MAGNIJA HIDROKSĪDS: STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, NOMENKLATŪRA, LIETOJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Magnija hidroksīds ir neorganisks savienojums, kam ir ķīmiskā formula Mg (OH) ₂ . Tīrā formā tā ir blāvi balta cieta viela ar amorfu izskatu; Tomēr ar nelielu un precīzu piemaisījumu saturu tas pārvēršas kristāliskā cietajā brucītā - minerālā, kas atrodams noteiktos dabas atradnēs, un ir bagāts magnija avots.

Tas ir vājš elektrolīts vai bāze, tāpēc tā disociācija ir zema ūdenī. Šī īpašība padara Mg (OH) ₂ par labu skābuma neitralizatoru lietošanai pārtikā; līdzeklis, ko tautā dēvē par magnēzija suspensijas pienu. Tas ir arī antipirēns, izdalot ūdeni tā termiskās sadalīšanās laikā.

Cietais magnija hidroksīda paraugs. Avots: Chemicalinterest

Augšējā attēlā parādītas dažas cietās magnija hidroksīda cietās vielas, kurās var novērtēt tā necaurspīdīgo balto krāsu. Kristāliskāki tie izstrādā stiklotas un pērļainas virsmas.

Tā kristāliskā struktūra ir īpatnēja, jo tā veido divslāņu sešstūrainus kristālus, kas ir daudzsološi jaunu materiālu dizaina projekti. Šajos slāņos viņu pozitīvajiem lādiņiem ir svarīga loma, jo Mg ²⁺ ir aizstāti ar trīsvērtīgiem katjoniem, un sugas, kas atrodas starp sienām, kuras sastāv no OH ^- anjoniem .

No otras puses, citi pielietojumi rodas atkarībā no sagatavoto daļiņu vai nanodaļiņu morfoloģijas; kā katalizatori vai adsorbenti. Visās no tām Mg ²⁺ : OH ^- jonu attiecība 1: 2 tiek uzturēta nemainīga , atspoguļota vienā un tajā pašā formulā Mg (OH) ₂ .

Uzbūve

Formula un oktaedrs

Joni, kas veido magnija hidroksīdu. Avots: Klaudio Pistilli

Augšējā attēlā parādīti joni, kas veido Mg (OH) ₂ . Kā redzams, katram Mg ²⁺ katjonam ir divi OH ^- anjoni , kas mijiedarbojas elektrostatiski, lai noteiktu kristālu ar sešstūra struktūru. Tā pati formula norāda, ka Mg: OH attiecība ir 1: 2.

Tomēr, patieso kristāla struktūra ir nedaudz vairāk sarežģītu, nekā pieņemot vienkāršu Mg ²⁺ un OH ^- jonus . Patiesībā magniju raksturo tas, ka tā koordinācijas numurs ir 6, tāpēc tas var mijiedarboties ar ne vairāk kā sešiem OH ^- .

Tādējādi _veidojas oktaedrs Mg (OH) ₆ , kur skābekļa atomi acīmredzami nāk no OH ^- ; un kristāla struktūra tagad ir atkarīga no šādas oktaedras un to mijiedarbības savā starpā.

Faktiski Mg (OH) ₆ vienības galu galā definē divslāņu struktūras, kuras, savukārt, ir izkārtotas telpā, lai iegūtu sešstūra kristālu.

Divslāņu

Magnija hidroksīda divslāņu struktūra. Avots: Smokefoot

Augšējā attēlā parādīta magnija hidroksīda dubultā slāņa struktūra (LDH, tā akronīmam angļu valodā: Layered double hydroxides). Zaļās sfēras apzīmē Mg ²⁺ jonus , kurus var aizstāt ar citiem ar augstāku lādiņu, lai slānī izveidotu pozitīvu lādiņu.

Ņemiet vērā, ka ap katru Mg ²⁺ ir sešas sarkanas sfēras, kas savienotas ar to attiecīgajām baltajām sfērām; tas ir, oktaedriskās vienības Mg (OH) ₆ . OH ^- darbojas kā tilts, lai savienotu divas dažādu plakņu Mg ²⁺ , kas liek slāņiem savstarpēji savīties.

Tāpat tiek novērots, ka ūdeņraža atomi vērsti uz augšu un uz leju, un tie galvenokārt ir atbildīgi par starpmolekulārajiem spēkiem, kas kopā satur divus Mg (OH) ₆ vienību slāņus .

