MAGNESIUMHYDROXID: STRUKTUR, EGENSKAPER, NOMENKLATUR, ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2026

Den magnesiumhydroxid är en oorganisk förening som har den kemiska formeln Mg (OH) ₂ . I sin rena form är det ett tråkigt vitt fast ämne med ett amorft utseende; Men med ett litet och exakt innehåll av föroreningar förvandlas det till den kristallina fasta bruciten, ett mineral som finns i vissa avlagringar i naturen, och är en rik källa till magnesium.

Det är en svag elektrolyt eller bas, så dess dissociation är låg i vatten. Den här egenskapen gör Mg (OH) _{2 till} en god surhetsneutralisator för konsumtion; botemedel populärt känd som mjölk av magnesia suspension. Det är också ett brandhämmande medel genom att släppa vatten under dess termiska sönderdelning.

Fast prov av magnesiumhydroxid. Källa: Chemical interesse

I den övre bilden visas vissa magnesiumhydroxidfastämnen, i vilka dess ogenomskinliga vita färg kan uppskattas. Ju mer kristallina de är, de utvecklar glasartade och pärliga ytor.

Dess kristallina struktur är märklig eftersom den upprättar dubbelskiktade sexkantiga kristaller, som är lovande design för design av nya material. Deras positiva laddningar spelar en viktig roll i dessa lager på grund av substitution av Mg ²⁺ med trivalenta katjoner, och de arter som begränsas mellan väggarna består av OH ^- joner .

Å andra sidan härrör andra tillämpningar beroende på morfologin hos de beredda partiklarna eller nanopartiklarna; som katalysatorer eller adsorbenter. I alla av dem hålls förhållandet 1: 2 konstant för Mg ²⁺ : OH ^- joner , reflekterat i samma formel Mg (OH) ₂ .

Strukturera

Formel och oktaeder

Joner som utgör magnesiumhydroxid. Källa: Claudio Pistilli

Den övre bilden visar joner som utgör Mg (OH) ₂ . Såsom kan ses, det finns två OH ^- anjoner för varje Mg ²⁺ katjon , vilka samverkar elektrostatiskt för att definiera en kristall med en hexagonal struktur. Samma formel indikerar att Mg: OH-förhållandet är 1: 2.

Den sanna kristallstrukturen är dock lite mer komplicerad än att anta enkla Mg ²⁺ och OH ^- joner . Faktum är att magnesium kännetecknas av att ha ett koordinationsnummer på 6, så det kan interagera med upp till sex OH ^- .

Således _bildas oktaeder Mg (OH) ₆ , där syreatomerna uppenbarligen kommer från OH ^- ; och kristallstrukturen vilar nu på att tänka på sådana oktaedra och hur de interagerar med varandra.

I själva verket slutar Mg (OH) _6- enheterna med att definiera dubbelskiktade strukturer som i sin tur är anordnade i rymden för att komma från den hexagonala kristallen.

Dubbelt lager

Dubbelskiktsstruktur av magnesiumhydroxid. Källa: Smokefoot

Den övre bilden visar strukturen för det dubbla lagret magnesiumhydroxid (LDH, för dess förkortning på engelska: Layered double hydroxides). De gröna sfärerna representerar Mg ²⁺ -jonerna , som kan ersättas av andra med en högre laddning för att generera en positiv laddning i skiktet.

Observera att runt varje Mg ²⁺ finns sex röda sfärer anslutna till deras respektive vita sfärer; det vill säga de oktaedriska enheterna Mg (OH) ₆ . OH ^- fungerar som en bro för att sammanfoga två Mg ²⁺ av olika plan, vilket gör att lagren sammanflätas.

Likaså observeras att väteatomer pekar uppåt och nedåt och huvudsakligen är ansvariga för de intermolekylära krafterna som håller de två skikten av Mg (OH) _6- enheter samman .

