IDROSSIDO DI MAGNESIO: STRUTTURA, PROPRIETÀ, NOMENCLATURA, USI - CHIMICA - 2026

L' idrossido di magnesio è un composto inorganico avente la formula chimica Mg (OH) ₂ . Nella sua forma pura è un solido bianco opaco con un aspetto amorfo; Tuttavia, con un contenuto piccolo ed esatto di impurità, si trasforma nella brucite solida cristallina, un minerale che si trova in alcuni depositi in natura, ed è una ricca fonte di magnesio.

È un elettrolita o una base debole, quindi la sua dissociazione è bassa in acqua. Questa proprietà rende Mg (OH) ₂ un buon neutralizzatore di acidità per il consumo umano; rimedio popolarmente noto come sospensione di latte di magnesia. È anche un ritardante di fiamma rilasciando acqua durante la sua decomposizione termica.

Campione solido di idrossido di magnesio. Fonte: interesse chimico

Nell'immagine in alto sono mostrati alcuni solidi di idrossido di magnesio, in cui si può apprezzare il suo colore bianco opaco. Più sono cristallini, sviluppano superfici vetrose e perlacee.

La sua struttura cristallina è peculiare poiché stabilisce cristalli esagonali a doppio strato, che sono progetti promettenti per la progettazione di nuovi materiali. Le loro cariche positive giocano un ruolo importante in questi strati a causa della sostituzione di Mg ²⁺ con cationi trivalenti e per le specie confinate tra le pareti composte da OH ^- anioni .

D'altra parte, altre applicazioni derivano a seconda della morfologia delle particelle o nanoparticelle preparate; come catalizzatori o adsorbenti. In tutti, il rapporto 1: 2 è mantenuto costante per gli ioni Mg ²⁺ : OH ^- , riflesso nella stessa formula Mg (OH) ₂ .

Struttura

Formula e ottaedro

Ioni che compongono l'idrossido di magnesio. Fonte: Claudio Pistilli

L'immagine in alto mostra gli ioni che compongono Mg (OH) ₂ . Come si può vedere, ci sono due OH ^- anioni per ogni catione Mg ²⁺ , che interagiscono elettrostaticamente per definire un cristallo con una struttura esagonale. La stessa formula indica che il rapporto Mg: OH è 1: 2.

Tuttavia, la vera struttura cristallina è un po 'più complicato che assumere semplice Mg ²⁺ e OH ^- ioni . Infatti, il magnesio è caratterizzato da un numero di coordinazione 6, in modo che possa interagire con fino a sei OH ^- .

Così, l'ottaedro Mg (OH) _{6 è formato} , in cui gli atomi di ossigeno evidentemente provengono dal OH ^- ; e la struttura cristallina ora si basa sulla considerazione di tali ottaedri e sul modo in cui interagiscono tra loro.

Le unità Mg (OH) ₆ finiscono infatti per definire strutture a doppio strato che, a loro volta, si dispongono nello spazio per dare origine al cristallo esagonale.

Doppio strato

Struttura a doppio strato di idrossido di magnesio. Fonte: Smokefoot

L'immagine in alto mostra la struttura del doppio strato di idrossido di magnesio (LDH, per il suo acronimo in inglese: Layered double hydroxides). Le sfere verdi rappresentano gli ioni Mg ²⁺ , che potrebbero essere sostituiti da altri con una carica maggiore per generare una carica positiva nello strato.

Notare che intorno a ogni Mg ²⁺ ci sono sei sfere rosse collegate alle rispettive sfere bianche; cioè le unità ottaedriche Mg (OH) ₆ . L'OH ^- funge da ponte per unire due Mg ²⁺ di piani diversi, il che fa intrecciare gli strati.

Allo stesso modo, si osserva che gli atomi di idrogeno puntano verso l'alto e verso il basso e sono i principali responsabili delle forze intermolecolari che tengono insieme i due strati di unità di Mg (OH) ₆ .

