MAGNESIUMHYDROXIDE: STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, NOMENCLATUUR, GEBRUIK - CHEMIE - 2026

Het magnesiumhydroxide een anorganische verbinding met de chemische formule Mg (OH) ₂ . In zijn pure vorm is het een matwitte vaste stof met een amorf uiterlijk; Met een klein en exact gehalte aan onzuiverheden verandert het echter in het kristallijne vaste bruciet, een mineraal dat in bepaalde afzettingen in de natuur voorkomt, en het is een rijke bron van magnesium.

Het is een zwakke elektrolyt of base, dus de dissociatie ervan is laag in water. Deze eigenschap maakt Mg (OH) ₂ een goede zuurneutralisator voor menselijke consumptie; remedie in de volksmond bekend als melk van magnesiumoxide-suspensie. Het is ook een brandvertrager door water vrij te geven tijdens zijn thermische ontleding.

Vast monster van magnesiumhydroxide. Bron: Chemicalinterest

In de bovenste afbeelding zijn enkele vaste stoffen van magnesiumhydroxide weergegeven, waarin de ondoorzichtige witte kleur kan worden gewaardeerd. Hoe meer kristallijn ze zijn, ze ontwikkelen glasachtige en parelachtige oppervlakken.

De kristallijne structuur is bijzonder omdat het dubbellaagse hexagonale kristallen vormt, die veelbelovende ontwerpen zijn voor het ontwerp van nieuwe materialen. Hun positieve ladingen spelen een belangrijke rol in deze lagen vanwege de vervanging van Mg ²⁺ door driewaardige kationen, en door de soort opgesloten tussen de wanden die is samengesteld uit OH ^- anionen .

Anderzijds zijn andere toepassingen afhankelijk van de morfologie van de bereide deeltjes of nanodeeltjes; als katalysatoren of adsorbentia. In alle gevallen wordt de verhouding van 1: 2 constant gehouden voor Mg ²⁺ : OH ^- ionen , weergegeven in dezelfde formule Mg (OH) ₂ .

Structuur

Formule en octaëder

Ionen waaruit magnesiumhydroxide bestaat. Bron: Claudio Pistilli

De bovenste afbeelding toont de ionen waaruit Mg (OH) _{2 bestaat} . Zoals te zien is, zijn er twee OH ^- anionen voor elk Mg ²⁺ -kation , die elektrostatisch samenwerken om een ​​kristal met een hexagonale structuur te definiëren. Dezelfde formule geeft aan dat de Mg: OH-verhouding 1: 2 is.

De echte kristalstructuur is echter iets ingewikkelder dan het aannemen van eenvoudige Mg ²⁺ en OH ^- ionen . Magnesium wordt zelfs gekenmerkt door een coördinatiegetal van 6, dus het kan interageren met maximaal zes OH ^- .

Dus de octaëder Mg (OH) _{6 gevormd} , waarbij de zuurstofatomen duidelijk uit de OH ^- ; en de kristalstructuur berust nu op het overwegen van zulke octaëders en hoe ze met elkaar omgaan.

In feite definiëren de Mg (OH) _6- eenheden uiteindelijk dubbellaagse structuren die op hun beurt in de ruimte zijn gerangschikt om het hexagonale kristal te laten ontstaan.

Dubbele laag

Dubbellaagse structuur van magnesiumhydroxide. Bron: Smokefoot

De bovenste afbeelding toont de structuur van de dubbele laag magnesiumhydroxide (LDH, voor het acroniem in het Engels: Layered double hydroxides). De groene bollen vertegenwoordigen de Mg ²⁺ -ionen , die kunnen worden vervangen door andere met een hogere lading om een ​​positieve lading in de laag te genereren.

Merk op dat er rond elke Mg ²⁺ zes rode bollen zijn verbonden met hun respectievelijke witte bollen; dat wil zeggen, de octaëdrische eenheden Mg (OH) ₆ . De OH ^- fungeert als een brug om twee Mg ²⁺ van verschillende vlakken met elkaar te verbinden, waardoor de lagen met elkaar verweven raken.

Evenzo wordt opgemerkt dat waterstofatomen op en neer wijzen, en primair verantwoordelijk zijn voor de intermoleculaire krachten die de twee lagen van Mg (OH) _6- eenheden bij elkaar houden .

