OXID HOREČNATÝ: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, NÁZVOSLOVIE, POUŽITIA - CHÉMIA - 2025

Oxid horečnatý je pevná anorganická kryštalickej bielej tiež známy ako oxid horečnatý. Jeho chemický vzorec je MgO a je tvorený oxidáciou kovového horčíka kyslíkom.

Často sa vyskytuje ako prírodný minerál nazývaný periklas. Periklasa však nie je hlavným zdrojom MgO. V prírode sa bežne vyskytuje ako skupina kryštálov v mramore.

Prášok oxidu horečnatého. Adam Rędzikowski Zdroj: Wikipedia CommonsVyskytuje sa tiež v minerálnom magnezite (ktorým je hlavne uhličitan horečnatý s niektorými uhličitanmi železa); v vápencoch a dolomitoch (minerály tvorené uhličitanmi horčíka a vápnika); v sopečnej ejekcii a hadovitých horninách.

Nevytvára horniny ani kryštalické usadeniny, pretože pri kontakte s vodnou parou v atmosfére sa premieňa na hydroxid horečnatý (Mg (OH) ₂ ).

Na priemyselnej úrovni sa dá získať niekoľkými spôsobmi: okrem iných metód kalcinácia uhličitanu horečnatého (magnezit), kalcinácia hydroxidu horečnatého, vychádzajúc z dolomitického vápenca, s použitím morskej vody a pyrolýzy chloridu horečnatého.

Výroba magnézia z magnezitu sa začala pred viac ako 100 rokmi v Rakúsku. Od tej doby má magnézia niekoľko technických aplikácií z dôvodu vysokej teploty topenia, chemickej odolnosti, vysokej tepelnej vodivosti, nízkej elektrickej vodivosti a biologickej aktivity.

štruktúra

Kryštalická štruktúra MgO je kubická, orientovaná na tvár, podobná kryštálovej mriežke chloridu sodného (NaCl).

Magnézia tvorí hexaokahedrálne kubické kryštály, ktoré môžu byť bezfarebné, zelené alebo hnedé.

Minerálna periklasa je malý oktaedrón, menej často je to kocka-oktaedron alebo dodekahedron.

vlastnosti

Ostatné mená

- Magnézia.

- Pericláza.

- Oxomagnézium.

Fyzický stav

Je pevný, kryštalický a biely. Prítomnosť nečistôt železa mu však dodáva zelenkavú alebo hnedú farbu v závislosti od stupňa oxidácie železa.

Mohsova tvrdosť

5,5-6.

Molekulová hmotnosť

40,304 g / mol.

Bod topenia

2827 ° C

Hustota

3,581 g / cm ³

rozpustnosť

Prakticky nerozpustný vo vode:

0,00062 g na 100 ml pri 20 ° C.

0,0086 g na 100 ml pri 30 ° C.

Nerozpustný v etanole.

pH

V nasýtenom vodnom roztoku: 10.3.

Optické vlastnosti

Transparentné. Farba: bezfarebná, sivobiela biela, hnedasto žltá, bezfarebná v prechádzajúcom svetle.

Index lomu

1,7355 pri 589 nm.

1,7283 pri 750 nm.

Ďalšie vlastnosti

- Má vysokú tepelnú vodivosť a vysokú elektrickú rezistivitu.

- Je hygroskopický, to znamená, že ľahko absorbuje vodu z atmosféry. Vo vodnom prostredí sa zmieša s vodou za vzniku hydroxidu horečnatého.

- Je stabilný v oxidačnej atmosfére do 2300 ° C a do 1700 ° C v redukčnej atmosfére.

- Je okrem iného kompatibilný s väčšinou chemických zlúčenín, okrem silných kyselín a silných oxidantov.

- Po zapálení pri vysokých teplotách je oxid horečnatý relatívne inertný.

- Nie je toxický. Pri manipulácii s práškom, ktorý má malú veľkosť častíc, by sa však mali prijať bezpečnostné opatrenia.

- Jeho kryštály majú vysokú odrazivosť vo viditeľnom spektre aj v ultrafialovom svetle.

názvoslovie

Komerčne sa dodáva niekoľko druhov MgO:

Kaustická Magnézia

Ide o vysoko reaktívne forma oxidu horečnatého vyrába kalcináciou alebo horenia surový magnezit (MgCO ₃ ) alebo hydroxid horečnatý (Mg (OH) ₂ ), pri relatívne nízkych teplotách, ale nad teplotou rozkladu týchto materiálov, medzi 700 a 1000 ° C

Okrem iných názvov sa nazýva tiež žieravá kalcinovaná magnézia, pálený oxid horečnatý, reaktívny oxid horečnatý, ľahko spálená magnézia.

Kaustická magnézia sa môže spáliť pri vyššej teplote, aby sa poskytla sintrovaná magnézia.

Silne horel magnézia

Vyskytuje sa, keď sa magnezit kalcinuje pri teplotách 1 000 až 1 500 ° C. Jeho reaktivita bola znížená v porovnaní s kaustickou magnéziou.

Magnesia r

Ak je magnezit kalcinovaný pri teplotách medzi 1500 a 2000 ° C, získava sa magnézia „spálená na smrť“ (preklad z anglicky mŕtvych horiacich), tiež nazývaná žiaruvzdorná magnézia alebo tavená magnézia.

Roztavená magnézia sa tiež získa roztavením kaustickej magnézie v elektrickom oblúku. Vďaka týmto ošetreniam bola jeho reaktivita takmer úplne eliminovaná.

