מגנזיום הידרוקסיד: מבנה, תכונות, שמות, שימושים - כִּימִיָה - 2025

מגנזיום הידרוקסיד הוא תרכובת אורגנית שיש Mg הנוסחה הכימית (OH) ₂ . בצורתו הטהורה זהו מוצק לבן משעמם בעל מראה אמורפי; עם זאת, עם תכולה קטנה ומדוייקת של זיהומים, הוא הופך לברוסיט המוצק הגבישי, מינרל שנמצא במצבים מסוימים בטבע, ומהווה מקור עשיר למגנזיום.

זהו אלקטרוליט חלש או בסיס, כך שהניתוק שלו דל במים. מאפיין זה הופך את Mg (OH) ₂ לנטרול חומציות טוב לצריכה אנושית; תרופה הידועה בדרך כלל כמתלה של חלב מגנזיה. זהו גם מעכב אש על ידי שחרור מים במהלך הפירוק התרמי שלהם.

מדגם מוצק של מגנזיום הידרוקסיד. מקור: כימית

בתמונה העליונה מוצגים כמה מוצקי מגנזיום הידרוקסיד, בהם ניתן להעריך את צבעו הלבן האטום. ככל שהם יותר גבישיים הם מפתחים משטחים מזוגגים ואגסיים.

המבנה הגבישי שלה ייחודי מאחר שהוא מייצר גבישים משושים שכבתיים, המהווים מבטאים לעיצוב חומרים חדשים. המטענים החיוביים שלהם לשחק תפקיד חשוב שכבות אלה עקב ההחלפה של Mg ²⁺ ידי קטיונים trivalent, וכדי המין כלוא בין הקירות המורכבים OH ^- אניונים .

מצד שני, יישומים אחרים נובעים בהתאם למורפולוגיה של החלקיקים או החלקיקים המוכנים; כזרזים או כספיחים. בכולם יחס 1: 2 נשמר קבוע עבור Mg ²⁺ : OH ^- יוני , המשתקף באותה נוסחה Mg (OH) ₂ .

מִבְנֶה

פורמולה ואוקטאתרון

יונים המרכיבים מגנזיום הידרוקסיד. מקור: קלאודיו פיסטילי

התמונה העליונה מציגה את היונים המרכיבים את Mg (OH) ₂ . כפי שניתן לראות, ישנם שני OH ^- אניונים לכל Mg ²⁺ קטיון , אשר אינטראקציה אלקטרוסטטי להגדיר גביש בעל מבנה משושה. אותה נוסחה מצביעה על כך שיחס Mg: OH הוא 1: 2.

עם זאת, מבנה הגבישים האמיתי הוא קצת יותר מורכב מאשר להניח יוני Mg ²⁺ ו- OH ^- . למעשה, מגנזיום מאופיין בכך שיש לו מספר קואורדינציה של 6, כך שהוא יכול לתקשר עם עד שש OH ^- .

לפיכך נוצר האוקטאתדרון מג (OH) ₆ , שם ככל הנראה אטומי החמצן מגיעים מ- OH ^- ; ומבנה הקריסטל נשען כעת על התחשבות באוקטאתרה כזו ואיך הם מתקשרים זה עם זה.

למעשה, יחידות ה- Mg (OH) ₆ בסופו של דבר מגדירות מבנים שכבתיים שכבתיים, שבתורם מסודרים בחלל ומקורם בגביש המשושה.

שכבה כפולה

מבנה שכבה כפול של מגנזיום הידרוקסיד. מקור: Smokefoot

התמונה העליונה מציגה את מבנה השכבה הכפולה של מגנזיום הידרוקסיד (LDH, על ראשי תיבות שלה באנגלית: Layered double hydroxides). הכדוריות הירוקות מייצגות את יוני Mg ²⁺ , שיכולים להיות מוחלפים על ידי אחרים במטען גבוה יותר ליצירת מטען חיובי בשכבה.

שים לב כי סביב כל מג ²⁺ ישנם שש כדורים אדומים המחוברים לתחומים הלבנים שלהם. כלומר יחידות האוקטאהדרל מג (OH) ₆ . ה- OH ^- משמש כגשר לחיבור לשני מג ²⁺ של מטוסים שונים, מה שהופך את השכבות לשזירה זו בזו.

כמו כן, נצפה כי אטומי מימן מצביעים כלפי מעלה ומטה, והם אחראים בעיקר לכוחות הבין-מולקולריים המחזיקים את שתי שכבות ה- Mg (OH) ₆ יחידות יחד .