Neutrale moleculen (zoals alcoholen, ammoniak en stikstof) of zelfs anionen kunnen tussen deze lagen worden gehuisvest, afhankelijk van hoe positief ze zijn (als er Al ³⁺ of Fe ³⁺ ionen zijn die Mg ²⁺ vervangen ). De "vulstof" van deze soorten wordt beperkt door de oppervlakken die zijn samengesteld uit de OH ^- anionen .

Morfologieën

Dubbellaags, zeshoekig glas groeit langzaam of snel. Het hangt allemaal af van de synthese- of bereidingsparameters: temperatuur, molaire verhouding, roeren, oplosmiddelen, reagentia als bron van magnesium, basen of precipitatiemiddelen, enz. Naarmate het kristal groeit, bepaalt het de microstructuur of morfologie van zijn nanodeeltjes of aggregaten.

Deze nanodeeltjes kunnen dus bloemkoolachtige plaat-, plaatjes- of bolletjesachtige morfologieën hebben. Evenzo kan de verdeling van hun groottes veranderen, evenals de mate van poreusheid van de resulterende vaste stoffen.

Eigendommen

Fysiek uiterlijk

Het is een witte, korrelige of poedervormige vaste stof en geurloos.

Molaire massa

58,3197 g / mol.

Dichtheid

3,47 g / ml.

Smeltpunt

350 ° C. Bij deze temperatuur ontleedt het in oxide door de watermoleculen in de kristallen vrij te geven:

Mg (OH) ₂ (s) => MgO (s) + H ₂ O (g)

Oplosbaarheid in water

0,004 g / 100 ml bij 100 ° C; dat wil zeggen, het lost nauwelijks op in kokend water, waardoor het een onoplosbare verbinding in water is. Als de pH echter afneemt (of de zuurgraad toeneemt), neemt de oplosbaarheid ervan toe door de vorming van het waterige complex Mg (OH ₂ ) ₆ .

Anderzijds, als Mg (OH) ₂ CO is opgenomen ₂ , zal de ingevangen gas vrij te geven bruisen wanneer opgelost in een zuur medium.

Brekingsindex

1.559

pH

Een waterige suspensie daarvan heeft een pH die varieert tussen 9,5 en 10,5. Hoewel deze waarden normaal zijn, weerspiegelt het de lage basiciteit ervan in vergelijking met andere metaalhydroxiden (zoals NaOH).

Warmte capaciteit

77,03 J / mol K

Waar is het gelegen?

Pastelblauw glasachtig kristal van het mineraal bruciet. Bron: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Magnesiumhydroxide komt in de natuur voor als het mineraal bruciet, dat wordt gekenmerkt door zijn transparante witte kleur, met groene of blauwachtige tinten, afhankelijk van de onzuiverheden. Evenzo maakt bruciet deel uit van sommige kleien, zoals chloriet, omdat het is ingeklemd tussen de lagen silicaten, verbonden door metaalionen.

In bruciet zitten naast Mg ²⁺ nog andere ionen , zoals Al ³⁺ , Fe ³⁺ , Zn ²⁺ en Mn ²⁺ . De ertsen zijn te vinden in verschillende regio's of meren van Schotland, Canada, Italië en de VS.

Fysiek zien de kristallen eruit als gesmolten glas (bovenste afbeelding), met witte, grijsachtige, blauwachtige of groenachtige kleuren, en transparant in zeldzame exemplaren.

Dit mineraal is een van de kwaden die cement en beton aantasten, omdat het de neiging heeft uit te zetten en breuken erin kan veroorzaken. Het neemt echter geen CO _{2 op} , dus het calcineren ervan draagt ​​niet bij aan het broeikaseffect en daarom is het een geschikte mineralogische bron (en de rijkste) om magnesium te verkrijgen, naast zeewater.

Nomenclatuur

Mg (OH) ₂ heeft maximaal drie IUPAC-geaccepteerde namen (buiten mineralogie of geneeskunde). Deze lijken erg op elkaar, aangezien de manier waarop ze eindigen nauwelijks varieert.

Zo komt 'magnesiumhydroxide' overeen met de naam volgens de standaardnomenclatuur, waarbij (II) aan het einde wordt weggelaten omdat +2 bijna standaard de enige oxidatietoestand van magnesium is.

