ГИДРОКСИД МАГНИЯ: СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, НОМЕНКЛАТУРА, ПРИМЕНЕНИЕ. - ХИМИЯ - 2026

Гидроксид магния представляет собой неорганическое соединение , имеющее в химической формуле Mg (OH) ₂ . В чистом виде это тускло-белое твердое вещество с аморфным внешним видом; Однако при небольшом и точном содержании примесей он превращается в твердый кристаллический брусит, минерал, обнаруживаемый в определенных месторождениях в природе, и является богатым источником магния.

Это слабый электролит или основание, поэтому его диссоциация в воде слабая. Это свойство делает Mg (OH) ₂ хорошим нейтрализатором кислотности для потребления человеком; средство, широко известное как суспензия магнезиального молока. Он также является антипиреном, выделяя воду во время термического разложения.

Твердый образец гидроксида магния. Источник: Chemicalinterest

На верхнем изображении показаны некоторые твердые частицы гидроксида магния, в которых виден непрозрачный белый цвет. Чем они более кристаллические, тем более стеклянные и перламутровые поверхности.

Его кристаллическая структура является своеобразной, так как она образует двухслойные гексагональные кристаллы, которые являются многообещающими конструкциями для создания новых материалов. В этих слоях их положительные заряды играют важную роль из-за замещения Mg ²⁺ трехвалентными катионами и частиц, заключенных между стенками, состоящими из анионов OH ^- .

С другой стороны, другие применения зависят от морфологии полученных частиц или наночастиц; в качестве катализаторов или адсорбентов. Во всех из них соотношение 1: 2 для ионов Mg ²⁺ : OH ^- сохраняется постоянным , что отражается в той же формуле Mg (OH) ₂ .

Структура

Формула и октаэдр

Ионы, входящие в состав гидроксида магния. Источник: Клаудио Пистилли

На верхнем изображении показаны ионы, составляющие Mg (OH) ₂ . Как видно, существует два аниона OH ^- для каждого катиона Mg ²⁺ , которые взаимодействуют электростатически, образуя кристалл с гексагональной структурой. Эта же формула показывает, что соотношение Mg: OH составляет 1: 2.

Однако истинная кристаллическая структура немного сложнее, чем предполагать простые ионы Mg ²⁺ и OH ^- . Фактически, магний характеризуется координационным числом 6, поэтому он может взаимодействовать с шестью ОН ^- .

Таким образом, _{образуется} октаэдр Mg (OH) ₆ , в котором атомы кислорода, очевидно, происходят из OH ^- ; и кристаллическая структура теперь основана на рассмотрении таких октаэдров и того, как они взаимодействуют друг с другом.

Фактически, единицы Mg (OH) _{6 в} конечном итоге образуют двухслойные структуры, которые, в свою очередь, расположены в пространстве и образуют гексагональный кристалл.

Двойной слой

Двухслойная структура гидроксида магния. Источник: Smokefoot

На верхнем изображении показана структура двойного слоя гидроксида магния (LDH, аббревиатура на английском языке: Layered double hydroxides). Зеленые сферы представляют ионы Mg ²⁺ , которые можно заменить другими с более высоким зарядом, чтобы создать положительный заряд в слое.

Обратите внимание, что вокруг каждого Mg ²⁺ есть шесть красных сфер, соединенных с соответствующими белыми сферами; то есть октаэдрические единицы Mg (OH) ₆ . OH ^- действует как мост, соединяющий два Mg ²⁺ в разных плоскостях, что заставляет слои переплетаться.

Точно так же наблюдается, что атомы водорода направлены вверх и вниз и в первую очередь ответственны за межмолекулярные силы, удерживающие вместе два слоя звеньев Mg (OH) ₆ .

Между этими слоями могут находиться нейтральные молекулы (такие как спирты, аммиак и азот) или даже анионы, в зависимости от того, насколько они положительны (если присутствуют ионы Al ³⁺ или Fe ³⁺ , заменяющие Mg ²⁺ ). «Наполнитель» этих частиц ограничен поверхностями, состоящими из анионов ОН ^- .

морфология

Двухслойное шестиугольное стекло растет медленно или быстро. Все зависит от параметров синтеза или приготовления: температуры, молярного соотношения, перемешивания, растворителей, реагентов как источника магния, оснований или осадителей и т. Д. По мере роста кристалла он определяет микроструктуру или морфологию его наночастиц или агрегатов.

Таким образом, эти наночастицы могут иметь пластинчатую, пластинчатую или глобулоподобную морфологию. Точно так же может измениться их распределение по размерам и степень пористости полученных твердых частиц.

свойства

Внешность

Это белое, гранулированное или порошкообразное твердое вещество без запаха.

Молярная масса

58,3197 г / моль.

плотность

3,47 г / мл.

Температура плавления

350 ° С. При этой температуре он разлагается на оксид, высвобождая молекулы воды, содержащиеся в его кристаллах:

Mg (OH) ₂ (тв) => MgO (тв) + H ₂ O (г)

Растворимость воды

0,004 г / 100 мл при 100 ° С; иными словами, он почти не растворяется в кипящей воде, что делает его нерастворимым в воде соединением. Однако при снижении pH (или повышении кислотности) его растворимость увеличивается из-за образования комплексного водного раствора Mg (OH ₂ ) ₆ .

С другой стороны, если Mg (OH) ₂ абсорбировал CO ₂ , он будет выделять оставшийся газ в виде вспенивания при растворении в кислой среде.

Показатель преломления

1559

pH

Его водная суспензия имеет pH от 9,5 до 10,5. Хотя эти значения являются нормальными, они отражают его низкую основность по сравнению с гидроксидами других металлов (такими как NaOH).

