HYDROXID HOREČNATÝ: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, NÁZVOSLOVIE, POUŽITIA - CHÉMIA - 2026

Hydroxid horečnatý je anorganická zlúčenina, ktorá má na chemický vzorec Mg (OH) ₂ . Vo svojej čistej forme je to matná biela pevná látka s amorfným vzhľadom; S malým a presným obsahom nečistôt sa však premieňa na kryštalický pevný brucit, minerál nachádzajúci sa v určitých ložiskách v prírode a je bohatým zdrojom horčíka.

Je to slabý elektrolyt alebo báza, takže jeho disociácia je nízka vo vode. Vďaka tejto vlastnosti je Mg (OH) ₂ dobrým neutralizátorom kyslosti pre ľudskú spotrebu; liek všeobecne známy ako mlieko z horčíka. Taktiež spomaľuje horenie tým, že uvoľňuje vodu počas jej tepelného rozkladu.

Tuhá vzorka hydroxidu horečnatého. Zdroj: Chemický záujem

Na hornom obrázku sú zobrazené niektoré tuhé častice hydroxidu horečnatého, na ktorých je možné oceniť jeho nepriehľadnú bielu farbu. Čím sú kryštalickejšie, vyvíjajú sa na nich sklené a perleťové povrchy.

Jeho kryštalická štruktúra je zvláštna, pretože vytvára dvojvrstvové šesťuholníkové kryštály, ktoré sú sľubnými návrhmi pre navrhovanie nových materiálov. V týchto vrstvách zohrávajú ich kladné náboje dôležitú úlohu v dôsledku substitúcie Mg ²⁺ za trojmocné katióny a druhov uzavretých medzi stenami zloženými z OH ^- aniónov .

Na druhej strane, iné aplikácie sa odvodzujú v závislosti od morfológie pripravených častíc alebo nanočastíc; ako katalyzátory alebo adsorbenty. Vo všetkých z nich je pomer 1: 2 udržiavaný konštantný pre ióny Mg2 ⁺ : OH ^- odrážané v rovnakom vzorci Mg (OH) ₂ .

štruktúra

Vzorec a oktaedron

Ióny, ktoré tvoria hydroxid horečnatý. Zdroj: Claudio Pistilli

Horný obrázok ukazuje ióny, ktoré tvoria Mg (OH) ₂ . Ako je zrejmé, pre každý katión Mg2 ⁺ existujú dva OH ^- anióny , ktoré interagujú elektrostaticky, aby definovali kryštál so šesťuholníkovou štruktúrou. Rovnaký vzorec naznačuje, že pomer Mg: OH je 1: 2.

Skutočná kryštalická štruktúra je však o niečo zložitejšia ako predpokladanie jednoduchých ^iónov Mg ²⁺ a OH ^- . V skutočnosti je horčík charakterizovaný koordinačným číslom 6, takže môže interagovať až so šiestimi OH ^- .

Takto _{sa vytvorí} oktaedron Mg (OH) ₆ , kde atómy kyslíka zjavne pochádzajú z OH ^- ; a kryštalická štruktúra teraz spočíva na zvážení takejto oktaedry a na tom, ako spolu navzájom pôsobia.

V skutočnosti jednotky Mg (OH) ₆ nakoniec definujú dvojvrstvové štruktúry, ktoré sú zasa usporiadané do priestoru, aby vytvorili hexagonálny kryštál.

Dvojitá vrstva

Dvojvrstvová štruktúra hydroxidu horečnatého. Zdroj: Smokefoot

Horný obrázok ukazuje štruktúru dvojvrstvového hydroxidu horečnatého (LDH, pre jeho skratku v anglickom jazyku: Vrstvené dvojité hydroxidy). Zelené gule predstavujú ióny Mg2 ⁺ , ktoré by mohli byť nahradené inými s vyšším nábojom, aby sa vo vrstve vytvoril kladný náboj.

Všimnite si, že okolo každej Mg ²⁺ je k ich bielym guľám pripojených šesť červených guličiek; to znamená, že oktaedrické jednotky Mg (OH) ₆ . OH ^- pôsobí ako mostík na spojenie dvoch Mg2 ⁺ rôznych rovín, čo spôsobuje vzájomné prepletenie vrstiev.

Podobne je pozorované, že atómy vodíka smerujú nahor a nadol a sú primárne zodpovedné za medzimolekulové sily, ktoré udržiavajú dve vrstvy jednotiek Mg (OH) ₆ spolu .

