ГІДРОКСИД МАГНІЮ: СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, НОМЕНКЛАТУРА, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Гідроксид магнію являє собою неорганічну сполуку , що має в хімічній формулі Mg (OH) ₂ . У чистому вигляді це тьмяне біле тверде тіло з аморфним виглядом; Однак з малим і точним вмістом домішок він перетворюється на кристалічний твердий бруцит, мінерал, який міститься в певних родовищах у природі, і є багатим джерелом магнію.

Це слабкий електроліт або основа, тому його дисоціація мало у воді. Ця властивість робить Mg (OH) ₂ хорошим нейтралізатором кислотності для споживання людиною; засіб, відомий як молоко з суспензії магнезії. Він також є вогнезахисним фактором, виділяючи воду під час її термічного розкладання.

Твердий зразок гідроксиду магнію. Джерело: Chemicalinterest

На верхньому зображенні представлені деякі тверді речовини гідроксиду магнію, в яких його непрозорий білий колір можна оцінити. Чим вони кристалічніші, тим вони утворюють склоподібні та перлинні поверхні.

Його кристалічна структура є своєрідною, оскільки вона створює двошарові гексагональні кристали, які є перспективними конструкціями для проектування нових матеріалів. Їх позитивні заряди відіграють важливу роль у цих шарах за рахунок заміщення Mg ²⁺ тривалентними катіонами та виду, обмеженого між стінками, що складаються з ОН ^- аніонів .

З іншого боку, інші застосування виникають залежно від морфології підготовлених частинок або наночастинок; як каталізатори або адсорбенти. У всіх них співвідношення 1: 2 підтримується постійним для іонів Mg ²⁺ : OH ^- , відображених у тій же формулі Mg (OH) ₂ .

Будова

Формула та октаедр

Іони, що входять до складу гідроксиду магнію. Джерело: Клаудіо Пістіллі

На верхньому зображенні показані іони, що складають Mg (OH) ₂ . Як видно, є два OH ^- аніони для кожного катіона Mg ²⁺ , які взаємодіють електростатично для визначення кристала з шестикутною структурою. Ця ж формула вказує, що співвідношення Mg: OH дорівнює 1: 2.

Однак справжня кристалічна структура є дещо складнішою, ніж припускати прості іони Mg ²⁺ та OH ^- . Насправді магній характеризується тим, що має координаційне число 6, тому він може взаємодіяти до шести ОН ^- .

Таким чином, _{утворюється} октаедр Mg (OH) ₆ , де атоми кисню, очевидно, походять з ОН ^- ; а кристалічна структура тепер опирається на розгляд таких октаедрів та на те, як вони взаємодіють між собою.

Фактично, одиниці Mg (OH) _{6 в} кінцевому підсумку визначають двошарові структури, які, в свою чергу, розташовані в просторі, щоб зароджувати шестикутний кристал.

Подвійний шар

Двошарова структура гідроксиду магнію. Джерело: Smokefoot

На верхньому зображенні показана структура подвійного шару гідроксиду магнію (LDH, для його абревіатури англійською мовою: Шаруваті подвійні гідроксиди). Зелені сфери представляють іони Mg ²⁺ , які можуть бути замінені іншими з більш високим зарядом для створення позитивного заряду в шарі.

Зауважте, що навколо кожного Mg ²⁺ є шість червоних сфер, з'єднаних з їх відповідними білими сферами; тобто октаедричні одиниці Mg (OH) ₆ . ОН ^- виступає мостом для з'єднання двох Mg ²⁺ різних площин, завдяки чому шари переплітаються.

Так само спостерігається, що атоми водню спрямовуються вгору і вниз і, головним чином, відповідають за міжмолекулярні сили, що утримують два шари Mg (OH) ₆ одиниць разом .

Нейтральні молекули (такі як спирти, аміак та азот) або навіть аніони можуть розміщуватися між цими шарами, залежно від того, наскільки вони позитивні (якщо є іони Al ³⁺ або Fe ^{3+, які} замінюють Mg ²⁺ ). "Наповнювач" цих видів обмежений поверхнями, що складаються з ОН ^- аніонів .

Морфології

Двошарове, шестикутне скло росте повільно або швидко. Все залежить від параметрів синтезу чи приготування: температури, мольного співвідношення, перемішування, розчинників, реагентів як джерела магнію, основ або осаджуючих речовин тощо. У міру зростання кристала він визначає мікроструктуру або морфологію своїх наночастинок або агрегатів.

Таким чином, ці наночастинки можуть мати морфологію, що нагадує цвітну капусту, тромбоцитарну або глобулеподібну морфологію. Так само може змінюватися розподіл їх розмірів, як і ступінь пористості утворилися твердих речовин.

Властивості

Зовнішність

Це біле, зернисте або порошкоподібне тверде речовина і не має запаху.

Молярна маса

58,3197 г / моль.

Щільність

3,47 г / мл

Точка плавлення

350 ° С. При цій температурі він розкладається на оксид, вивільняючи молекули води, що містяться в його кристалах:

Mg (OH) ₂ (s) => MgO (s) + H ₂ O (g)

Розчинність у воді

0,004 г / 100 мл при 100 ° С; тобто він ледве розчиняється у киплячій воді, що робить його нерозчинною сполукою у воді. Однак у міру зниження pH (або підвищення кислотності) його розчинність збільшується за рахунок утворення складного водного Mg (OH ₂ ) ₆ .

З іншого боку, якщо Mg (OH) ₂ поглинув CO ₂ , він вивільнить захоплений газ у вигляді шипучої речовини при розчиненні в кислому середовищі.

Показник заломлення

1559

рН

Водна суспензія має рН, який коливається між 9,5 і 10,5. Хоча ці значення є нормальними, це відображає його низьку основність порівняно з іншими гідроксидами металів (такими як NaOH).