'Magnesiumdihydroxide', dat met het Griekse voorvoegsel van de teller het aantal OH-ionen aangeeft ^- aangegeven in de formule volgens de systematische nomenclatuur. En 'magnesiumhydroxide', eindigend met het achtervoegsel –ico omdat het de maximale en “enige” oxidatietoestand van magnesium is, volgens de traditionele nomenclatuur.

De andere namen, zoals bruciet of melkmagnesia, hoewel ze rechtstreeks verband houden met deze verbinding, mogen er niet naar worden verwezen als het gaat om de zuiverste vaste stof of als een anorganische verbinding (reagens, grondstof, enz.).

Toepassingen

Neutralisator

Mg (OH) ₂ dankt zijn lage oplosbaarheid in water aan het feit dat het een uitstekende zuurneutralisator is; anders zou het het medium baseren door hoge concentraties OH ^- ionen te leveren , net als andere basen (sterke elektrolyten).

Aldus Mg (OH) ₂ nauwelijks releases OH ^- , op hetzelfde moment dat reageert met H ₃ O ⁺ -ionen aan de complexe waterige magnesium, mogelijkheid hierboven vermeld. Omdat het de zuurgraad van waterige media kan neutraliseren, is het bedoeld voor de behandeling van afvalwater.

Het is ook een toevoeging aan voedsel, meststoffen en bepaalde producten voor persoonlijke hygiëne, zoals tandpasta, omdat het de zuurgraad ervan vermindert.

Antacidum

Omdat het enigszins oplosbaar is in water, kan het worden ingenomen zonder de effecten van zijn OH ^- ionen te riskeren (het dissocieert nauwelijks als een zwakke elektrolyt).

Dit kenmerk, gekoppeld aan de bovenstaande subsectie, maakt het een antacidum voor de behandeling van brandend maagzuur, gastro-intestinale aandoeningen, indigestie en obstipatie, verkocht onder de formule van magnesiummelk.

Aan de andere kant helpt magnesiummelk ook bij het bestrijden van vervelende aften (de witte en rode zweren die in de mond verschijnen).

Brandvertragend

In het eigenschappengedeelte werd vermeld dat Mg (OH) ₂ ontleedt en water vrijkomt. Precies, dit water helpt om de voortgang van de vlammen te stoppen, omdat ze warmte absorberen om te verdampen en op hun beurt de dampen brandbare of ontvlambare gassen verdunnen.

Het mineraal bruciet wordt hiervoor meestal industrieel gebruikt, bestemd als vulstof in bepaalde materialen, zoals kunststoffen van verschillende polymeren (PVC, harsen, rubbers), kabels of plafonds.

Katalysator

Het is aangetoond dat het als nanoplaten gesynthetiseerde Mg (OH) ₂ efficiënt is om chemische reducties te katalyseren; bijvoorbeeld 4-nitrofenol (Ph-NO ₂ ) tot 4-aminofenol (Ph-NH ₂ ). Evenzo hebben deze antibacteriële activiteit, dus het kan als therapeutisch middel worden gebruikt.

Adsorbens

Sommige Mg (OH) _2- vaste stoffen kunnen behoorlijk poreus zijn, afhankelijk van de bereidingswijze. Daarom vinden ze toepassing als adsorbentia.

In waterige oplossingen kunnen kleurstofmoleculen adsorberen (op hun oppervlak), waardoor het water helder wordt. Ze zijn bijvoorbeeld in staat de indigokarmijnkleurstof die in waterstromen aanwezig is, te adsorberen.

Referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde . (Vierde druk). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Magnesium hydroxide. Hersteld van: en.wikipedia.org
3. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (2019). Magnesium hydroxide. PubChem-database. CID = 14791. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Amethyst Galleries. (2014). Het mineraal bruciet. Hersteld van: galleries.com
5. Henrist et al. (2003). Morfologische studie van magnesiumhydroxide-nanodeeltjes
6. neergeslagen in verdunde waterige oplossing. Journal of Crystal Growth 249, 321-330.
7. Saba J., Shanza RK, Muhammad RS (2018). Synthese en structurele analyse van mesoporeuze magnesiumhydroxide nanodeeltjes als efficiënte katalysator.
8. Thimmasandra Narayan Ramesh en Vani Pavagada Sreenivasa. (2015). Verwijdering van indigokarmijnkleurstof uit waterige oplossing met behulp van magnesiumhydroxide als adsorbens. Journal of Materials, vol. 2015, artikel-ID 753057, 10 pagina's. doi.org/10.1155/2015/753057