Magnesiumoxidstruktur, egenskaber, nomenklatur, anvendelser

2250
Abraham McLaughlin

Det magnesiumoxid det er et hvidt krystallinsk uorganisk fast stof, også kendt som magnesia. Dens kemiske formel er MgO, og den dannes ved oxidation af metalmagnesium af ilt.

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

Magnesiumoxidpulver. Adam Rędzikowski [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] Kilde: Wikipedia Commons
Det findes også i mineralet magnesit (som primært er magnesiumcarbonat med nogle jerncarbonater); i kalksten og dolomit (mineral dannet af magnesium og calciumcarbonater); i vulkansk udkast og serpentinske klipper.

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

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

Produktionen af ​​magnesia fra magnesit startede for godt 100 år siden i Østrig. Siden da har magnesia flere tekniske anvendelser på grund af dets høje smeltepunkt, kemiske modstand, høje varmeledningsevne, lave elektriske ledningsevne og dets biologiske aktivitet..

Artikelindeks

  • 1 Struktur
  • 2 egenskaber
    • 2.1 Andre navne
    • 2.2 Fysisk tilstand
    • 2.3 Mohs hårdhed
    • 2.4 Molekylvægt
    • 2.5 Smeltepunkt
    • 2.6 Tæthed
    • 2.7 Opløselighed
    • 2,8 pH
    • 2.9 Optiske egenskaber
    • 2.10 Brydningsindeks
    • 2.11 Andre egenskaber
  • 3 Nomenklatur
    • 3.1 Kaustisk magnesia
    • 3.2 Stærkt forbrændt magnesia
    • 3.3 Ildfast magnesia
  • 4 anvendelser
    • 4.1 Anvendelse af kaustisk magnesia
    • 4.2 Anvendelse af stærkt forbrændt magnesia
    • 4.3 Anvendelse af sintret magnesia og smeltet magnesia
    • 4.4 Andre anvendelser af MgO
  • 5 Referencer

Struktur

Krystalstrukturen af ​​MgO er kubisk, ansigt-centreret, svarende til krystalgitteret af natriumchlorid (NaCl)..

Magnesia danner hexaoktahedriske kubiske krystaller, som kan være farveløse, grønne eller brune.

Mineralperiklasen er en lille oktaeder, mindre almindeligt at være en terningoktaeder eller dodekaeder..

Ejendomme

Andre navne

- Magnesia.

- Periclase.

- Oxomagnesium.

Fysisk tilstand

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

Mohs hårdhed

5,5-6.

Molekylær vægt

40,304 g / mol.

Smeltepunkt

2827 ºC.

Massefylde

3,581 g / cm3

Opløselighed

Næsten uopløselig i vand:

0,00062 g pr. 100 ml ved 20 ºC.

0,0086 g pr. 100 ml ved 30 ºC.

Uopløselig i ethanol.

pH

I mættet vandig opløsning: 10.3.

Optiske egenskaber

Gennemsigtig. Farve: farveløs, gråhvid, brunlig gul, farveløs i transmitteret lys.

Brydningsindeks

1.7355 ved 589 nm.

1.7283 ved 750 nm.

Andre egenskaber

- Det har høj varmeledningsevne og høj elektrisk modstand.

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

- Den er stabil i en oxiderende atmosfære op til 2300 ° C og op til 1700 ° C i en reducerende atmosfære.

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

- Efter antændelse ved høje temperaturer er magnesiumoxid relativt inert.

- Det er ikke giftigt. Der skal dog tages forholdsregler, når det håndteres i pulverform, når det har en lille partikelstørrelse..

- Dens krystaller har en høj reflekterende styrke både i det synlige spektrum og i den nærmeste ultraviolette.

Nomenklatur

Der er flere kvaliteter af MgO, der leveres kommercielt:

Kaustisk magnesia

Det er en meget reaktiv form af magnesiumoxid produceret ved kalcinering eller forbrænding af rå magnesit (MgCO3) eller magnesiumhydroxid (Mg (OH)to) ved relativt lave temperaturer, men over disse materialers nedbrydningstemperatur, mellem 700 og 1000 ° C.

Også kaldet kalcineret kaustisk magnesia, kalcineret magnesiumoxid, reaktivt magnesiumoxid, let brændt magnesia. let brændt), blandt andre navne.

