Struktura oxidu hořečnatého, vlastnosti, názvosloví, použití

4943
Jonah Lester

The oxid hořečnatý je to bílá krystalická anorganická pevná látka známá také jako hořčík. Jeho chemický vzorec je MgO a vzniká oxidací kovového hořčíku kyslíkem.

Často se vyskytuje jako přírodní minerál zvaný periklasa. Periklasa však není hlavním zdrojem MgO. V přírodě se běžně vyskytuje jako skupiny krystalů v mramoru.

Prášek oxidu hořečnatého. Adam Rędzikowski [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] Zdroj: Wikipedia Commons
To je také nalezené v minerálu magnezit (který je primárně uhličitan hořečnatý s některými uhličitany železa); ve vápenci a dolomitu (minerál tvořený uhličitany hořečnatými a vápenatými); ve vulkanickém ejectu a hadích skalách.

Nevytváří horniny ani krystaly, protože při kontaktu s vodní párou v atmosféře se přeměňuje na hydroxid hořečnatý (Mg (OH)dva).

Na průmyslové úrovni jej lze získat několika způsoby: kalcinací uhličitanu hořečnatého (magnezit), kalcinací hydroxidu hořečnatého, vycházejícího z dolomitického vápence, mimo jiné pomocí mořské vody a pyrolýzou chloridu hořečnatého..

Výroba magnézie z magnezitu začala v Rakousku před něco málo přes 100 lety. Od té doby má magnézie několik technických aplikací díky své vysoké teplotě tání, chemické odolnosti, vysoké tepelné vodivosti, nízké elektrické vodivosti a své biologické aktivitě..

Rejstřík článků

  • 1 Struktura
  • 2 Vlastnosti
    • 2.1 Jiná jména
    • 2.2 Fyzický stav
    • 2.3 Mohsova tvrdost
    • 2.4 Molekulová hmotnost
    • 2.5 Teplota tání
    • 2.6 Hustota
    • 2.7 Rozpustnost
    • 2,8 pH
    • 2.9 Optické vlastnosti
    • 2.10 Index lomu
    • 2.11 Další vlastnosti
  • 3 Názvosloví
    • 3.1 Žíravá magnézie
    • 3.2 Silně spálená magnézie
    • 3.3 Žáruvzdorná magnézie
  • 4 použití
    • 4.1 Použití žíravé magnézie
    • 4.2 Použití těžce spáleného hořčíku
    • 4.3 Použití sintrované a tavené magnézie
    • 4.4 Jiná použití MgO
  • 5 Reference

Struktura

Krystalová struktura MgO je kubická, orientovaná na obličej, podobná krystalové mřížce chloridu sodného (NaCl)..

Magnesia tvoří hexakoktaedrické krychlové krystaly, které mohou být bezbarvé, zelené nebo hnědé.

Minerální periklasa je malý osmistěn, méně často je krychlovým oktaedronem nebo dvanáctistěnem..

Vlastnosti

Ostatní jména

- Magnesia.

- Periklasa.

- Oxomagnesium.

Fyzický stav

Je pevná, krystalická a bílá. Ačkoli přítomnost železných nečistot mu dodává zelenožlutou nebo hnědou barvu v závislosti na stupni oxidace železa.

Mohsova tvrdost

5,5-6.

Molekulární váha

40,304 g / mol.

Bod tání

2827 ° C.

Hustota

3,581 g / cm3

Rozpustnost

Prakticky nerozpustný ve vodě:

0,00062 g na 100 ml při 20 ° C.

0,0086 g na 100 ml při 30 ° C.

Nerozpustný v ethanolu.

pH

V nasyceném vodném roztoku: 10.3.

Optické vlastnosti

Průhledný. Barva: bezbarvá, šedavě bílá, hnědavě žlutá, bezbarvá v procházejícím světle.

Index lomu

1,7355 při 589 nm.

1,7283 při 750 nm.

Další vlastnosti

- Má vysokou tepelnou vodivost a vysoký elektrický odpor.

- Je hygroskopický, to znamená, že snadno absorbuje vodu z atmosféry. Ve vodném prostředí se slučuje s vodou za vzniku hydroxidu hořečnatého.

- Je stabilní v oxidační atmosféře do 2300 ° C a do 1700 ° C v redukční atmosféře.

- Je kompatibilní s většinou chemických sloučenin, s výjimkou silných kyselin a silných oxidantů.

- Po zapálení při vysokých teplotách je oxid hořečnatý relativně inertní.

- Není toxický. Měla by však být přijata opatření při manipulaci s práškem, pokud má malou velikost částic..

- Jeho krystaly mají vysokou reflexní sílu jak ve viditelném spektru, tak v blízkém ultrafialovém záření.

Nomenklatura

Existuje několik druhů MgO, které se dodávají komerčně:

Žíravá magnézie

Je to vysoce reaktivní forma oxidu hořečnatého vyráběná kalcinací nebo spalováním surového magnezitu (MgCO3) nebo hydroxid hořečnatý (Mg (OH)dva) při relativně nízkých teplotách, ale nad teplotou rozkladu těchto materiálů, mezi 700 a 1 000 ° C.

Také se nazývá kalcinovaná žíravá magnézie, kalcinovaný oxid hořečnatý, reaktivní oxid hořečnatý, lehce spálená magnézie. světlo hořel), mimo jiné jména.

Žíravá magnézie může být spálena při vyšší teplotě za vzniku slinuté magnézie.

Silně spálená magnézie

Vyrábí se kalcinací magnezitu při teplotách 1 000 až 1 500 ° C. Jeho reaktivita byla snížena ve srovnání s hydroxidem hořečnatým.