Neutrala molekyler (såsom alkoholer, ammoniak och kväve) eller till och med anjoner kan placeras mellan dessa lager, beroende på hur positiva de är (om det finns Al ³⁺ eller Fe ³⁺ joner som ersätter Mg ²⁺ ). Den "fyllmedel" av dessa arter begränsas av ytorna består av OH ^- anjoner .

morfologier

Dubbelskiktat sexkantigt glas växer långsamt eller snabbt. Det beror på syntes- eller beredningsparametrarna: temperatur, molförhållande, omrörning, lösningsmedel, reagens som en källa till magnesium, baser eller utfällningsmedel etc. När kristallen växer definierar den mikrostrukturen eller morfologin hos dess nanopartiklar eller aggregat.

Således kan dessa nanopartiklar ha blomkålliknande plattor, blodplättar eller kula-liknande morfologier. På samma sätt kan fördelningen av deras storlek ändras, liksom graden av porositet hos de resulterande fasta partiklarna.

Egenskaper

Fysiskt utseende

Det är ett vitt, granulärt eller pulverformigt fast ämne och luktfritt.

Molmassa

58,3197 g / mol.

Densitet

3,47 g / ml.

Smältpunkt

350 ° C Vid denna temperatur sönderdelas den till oxid genom att frigöra vattenmolekylerna i kristallerna:

Mg (OH) ₂ (s) => MgO (s) + H ₂ O (g)

Vattenlöslighet

0,004 g / 100 ml vid 100 ° C; det vill säga, det löses knappt i kokande vatten, vilket gör det till en olöslig förening i vatten. Emellertid, såsom de pH minskar (eller surheten ökar), dess lösligheten ökar på grund av bildningen av komplexet vattenhaltiga, Mg (OH ₂ ) ₆ .

Å andra sidan, om Mg (OH) ₂ har absorberat CO ₂ , kommer det att frigöra den instängda gasen som brus när den upplöses i ett surt medium.

Brytningsindex

1559

pH

En vattenhaltig suspension därav har ett pH som varierar mellan 9,5 och 10,5. Även om dessa värden är normala, återspeglar det dess låga basalitet jämfört med andra metallhydroxider (t.ex. NaOH).

Värmekapacitet

77,03 J / mol K

Var ligger den?

Pastellblå vitrös kristall av mineralen brucite. Källa: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Magnesiumhydroxid finns i naturen som mineralet brucite, som kännetecknas av sin transparenta vita färg, med gröna eller blåaktiga toner beroende på dess föroreningar. På samma sätt är brucite en del av vissa leror, till exempel klorit, eftersom den är klämd mellan skikten av silikater, förenade med metalljoner.

I brucite finns det andra joner förutom Mg ²⁺ , såsom Al ³⁺ , Fe ³⁺ , Zn ²⁺ och Mn ²⁺ . Dess malmer finns i olika regioner eller sjöar i Skottland, Kanada, Italien och USA.

Fysiskt ser dess kristaller ut som smält glas (toppbild), med vita, gråaktiga, blåaktiga eller grönaktiga färger och transparenta i sällsynta exemplar.

Detta mineral är ett av de ondska som påverkar cement och betong, eftersom det tenderar att expandera och orsaka sprickor i dem. Den absorberar emellertid inte CO ₂ , så dess kalcinering bidrar inte till växthuseffekten och därför är det en lämplig mineralogisk källa (och den rikaste) att få magnesium utöver havsvatten.

Nomenklatur

Mg (OH) ₂ har upp till tre IUPAC-accepterade namn (utanför mineralogi eller medicin). Dessa är väldigt lik varandra, eftersom sättet att de slutar knappast varierar.

Exempelvis motsvarar 'magnesiumhydroxid' sitt namn enligt stamnomenklaturen och utelämnar (II) i slutet eftersom +2 nästan som standard är det enda oxidationsläget för magnesium.

"Magnesiumdihydroxid", som anger med den grekiska tecknaren prefixet antal OH-joner ^- anges i formeln enligt den systematiska nomenklaturen. Och 'magnesiumhydroxid', som slutar med suffixet –ico eftersom det är det maximala och "enda" oxidationstillståndet för magnesium, enligt traditionell nomenklatur.