Medzi tieto vrstvy sa môžu ukladať neutrálne molekuly (ako sú alkoholy, amoniak a dusík) alebo dokonca anióny, v závislosti od toho, aké sú pozitívne (ak existujú ióny Al ³⁺ alebo Fe ^{3+, ktoré} nahrádzajú Mg ²⁺ ). Ďalej len "plnivo" z týchto druhov je obmedzená plochami zložené z OH ^- anióny .

morfológia

Dvojvrstvové, šesťuholníkové sklo rastie pomaly alebo rýchlo. Všetko záleží na parametroch syntézy alebo prípravy: teplota, molárny pomer, miešanie, rozpúšťadlá, činidlá ako zdroj horčíka, bázy alebo zrážacie činidlá atď. Ako kryštál rastie, definuje mikroštruktúru alebo morfológiu svojich nanočastíc alebo agregátov.

Tieto nanočastice tak môžu mať morfológiu doštičiek, doštičiek alebo guľôčok podobných karfiolu. Podobne sa môže meniť distribúcia ich veľkostí, ako aj stupeň pórovitosti výsledných tuhých látok.

vlastnosti

Fyzický vzhľad

Je to biela, granulovaná alebo prášková pevná látka bez zápachu.

Molárna hmota

58,3197 g / mol.

Hustota

3,47 g / ml.

Bod topenia

350 ° C Pri tejto teplote sa rozkladá na oxid uvoľňovaním molekúl vody obsiahnutých v jeho kryštáloch:

Mg (OH) ₂ (S) => MgO (s) + H ₂ O (g)

Rozpustnosť vo vode

0,004 g / 100 ml pri 100 ° C; to znamená, že sa sotva rozpúšťa vo vriacej vode, čím sa stáva nerozpustnou zlúčeninou vo vode. Avšak, ako sa znižuje pH (alebo ich zvýšenie kyslosti), jeho rozpustnosť rastie v dôsledku tvorby komplexu vodné, Mg (OH ₂ ) ₆ .

Na druhej strane, v prípade, Mg (OH) ₂ sa absorbuje CO ₂ , sa uvoľní zachytený plyn ako šumenie, ak je rozpustená v kyslom prostredí.

Index lomu

1559

pH

Ich vodná suspenzia má pH, ktoré sa pohybuje medzi 9,5 a 10,5. Aj keď sú tieto hodnoty normálne, odráža ich nízka zásaditosť v porovnaní s inými hydroxidmi kovov (ako je NaOH).

Tepelná kapacita

77,03 J / mol K

Kde sa to nachádza?

Pastelovo modrý sklovitý kryštál minerálneho brucitu. Zdroj: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Hydroxid horečnatý sa v prírode vyskytuje ako minerálny brucit, ktorý sa vyznačuje svojou priehľadnou bielou farbou, so zelenými alebo namodralými odtieňmi v závislosti od nečistôt. Podobne je brucit súčasťou niektorých ílov, ako je chloritan, pretože je vložený medzi vrstvy kremičitanov, spojené kovovými iónmi.

V brucitoch sú okrem Mg2 ⁺ ďalšie ióny , ako je Al3 ⁺ , Fe3 ⁺ , Zn2 ⁺ a Mn2 ⁺ . Jeho rudy sa nachádzajú v rôznych regiónoch alebo jazerách Škótska, Kanady, Talianska a USA.

Fyzikálne jeho kryštály vyzerajú ako roztavené sklo (horný obrázok), s bielou, sivastou, namodralou alebo zelenkavou farbou a v zriedkavých vzorkách priehľadné.

Tento minerál je jedným zo zla, ktoré ovplyvňuje cementy a betón, pretože má tendenciu sa v nich rozširovať a spôsobovať v nich zlomeniny. Avšak, neabsorbuje CO ₂ , takže jej kalcinácia neprispieva k skleníkovému efektu, a preto je vhodná mineralogické zdroj (a najbohatší) pre získanie horčík, navyše k morskej vode.

názvoslovie

Mg (OH) ₂ má až tri akceptované názvy IUPAC (mimo mineralogie alebo medicíny). Sú si navzájom veľmi podobné, pretože spôsob ich ukončenia sa veľmi nelíši.

Napríklad „hydroxid horečnatý“ zodpovedá svojmu názvu podľa nomenklatúry zásob, pričom na konci sa vynechá (II), pretože +2 je predvolene takmer jediný oxidačný stav horčíka.