Magnesia rpraktický

Když se magnezit kalcinuje při teplotách mezi 1 500 a 2 000 ° C, získá se magnézium „spálené k smrti“ (překlad z angličtiny mrtvý spálený), nazývaný také žáruvzdorná hořčík nebo tavená magnézie.

Roztavená magnézie se také získává tavením žíravé magnézie v elektrickém oblouku. Díky těmto úpravám byla jeho reaktivita téměř úplně eliminována..

Tento typ hořčíku je obecně formován tlakem a teplotou, aniž by dosáhl teploty tání. S tímto je možné vyrábět kousky velké tvrdosti, nazývané slinutá magnézie. Je v podstatě stabilní proti vlhkosti a atmosférickému oxidu uhličitému.

Aplikace

MgO se používá při výrobě kovového hořčíku.

Použití žíravé magnézie

Díky své vysoké reaktivitě jsou jeho průmyslové aplikace velmi rozmanité.

Používá se jako surovina pro výrobu cementu a používá se ve stavebnictví, například jako pojivo. V tomto případě se smísí s koncentrovanými roztoky hořečnatých solí a malým množstvím fosforečnanu sodného..

Získá se tak extrémně tvrdý materiál. Ačkoli to není pravý cement, protože není stabilní ve vodě, může být použit jako tmel nebo ochranný nátěr.

Žíravá magnézie se používá také v lehkých stavebních deskách pro tepelnou a zvukovou izolaci. Vyrábí se přidáním síranu hořečnatého jako pojiva a minerální vlny. Výsledkem jsou vysoce nehořlavé desky.

MgO desky pro stavbu. Excentrik13 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Zdroj: Wikipedia Commons
Jiná použití pro hydroxid hořečnatý zahrnují odstraňování těžkých kovů a křemičitanu z odpadních vod. Lze také odstranit amoniak nebo fosfáty.

Je to slabá báze, takže slouží jako kyselý neutralizátor a používá se při čištění spalin, jako přísada do maziv a do paliv..

Slouží jako plnivo v plastikářském a gumárenském průmyslu, protože umožňuje upravit viskozitu a tuhost těchto materiálů..

Používá se v celulózo-papírenském průmyslu, protože se účastní štěpení hydrogensiřičitanem. Také jako absorbér vlhkosti v knihovnách nebo pro přípravu kosmetiky. Kromě toho je ve farmaceutickém průmyslu vysoce ceněn jako antacidum, lék na trávení a mírné projímadlo..

MgO tablety. Zdroj: Pixabay

Použití těžce spálené magnézie

Vzhledem k úzkému rozsahu reaktivity se používá v aplikacích, kde je vyžadována pomalá degradace. Například v doplňcích krmiv pro zvířata. Je to proto, že za určitých podmínek může skot trpět nedostatkem hořčíku, pokud je krmen pouze krmivem..

Na druhou stranu je známo, že hořčík (Mg) je základní složkou chlorofylu. Z tohoto důvodu je považován za základní živinu rostlin a používá se jako hnojivo. Způsob, jak přidávat hořčík do rostlin, je magnézium.

Tento typ MgO lze použít v různých aplikacích: keramika, čištění odpadních vod (jako adsorpční prostředek kationtů při odstraňování kovů), činění kůže a surovina pro roztavenou magnézii..

Použití sintrované a magnézie tavené

MgO má nejvyšší teplotu tání mezi oxidy se střední cenou a je proto surovinou pro žáruvzdorné cihly a jinou žáruvzdornou keramiku. Je to jediný materiál po oxidu zirkoničitém (ZrOdva), který vydrží dlouhodobé zahřívání nad 2 000 ° C.

Tato žáruvzdorná třída MgO se používá v ocelářském průmyslu k výrobě ochranných obalů a vyměnitelných vyzdívek pro zařízení manipulující s roztavenou ocelí, jako jsou pece s velmi vysokým výkonem..

Vysokovýkonné pece v ocelářském průmyslu. Jean-Pol GRANDMONT [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Zdroj: Wikipedia Commons
Díky téměř nulovému stupni reaktivity jsou žáruvzdorné stavební materiály na bázi slinuté magnézie také odolné vůči struskám a zásaditým nebo neutrálním plynům..

Sintrované bloky magnézie mají vysokou kapacitu akumulace tepla a vysokou tepelnou vodivost (velmi dobře vedou teplo).

Teplo generované topným tělesem se přenáší do magnezitového bloku a jeho teplota se zvyšuje. Z tohoto důvodu se používají v horkých úložných zařízeních.

Používá se jako izolační materiál v elektrotepelném průmyslu souvisejícím s domácími spotřebiči. Například pro trubkové topné články pro kuchyňské trouby, pračky, kávovary, elektrické žehličky nebo radiátory..

Jiná použití MgO

Vysoká odrazivost krystalů MgO ve viditelném a blízkém UV spektru vedla k jejich použití jako reflektoru v optických přístrojích a jako monokrystalů v optických oknech a čočkách. Standardně se používá také bílá.

Reference

  1. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Svazek 15. Čtvrté vydání. John Wiley & Sons.
  2. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Svazek A15. Páté vydání.
  3. Bailar, J. C.; Emeléus, HJ; a sir Ronald Nyholm. (1973). Komplexní anorganická chemie. Redakční rada. Pergamon Press.
  4. S. National Library of Medicine. (2019). Oxid hořečnatý. Obnoveno z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  5. Americké prvky (2019). Žíravá kalcinovaná magnézie. Obnoveno z americanelements.com.
  6. Ropp, R.C. (2013). Skupina 16 (O, S, Se, Te) sloučeniny alkalických zemin. Oxid hořečnatý. In Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Obnoveno ze sciencedirect.com.

Zatím žádné komentáře