Starp šiem slāņiem var izvietot neitrālas molekulas (piemēram, spirtus, amonjaku un slāpekli) vai pat anjonus atkarībā no tā, cik pozitīvi tie ir (ja ir Al ³⁺ vai Fe ³⁺ joni, kas aizvieto Mg ²⁺ ). Šo sugu "pildvielu" ierobežo virsmas, kas sastāv no OH ^- anjoniem .

Morfoloģijas

Divslāņu, sešstūrains stikls aug lēni vai ātri. Tas viss ir atkarīgs no sintēzes vai sagatavošanas parametriem: temperatūras, molārās attiecības, maisīšanas, šķīdinātājiem, reaģentiem kā magnija avota, bāzēm vai nogulsnējošām vielām utt. Kristālam augot, tas nosaka tā nanodaļiņu vai agregātu mikrostruktūru vai morfoloģiju.

Tādējādi šīm nanodaļiņām var būt ziedkāpostiem līdzīgas plāksnes, trombocīti vai globulam līdzīgas morfoloģijas. Tāpat var mainīties to lielumu sadalījums, kā arī iegūto cietvielu porainības pakāpe.

Īpašības

Ārējais izskats

Tā ir balta, granulēta vai pulverveida cieta viela bez smaržas.

Molārā masa

58,3197 g / mol.

Blīvums

3,47 g / ml.

Kušanas punkts

350 ° C. Šajā temperatūrā tas sadalās oksīdā, atbrīvojot ūdens molekulas, kas atrodas tā kristālos:

Mg (OH) ₂ (s) => MgO (s) + H ₂ O (g)

Šķīdība ūdenī

0,004 g / 100 ml 100 ° C temperatūrā; tas ir, tas tik tikko neizšķīst verdošā ūdenī, padarot to par nešķīstošu savienojumu ūdenī. Tomēr, pazeminoties pH līmenim (vai palielinoties skābumam), tā šķīdība palielinās, veidojot kompleksu ūdens Mg (OH ₂ ) ₆ .

No otras puses, ja Mg (OH) ₂ ir absorbējis CO ₂ , tas izdalīs ieslodzīto gāzi putojošā veidā, izšķīdinot skābā vidē.

Refrakcijas indekss

1,559

pH

Tās ūdens suspensijas pH ir no 9,5 līdz 10,5. Lai arī šīs vērtības ir normālas, tas atspoguļo tās zemo bāziskumu salīdzinājumā ar citiem metālu hidroksīdiem (piemēram, NaOH).

Siltuma jauda

77,03 J / mol K

Kur tas atrodas?

Minerālā brucīta pasteļzilie stiklveida kristāli. Avots: Robs Lavinskis, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Magnija hidroksīds dabā ir atrodams kā minerālais brucīts, kam raksturīga caurspīdīga balta krāsa ar zaļiem vai zilganiem toņiem atkarībā no tā piemaisījumiem. Tāpat brucīts ir daļa no dažiem māliem, piemēram, hlorīta, jo tas ir iestiprināts starp silikātu slāņiem, kurus savieno metāla joni.

Brucītā papildus Mg ²⁺ ir arī citi joni , piemēram, Al ³⁺ , Fe ³⁺ , Zn ²⁺ un Mn ²⁺ . Tās rūdas var atrast dažādos Skotijas, Kanādas, Itālijas un ASV reģionos vai ezeros.

Fiziski tā kristāli izskatās kā izkausēts stikls (augšējais attēls) ar baltu, pelēcīgu, zilganu vai zaļganu krāsu un retiem paraugiem caurspīdīgus.

Šis minerāls ir viens no ļaunumiem, kas ietekmē cementu un betonu, jo tam ir tendence izplesties un izraisīt lūzumus tajos. Tomēr tas neuzsūc CO ₂ , tāpēc tā kalcinēšana neveicina siltumnīcas efektu, un tāpēc tas ir piemērots mineraloģisks avots (un bagātākais), lai papildus jūras ūdenim iegūtu magniju.

Nomenklatūra

Mg (OH) ₂ ir līdz trim IUPAC pieņemtiem nosaukumiem (ārpus mineraloģijas vai zālēm). Tie ir ļoti līdzīgi viens otram, jo ​​to beigu veids gandrīz neatšķiras.

Piemēram, “magnija hidroksīds” atbilst tā nosaukumam saskaņā ar krājumu nomenklatūru, beigās izlaižot (II), jo +2 gandrīz pēc noklusējuma ir vienīgais magnija oksidācijas stāvoklis.

“Magnija dihidroksīds”, ar grieķu skaitītāja prefiksu norādot OH jonu skaitu ^{-, kas} norādīts formulā saskaņā ar sistemātisko nomenklatūru. Un “magnija hidroksīds”, kas beidzas ar piedēkli –ico, jo tas ir maksimālais un “vienīgais” magnija oksidācijas stāvoklis saskaņā ar tradicionālo nomenklatūru.