Molecole neutre (come alcoli, ammoniaca e azoto) o anche anioni possono essere depositate tra questi strati, a seconda di quanto sono positivi (se ci sono ^ioni Al ³⁺ o Fe ³⁺ che sostituiscono Mg ²⁺ ). Il "filler" di queste specie è limitata dalle superfici composte di OH ^- anioni .

morfologie

Il vetro a doppio strato esagonale cresce lentamente o rapidamente. Tutto dipende dai parametri di sintesi o di preparazione: temperatura, rapporto molare, agitazione, solventi, reagenti come fonte di magnesio, basi o agenti precipitanti, ecc. Man mano che il cristallo cresce, definisce la microstruttura o la morfologia delle sue nanoparticelle o aggregati.

Pertanto, queste nanoparticelle possono avere morfologie simili a placche, piastrine o globuli simili a cavolfiori. Allo stesso modo, la distribuzione delle loro dimensioni può cambiare, così come il grado di porosità dei solidi risultanti.

Proprietà

Aspetto fisico

È un solido bianco, granulare o in polvere e inodore.

Massa molare

58,3197 g / mol.

Densità

3,47 g / mL.

Punto di fusione

350 ° C. A questa temperatura si decompone in ossido rilasciando le molecole d'acqua contenute nei suoi cristalli:

Mg (OH) ₂ (s) => MgO (s) + H ₂ O (g)

Solubilità dell'acqua

0,004 g / 100 mL a 100 ° C; vale a dire, si dissolve a malapena in acqua bollente, rendendolo un composto insolubile in acqua. Tuttavia, al diminuire del pH (o all'aumentare dell'acidità), la sua solubilità aumenta a causa della formazione del complesso acquoso, Mg (OH ₂ ) ₆ .

D'altra parte, se Mg (OH) ₂ ha assorbito CO ₂ , rilascerà il gas intrappolato come effervescenza quando disciolto in un mezzo acido.

Indice di rifrazione

1.559

pH

Una sua sospensione acquosa ha un pH che varia tra 9,5 e 10,5. Sebbene questi valori siano normali, riflette la sua bassa basicità rispetto ad altri idrossidi metallici (come NaOH).

Capacità termica

77,03 J / mol K

Dove si trova?

Cristallo vitreo blu pastello del minerale brucite. Fonte: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

L'idrossido di magnesio si trova in natura come il minerale brucite, che si caratterizza per il suo colore bianco trasparente, con toni verdi o bluastri a seconda delle sue impurità. Allo stesso modo, la brucite fa parte di alcune argille, come la clorite, poiché è inserita tra gli strati di silicati, uniti da ioni metallici.

Nella brucite ci sono altri ioni oltre a Mg ²⁺ , come Al ³⁺ , Fe ³⁺ , Zn ²⁺ e Mn ²⁺ . I suoi minerali possono essere trovati in diverse regioni o laghi della Scozia, Canada, Italia e Stati Uniti.

Fisicamente i suoi cristalli sembrano vetro fuso (immagine superiore), con colori bianchi, grigiastri, bluastri o verdastri e trasparenti in rari esemplari.

Questo minerale è uno dei mali che colpiscono i cementi e il calcestruzzo, poiché tende ad espandersi e causare fratture in essi. Tuttavia, non assorbe CO ₂ , quindi la sua calcinazione non contribuisce all'effetto serra e, quindi, è una fonte mineralogica appropriata (e la più ricca) per ottenere magnesio, oltre all'acqua di mare.

Nomenclatura

Mg (OH) ₂ ha fino a tre nomi accettati IUPAC (al di fuori della mineralogia o della medicina). Questi sono molto simili tra loro, poiché il modo in cui finiscono varia poco.

Ad esempio, "idrossido di magnesio" corrisponde al suo nome secondo la nomenclatura stock, omettendo (II) alla fine perché +2 è quasi di default l'unico stato di ossidazione del magnesio.

'Magnesio diidrossido', indicando con il prefisso del numeratore greco il numero di ioni OH ^- indicato nella formula secondo la nomenclatura sistematica. E 'idrossido di magnesio', che termina con il suffisso –ico perché è il massimo e “unico” stato di ossidazione del magnesio, secondo la nomenclatura tradizionale.