מול שכבות אלה ניתן להציב מולקולות ניטרליות (כמו אלכוהולים, אמוניה וחנקן) או אפילו אניונים בין שכבות אלה, תלוי עד כמה הן חיוביות (אם ישנם יוני Al ³⁺ או Fe ³⁺ המחליפים את Mg ²⁺ ). ה"מילוי "של מינים אלה מוגבל על ידי המשטחים המורכבים מאניוני OH ^- .

מורפולוגיות

זכוכית משושה שכבה כפולה צומחת לאט או במהירות. הכל תלוי בסינתזה או בפרמטרי ההכנה: טמפרטורה, יחס טוחן, ערבוב, ממסים, ריאגנטים כמקור למגנזיום, בסיסים או חומרים משקעים וכו '. ככל שגביש הגביש הולך וגדל, הוא מגדיר את המיקרו-מבנה או המורפולוגיה של חלקיקי הננו או המצרפים שלו.

לפיכך, חלקיקים אלה יכולים להיות בעלי מורפולוגיות דמויות כרובית, טסיות דם או כדוריות. באופן דומה, חלוקת הגדלים שלהם יכולה להשתנות, וכך גם מידת הנקבוביות של המוצקים המתקבלים.

נכסים

מראה חיצוני

זהו מוצק לבן, גרגירי או אבקה וחסר ריח.

מסה מולארית

58.3197 גרם / מול.

צְפִיפוּת

3.47 גרם / מ"ל.

נקודת המסה

350 מעלות צלזיוס. בטמפרטורה זו הוא מתפרק לתחמוצת על ידי שחרור מולקולות המים הכלולות בגבישים שלה:

Mg (OH) ₂ (s) => MgO (s) + H ₂ O (g)

מסיסות במים

0.004 גרם / 100 מ"ל בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס; כלומר בקושי מתמוסס במים רותחים, מה שהופך אותם לתרכובת בלתי מסיסה במים. עם זאת, ככל שה- pH יורד (או שהחומציות עולה), גדל המסיסות שלו עקב היווצרות המים המורכבים, Mg (OH ₂ ) ₆ .

מצד שני, אם Mg (OH) ₂ ספג את CO ₂ , הוא ישחרר את הגז הלכוד כהתהוות כאשר הוא מומס במדיום חומצי.

מדד שבירה

1,559

pH

להשעיה מימית יש pH שנע בין 9.5 ל 10.5. למרות שערכים אלה תקינים, הוא משקף את הבסיסיות הנמוכה שלו בהשוואה להידרוקסיד מתכות אחרות (כמו NaOH).

קיבולת חום

77.03 J / mol K

איפה זה נמצא?

גביש זגוגי כחול פסטל של הברוזיט המינרלי. מקור: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

ניתן למצוא בטבע את המגנזיום הידרוקסיד כברוזיט המינרל המאופיין בצבעו הלבן השקוף, עם גוונים ירוקים או כחלחלים בהתאם לזיהומים שלו. כמו כן, ברוקיט הוא חלק מכמה טיטונים, כמו כלוריט, מכיוון שהוא דחוק בין שכבות הסיליקט, אליו מצטרפים יוני מתכת.

בברוציט ישנם יונים נוספים בנוסף ל- Mg ²⁺ , כמו Al ³⁺ , Fe ³⁺ , Zn ²⁺ ו- Mn ²⁺ . עפרותיו ניתן למצוא באזורים או אגמים שונים של סקוטלנד, קנדה, איטליה וארצות הברית.

פיזית הקריסטלים שלה נראים כמו זכוכית מותכת (תמונה עליונה), עם צבעים לבנים, אפרפרים, כחלחלים או ירקרקים ושקופים בדגימות נדירות.

מינרל זה הוא אחד הרעות המשפיעות על מלטים ובטון, מכיוון שהוא נוטה להתרחב ולגרום לשברים בהם. עם זאת, זה לא לספוג CO ₂ , כך השריפה שלה אינו תורם לאפקט החממה, ולכן, זה הוא מקור מינרלוגיות מתאים (ואת העשירים) כדי להשיג מגנזיום, בנוסף מי ים.

מִנוּחַ

ל- Mg (OH) ₂ יש עד שלושה שמות מקובלים על IUPAC (מחוץ למינרלוגיה או לרפואה). אלה דומים זה לזה מאוד, מכיוון שהדרך בה הם מסתיימים בקושי משתנה.

לדוגמה, 'מגנזיום הידרוקסיד' תואם את שמו לפי שם המניות, תוך שהוא משמיט (II) בסוף מכיוון ש- +2 הוא כמעט כברירת מחדל מצב החמצון היחיד של מגנזיום.

