HYDROXID HOŘEČNATÝ: STRUKTURA, VLASTNOSTI, NÁZVOSLOVÍ, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Hydroxid hořečnatý je anorganická sloučenina, která má na chemický vzorec Mg (OH) ₂. Ve své čisté formě je matná bílá pevná látka s amorfním vzhledem; S malým a přesným obsahem nečistot se však přeměňuje na krystalický pevný brucit, minerál, který se v přírodě vyskytuje v určitých ložiscích, a je bohatým zdrojem hořčíku.

Je to slabý elektrolyt nebo báze, takže jeho disociace je nízká ve vodě. Díky této vlastnosti je Mg (OH) ₂ dobrým neutralizátorem kyselosti pro lidskou spotřebu; lék populárně známý jako mléko magnesia suspenze. Je to také retardér hoření uvolňováním vody během jeho tepelného rozkladu.

Pevný vzorek hydroxidu hořečnatého. Zdroj: Chemický zájem

Na horním obrázku jsou znázorněny některé pevné látky hydroxidu hořečnatého, u kterých lze ocenit jeho neprůhlednou bílou barvu. Čím jsou krystaličtější, vyvinou sklovité a perleťové povrchy.

Jeho krystalická struktura je zvláštní, protože vytváří dvojvrstvé hexagonální krystaly, což jsou slibné návrhy pro navrhování nových materiálů. V těchto vrstvách hrají jejich kladné náboje důležitou roli díky substituci Mg ²⁺ trojmocnými kationty a druhy uvězněné mezi stěnami složenými z OH ^- aniontů.

Na druhé straně, jiné aplikace se odvozují v závislosti na morfologii připravených částic nebo nanočástic; jako katalyzátory nebo adsorbenty. Ve všech z nich je poměr 1: 2 udržován konstantní pro ionty Mg ²⁺: OH ^- odrážející se ve stejném vzorci Mg (OH) ₂.

Struktura

Formule a oktaedron

Ionty, které tvoří hydroxid horečnatý. Zdroj: Claudio Pistilli

Horní obrázek ukazuje ionty, které tvoří Mg (OH) ₂. Jak je vidět, pro každý kationt Mg2 ⁺ existují dva OH ^- anionty, které elektrostaticky interagují, aby definovaly krystal s hexagonální strukturou. Stejný vzorec znamená, že poměr Mg: OH je 1: 2.

Pravá krystalová struktura je však o něco složitější než předpokládat jednoduché ionty Mg ²⁺ a OH ^-. Ve skutečnosti je hořčík charakterizován koordinačním číslem 6, takže může interagovat až s šesti OH ^-.

Tím _{se vytvoří} oktaedron Mg (OH) ₆, kde atomy kyslíku zjevně pocházejí z OH ^-; a krystalová struktura nyní spočívá v zvažování takové oktaedry a na tom, jak spolu vzájemně reagují.

Ve skutečnosti jednotky Mg (OH) ₆ nakonec definují dvouvrstvé struktury, které jsou zase uspořádány v prostoru, aby vznikly hexagonální krystaly.

Dvojitá vrstva

Dvouvrstvá struktura hydroxidu hořečnatého. Zdroj: Smokefoot

Horní obrázek ukazuje dvouvrstvou strukturu hydroxidu hořečnatého (LDH). Zelené koule představují ionty Mg ²⁺, které by mohly být nahrazeny jinými s vyšším nábojem, aby se ve vrstvě vytvořil kladný náboj.

Všimněte si, že kolem každého Mg ²⁺ je k jejich příslušným bílým koulí připojeno šest červených koulí; to znamená, že oktaedrální jednotky Mg (OH) ₆. OH ^- působí jako můstek ke spojení dvou Mg ²⁺ různých rovin, což způsobuje vzájemné propojení vrstev.

Podobně je pozorováno, že atomy vodíku směřují nahoru a dolů a jsou primárně odpovědné za mezimolekulární síly, které drží obě vrstvy jednotek Mg (OH) ₆ společně.

