Struktura tlenku magnezu, właściwości, nazewnictwo, zastosowania

2718
Charles McCarthy

Plik tlenek magnezu jest to białe krystaliczne nieorganiczne ciało stałe, znane również jako magnezja. Jego wzór chemiczny to MgO i powstaje w wyniku utleniania metalu magnezu przez tlen.

Często występuje jako naturalny minerał zwany peryklazą. Jednak peryklaza nie jest głównym źródłem MgO. W naturze powszechnie występuje w postaci grup kryształów w marmurze.

Proszek tlenku magnezu. Adam Rędzikowski [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] Źródło: Wikipedia Commons
Występuje również w mineralnym magnezycie (który jest głównie węglanem magnezu z niektórymi węglanami żelaza); w wapieniu i dolomicie (minerał utworzony przez węglany magnezu i wapnia); w wulkanicznych wyrzutach i skałach serpentynowych.

Nie tworzy skał ani osadów krystalicznych, ponieważ w kontakcie z parą wodną w atmosferze przekształca się w wodorotlenek magnezu (Mg (OH)dwa).

Na poziomie przemysłowym można go otrzymać na kilka sposobów: między innymi kalcynację węglanu magnezu (magnezytu), kalcynację wodorotlenku magnezu, począwszy od wapienia dolomitowego, przy użyciu wody morskiej i pirolizy chlorku magnezu..

Produkcja magnezji z magnezytu rozpoczęła się nieco ponad 100 lat temu w Austrii. Od tego czasu magnezja ma kilka zastosowań technicznych ze względu na wysoką temperaturę topnienia, odporność chemiczną, wysoką przewodność cieplną, niską przewodność elektryczną i aktywność biologiczną..

Indeks artykułów

  • 1 Struktura
  • 2 Właściwości
    • 2.1 Inne nazwy
    • 2.2 Stan fizyczny
    • 2.3 Twardość Mohsa
    • 2.4 Masa cząsteczkowa
    • 2.5 Temperatura topnienia
    • 2.6 Gęstość
    • 2.7 Rozpuszczalność
    • 2,8 pH
    • 2.9 Właściwości optyczne
    • 2.10 Współczynnik załamania światła
    • 2.11 Inne właściwości
  • 3 Nazewnictwo
    • 3.1 Magnezja kaustyczna
    • 3.2 Silnie spalona magnezja
    • 3.3 Magnezja ogniotrwała
  • 4 Zastosowania
    • 4.1 Zastosowania żrącej magnezji
    • 4.2 Zastosowania mocno spalonej magnezji
    • 4.3 Zastosowania magnezji spiekanej i magnezji topionej
    • 4.4 Inne zastosowania MgO
  • 5 Referencje

Struktura

Struktura krystaliczna MgO jest sześcienna, skupiona na powierzchni, podobna do sieci krystalicznej chlorku sodu (NaCl)..

Magnezja tworzy sześciooktaedryczne sześcienne kryształy, które mogą być bezbarwne, zielone lub brązowe.

Peryklaz mineralny to mały ośmiościan, rzadziej będący sześcianem-ośmiościanem lub dwunastościanem..

Nieruchomości

Inne nazwy

- Magnezja.

- Periclase.

- Oksomagnez.

Stan fizyczny

Jest stały, krystaliczny i biały. Chociaż obecność zanieczyszczeń żelazem nadaje mu zielonkawy lub brązowy kolor w zależności od stopnia utlenienia żelaza.

Twardość Mohsa

5,5-6.

Waga molekularna

40,304 g / mol.

Temperatura topnienia

2827 ºC.

Gęstość

3,581 g / cm3

Rozpuszczalność

Praktycznie nierozpuszczalny w wodzie:

0,00062 g na 100 ml w temperaturze 20 ºC.

0,0086 g na 100 ml w temperaturze 30 ° C.

Nierozpuszczalny w etanolu.

pH

W nasyconym roztworze wodnym: 10,3.

Właściwości optyczne

Przezroczysty. Kolor: bezbarwny, szarobiały, brązowożółty, bezbarwny w świetle przechodzącym.

Współczynnik załamania światła

1,7355 przy 589 nm.

1,7283 przy 750 nm.