'מגנזיום דיהידרוקסיד', המציין עם המספר היווני קידומת למספר יוני ה- OH ^- המצוין בפורמולה על פי הנוטט השיטתי. ו'מגנזיום הידרוקסיד ', שמסתיים בסיומת --ico מכיוון שזהו מצב החמצון המרבי וה"יחיד "של מגנזיום, על פי הננומקלציה המסורתית.

השמות האחרים, כמו ברקיט או מגנזיה של חלב, למרות שהם קשורים ישירות לתרכובת זו, לא נוח להתייחס אליו כשמדובר במוצק הטהור ביותר שלו, או כתרכובת אורגנית (מגיב, חומר גלם וכו ').

יישומים

נטרול

Mg (OH) ₂ חייב למסיסות הנמוכה במים את העובדה שמדובר בניטרול מצוין של חומציות; אחרת, זה היה basify המדיום ידי מתן ריכוזים גדולים של OH ^- יונים , כמו לעשות בסיסים אחרים (אלקטרוליטים חזקים).

לפיכך, Mg (OH) ₂ בקושי משחרר OH ^- , באותו זמן שהוא מגיב עם יוני H ₃ O ⁺ ליצירת המתחם המימי של מגנזיום, שהוזכר גם לעיל. היכולת לנטרל את החומציות של המדיה המימית, היא מיועדת לטיפול בשפכים.

זה גם תוסף למזון, לדשנים ולמוצרי היגיינה אישיים מסוימים, כמו משחת שיניים, מכיוון שהוא מפחית את החומציות שלהם.

נוֹגֵד חוּמצָה

להיות מסיס מעט מים, הוא יכול לבלוע מבלי להסתכן השפעות שלה OH ^- יונים (זה מנתק מעט מאוד בתור אלקטרוליט חלש).

מאפיין זה, המקושר לסעיף קטן לעיל, הופך אותו לחומצת חומצה לטיפול בצרבת, מחלות במערכת העיכול, עיכול ועצירות, הנמכרים תחת הנוסחה של חלב מגנזיה.

מצד שני, חלב מגנזיה עוזר גם להילחם בפצעי סרטן מעצבנים (הפצעים הלבנים והאדומים המופיעים בפה).

חסין אש

בחלק המאפיינים הוזכר כי Mg (OH) ₂ מפרק שחרור מים. בדיוק, מים אלה עוזרים לעצור את התקדמות הלהבות, מכיוון שהם סופגים חום להתאדות, ובתורם, האדים מדללים את הגזים הדליקים או הדליקים.

מינרל ברוסיט משמש לרוב באופן תעשייתי למטרה זו, המיועד כמילוי בחומרים מסוימים, כמו פלסטיק מפולימרים שונים (PVC, שרפים, גומי), כבלים או תקרות.

זָרָז

הוכח כי ה- Mg (OH) ₂ המסונתז כנונופלטים יעיל לזרז הפחתות כימיות; לדוגמה, 4-ניטרופנול (Ph-NO ₂ ) עד 4-aminophenol (Ph-NH ₂ ). באופן דומה, לפעילות אנטיבקטריאלית אלו ניתן להשתמש בהם כחומר טיפולי.

ספיגה

חלק מהמוצקים של מג (OH) ₂ יכולים להיות נקבוביים למדי, תלוי בשיטת הכנתם. לפיכך, הם מוצאים את היישום כספיחים.

בתמיסות מימיות מולקולות צבע יכולות לספוג (על פני השטח) ולהבהיר את המים. לדוגמא, הם מסוגלים לספוג את צבעי האינמיגו כרמין הנמצאים בפלגי מים.

הפניות

1. שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
2. ויקיפדיה. (2019). מגנזיום הידרוקסיד. התאושש מ: en.wikipedia.org
3. המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2019). מגנזיום הידרוקסיד. מאגר PubChem. CID = 14791. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. גלריות אמטיסט. (2014). הברוזיט המינרלי. התאושש מ: galleries.com
5. הנריסט ואח '. (2003). מחקר מורפולוגי של חלקיקים מגנזיום הידרוקסיד
6. שקע בתמיסה מימית מדוללת. Journal of Crystal Growth 249, 321–330.
7. סבא ג'יי, שאנזה RK, מוחמד רס (2018). סינתזה וניתוח מבני של חלקיקי ננו-חלקיקים מגנזיום הידרוקסיד מזופוריים כזרז יעיל.
8. תומאסנדרה נאראיאן ראמש ווני פבגדה סרניוואסה. (2015). הסרת צבע אינדיגו קרמין מתמיסה מימית תוך שימוש במגנזיום הידרוקסיד כחומר סופג. כתב העת לחומרים, כרך א '. 2015, תעודת זהות 753057, 10 עמודים. doi.org/10.1155/2015/753057