MAGNESIUMOXID: STRUKTUR, EGENSKABER, NOMENKLATUR, ANVENDELSER - KEMI - 2025

Den magnesiumoxid er et fast uorganisk krystallinsk hvidt også kendt som magnesiumoxid. Dens kemiske formel er MgO, og den dannes ved oxidation af magnesiummetal med ilt.

Det findes ofte som et naturligt mineral kaldet periclase. Periclase er imidlertid ikke en vigtig kilde til MgO. I naturen findes det ofte som grupper af krystaller i marmor.

Magnesiumoxidpulver. Adam Rędzikowski Kilde: Wikipedia CommonsDet findes også i mineralet magnesit (som hovedsageligt er magnesiumcarbonat med nogle jerncarbonater); i kalksten og dolomit (mineral dannet af carbonater af magnesium og calcium); i vulkanisk ejecta og serpentin klipper.

Det danner ikke sten eller krystalaflejringer, fordi det i kontakt med vanddampen i atmosfæren omdannes til magnesiumhydroxid (Mg (OH) ₂).

På industrielt niveau kan det opnås på flere måder: calcinering af magnesiumcarbonat (magnesit), calcinering af magnesiumhydroxid, startende fra dolomitisk kalksten, under anvendelse af havvand og pyrolyse af magnesiumchlorid, blandt andre metoder.

Produktionen af ​​magnesia fra magnesit startede for lidt over 100 år siden i Østrig. Siden da har magnesia adskillige tekniske anvendelser på grund af dets høje smeltepunkt, kemiske resistens, høj termisk ledningsevne, lav elektrisk ledningsevne og dets biologiske aktivitet.

Struktur

Krystallstrukturen af ​​MgO er kubisk, med ansigt-centreret ligner krystalgitteret af natriumchlorid (NaCl).

Magnesia danner hexaoctahedral kubiske krystaller, der kan være farveløse, grøn eller brun.

Mineralperiklasen er en lille oktaeder, der mindre sjældent er en terningoktaedron eller dodekaeder.

Ejendomme

Andre navne

- Magnesia.

- Periclase.

- Oxomagnesium.

Fysisk tilstand

Det er fast, krystallinsk og hvidt. Selvom tilstedeværelsen af ​​jernforureninger giver det en grønlig eller brun farve afhængigt af jernets oxidationsgrad.

Mohs hårdhed

5,5-6.

Molekylær vægt

40,304 g / mol.

Smeltepunkt

2827 ° C

Massefylde

3.581 g / cm ³

Opløselighed

Praktisk uopløselig i vand:

0,00062 g pr. 100 ml ved 20 ° C.

0,0086 g pr. 100 ml ved 30 ° C.

Uopløselig i ethanol.

pH

I mættet vandig opløsning: 10.3.

Optiske egenskaber

Gennemsigtig. Farve: farveløs, grålig hvid, brunlig gul, farveløs i transmitteret lys.

Brydningsindeks

1,7355 ved 589 nm.

1.7283 ved 750 nm.

Andre egenskaber

- Det har en høj varmeledningsevne og en høj elektrisk modstand.

- Det er hygroskopisk, det vil sige, det absorberer let vand fra atmosfæren. I vandigt medium kombineres det med vand til dannelse af magnesiumhydroxid.

- Det er stabilt i en oxiderende atmosfære op til 2300 ºC og op til 1700 ºC i en reducerende atmosfære.

- Det er kompatibelt med de fleste kemiske forbindelser undtagen stærke syrer og stærke oxidanter.

- Efter antændelse ved høje temperaturer er magnesiumoxid relativt inert.

- Det er ikke giftigt. Imidlertid bør der træffes forholdsregler, når det håndteres i pulverform, når det har en lille partikelstørrelse.

- Dens krystaller har en høj reflekterende kraft både i det synlige spektrum og i det næsten ultraviolette.

nomenklatur

Der er flere kvaliteter af MgO, der leveres kommercielt:

Kaustisk magnesia

Det er en meget reaktiv form af magnesiumoxid fremstillet ved kalcinering eller brænding rå magnesit (MgCO ₃) eller magnesiumhydroxid (Mg (OH) ₂) ved relativt lave temperaturer, men over dekomponeringstemperaturen af disse materialer, mellem 700 og 1000 ° C

Det kaldes også kaustisk calcineret magnesia, calcineret magnesiumoxid, reaktivt magnesiumoxid, let forbrændt magnesia, blandt andre navne.

Kaustisk magnesia kan forbrændes ved en højere temperatur for at give sintret magnesia.

Tungt forbrændt magnesia

Det forekommer, når magnesit kalcineres ved temperaturer fra 1000 til 1500 ºC. Dets reaktivitet er reduceret sammenlignet med kaustisk magnesia.

Magnesia r

Når magnesit kalcineres ved temperaturer mellem 1500 og 2000 ºC, opnås magnesia "brændt til døden" (oversættelse fra den engelske dødbrændte), også kaldet ildfast magnesia eller smeltet magnesia.

Smeltet magnesia opnås også ved at smelte kaustisk magnesia i en elektrisk bue. På grund af disse behandlinger er dens reaktivitet næsten fuldstændigt elimineret.

