MAGNESIUMOXIDE: STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, NOMENCLATUUR, GEBRUIK - CHEMIE - 2025

Het magnesiumoxide is een vast anorganisch kristallijn wit, ook bekend als magnesiumoxide. De chemische formule is MgO en het wordt gevormd door de oxidatie van magnesiummetaal door zuurstof.

Het wordt vaak gevonden als een natuurlijk mineraal dat periklaas wordt genoemd. Periklaas is echter geen belangrijke bron van MgO. In de natuur wordt het vaak aangetroffen als groepen kristallen in marmer.

Magnesiumoxide poeder. Adam Rędzikowski Bron: Wikipedia Commons Het wordt ook aangetroffen in het mineraal magnesiet (dat voornamelijk magnesiumcarbonaat is met wat ijzercarbonaten); in kalksteen en dolomiet (mineraal gevormd door carbonaten van magnesium en calcium); in vulkanische ejecta en kronkelige rotsen.

Het vormt geen rotsen of kristalafzettingen omdat het in contact met de waterdamp in de atmosfeer wordt omgezet in magnesiumhydroxide (Mg (OH) ₂ ).

Op industrieel niveau kan het op verschillende manieren worden verkregen: calcineren van magnesiumcarbonaat (magnesiet), calcineren van magnesiumhydroxide, uitgaande van dolomietkalksteen, met behulp van zeewater en pyrolyse van magnesiumchloride, naast andere methoden.

De productie van magnesia uit magnesiet begon iets meer dan 100 jaar geleden in Oostenrijk. Sindsdien heeft magnesiumoxide verschillende technische toepassingen vanwege het hoge smeltpunt, de chemische weerstand, de hoge thermische geleidbaarheid, de lage elektrische geleidbaarheid en de biologische activiteit.

Structuur

De kristalstructuur van MgO is kubisch, met het gezicht gecentreerd, vergelijkbaar met het kristalrooster van natriumchloride (NaCl).

Magnesia vormt hexaoctaëdrische kubische kristallen, die kleurloos, groen of bruin kunnen zijn.

Het minerale periklaas is een kleine octaëder, minder vaak een kubus-octaëder of dodecaëder.

Eigendommen

Andere namen

- Magnesia.

- Periklaas.

- Oxomagnesium.

Fysieke toestand

Het is vast, kristallijn en wit. Hoewel de aanwezigheid van ijzerverontreinigingen het een groenachtige of bruine kleur geeft, afhankelijk van de oxidatiegraad van het ijzer.

Mohs-hardheid

5,5-6.

Molecuulgewicht

40,304 g / mol.

Smeltpunt

2827 ° C.

Dichtheid

3,581 g / cm ³

Oplosbaarheid

Vrijwel onoplosbaar in water:

0,00062 g per 100 ml bij 20 ° C.

0,0086 g per 100 ml bij 30 ºC.

Onoplosbaar in ethanol.

pH

In verzadigde waterige oplossing: 10.3.

Optische eigenschappen

Transparant. Kleur: kleurloos, grijswit, bruinachtig geel, kleurloos in doorvallend licht.

Brekingsindex

1.7355 bij 589 nm.

1.7283 bij 750 nm.

Andere eigenschappen

- Het heeft een hoge thermische geleidbaarheid en een hoge elektrische weerstand.

- Het is hygroscopisch, dat wil zeggen dat het gemakkelijk water uit de atmosfeer absorbeert. In waterig medium combineert het met water om magnesiumhydroxide te vormen.

- Het is stabiel in een oxiderende atmosfeer tot 2300 ºC en tot 1700 ºC in een reducerende atmosfeer.

- Het is compatibel met de meeste chemische verbindingen, behalve onder andere sterke zuren en sterk oxiderende stoffen.

- Na ontsteking bij hoge temperaturen is magnesiumoxide relatief inert.

- Het is niet giftig. Er moeten echter voorzorgsmaatregelen worden genomen bij het hanteren ervan in poedervorm als het een kleine deeltjesgrootte heeft.

- De kristallen hebben een hoog reflecterend vermogen, zowel in het zichtbare als in het nabije ultraviolette spectrum.

Nomenclatuur

Er zijn verschillende soorten MgO die commercieel worden geleverd:

Bijtende Magnesia

Het is een zeer reactieve vorm van magnesiumoxide die wordt geproduceerd door ruw magnesiet (MgCO ₃ ) of magnesiumhydroxide (Mg (OH) ₂ ) te calcineren of te verbranden bij relatief lage temperaturen, maar boven de ontledingstemperatuur van deze materialen, tussen 700 en 1000 ° C.

Het wordt ook wel caustisch gecalcineerd magnesiumoxide, gecalcineerd magnesiumoxide, reactief magnesiumoxide, licht verbrand magnesiumoxide, onder andere namen genoemd.

Bijtend magnesiumoxide kan bij een hogere temperatuur worden verbrand om gesinterd magnesiumoxide te verkrijgen.

Zwaar verbrand magnesiumoxide

Het komt voor wanneer magnesiet wordt gecalcineerd bij temperaturen van 1000 tot 1500 ºC. De reactiviteit is verminderd in vergelijking met bijtend magnesiumoxide.

Magnesia r

Wanneer magnesiet wordt gecalcineerd bij temperaturen tussen 1500 en 2000 ºC, wordt magnesia "tot de dood verbrand" (vertaling uit het Engels doodgebrand) verkregen, ook wel vuurvast magnesiumoxide of gesmolten magnesiumoxide genoemd.

Gesmolten magnesiumoxide wordt ook verkregen door bijtend magnesiumoxide in een elektrische boog te smelten. Door deze behandelingen is zijn reactiviteit bijna volledig geëlimineerd.

