuplintaa, kun ne liuotetaan happamassa väliaineessa.

Taitekerroin

1559

pH

Sen vesisuspension pH on välillä 9,5 - 10,5. Vaikka nämä arvot ovat normaaleja, se heijastaa sen heikkoa emäksisyyttä verrattuna muihin metallihydroksideihin (kuten NaOH).

Lämpökapasiteetti

77,03 J / mol K

Missä se sijaitsee?

Mineraalibrusitin pastellinsininen lasimainen kide. Lähde: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Magnesiumhydroksidia voidaan löytää luonnosta mineraalibrusiittina, jolle on ominaista sen läpinäkyvä valkoinen väri, epäpuhtauksista riippuen vihreillä tai sinertävillä sävyillä. Samoin brusiitti on osa joihinkin saveja, kuten kloriitti, koska se on kerrostettu silikaattikerrosten väliin, jotka on liitetty metalli-ioneilla.

Brusiitissa on muita ioneja Mg ^{2+: n} lisäksi, kuten Al ³⁺, Fe ³⁺, Zn ²⁺ ja Mn ²⁺. Sen malmeja löytyy Skotlannin, Kanadan, Italian ja Yhdysvaltojen eri alueilta tai järvistä.

Fysikaalisesti sen kiteet näyttävät sulalta lasilta (yläkuva), väreillä valkoisia, harmahtavia, sinertäviä tai vihertäviä ja läpinäkyviä harvoissa näytteissä.

Tämä mineraali on yksi pahoista sementteihin ja betoniin, koska sillä on taipumus laajentua ja aiheuttaa murtumia niihin. Kuitenkin, se ei absorboi CO ₂, joten sen kalsinointi ei edistä kasvihuoneilmiötä ja, näin ollen, se on sopiva mineralogisia lähde (ja rikkain), jolloin saatiin magnesiumin, lisäksi merivesi.

nimistö

Mg (OH) _{2: lla} on enintään kolme IUPAC: n hyväksymää nimeä (mineralogian tai lääketieteen ulkopuolella). Ne ovat hyvin samankaltaisia ​​toistensa kanssa, koska tapa, jolla ne päättyvät, vaihtelee tuskin.

Esimerkiksi 'magnesiumhydroksidi' vastaa nimitystään varastonimikkeistön mukaisesti, jättäen lopussa (II), koska +2 on melkein oletuksena ainoa magnesiumin hapetustila.

”Magnesiumdihydroksidi”, joka osoittaa kreikkalaisella numeromerkinnällä OH-ionien määrän ^- ilmoitetaan kaavassa systemaattisen nimikkeistön mukaisesti. Ja 'magnesiumhydroksidi', päättyen loppuliitteeseen –ico, koska se on magnesiumin suurin ja "ainoa" hapetustila perinteisen nimikkeistön mukaan.

Muita nimiä, kuten brusiitti tai maito-magnesia, vaikka ne liittyvät suoraan tähän yhdisteeseen, ei ole tarkoituksenmukaista viitata siihen puhtaan puhtaimpana kiinteänä aineenaan tai epäorgaanisena yhdisteenä (reagenssi, raaka-aine jne.).

Sovellukset

Neutralizer

Mg (OH) ₂ johtuu alhaisesta vesiliukoisuudestaan ​​siitä, että se on erinomainen happamuuden neutraloija; muuten se emäksittäisi elatusainetta tarjoamalla suuria pitoisuuksia OH ^- ioneja, samoin kuin muut emäkset (vahvat elektrolyytit).

Siten, Mg (OH) ₂ tuskin vapauttaa OH ^-, samalla se reagoi H ₃ O ⁺ ionien kompleksin muodostamiseksi vesipitoisen magnesium-, myös edellä mainittuja. Kyky neutraloimaan vesipitoisten väliaineiden happamuus on tarkoitettu jäteveden käsittelyyn.

Se on lisäaine myös ruokaan, lannoitteisiin ja tiettyihin henkilökohtaisiin hygieniatuotteisiin, kuten hammastahnaan, koska se vähentää niiden happamuutta.

antasidin

Koska se liukenee veteen vähän, se voidaan nielty ottamatta riskiä sen OH ^- ionien vaikutuksille (se dissosioituu hyvin vähän heikkona elektrolyyttinä).

Tämä ominaisuus, joka liittyy yllä olevaan alajaksoon, tekee siitä antasidia, joka hoidetaan närästysten, ruuansulatuskanavan sairauksien, ruoansulatushäiriöiden ja ummetuksen hoidossa ja jota myydään magnesiamaiton avulla.

Toisaalta magneesian maito auttaa myös torjumaan ärsyttäviä katkerahaavoja (suussa esiintyvät valkoiset ja punaiset haavat).

Tulenkestävä

Ominaisuuksien osassa mainittiin, että Mg (OH) ₂ hajoaa vapauttaen vettä. Juuri tämä vesi auttaa estämään liekkien etenemisen, koska ne imevät lämpöä höyrystymiseen ja höyryt puolestaan ​​laimentavat palavia tai palavia kaasuja.

Brucite-mineraalia käytetään usein teollisesti tähän tarkoitukseen, ja se on tarkoitettu täyteaineeksi tietyissä materiaaleissa, kuten erilaisten polymeerien (PVC, hartsit, kumit), kaapeleiden tai kattojen muoveissa.

katalyytti

Nanoplaadina syntetisoidun Mg (OH) _{2: n} on osoitettu olevan tehokas katalysoimaan kemiallisia pelkistyksiä; esimerkiksi, 4-nitrofenolia (Ph-NO ₂) 4-aminofenolin (Ph-NH ₂). Samoin näillä on antibakteerista vaikutusta, joten niitä voitaisiin käyttää terapeuttisena aineena.

adsorbentti

Jotkut Mg (OH) _2- kiintoaineet voivat olla melko huokoisia, riippuen niiden valmistusmenetelmästä. Siksi ne löytävät sovelluksen adsorbentteina.

Vesiliuoksissa värimolekyylit voivat adsorboitua (niiden pinnalle) selkeyden vettä. Esimerkiksi ne kykenevät adsorboimaan vesivirroissa esiintyvän indigokarmiiniväriaineen.

Viitteet

1. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Magnesiumhydroksidi. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
3. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2019). Magnesiumhydroksidi. PubChem-tietokanta. CID = 14791. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Ametistigalleriat. (2014). Mineraalinen brusiitti. Palautettu osoitteesta: galleries.com
5. Henrist et ai. (2003). Magnesiumhydroksidinanohiukkasten morfologinen tutkimus
6. saostui laimeaseen vesiliuokseen. Journal of Crystal Growth 249, 321–330.
7. Saba J., Shanza RK, Muhammad RS (2018). Mesopooristen magnesiumhydroksidinanohiukkasten synteesi ja rakenneanalyysi tehokkaana katalysaattorina.
8. Thimmasandra Narayan Ramesh ja Vani Pavagada Sreenivasa. (2015). Indigokarmiiniväriaineen poistaminen vesiliuoksesta käyttämällä magnesiumhydroksidia adsorbenttina. Journal of Materials, voi. 2015, artikkeli ID 753057, 10 sivua. doi.org/10.1155/2015/753057