Denne type magnesia er generelt formet af tryk og temperatur uden at nå smeltetemperaturen. Med dette er det muligt at fremstille stykker med stor hårdhed, der betegner sintret magnesia. Det er i det væsentlige stabilt mod luftfugtighed og atmosfærisk kuldioxid.

Applikationer

MgO bruges til fremstilling af metallisk magnesium.

Anvendelser af kaustisk magnesia

På grund af sin høje reaktivitet er dens industrielle applikationer meget forskellige.

Det bruges som råmateriale til fremstilling af cement og bruges i byggebranchen, for eksempel som et bindemiddel. I dette tilfælde blandes det med koncentrerede opløsninger af magnesiumsalte og en lille mængde natriumphosphat.

Et ekstremt hårdt materiale opnås således. Selvom det ikke er ægte cement, da det ikke er stabilt i vand, kan det bruges som en mastik eller beskyttende belægning.

Kaustisk magnesia bruges også i lette bygningsplader til termisk og akustisk isolering. De fremstilles ved at tilsætte magnesiumsulfat som et bindemiddel og mineraluld. De resulterer i meget ikke-brandfarlige lag.

MgO plader til konstruktion. Excentrik13 Kilde: Wikipedia Commons Andre anvendelser til kaustisk magnesia inkluderer fjernelse af tungmetaller og silikat fra spildevand. Ammoniak eller fosfater kan også fjernes.

Det er en svag base, så den fungerer som en syreneutralisator og bruges til røggasskrubning, som et tilsætningsstof til smøremidler og til brændstof.

Det fungerer som et fyldstof i plast- og gummiindustrien, da det gør det muligt at justere disse materialers viskositet og stivhed.

Det bruges i papir- og celluloseindustrien, da det deltager i bisulfit-fordøjelse. Også som fugtabsorberende bibliotek eller til fremstilling af kosmetik. Derudover er det inden for den farmaceutiske industri stærkt værdsat som et antacida, fordøjelsesbesvær og mildt afføringsmiddel.

MgO tabletter. Kilde: Pixabay

Anvendelser af stærkt forbrændt magnesia

På grund af dets snævre reaktivitet bruges det i applikationer, hvor langsom nedbrydning er påkrævet. For eksempel i dyrefodertilskud. Dette skyldes, at kvæg under visse betingelser kan lide af magnesiummangel, hvis de kun fodres med foder.

På den anden side er det kendt, at magnesium (Mg) er et bestanddel af klorofyl. Af denne grund betragtes det som et essentielt næringsstof til planter og bruges som gødning. Måden at tilføje magnesium til planter er som magnesia.

Denne type MgO kan bruges i en række anvendelser: keramik, spildevandsrensning (som et kationadsorbent i metalfjernelse), læderbruning og råmateriale til smeltet magnesia.

Anvendelser af sintret magnesia og smeltet magnesia

MgO har det højeste smeltepunkt blandt de moderate omkostninger til oxider og er derfor et råmateriale til ildfast mursten og anden ildfast keramik. Det er det eneste materiale efter zirkoniumoxid (ZrO ₂), der kan modstå langvarig opvarmning over 2000 ºC.

Denne ildfaste kvalitet af MgO bruges i stålindustrien til at fremstille beskyttende hylstre og udskiftelige foringer til udstyr til håndtering af smeltet stål, såsom meget høje kraftovne.

Højkraftovne i stålindustrien. Jean-Pol GRANDMONT Kilde: Wikipedia Commons På grund af deres næsten nul grad af reaktivitet er ildfaste byggematerialer baseret på sintret magnesia også resistente overfor slagger og basale eller neutrale gasser.

Sintrede magnesiumblokke har en høj varmelagringskapacitet og høj varmeledningsevne (de leder varmen meget godt).

Varmen, der genereres af et varmeelement, overføres til magnesiumblokken, og dens temperatur stiger. Af denne grund bruges de i varme lagerenheder.

Det bruges som isoleringsmateriale i den elektriske opvarmningsindustri relateret til husholdningsapparater. For eksempel til rørformede varmeelementer til køkkenovne, vaskemaskiner, kaffemaskiner, elektriske strygejern eller radiatorer, blandt andre.

Andre anvendelser af MgO

Den høje reflekterende effekt af MgO-krystaller i det synlige og nær UV-spektrum har ført til deres anvendelse som reflektor i optiske instrumenter og som enkeltkrystaller i optiske vinduer og linser. Hvid bruges også som standard.

Referencer

1. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Bind 15. Fjerde udgave. John Wiley & sønner.
2. Ullmanns encyklopædi for industriel kemi. Volumen A15. Femte udgave.
3. Dance, JC; Emeléus, HJ; og Sir Ronald Nyholm. (1973). Omfattende uorganisk kemi. Redaktion. Pergamon Press.
4. S. National Library of Medicine. (2019). Magnesiumoxid. Gendannes fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
5. American Elements (2019). Caustic Calcined Magnesia. Gendannes fra americanelements.com.
6. Ropp, RC (2013). Gruppe 16 (O, S, Se, Te) Alkaline jordforbindelser. Magnesiumoxid. I Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Gendannes fra sciencedirect.com.