Pārējos nosaukumus, piemēram, brucītu vai piena magnēziju, lai arī tie ir tieši saistīti ar šo savienojumu, tomēr uz to nevajadzētu atsaukties, kad runa ir par tā tīrāko cieto vielu vai kā neorganisku savienojumu (reaģents, izejviela utt.).

Lietojumprogrammas

Neitralizators

Mg (OH) ₂ ir zemas šķīdības dēļ ūdenī tāpēc, ka tas ir lielisks skābuma neitralizators; citādi, tas būtu basify vidēja, nodrošinot lielu koncentrāciju OH ^- jonus , kā darīt citas pamatnes (spēcīgas elektrolītus).

Tādējādi Mg (OH) ₂ tikpat kā neizdalās OH ^- vienlaikus reaģējot ar H ₃ O ⁺ joniem , veidojot magnija ūdens kompleksu, kas minēts arī iepriekš. Spēja neitralizēt ūdens vides skābumu, tas ir paredzēts notekūdeņu attīrīšanai.

Tā ir arī piedeva pārtikai, mēslojumiem un dažiem personīgās higiēnas līdzekļiem, piemēram, zobu pasta, jo samazina to skābumu.

Antacīds

Ir nedaudz šķīst ūdenī, tas var uzņemt neriskējot sekas tās OH ^- joniem (tas ļoti maz disociē kā vāju elektrolītu).

Šī īpašība, kas saistīta ar iepriekšējo apakšnodaļu, padara to par antacīdu grēmu, kuņģa un zarnu trakta slimību, gremošanas traucējumu un aizcietējumu ārstēšanai, to pārdod pēc magnēzija piena formulas.

No otras puses, magnēzija piens palīdz arī apkarot kaitinošās rūsa čūlas (baltās un sarkanās čūlas, kas parādās mutē).

Ugunsdrošs

Īpašību sadaļā tika minēts, ka Mg (OH) ₂ sadalās, izdalot ūdeni. Precīzi šis ūdens palīdz apturēt liesmu izplatīšanos, jo tie absorbē siltumu, lai iztvaikotu, un, savukārt, tvaiki atšķaida degošas vai viegli uzliesmojošas gāzes.

Brucīta minerālu bieži izmanto rūpnieciski šim nolūkam, un tas paredzēts kā pildviela noteiktiem materiāliem, piemēram, dažādu polimēru plastmasām (PVC, sveķiem, gumijām), kabeļiem vai griestiem.

Katalizators

Ir pierādīts, ka Mg (OH) _{2, kas} sintezēts kā nanoplates, ir efektīvs, lai katalizētu ķīmiskās reducēšanās; piemēram, 4-nitrofenols (Ph-NO ₂ ) līdz 4-aminofenols (Ph-NH ₂ ). Tiem ir arī antibakteriāla iedarbība, tāpēc tos varētu izmantot kā terapeitisku līdzekli.

Adsorbents

Dažas Mg (OH) ₂ cietās vielas var būt diezgan porainas atkarībā no to sagatavošanas metodes. Tādēļ viņi atrod pielietojumu kā adsorbenti.

Ūdens šķīdumos krāsvielu molekulas var adsorbēties (uz to virsmām), dzidrinot ūdeni. Piemēram, tie spēj adsorbēt indigokarmīna krāsu, kas atrodas ūdens straumēs.

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019. gads). Magnija hidroksīds. Atgūts no: en.wikipedia.org
3. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2019. gads). Magnija hidroksīds. PubChem datu bāze. CID = 14791. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Ametistu galerijas. (2014). Minerālais brucīts. Atgūts no: galleries.com
5. Henrists et al. (2003). Magnija hidroksīda nanodaļiņu morfoloģiskais pētījums
6. izgulsnē atšķaidītā ūdens šķīdumā. Žurnāls Crystal Growth 249, 321–330.
7. Saba J., Shanza RK, Muhammad RS (2018). Mezoporu magnija hidroksīda nanodaļiņu kā efektīva katalizatora sintēze un struktūras analīze.
8. Thimmasandra Narayan Ramesh un Vani Pavagada Sreenivasa. (2015). Indigo karmīna krāsas noņemšana no ūdens šķīduma, izmantojot magnija hidroksīdu kā adsorbentu. Journal of Materials, sēj. 2015, Raksta ID 753057, 10 lapas. doi.org/10.1155/2015/753057