Теплоємність

77,03 Дж / моль K

Де це знаходиться?

Пастельно-синій склоподібний кристал мінералу бруцит. Джерело: Роб Лавінський, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Гідроксид магнію можна зустріти в природі як мінеральний бруцит, який характеризується прозорим білим кольором, із зеленими або синюватими тонами залежно від його домішок. Так само бруцит входить до складу деяких глин, наприклад хлориту, оскільки він просочується між шарами силікатів, з'єднаних іонами металів.

У бруциті крім Mg ²⁺ є інші іони , такі як Al ³⁺ , Fe ³⁺ , Zn ²⁺ та Mn ²⁺ . Його руди можна знайти в різних регіонах або озерах Шотландії, Канади, Італії та США.

Фізично його кристали мають вигляд розплавленого скла (верхнє зображення), з білим, сіруватим, синюватим або зеленуватим кольором та прозорими у рідкісних зразках.

Цей мінерал є одним із злом, які впливають на цементи та бетон, оскільки він має тенденцію до розширення та викликає в них руйнування. Однак він не поглинає CO ₂ , тому його прожарювання не сприяє парниковому ефекту, а тому є відповідним мінералогічним джерелом (і найбагатшим) для отримання магнію, крім морської води.

Номенклатура

Mg (OH) ₂ має до трьох назв IUPAC (поза мінералогією чи медициною). Вони дуже схожі між собою, оскільки спосіб їх закінчення майже не відрізняється.

Наприклад, "гідроксид магнію" відповідає його назві відповідно до номенклатури запасів, опускаючи (II) наприкінці, оскільки +2 за замовчуванням є єдиним станом окислення магнію.

"Дигідроксид магнію", що вказує з префіксом грецького чисельника кількість іонів ОН ^- зазначено у формулі відповідно до систематичної номенклатури. І "гідроксид магнію", що закінчується суфіксом -ico, оскільки це максимальний і "єдиний" окислювальний стан магнію, згідно з традиційною номенклатурою.

Інші назви, такі як бруцит або молочна магнезія, хоча вони безпосередньо пов’язані з цією сполукою, не слід називати її найчистішою твердою речовиною або як неорганічну сполуку (реагент, сировину тощо).

Програми

Нейтралізатор

Mg (OH) ₂ завдячує своєю низькою розчинністю у воді тим, що він є прекрасним нейтралізатором кислотності; в іншому випадку було б подщелачивания середовища, забезпечуючи більшу концентрацію ОН ^- іони , так само , як інші основи роблять (сильні електроліти).

Таким чином, Mg (OH) ₂ ледь вивільняє OH ^- , в той же час він реагує з іонами H ₃ O ^+, утворюючи складний водний магній, також згаданий вище. Маючи можливість нейтралізувати кислотність водних середовищ, він призначений для очищення стічних вод.

Так само він є добавкою до їжі, добрив та певних засобів особистої гігієни, таких як зубна паста, оскільки знижує їх кислотність.

Антацидні

Будучи слабо розчинний у воді, він може надходити в організм без ризику наслідків його ОН ^- іонів (вона дисоціює дуже мало , як слабкий електроліт).

Ця характеристика, пов’язана з вищевказаним підрозділом, робить її антацидним засобом для лікування печії, шлунково-кишкових захворювань, порушення травлення та запорів, що продається за формулою магнезії.

З іншого боку, молоко магнезії також допомагає боротися з дратівливими раками (білі та червоні ранки, що з’являються в роті).

Антипірен

У розділі властивостей було зазначено, що Mg (OH) ₂ розкладає, вивільняючи воду. Саме ця вода допомагає зупинити проникнення полум’я, оскільки вони поглинають тепло для випаровування, а, в свою чергу, пари розріджують горючі або легкозаймисті гази.

Для цього мінеральний бруцит зазвичай використовується промислово, призначений як наповнювач у певних матеріалах, таких як пластмаси різних полімерів (ПВХ, смоли, каучуки), кабелі чи стелі.

Каталізатор

Показано, що Mg (OH) _2, синтезований як нанопластинки, є ефективним для каталізації хімічного відновлення; наприклад, від 4-нітрофенолу (Ph-NO ₂ ) до 4-амінофенолу (Ph-NH ₂ ). Так само вони мають антибактеріальну активність, тому їх можна використовувати як терапевтичний засіб.

Адсорбент

Деякі тверді речовини Mg (OH) ₂ можуть бути досить пористими, залежно від способу їх отримання. Тому вони знаходять застосування як адсорбенти.

У водних розчинах молекули барвника можуть адсорбуватися (на їх поверхнях), очищаючи воду. Наприклад, вони здатні адсорбувати барвник індігокарміну, присутній у потоках води.

Список літератури

1. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Вікіпедія. (2019). Гідроксид магнію. Відновлено з: en.wikipedia.org
3. Національний центр інформації про біотехнології. (2019). Гідроксид магнію. PubChem База даних. CID = 14791. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Аметистичні галереї. (2014). Мінеральний бруцит. Відновлено з: galleries.com
5. Генріст та ін. (2003). Морфологічне дослідження наночастинок гідроксиду магнію
6. осаджують у розведеному водному розчині. Журнал росту кристалів 249, 321–330.
7. Saba J., Shanza RK, Muhammad RS (2018). Синтез та структурний аналіз мезопористих наночастинок гідроксиду магнію як ефективного каталізатора.
8. Тіммасандра Нараян Рамеш та Вані Павагада Среніваса. (2015). Видалення барвника Indigo Carmine з водного розчину з використанням гідроксиду магнію як адсорбенту. Журнал матеріалів, т. 2015, артикул ID 753057, 10 сторінок. doi.org/10.1155/2015/753057