Inne właściwości

- Ma wysoką przewodność cieplną i wysoką rezystywność elektryczną.

- Jest higroskopijny, to znaczy łatwo absorbuje wodę z atmosfery. W środowisku wodnym łączy się z wodą tworząc wodorotlenek magnezu.

- Jest stabilny w atmosferze utleniającej do 2300 ºC i do 1700 ºC w redukującej atmosferze.

- Jest kompatybilny z większością związków chemicznych, z wyjątkiem m.in. silnych kwasów i silnych utleniaczy.

- Po zapłonie w wysokich temperaturach tlenek magnezu jest stosunkowo obojętny.

- Nie jest toksyczny. Należy jednak zachować ostrożność podczas obchodzenia się z nim w postaci proszku, gdy ma on mały rozmiar cząstek..

- Jego kryształy mają wysoką moc odblaskową zarówno w zakresie widzialnym, jak i bliskiego ultrafioletu.

Nomenklatura

Istnieje kilka rodzajów MgO, które są dostępne w handlu:

Magnezja kaustyczna

Jest to wysoce reaktywna forma tlenku magnezu wytwarzana w wyniku kalcynacji lub spalania surowego magnezytu (MgCO3) lub wodorotlenek magnezu (Mg (OH)dwa) w stosunkowo niskich temperaturach, ale powyżej temperatury rozkładu tych materiałów, między 700 a 1000ºC.

Nazywana również kalcynowaną kaustyczną magnezją, kalcynowanym tlenkiem magnezu, reaktywnym tlenkiem magnezu, lekko spaloną magnezją. spalony światłem), wśród innych nazw.

Magnezję kaustyczną można spalać w wyższej temperaturze, aby uzyskać magnezję spiekaną.

Silnie spalona magnezja

Powstaje w wyniku kalcynacji magnezytu w temperaturach od 1000 do 1500 ºC. Jego reaktywność została zmniejszona w porównaniu z kaustyczną magnezją.

Magnesia refractory

Kiedy magnezyt jest kalcynowany w temperaturach pomiędzy 1500 a 2000 ºC, uzyskuje się magnezję „spaloną na śmierć” (tłumaczenie z języka angielskiego śmiertelnie spalony), zwaną także magnezją ogniotrwałą lub magnezją topioną.

Stopioną magnezję uzyskuje się również przez stopienie magnezji kaustycznej w łuku elektrycznym. Dzięki tym zabiegom jego reaktywność została prawie całkowicie wyeliminowana..

Ten rodzaj magnezji jest zwykle kształtowany pod wpływem ciśnienia i temperatury, nie osiągając temperatury topnienia. Dzięki temu możliwe jest wytwarzanie kawałków o dużej twardości, zwanych magnezją spiekaną. Jest zasadniczo odporny na wilgoć i atmosferyczny dwutlenek węgla.

Aplikacje

MgO jest używany do produkcji metalicznego magnezu.

Zastosowania żrącej magnezji

Ze względu na wysoką reaktywność ma bardzo zróżnicowane zastosowania przemysłowe.

Wykorzystywany jest jako surowiec do produkcji cementu oraz znajduje zastosowanie w budownictwie np. Jako spoiwo. W tym przypadku miesza się go ze stężonymi roztworami soli magnezu i niewielką ilością fosforanu sodu..

W ten sposób uzyskuje się niezwykle twardy materiał. Chociaż nie jest to prawdziwy cement, ponieważ nie jest stabilny w wodzie, może być stosowany jako masa uszczelniająca lub powłoka ochronna.

Magnezja kaustyczna jest również stosowana w lekkich płytach budowlanych do izolacji termicznej i akustycznej. Powstają poprzez dodanie siarczanu magnezu jako spoiwa i wełny mineralnej. Dają w wyniku wysoce niepalne arkusze.

Arkusze MgO do budowy. Excentrik13 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Źródło: Wikipedia Commons
Inne zastosowania magnezji kaustycznej obejmują usuwanie metali ciężkich i krzemianów ze ścieków. Można również usunąć amoniak lub fosforany.

Jest słabą bazą, dlatego służy jako neutralizator kwasów i znajduje zastosowanie w płuczce spalin, jako dodatek do smarów i paliw.