Tento typ magnézie je obvykle formovaný tlakom a teplotou bez toho, aby dosiahol teplotu topenia. S týmto je možné vyrobiť kúsky veľkej tvrdosti, označujúce sintrovanú magnéziu. Je v podstate stabilný proti vlhkosti a atmosférickému oxidu uhličitému.

aplikácia

MgO sa používa pri výrobe kovového horčíka.

Použitie lúhovej magnézie

Vďaka svojej vysokej reaktivite sú jeho priemyselné aplikácie veľmi rozmanité.

Používa sa ako surovina na výrobu cementu a používa sa v stavebníctve, napríklad ako spojivo. V tomto prípade sa zmieša s koncentrovanými roztokmi horečnatých solí a malým množstvom fosforečnanu sodného.

Takto sa získa extrémne tvrdý materiál. Aj keď nejde o skutočný cement, pretože nie je vo vode stabilný, dá sa použiť ako tmel alebo ochranný povlak.

Kaustická magnézia sa používa aj v ľahkých stavebných doskách na tepelnú a zvukovú izoláciu. Vyrábajú sa pridaním síranu horečnatého ako spojiva a minerálnej vlny. Výsledkom sú vysoko nehorľavé pláty.

MgO dosky na stavebné účely. Excentrik13 Zdroj: Wikipedia Commons Medzi ďalšie použitia lúhovej horčíka patrí odstránenie ťažkých kovov a kremičitanu z odpadovej vody. Amoniak alebo fosfáty sa môžu tiež odstrániť.

Je to slabá zásada, preto slúži ako kyslý neutralizátor a používa sa pri praní spalín, ako prísada do mazív a do palív.

Slúži ako plnivo v priemysle plastov a gumy, pretože umožňuje nastavenie viskozity a tuhosti týchto materiálov.

Používa sa v papierenskom a celulózovom priemysle, pretože sa podieľa na štiepení bisulfitom. Tiež ako absorbér vlhkosti v knižniciach alebo na prípravu kozmetiky. Okrem toho je vo farmaceutickom priemysle vysoko cenený ako antacidum, látka na odbúravanie a mierne preháňadlo.

MgO tablety. Zdroj: Pixabay

Použitie silne spálenej magnézie

Vďaka svojmu úzkemu rozsahu reaktivity sa používa v aplikáciách, kde sa vyžaduje pomalá degradácia. Napríklad v doplnkoch výživy zvierat. Dôvodom je, že za určitých podmienok môže dobytok trpieť nedostatkom horčíka, ak je kŕmený iba krmivom.

Na druhej strane je známe, že horčík (Mg) je základným prvkom chlorofylu. Z tohto dôvodu sa považuje za podstatnú živinu rastlín a používa sa ako hnojivo. Spôsob, ako do rastlín pridať horčík, je magnézia.

Tento typ MgO sa môže použiť v rôznych aplikáciách: keramika, čistenie odpadových vôd (ako katiónový adsorbent pri odstraňovaní kovov), činenie kože a surovina na roztavenú horčíku.

Použitie spekanej magnézie a tavenej magnézie

MgO má najvyššiu teplotu topenia medzi oxidmi stredne vysokých nákladov, a preto je surovinou pre žiaruvzdorné tehly a iné žiaruvzdorné keramiky. Je to jediný materiál, potom oxidu zirkoničitého (ZrO ₂ ), ktoré znesú dlhším zahrievaním nad 2000 ° C.

Táto žiaruvzdorná trieda MgO sa používa v oceliarskom priemysle na výrobu ochranných krytov a výmenných obložení pre zariadenia na manipuláciu s roztavenou oceľou, ako sú napríklad vysokovýkonné pece.

Vysokovýkonné pece v oceliarskom priemysle. Jean-Pol GRANDMONT Zdroj: Wikipedia Commons Žiaruvzdorné stavebné materiály na báze spekanej magnézie sú vďaka svojej takmer nulovej reaktivite tiež odolné voči troskám a základným alebo neutrálnym plynom.

Spekané magnéziové bloky majú vysokú kapacitu akumulácie tepla a vysokú tepelnú vodivosť (veľmi dobre vedú teplo).

Teplo generované vykurovacím telesom sa prenáša do magnéziového bloku a jeho teplota sa zvyšuje. Z tohto dôvodu sa používajú v horúcich úložných zariadeniach.

Používa sa ako izolačný materiál v priemysle elektrického vykurovania, ktorý sa týka domácich spotrebičov. Napríklad pre rúrkové vykurovacie telesá pre kuchynské rúry, práčky, kávovary, elektrické žehličky alebo radiátory.

Iné použitia MgO

Vysoká odrazná sila kryštálov MgO vo viditeľnom a blízkom UV spektre viedla k ich použitiu ako reflektoru v optických prístrojoch a ako monokryštály v optických oknách a šošovkách. Biela sa tiež používa ako štandard.

Referencie

1. Kirk-Othmer (1994). Encyklopédia chemickej technológie. Zväzok 15. Štvrté vydanie. John Wiley a synovia.
2. Ullmannova encyklopédia priemyselnej chémie. Zväzok A15. Piate vydanie.
3. Dance, JC; Emeléus, HJ; a sir Ronald Nyholm. (1973). Komplexná anorganická chémia. Redakčná rada. Pergamon Press.
4. S. Národná lekárska knižnica. (2019). Oxid horečnatý. Získané z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
5. American Elements (2019). Kaustická kalcinovaná magnézia. Obnovené zo stránky americanelements.com.
6. Ropp, RC (2013). Zlúčeniny alkalických zemín zo skupiny 16 (O, S, Se, Te). Oxid horečnatý. V encyklopédii zlúčenín alkalických zemín. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.