Dit type magnesiumoxide wordt over het algemeen gevormd door druk en temperatuur, zonder de smelttemperatuur te bereiken. Hiermee is het mogelijk om stukken met een grote hardheid te produceren, die gesinterd magnesiumoxide aanduiden. Het is in wezen stabiel tegen vochtigheid en atmosferische kooldioxide.

Toepassingen

MgO wordt gebruikt bij de productie van metallisch magnesium.

Gebruik van bijtend magnesiumoxide

Vanwege zijn hoge reactiviteit zijn de industriële toepassingen zeer gevarieerd.

Het wordt gebruikt als grondstof voor het maken van cement en wordt bijvoorbeeld in de bouw gebruikt als bindmiddel. In dit geval wordt het gemengd met geconcentreerde oplossingen van magnesiumzouten en een kleine hoeveelheid natriumfosfaat.

Zo wordt een extreem hard materiaal verkregen. Hoewel het geen echt cement is, omdat het niet stabiel is in water, kan het worden gebruikt als mastiek of beschermende coating.

Bijtend magnesiumoxide wordt ook gebruikt in lichtgewicht bouwplaten voor thermische en akoestische isolatie. Ze worden gemaakt door magnesiumsulfaat als bindmiddel en minerale wol toe te voegen. Ze resulteren in zeer onbrandbare platen.

MgO-platen voor de bouw. Excentrik13 Bron: Wikipedia Commons Andere toepassingen van caustisch magnesiumoxide zijn de verwijdering van zware metalen en silicaat uit afvalwater. Ook ammoniak of fosfaten kunnen worden verwijderd.

Het is een zwakke base, dus het dient als zuurneutralisator en wordt gebruikt bij rookgasreiniging, als additief voor smeermiddelen en voor brandstoffen.

Het dient als vulstof in de kunststof- en rubberindustrie, omdat het de viscositeit en stijfheid van deze materialen laat aanpassen.

Het wordt gebruikt in de papier- en cellulose-industrie omdat het deelneemt aan de afbraak van bisulfiet. Ook als vochtabsorbeerder in bibliotheken of voor de bereiding van cosmetica. Bovendien wordt het in de farmaceutische industrie zeer gewaardeerd als antacidum, indigestie-verlichter en mild laxeermiddel.

MgO-tabletten. Bron: Pixabay

Maakt gebruik van zwaar verbrand magnesiumoxide

Vanwege zijn smalle reactiviteitsbereik wordt het gebruikt in toepassingen waar langzame afbraak vereist is. Bijvoorbeeld in voedingssupplementen voor dieren. Dit komt omdat runderen onder bepaalde omstandigheden kunnen lijden aan magnesiumtekort als ze alleen voer krijgen.

Aan de andere kant is bekend dat magnesium (Mg) een bestanddeel is van chlorofyl. Om deze reden wordt het als een essentiële voedingsstof van planten beschouwd en als meststof gebruikt. De manier om magnesium aan planten toe te voegen, is als magnesiumoxide.

Dit type MgO kan voor verschillende toepassingen worden gebruikt: keramiek, afvalwaterbehandeling (als kationadsorptiemiddel bij metaalverwijdering), leerlooierij en grondstof voor gesmolten magnesiumoxide.

Gebruik van gesinterd magnesiumoxide en gesmolten magnesiumoxide

MgO heeft het hoogste smeltpunt van de redelijk geprijsde oxiden en is daarom een ​​grondstof voor vuurvaste stenen en ander vuurvast keramiek. Het is na zirkoniumoxide (ZrO ₂ ) het enige materiaal dat bestand is tegen langdurige verhitting boven 2000 ºC.

Deze vuurvaste MgO-kwaliteit wordt in de staalindustrie gebruikt om beschermende behuizingen en vervangbare voeringen te maken voor apparatuur die gesmolten staal behandelt, zoals ovens met een zeer hoog vermogen.

Hoogvermogenovens in de staalindustrie. Jean-Pol GRANDMONT Bron: Wikipedia Commons Vanwege hun reactiviteit van bijna nul zijn vuurvaste bouwmaterialen op basis van gesinterd magnesiumoxide ook bestand tegen slakken en basische of neutrale gassen.

Gesinterde magnesiablokken hebben een hoge warmteopslagcapaciteit en een hoge thermische geleidbaarheid (ze geleiden de warmte zeer goed).

De warmte die door een verwarmingselement wordt gegenereerd, wordt overgebracht naar het magnesiablok en de temperatuur stijgt. Om deze reden worden ze gebruikt in hete opslagapparaten.

Het wordt gebruikt als isolatiemateriaal in de elektrische verwarmingsindustrie in verband met huishoudelijke apparaten. Bijvoorbeeld voor buisvormige verwarmingselementen voor onder andere keukenovens, wasmachines, koffiemachines, elektrische strijkijzers of radiatoren.

Andere toepassingen van MgO

Het hoge reflectievermogen van MgO-kristallen in het zichtbare en nabije UV-spectrum heeft geleid tot hun gebruik als reflector in optische instrumenten en als eenkristallen in optische vensters en lenzen. Wit wordt ook als standaard gebruikt.

Referenties

1. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedie van chemische technologie. Deel 15. Vierde editie. John Wiley & Sons.
2. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Deel A15. Vijfde editie.
3. Dans, JC; Emeléus, HJ; en Sir Ronald Nyholm. (1973). Uitgebreide anorganische chemie. Redactieraad. Pergamon Press.
4. S. National Library of Medicine. (2019). Magnesium oxide. Opgehaald van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
5. American Elements (2019). Bijtend gecalcineerd magnesiumoxide. Opgehaald van americanelements.com.
6. Ropp, RC (2013). Groep 16 (O, S, Se, Te) alkalische aardeverbindingen. Magnesium oxide. In Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Opgehaald van sciencedirect.com.