Gli altri nomi, come brucite o magnesia del latte, sebbene siano direttamente correlati a questo composto, non dovrebbero essere indicati quando si tratta del suo solido più puro o come composto inorganico (reagente, materia prima, ecc.).

applicazioni

Neutralizer

Mg (OH) ₂ deve alla sua bassa solubilità in acqua il fatto di essere un ottimo neutralizzatore di acidità; altrimenti, sarebbe basify medio fornendo grandi concentrazioni di OH ^- ioni , così come altre basi (elettroliti forti).

Quindi, Mg (OH) ₂ rilascia appena OH ^- , allo stesso tempo reagisce con gli ioni H ₃ O ⁺ per formare il complesso acquoso di magnesio, anche menzionato sopra. Potendo neutralizzare l'acidità dei mezzi acquosi, è destinato al trattamento delle acque reflue.

È anche un additivo per alimenti, fertilizzanti e alcuni prodotti per l'igiene personale, come il dentifricio, poiché riduce la loro acidità.

Antiacido

Essendo leggermente solubile in acqua, può essere ingerito senza rischiare gli effetti dei suoi ioni OH ^- (si dissocia molto poco come elettrolita debole).

Questa caratteristica, legata alla sottosezione sopra, lo rende un antiacido per il trattamento di bruciore di stomaco, malattie gastrointestinali, indigestione e costipazione, venduto con la formula del latte di magnesia.

D'altra parte, il latte di magnesia aiuta anche a combattere le fastidiose afte (le piaghe bianche e rosse che compaiono nella bocca).

Ignifugo

Nella sezione delle proprietà è stato menzionato che Mg (OH) _{2 si} decompone rilasciando acqua. Proprio quest'acqua aiuta ad arrestare l'avanzata delle fiamme, poiché assorbono calore per vaporizzare e, a loro volta, i vapori diluiscono i gas combustibili o infiammabili.

Il minerale brucite è spesso utilizzato industrialmente per questo scopo, destinato come riempitivo in alcuni materiali, come plastiche di diversi polimeri (PVC, resine, gomme), cavi o soffitti.

Catalizzatore

Il Mg (OH) ₂ sintetizzato come nanoplasti ha dimostrato di essere efficiente per catalizzare le riduzioni chimiche; per esempio, da 4-nitrofenolo (Ph-NO ₂ ) a 4-amminofenolo (Ph-NH ₂ ). Allo stesso modo, questi hanno attività antibatterica, quindi potrebbero essere usati come agente terapeutico.

Assorbente

Alcuni solidi di Mg (OH) ₂ possono essere abbastanza porosi, a seconda del metodo di preparazione. Pertanto, trovano applicazione come adsorbenti.

Nelle soluzioni acquose, le molecole di colorante possono adsorbire (sulle loro superfici), chiarificando l'acqua. Ad esempio, sono in grado di assorbire il colorante indaco carminio presente nei flussi d'acqua.

Riferimenti

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica . (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Idrossido di magnesio. Estratto da: en.wikipedia.org
3. Centro nazionale per le informazioni sulla biotecnologia. (2019). Idrossido di magnesio. Database PubChem. CID = 14791. Estratto da: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Gallerie di ametista. (2014). Il minerale brucite. Estratto da: gallery.com
5. Henrist et al. (2003). Studio morfologico di nanoparticelle di idrossido di magnesio
6. precipitato in soluzione acquosa diluita. Journal of Crystal Growth 249, 321–330.
7. Saba J., Shanza RK, Muhammad RS (2018). Sintesi e analisi strutturale di nanoparticelle mesoporose di idrossido di magnesio come catalizzatore efficiente.
8. Thimmasandra Narayan Ramesh e Vani Pavagada Sreenivasa. (2015). Rimozione del colorante indaco carminio dalla soluzione acquosa utilizzando idrossido di magnesio come adsorbente. Journal of Materials, vol. 2015, ID articolo 753057, 10 pagine. doi.org/10.1155/2015/753057