Теплоемкость

77.03 Дж / моль К

Где она находится?

Пастельно-голубой стекловидный кристалл минерала брусита. Источник: Роб Лавинский, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Гидроксид магния встречается в природе как минерал брусит, который характеризуется прозрачно-белым цветом с зеленоватым или голубоватым оттенком в зависимости от его примесей. Точно так же брусит является частью некоторых глин, таких как хлорит, поскольку он расположен между слоями силикатов, соединенных ионами металлов.

В брусите есть и другие ионы помимо Mg ²⁺ , такие как Al ³⁺ , Fe ³⁺ , Zn ²⁺ и Mn ²⁺ . Его руды можно найти в разных регионах или озерах Шотландии, Канады, Италии и США.

Физически его кристаллы выглядят как расплавленное стекло (верхнее изображение), имеют белый, сероватый, голубоватый или зеленоватый оттенок, а в редких экземплярах прозрачны.

Этот минерал является одним из зол, влияющих на цемент и бетон, поскольку он имеет свойство расширяться и вызывать в них трещины. Однако он не поглощает CO ₂ , поэтому его кальцинирование не способствует парниковому эффекту и, следовательно, является подходящим минералогическим источником (и самым богатым) для получения магния в дополнение к морской воде.

Номенклатура

Mg (OH) ₂ имеет до трех названий, признанных ИЮПАК (вне минералогии и медицины). Они очень похожи друг на друга, так как их конец практически не меняется.

Например, «гидроксид магния» соответствует своему названию в соответствии с номенклатурой сырья, опуская (II) в конце, потому что +2 почти по умолчанию является единственной степенью окисления магния.

«Дигидроксид магния», обозначающий с помощью префикса греческого числителя количество ионов ОН ^- указывается в формуле в соответствии с систематической номенклатурой. И «гидроксид магния», оканчивающийся суффиксом –ico, потому что это максимальная и «единственная» степень окисления магния, согласно традиционной номенклатуре.

Другие названия, такие как брусит или молочная магнезия, хотя они напрямую связаны с этим соединением, не следует упоминать его, когда речь идет о его чистейшем твердом веществе или как неорганическом соединении (реагент, сырье и т. Д.).

Приложения

нейтрализатор

Mg (OH) ₂ благодаря своей низкой растворимости в воде является отличным нейтрализатором кислотности; в противном случае он , как и другие основания (сильные электролиты), сделает среду основной, обеспечивая большие концентрации ионов ОН ^- .

Таким образом, Mg (OH) ₂ почти не выделяет OH ^- , в то же время он реагирует с ионами H ₃ O ⁺ с образованием водного комплекса магния, также упомянутого выше. Обладая способностью нейтрализовать кислотность водных сред, он предназначен для очистки сточных вод.

Это также добавка к пище, удобрениям и некоторым средствам личной гигиены, таким как зубная паста, поскольку снижает их кислотность.

противокислотный

Поскольку он слабо растворим в воде, его можно принимать внутрь, не опасаясь воздействия его ионов OH ^- (он очень мало диссоциирует, как слабый электролит).

Эта характеристика, связанная с вышеприведенным подразделом, делает его антацидом для лечения изжоги, желудочно-кишечных заболеваний, расстройства желудка и запора, который продается под молочной смесью на основе магнезии.

С другой стороны, молоко с магнезией также помогает бороться с раздражающими язвами язвы (белые и красные язвы, появляющиеся во рту).

Огнестойкий материал

В разделе свойств было упомянуто, что Mg (OH) ₂ разлагается с выделением воды. Именно эта вода помогает остановить распространение пламени, поскольку оно поглощает тепло для испарения, и, в свою очередь, пары разбавляют горючие или горючие газы.

Для этой цели в промышленности часто используется минерал брусит, предназначенный в качестве наполнителя для определенных материалов, таких как пластмассы из различных полимеров (ПВХ, смолы, каучуки), кабели или потолки.

катализатор

Было показано, что Mg (OH) _2, синтезированный в виде нанопластинок, может эффективно катализировать химическое восстановление; например, от 4-нитрофенола (Ph-NO ₂ ) до 4-аминофенола (Ph-NH ₂ ). Точно так же они обладают антибактериальной активностью, поэтому их можно использовать в качестве терапевтического средства.

адсорбент

Некоторые твердые вещества Mg (OH) ₂ могут быть довольно пористыми в зависимости от метода их получения. Поэтому они находят применение в качестве адсорбентов.

В водных растворах молекулы красителя могут адсорбироваться (на своей поверхности), осветляя воду. Например, они способны адсорбировать краситель индигокармин, присутствующий в потоках воды.

Ссылки

1. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия . (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
2. Wikipedia. (2019). Гидроксид магния. Получено с: en.wikipedia.org
3. Национальный центр биотехнологической информации. (2019). Гидроксид магния. База данных PubChem. CID = 14791. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Аметистовые галереи. (2014). Минерал брусит. Получено с: galleries.com
5. Хенрист и др. (2003). Морфологическое исследование наночастиц гидроксида магния
6. осаждают в разбавленном водном растворе. Журнал выращивания кристаллов 249, 321–330.
7. Саба Дж., Шанза Р.К., Мухаммад Р.С. (2018). Синтез и структурный анализ мезопористых наночастиц гидроксида магния как эффективного катализатора.
8. Тиммасандра Нараян Рамеш и Вани Павагада Шриниваса. (2015). Удаление красителя индигокармина из водного раствора с использованием гидроксида магния в качестве адсорбента. Журнал материалов, т. 2015 г., идентификатор статьи 753057, 10 стр. doi.org/10.1155/2015/753057