Mezi tyto vrstvy mohou být uloženy neutrální molekuly (jako jsou alkoholy, amoniak a dusík) nebo dokonce anionty, v závislosti na tom, jak jsou pozitivní (pokud existují ionty Al ³⁺ nebo Fe ³⁺ nahrazující Mg ²⁺). Dále jen „plnivo“ z těchto druhů je omezena plochami složené z OH ^- anionty.

Morfologie

Dvouvrstvé, šestihranné sklo roste pomalu nebo rychle. Vše záleží na parametrech syntézy nebo přípravy: teplota, molární poměr, míchání, rozpouštědla, činidla jako zdroj hořčíku, báze nebo srážedla atd. Jak krystal roste, definuje mikrostrukturu nebo morfologii jeho nanočástic nebo agregátů.

Tyto nanočástice tedy mohou mít morfologii podobnou květáku, destičce nebo globule. Podobně se může změnit distribuce jejich velikostí, stejně jako stupeň porozity výsledných pevných látek.

Vlastnosti

Fyzický vzhled

Je to bílá, granulovaná nebo prášková pevná látka a bez zápachu.

Molární hmotnost

58,3197 g / mol.

Hustota

3,47 g / ml.

Bod tání

350 ° C Při této teplotě se rozkládá na oxid uvolňováním molekul vody obsažených v jeho krystalech:

Mg (OH) ₂ (S) => MgO (s) + H ₂ O (g)

Rozpustnost ve vodě

0,004 g / 100 ml při 100 ° C; to znamená, že se sotva rozpustí ve vroucí vodě, což z něj činí nerozpustnou sloučeninu ve vodě. Nicméně, jak se snižuje pH (nebo jejich zvýšení kyselosti), jeho rozpustnost roste v důsledku tvorby komplexu vodné, Mg (OH ₂) ₆.

Na druhé straně, v případě, Mg (OH) ₂ se absorbuje CO ₂, se uvolní zachycený plyn jako šumění, pokud je rozpuštěna v kyselém prostředí.

Index lomu

1,559

pH

Jejich vodná suspenze má pH, které se mění mezi 9,5 a 10,5. Ačkoli jsou tyto hodnoty normální, odráží to jeho nízkou bazicitu ve srovnání s jinými hydroxidy kovů (jako je NaOH).

Tepelná kapacita

77,03 J / mol K

Kde se to nachází?

Pastelově modrý skelný krystal minerálního brucitu. Zdroj: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Hydroxid hořečnatý lze v přírodě nalézt jako minerální brucit, který se vyznačuje průhlednou bílou barvou, se zelenými nebo namodralými tóny v závislosti na nečistotách. Podobně je brucit součástí některých jílů, jako je chloritan, protože je sendvičován mezi vrstvami křemičitanů a je spojen kovovými ionty.

V brucite existují další ionty kromě Mg ²⁺, jako je Al ³⁺, Fe ³⁺, Zn ²⁺ a Mn ²⁺. Jeho rudy se nacházejí v různých regionech nebo jezerech Skotska, Kanady, Itálie a USA.

Fyzicky jeho krystaly vypadají jako roztavené sklo (horní obrázek), s bílou, šedavou, namodralou nebo zelenkavou barvou a ve vzácných vzorcích transparentní.

Tento minerál je jedním ze zla, které ovlivňují cementy a beton, protože má tendenci se v nich rozšiřovat a způsobovat v nich zlomeniny. Nicméně, neabsorbuje CO ₂, takže její kalcinace nepřispívá ke skleníkovému efektu, a proto je vhodná mineralogické zdroj (a nejbohatší) pro získání hořčík, navíc k mořské vodě.

Nomenklatura

Mg (OH) ₂ má až tři přijatá jména IUPAC (mimo mineralogii nebo medicínu). Jsou si navzájem velmi podobné, protože způsob, jakým končí, se stěží liší.

Například „hydroxid hořečnatý“ odpovídá jeho názvu podle skladové nomenklatury, na konci se vynechá (II), protože +2 je ve výchozím stavu téměř jediný oxidační stav hořčíku.