„Oxid horečnatý“, pričom s gréckym čitateľom sa uvádza predpona počtu iónov OH ^- uvedená vo vzorci podľa systematickej nomenklatúry. A „hydroxid horečnatý“ končiaci na prípone –ico, pretože podľa tradičnej nomenklatúry ide o maximálny a „jediný“ oxidačný stav horčíka.

Ostatné názvy, ako napríklad brucit alebo mliečna magnézia, hoci sa priamo týkajú tejto zlúčeniny, nemali by sa uvádzať, pokiaľ ide o jej najčistejšiu pevnú látku, alebo ako anorganická zlúčenina (činidlo, surovina atď.).

aplikácia

neutralizačné

Mg (OH) ₂ vďačí svojej nízkej rozpustnosti vo vode skutočnosti, že je vynikajúcim neutralizátorom kyslosti; v opačnom prípade by médium zafixovalo tak, že by poskytovalo vysoké koncentrácie iónov OH ^- rovnako ako iné bázy (silné elektrolyty).

Tak, Mg (OH) ₂ sotva uvoľní OH ^- , zároveň reaguje s H ₃ O ⁺ ióny za vzniku vodného roztoku komplexu horčíka, tiež už bolo uvedené vyššie. Je schopný neutralizovať kyslosť vodných médií a je určený na čistenie odpadových vôd.

Je tiež prísadou do potravín, hnojív a určitých výrobkov osobnej hygieny, ako napríklad zubná pasta, pretože znižuje ich kyslosť.

antacidá

Mierne rozpustný vo vode, môže byť prijaté bez toho, aby riskoval účinkov jeho OH ^- ióny (disociuje veľmi málo ako slabý elektrolyt).

Táto vlastnosť, spojená s vyššie uvedenou podsekciou, z nej robí antacidum na liečenie pálenia záhy, gastrointestinálnych chorôb, tráviacich ťažkostí a zápchy, ktoré sa predávajú pod dojčenským mliekom.

Na druhej strane, magnéziové mlieko tiež pomáha v boji proti nepríjemným vredom vredov (biele a červené vredy, ktoré sa objavujú v ústach).

Spomaľovač horenia

V časti vlastností bolo uvedené, že Mg (OH) _{2 sa} rozkladá a uvoľňuje vodu. Práve táto voda pomáha zastaviť šírenie plameňov, pretože absorbujú teplo, ktoré sa odparuje, a výpary riedia horľavé alebo horľavé plyny.

Na tento účel sa často používa Brucite minerál, určený ako plnivo v určitých materiáloch, ako sú plasty rôznych polymérov (PVC, živice, kaučuky), káble alebo stropy.

katalyzátor

Ukázalo sa, že Mg (OH) ₂ syntetizovaný ako nanopláty je účinný na katalyzovanie chemických redukcií; Napríklad, 4-nitrofenol (Ph-NO ₂ ), do 4-aminofenolu (Ph-NH ₂ ). Rovnako majú antibakteriálnu aktivitu, takže sa môžu použiť ako terapeutické činidlá.

adsorbent

Niektoré pevné látky Mg (OH) ₂ môžu byť celkom porézne, v závislosti od spôsobu ich prípravy. Preto nachádzajú uplatnenie ako adsorbenty.

Vo vodných roztokoch sa molekuly farbiva môžu adsorbovať (na svojich povrchoch), čím vyfukujú vodu. Napríklad sú schopné adsorbovať indigokarmínové farbivo prítomné v prúdoch vody.

Referencie

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Hydroxid horečnatý. Obnovené z: en.wikipedia.org
3. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Hydroxid horečnatý. PubChem Database. CID = 14791. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Ametystové galérie. (2014). Minerálny brucit. Obnovené z: galleries.com
5. Henrist a kol. (2003). Morfologické štúdium nanočastíc hydroxidu horečnatého
6. vyzrážaný v zriedenom vodnom roztoku. Journal of Crystal Growth 249, 321 - 330.
7. Saba J., Shanza RK, Muhammad RS (2018). Syntéza a štruktúrna analýza mezopórových nanočastíc hydroxidu horečnatého ako účinného katalyzátora.
8. Thimmasandra Narayan Ramesh a Vani Pavagada Sreenivasa. (2015). Odstránenie indigo karmínového farbiva z vodného roztoku s použitím hydroxidu horečnatého ako adsorbenta. Journal of Materials, zv. 2015, ID článku 753057, 10 strán. doi.org/10.1155/2015/753057