МАГНЕЗИЕВ ХИДРОКСИД: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, НОМЕНКЛАТУРА, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

В магнезиев хидроксид е неорганично съединение като на химична формула Mg (OH) ₂. В чистата си форма е тъмно бяло твърдо вещество с аморфен вид; Въпреки това, с малко и точно съдържание на примеси, той се превръща в кристален твърд бруцит, минерал, който се намира в определени находища в природата и е богат източник на магнезий.

Това е слаб електролит или основа, така че дисоциацията му е с ниско съдържание на вода. Това свойство прави Mg (OH) ₂ добър неутрализатор на киселинността за консумация от човека; лек популярно известен като мляко от магнезиева суспензия. Освен това е забавител на пожара, като отделя вода по време на термичното си разлагане.

Твърда проба от магнезиев хидроксид. Източник: Chemicalinterest

Горното изображение показва някои твърди вещества от магнезиев хидроксид, в които може да се оцени неговият непрозрачен бял цвят. Колкото по-кристални са, те развиват стъклени и перлени повърхности.

Кристалната му структура е особена, тъй като създава двуслойни шестоъгълни кристали, които са обещаващи дизайни за проектиране на нови материали. Положителните им заряди играят важна роля в тези слоеве поради заместване на Mg ²⁺ с тривалентни катиони и от видовете, затворени между стените, съставени от ОН ^- аниони.

От друга страна, други приложения се получават в зависимост от морфологията на подготвените частици или наночастици; като катализатори или адсорбенти. Във всички тях съотношението 1: 2 се поддържа постоянно за Mg ²⁺: OH ^- йони, отразени в същата формула Mg (OH) ₂.

структура

Формула и октаедър

Йони, съставляващи магнезиев хидроксид. Източник: Клаудио Пистили

Горното изображение показва йони, които съставляват Mg (OH) ₂. Както се вижда, има два ОН ^- аниони за всеки катион Mg ²⁺, които взаимодействат електростатично, за да дефинират кристал с шестоъгълна структура. Същата формула показва, че съотношението Mg: OH е 1: 2.

Истинската кристална структура обаче е малко по-сложна, отколкото да приемаме прости Mg ²⁺ и OH ^- йони. Всъщност магнезият се характеризира с това, че има координационен номер 6, така че може да взаимодейства с до шест ОН ^-.

Така се образува октаедър Mg (OH) ₆, където очевидно кислородните атоми идват от ОН ^-; и кристалната структура сега опира до разглеждането на такива октаедри и как те взаимодействат помежду си.

В действителност, Mg (OH) ₆ единици в крайна сметка определят двупластови структури, които от своя страна са подредени в пространството, за да възникнат шестоъгълния кристал.

Двоен слой

Двуслойна структура на магнезиев хидроксид. Източник: Smokefoot

Горното изображение показва структурата на двойния слой магнезиев хидроксид (LDH, за съкращението му на английски: Слоести двойни хидроксиди). Зелените сфери представляват йони на Mg ²⁺, които могат да бъдат заменени от други с по-висок заряд, за да генерират положителен заряд в слоя.

Обърнете внимание, че около всеки Mg ²⁺ има шест червени сфери, свързани към съответните им бели сфери; тоест октаедричните единици Mg (OH) ₆. OH ^- действа като мост за присъединяване на два Mg ²⁺ от различни равнини, което прави слоевете да се преплитат.

По същия начин се наблюдава, че водородните атоми сочат нагоре и надолу и са отговорни предимно за междумолекулните сили, които държат двата слоя на Mg (OH) ₆ единици заедно.

Неутрални молекули (като алкохоли, амоняк и азот) или дори аниони могат да бъдат поместени между тези слоеве, в зависимост от това колко положителни са те (ако има йони Al ³⁺ или Fe ^3+, заместващи Mg ²⁺). "Пълнителят" на тези видове е ограничен от повърхностите, съставени от ОН ^- аниони.

Морфологията

Двуслойното шестоъгълно стъкло расте бавно или бързо. Всичко зависи от параметрите на синтеза или препарата: температура, моларно съотношение, разбъркване, разтворители, реагенти като източник на магнезий, основи или утаяващи агенти и др. Докато кристалът расте, той определя микроструктурата или морфологията на своите наночастици или агрегати.

По този начин, тези наночастици могат да имат морфология, наподобяваща карфиол, тромбоцитна или глобулова форма. По същия начин разпределението на техните размери може да се промени, както и степента на порьозност на получените твърди частици.

Имоти

Външен вид

Това е бяло, гранулирано или прахообразно твърдо вещество и без мирис.

Моларна маса

58.3197 g / mol.

плътност

3,47 g / mL.

Точка на топене

350 ° С. При тази температура той се разлага на оксид, като отделя водни молекули, съдържащи се в неговите кристали:

Mg (OH) ₂ (S) => MgO (и) + H ₂ O (ж)

Разтворимост във вода

0,004 g / 100 mL при 100 ° С; тоест, той почти не се разтваря във вряща вода, което го прави неразтворимо съединение във вода. Въпреки това, като намалява рН (или увеличава киселинността), неговата разтворимост се увеличава в резултат на образуването на комплекс водната, Mg (OH ₂) ₆.

От друга страна, ако Mg (OH) ₂ е абсорбирал CO ₂, той ще освободи задържания газ като ефервесценция, когато се разтвори в кисела среда.

Рефракционен индекс

1559

рН

Водната му суспензия има рН, което варира между 9,5 и 10,5. Въпреки че тези стойности са нормални, това отразява ниската му основна стойност в сравнение с други метални хидроксиди (като NaOH).