„Oxid hořečnatý“, přičemž před řeckým čitatelem je uveden předpona počtu iontů OH ^- uvedená ve vzorci podle systematické nomenklatury. A „hydroxid hořečnatý“ končící příponou --ico za to, že jde o maximální a „jediný“ oxidační stav hořčíku, podle tradiční nomenklatury.

Ostatní názvy, jako je brucit nebo mléčná magnézia, ačkoli jsou s touto sloučeninou přímo spojeny, neměly by se na ni odkazovat, pokud jde o její nejčistší pevnou látku nebo jako anorganická sloučenina (činidlo, surovina atd.).

Aplikace

Neutralizátor

Mg (OH) ₂ vděčí za svou nízkou rozpustnost ve vodě skutečnost, že je vynikajícím neutralizátorem kyselosti; jinak by to umocnilo médium poskytnutím velkých koncentrací OH ^- iontů, stejně jako jiné báze (silné elektrolyty).

Mg (OH) _{2 tak} sotva uvolňuje OH ^- současně s tím, že reaguje s ionty H ₃ O ⁺ za vzniku vodného komplexu hořčíku, který byl také uveden výše. Je schopen neutralizovat kyselost vodných médií a je určen k čištění odpadních vod.

Je také přísadou do potravin, hnojiv a některých produktů osobní hygieny, jako je zubní pasta, protože snižuje jejich kyselost.

Antacid

Mírně rozpustný ve vodě, může být přijato, aniž by riskoval účinků jeho OH ^- ionty (disociuje velmi málo jako slabý elektrolyt).

Tato charakteristika, spojená s výše uvedenou subsekcí, z něj činí antacidum pro léčbu pálení žáhy, gastrointestinálních chorob, zažívacího traktu a zácpy prodávané pod vzorcem mléka z hořčíku.

Na druhé straně mléko z magnézie také pomáhá v boji proti nepříjemným vředům vředů (bílé a červené vředy, které se objevují v ústech).

Zpomalovač ohně

V sekci vlastností bylo uvedeno, že Mg (OH) _{2 se} rozkládá a uvolňuje vodu. Přesně tato voda pomáhá zastavit postup plamenů, protože absorbují teplo, aby se odpařily, a páry následně ředí hořlavé nebo hořlavé plyny.

K tomuto účelu se minerální brucit obvykle používá průmyslově a je určen jako plnivo v určitých materiálech, jako jsou plasty různých polymerů (PVC, pryskyřice, kaučuky), kabely nebo stropy.

Katalyzátor

Ukázalo se, že Mg (OH) ₂ syntetizovaný jako nanopláty účinně katalyzuje chemické redukce; Například, 4-nitrofenol (Ph-NO ₂), do 4-aminofenolu (Ph-NH ₂). Rovněž mají antibakteriální aktivitu, takže je lze použít jako terapeutické činidlo.

Adsorbent

Některé pevné látky Mg (OH) ₂ mohou být docela porézní, v závislosti na způsobu jejich přípravy. Proto nacházejí použití jako adsorbenty.

Ve vodných roztocích se molekuly barviva mohou adsorbovat (na svých površích) a vyčeřit vodu. Například jsou schopné adsorbovat indigo karmínové barvivo přítomné v proudech vody.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Hydroxid hořečnatý. Obnoveno z: en.wikipedia.org
3. Národní centrum pro biotechnologické informace. (2019). Hydroxid hořečnatý. PubChem Database. CID = 14791. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Ametystové galerie. (2014). Minerální brucit. Obnoveno z: galleries.com
5. Henrist a kol. (2003). Morfologické studium nanočástic hydroxidu hořečnatého
6. vysrážený ve zředěném vodném roztoku. Journal of Crystal Growth 249, 321–330.
7. Saba J., Shanza RK, Muhammad RS (2018). Syntéza a strukturální analýza mezoporézních nanočástic hydroxidu hořečnatého jako účinného katalyzátoru.
8. Thimmasandra Narayan Ramesh a Vani Pavagada Sreenivasa. (2015). Odstranění barviva Indigo Carmine z vodného roztoku pomocí hydroxidu hořečnatého jako adsorbentu. Journal of Materials, sv. 2015, ID článku 753057, 10 stran. doi.org/10.1155/2015/753057