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

Stærkt brændt magnesia

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

Magnesia reffektiv

Når magnesit kalcineres ved temperaturer mellem 1500 og 2000 ° C, opnås magnesia "brændt ihjel" (oversættelse fra engelsk dødbrændt), også kaldet ildfast magnesia eller smeltet magnesia.

Smeltet magnesia opnås også ved at smelte kaustisk magnesia i en elektrisk lysbue. På grund af disse behandlinger er dets reaktivitet næsten helt elimineret..

Denne type magnesia er generelt formet af tryk og temperatur uden at nå smeltetemperaturen. Med dette er det muligt at producere stykker af stor hårdhed, kaldet sintret magnesia. Det er i det væsentlige stabilt mod fugtighed og atmosfærisk kuldioxid.

Ansøgninger

MgO anvendes til produktion af metallisk magnesium.

Anvendelse af kaustisk magnesia

På grund af sin høje reaktivitet er dens industrielle anvendelser meget varierede.

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..

Der opnås således et ekstremt hårdt materiale. Selvom det ikke er en ægte cement, da den ikke er stabil i vand, kan den bruges som en mastiks eller beskyttende belægning.

Kaustisk magnesia bruges også i letvægtsbyggebrætter til termisk og akustisk isolering. De fremstilles ved tilsætning af magnesiumsulfat som bindemiddel og mineraluld. De resulterer i meget ikke-brændbare plader.

MgO-plader til konstruktion. Excentrik13 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] 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 røggasrensning, som et additiv til smøremidler og til brændstoffer.

Det fungerer som fyldstof i plast- og gummiindustrien, da det gør det muligt at justere viskositeten og stivheden af ​​disse materialer..

Det bruges i papirmasse- og papirindustrien, da det deltager i bisulfitfordøjelse. Også som fugtabsorberende i biblioteker eller til fremstilling af kosmetik. Derudover er det i den farmaceutiske industri højt værdsat som et antacida, fordøjelsesbesvær og et let afføringsmiddel..

MgO tabletter. Kilde: Pixabay

Anvendelse af stærkt forbrændt magnesia

På grund af dens snævre rækkevidde for reaktivitet bruges den til applikationer, hvor langsom nedbrydning er påkrævet. For eksempel i fodertilskud. Dette skyldes, at kvæg under visse betingelser kan lide af magnesiummangel, hvis det 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 for planter og bruges som gødning. Måden at tilføje magnesium til planterne er som magnesia.

Denne type MgO kan anvendes i en række anvendelser: keramik, spildevandsbehandling (som et kationadsorbent ved fjernelse af metal), garvning af læder og råmateriale til smeltet magnesia..

Anvendelse af sintret magnesia og smeltet magnesia

MgO har det højeste smeltepunkt blandt de moderate omkostningsoxider og er derfor et råmateriale til ildfaste mursten og anden ildfast keramik. Det er det eneste materiale efter zirconiumoxid (ZrOto), som kan modstå langvarig opvarmning over 2000 ºC.

Denne ildfaste kvalitet af MgO anvendes i stålindustrien til at fremstille beskyttende hylstre og udskiftelige foringer til udstyr, der håndterer smeltet stål, såsom ovne med meget høj effekt..

Højeffektive ovne i stålindustrien. Jean-Pol GRANDMONT [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Kilde: Wikipedia Commons
På grund af deres næsten nul grad af reaktivitet er ildfaste byggematerialer baseret på sintret magnesia også modstandsdygtige over for slagger og basiske eller neutrale gasser..

Sintrede magnesia-blokke har høj varmelagringskapacitet og høj varmeledningsevne (de leder varme meget godt).

Varmen, der genereres af et varmeelement, overføres til magnesiablokken, og temperaturen 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 & Sons.
  2. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Bind A15. Femte udgave.
  3. Bailar, J.C.; Emeléus, H.J.; og Sir Ronald Nyholm. (1973). Omfattende uorganisk kemi. Redaktionskomité. Pergamon Press.
  4. S. National Library of Medicine. (2019). Magnesiumoxid. Gendannet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  5. American Elements (2019). Kaustisk kalcineret magnesia. Gendannet fra americanelements.com.
  6. Ropp, R.C. (2013). Gruppe 16 (O, S, Se, Te) alkaliske jordforbindelser. Magnesiumoxid. I Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Gendannet fra sciencedirect.com.

Endnu ingen kommentarer