Топлинен капацитет

77.03 J / mol K

Къде се намира?

Пастелно син стъкловиден кристал на минерала бруцит. Източник: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Магнезиевият хидроксид може да се намери в природата като минерал бруцит, който се характеризира с прозрачния си бял цвят, със зелени или синкави тонове в зависимост от примесите му. По същия начин бруцитът е част от някои глини, като хлорит, тъй като е запечатан между слоевете силикати, съединени от метални йони.

В бруцита има и други йони в допълнение към Mg ²⁺, като Al ³⁺, Fe ³⁺, Zn ²⁺ и Mn ²⁺. Рудите му могат да бъдат намерени в различни региони или езера на Шотландия, Канада, Италия и САЩ.

Физически кристалите му приличат на разтопено стъкло (горно изображение), с бели, сивкави, синкави или зеленикави цветове и прозрачни в редки образци.

Този минерал е едно от злините, които засягат циментите и бетона, тъй като има тенденция да се разширява и причинява фрактури в тях. Той обаче не абсорбира CO ₂, така че калцинирането му не допринася за парниковия ефект и следователно е подходящ минералогичен източник (и най-богатият) за получаване на магнезий в допълнение към морската вода.

номенклатура

Mg (OH) ₂ има до три имена, приети по IUPAC (извън минералогията или медицината). Те са много сходни помежду си, тъй като начинът, по който завършват, почти не се различава.

Например, „магнезиев хидроксид“ съответства на името му според номенклатурата на запасите, като пропуска (II) в края, тъй като +2 е почти по подразбиране единственото окислително състояние на магнезия.

„Магнезиев дихидроксид“, обозначаващ с префикса на гръцкия числител броя на OH йони ^- посочен във формулата според системната номенклатура. И „магнезиев хидроксид“, завършващ със суфикса –ico, тъй като това е максималното и „само“ окислително състояние на магнезия, според традиционната номенклатура.

Другите имена, като бруцит или млечна магнезия, въпреки че са пряко свързани с това съединение, не бива да се споменават, когато става дума за най-чистото му твърдо вещество, или като неорганично съединение (реагент, суровина и др.).

Приложения

Neutralizer

Mg (OH) ₂ дължи на ниската си разтворимост във вода факта, че е отличен неутрализатор на киселинността; в противен случай би основал средата, като осигури големи концентрации на OH ^- йони, както и други основи (силни електролити).

Така, Mg (OH) ₂ едва освобождава OH ^-, в същото време, че той реагира с Н ₃ О ⁺ йони за образуване на воден разтвор на комплекс на магнезий, също споменато по-горе. Като може да неутрализира киселинността на водната среда, той е предназначен за пречистване на отпадни води.

Освен това е добавка към храна, торове и някои продукти за лична хигиена, като паста за зъби, тъй като намалява тяхната киселинност.

Антиациди

Тъй като е слабо разтворим във вода, той може да бъде погълнат, без да рискува ефектите на своите ОН ^- йони (разделя се много малко като слаб електролит).

Тази характеристика, свързана с горния подраздел, го прави антиацидно средство за лечение на киселини, стомашно-чревни заболявания, лошо храносмилане и запек, продавани под формулата на магнезиево мляко.

От друга страна, магнезиевото мляко също помага в борбата с досадните рани (белите и червените рани, които се появяват в устата).

Огнезащитен

В раздела за свойствата беше споменато, че Mg (OH) ₂ разлага отделянето на вода. Точно тази вода спомага за спиране на напредването на пламъците, тъй като те поглъщат топлина, за да се изпарят, а от своя страна парите разреждат запалимите или запалимите газове.

Бруцитният минерал често се използва индустриално за тази цел, предназначен като пълнител в определени материали, като пластмаси от различни полимери (PVC, смоли, гуми), кабели или тавани.

катализатор

Показано е, че Mg (OH) _2, синтезиран като нанопласти, е ефективен за катализиране на химическите редукции; например, 4-нитрофенол (Ph-NO ₂) на 4-аминофенол (Ph-NH ₂). По същия начин те имат антибактериално действие, така че могат да се използват като терапевтично средство.

адсорбент

Някои твърди частици на Mg (OH) ₂ могат да бъдат доста порести, в зависимост от метода на тяхното получаване. Следователно те намират приложение като адсорбенти.

Във водни разтвори молекулите на багрилото могат да се адсорбират (по повърхностите им), като се избистрят водата. Например, те са способни да адсорбират багрилото индиго кармин, присъстващо в потоци вода.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Магнезиев хидроксид. Възстановено от: en.wikipedia.org
3. Национален център за информация за биотехнологиите. (2019). Магнезиев хидроксид. PubChem база данни. CID = 14791. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Галерии на аметист. (2014). Минералът бруцит. Възстановена от: galleries.com
5. Henrist et al. (2003 г.). Морфологично изследване на наночастиците от магнезиев хидроксид
6. утайка в разреден воден разтвор. Списание за растеж на кристалите 249, 321–330.
7. Saba J., Shanza RK, Muhammad RS (2018). Синтез и структурен анализ на наночастиците от мезопорен магнезиев хидроксид като ефективен катализатор.
8. Thimmasandra Narayan Ramesh и Vani Pavagada Sreenivasa. (2015). Отстраняване на багрилото на индиго кармин от воден разтвор с използване на магнезиев хидроксид като адсорбент. Списание за материали, кн. 2015 г., номер на артикул 753057, 10 страници. doi.org/10.1155/2015/753057