De andra namnen, såsom brucite eller mjölkmagnesia, även om de är direkt relaterade till denna förening, bör den inte hänvisas till när det gäller dess renaste fasta substans eller som en oorganisk förening (reagens, råmaterial, etc.).

tillämpningar

Neutralizer

Mg (OH) _{2 är} tack vare dess låga löslighet i vatten det faktum att det är en utmärkt neutralisator av surhet; annars skulle det gör basisk mediet genom att tillhandahålla stora koncentrationer av OH ^- joner , liksom andra baser (starka elektrolyter).

Sålunda, Mg (OH) ₂ släpper knappt OH ^- , samtidigt det reagerar med H ₃ O ⁺ -joner för att bilda den vattenhaltiga magnesiumkomplexet, också nämnts ovan. För att neutralisera surheten i vattenhaltiga medier är den avsedd för behandling av avloppsvatten.

Det är också en tillsats till livsmedel, gödningsmedel och vissa personliga hygienprodukter, som tandkräm, eftersom det minskar deras surhet.

antacida

Är något lösligt i vatten, kan det intas utan att riskera effekterna av dess OH ^- joner (den dissocierar mycket lite som en svag elektrolyt).

Denna egenskap, kopplad till avsnittet ovan, gör den till en antacida för att behandla halsbränna, mag-tarmsjukdomar, matsmältningsbesvär och förstoppning, som säljs under formeln mjölk av magnesia.

Å andra sidan hjälper magnesiummjölk också till att bekämpa irriterande canksår (de vita och röda sår som förekommer i munnen).

Brandskyddsmedel

I egenskapsavsnittet nämndes att Mg (OH) ₂ sönderdelar frisläppande vatten. Exakt, detta vatten hjälper till att stoppa framåtriktningen av lågorna, eftersom de absorberar värme för att förångas, och i sin tur spånar ångorna de brännbara eller brandfarliga gaserna.

Brucite-mineral används ofta industriellt för detta ändamål, avsett som ett fyllmedel i vissa material, till exempel plast av olika polymerer (PVC, hartser, gummi), kablar eller tak.

Katalysator

Mg (OH) _{2 som} syntetiserats som nanoplater har visats vara effektiv för att katalysera kemiska reduktioner; till exempel, 4-nitrofenol (Ph-NO ₂ ) till 4-aminofenol (Ph-NH ₂ ). På samma sätt har dessa antibakteriell aktivitet, så det kan användas som ett terapeutiskt medel.

adsorbent

Vissa Mg (OH) _2- fasta ämnen kan vara ganska porösa, beroende på metoden för deras framställning. Därför finner de applikationer som adsorbenter.

I vattenhaltiga lösningar kan färgmolekyler adsorbera (på deras ytor) och klargöra vattnet. Till exempel kan de adsorbera indigo-karminfärgämnet som finns i vattenströmmar.

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi . (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Magnesiumhydroxid. Återställd från: en.wikipedia.org
3. National Center for Biotechnology Information. (2019). Magnesiumhydroxid. PubChem-databas. CID = 14791. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Ametistgallerier. (2014). Mineralet brucite. Återställd från: galleries.com
5. Henrist et al. (2003). Morfologisk studie av magnesiumhydroxid-nanopartiklar
6. fälldes ut i utspädd vattenlösning. Journal of Crystal Growth 249, 321–330.
7. Saba J., Shanza RK, Muhammad RS (2018). Syntes och strukturell analys av mesoporösa magnesiumhydroxid-nanopartiklar som effektiv katalysator.
8. Thimmasandra Narayan Ramesh och Vani Pavagada Sreenivasa. (2015). Borttagning av indigo-karminfärg från vattenlösning med användning av magnesiumhydroxid som ett adsorptionsmedel. Journal of Materials, vol. 2015, artikel ID 753057, 10 sidor. doi.org/10.1155/2015/753057