Służy jako wypełniacz w przemyśle tworzyw sztucznych i gumy, ponieważ umożliwia regulację lepkości i sztywności tych materiałów..

Znajduje zastosowanie w przemyśle celulozowo-papierniczym, ponieważ bierze udział w trawieniu wodorosiarczynem. Również jako pochłaniacz wilgoci w bibliotekach lub do przygotowania kosmetyków. Ponadto w przemyśle farmaceutycznym jest wysoko ceniony jako środek zobojętniający kwas, łagodzący niestrawność i łagodny środek przeczyszczający..

Tabletki MgO. Źródło: Pixabay

Wykorzystuje mocno spaloną magnezję

Ze względu na wąski zakres reaktywności jest stosowany w zastosowaniach, w których wymagana jest powolna degradacja. Na przykład w suplementach paszowych dla zwierząt. Dzieje się tak, ponieważ w pewnych warunkach bydło może cierpieć na niedobór magnezu, jeśli jest karmione wyłącznie paszą..

Z drugiej strony wiadomo, że magnez (Mg) jest składnikiem chlorofilu. Z tego powodu uważany jest za niezbędny składnik pokarmowy roślin i stosowany jako nawóz. Sposobem dodawania magnezu do roślin jest magnezja.

Ten rodzaj MgO może być używany w różnych zastosowaniach: ceramika, oczyszczanie ścieków (jako adsorbent kationowy przy usuwaniu metalu), garbowanie skóry i surowiec do stopionej magnezji..

Zastosowania magnezji spiekanej i magnezji topionej

MgO ma najwyższą temperaturę topnienia spośród tlenków o umiarkowanych kosztach i dlatego jest surowcem do produkcji cegieł ogniotrwałych i innej ceramiki ogniotrwałej. Jest to jedyny materiał po tlenku cyrkonu (ZrOdwa), który wytrzymuje długotrwałe nagrzewanie powyżej 2000 ºC.

Ten ogniotrwały gatunek MgO jest stosowany w przemyśle stalowym do wykonywania osłon ochronnych i wymiennych wykładzin do urządzeń obsługujących stopioną stal, takich jak piece o bardzo dużej mocy..

Piece dużej mocy w przemyśle stalowym. Jean-Pol GRANDMONT [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Źródło: Wikipedia Commons
Ze względu na prawie zerowy stopień reaktywności ogniotrwałe materiały budowlane na bazie spiekanej magnezji są również odporne na żużle i gazy zasadowe lub obojętne..

Spiekane bloki magnezjowe mają wysoką zdolność magazynowania ciepła i wysoką przewodność cieplną (bardzo dobrze przewodzą ciepło).

Ciepło wytwarzane przez element grzejny jest przenoszone do bloku magnezji i jego temperatura wzrasta. Z tego powodu są używane w urządzeniach pamięci masowej.

Znajduje zastosowanie jako materiał izolacyjny w branży ogrzewania elektrycznego przy sprzęcie AGD. Na przykład do rurowych elementów grzejnych między innymi do piekarników kuchennych, pralek, ekspresów do kawy, żelazek elektrycznych czy grzejników..

Inne zastosowania MgO

Wysoka moc odblaskowa kryształów MgO w zakresie widzialnym i bliskim UV doprowadziła do ich zastosowania jako reflektora w przyrządach optycznych oraz jako monokryształy w oknach optycznych i soczewkach. W standardzie używany jest również kolor biały.

Bibliografia

  1. Kirk-Othmer (1994). Encyklopedia technologii chemicznej. Tom 15. Wydanie czwarte. John Wiley & Sons.
  2. Encyklopedia chemii przemysłowej Ullmanna. Tom A15. Piąta edycja.
  3. Bailar, J.C .; Emeléus, H.J.; i Sir Ronald Nyholm. (1973). Kompleksowa chemia nieorganiczna. Redakcja. Pergamon Press.
  4. S. National Library of Medicine. (2019). Tlenek magnezu. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  5. American Elements (2019). Kaustyczna kalcynowana magnezja. Odzyskany z americanelements.com.
  6. Ropp, R.C. (2013). Grupa 16 (O, S, Se, Te) związki ziem alkalicznych. Tlenek magnezu. W Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Odzyskany z sciencedirect.com.

Jeszcze bez komentarzy