OSSIDO DI MAGNESIO: STRUTTURA, PROPRIETÀ, NOMENCLATURA, USI - CHIMICA - 2025

L' ossido di magnesio è un solido bianco cristallino inorganico noto anche come magnesia. La sua formula chimica è MgO ed è formata dall'ossidazione del magnesio metallico da parte dell'ossigeno.

Si trova spesso come un minerale naturale chiamato periclasio. Tuttavia, la periclasi non è una delle principali fonti di MgO. In natura si trova comunemente come gruppi di cristalli nel marmo.

Ossido di magnesio in polvere. Adam Rędzikowski Fonte: Wikipedia Commons Si trova anche nel minerale magnesite (che è principalmente carbonato di magnesio con alcuni carbonati di ferro); in calcare e dolomite (minerale formato da carbonati di magnesio e calcio); in ejecta vulcanica e rocce serpentine.

Non forma rocce o depositi cristallini perché a contatto con il vapore acqueo dell'atmosfera si converte in idrossido di magnesio (Mg (OH) ₂ ).

A livello industriale, può essere ottenuto in diversi modi: calcinazione del carbonato di magnesio (magnesite), calcinazione dell'idrossido di magnesio, a partire dal calcare dolomitico, utilizzando acqua di mare e pirolisi del cloruro di magnesio, tra gli altri metodi.

La produzione di magnesia dalla magnesite è iniziata poco più di 100 anni fa in Austria. Da allora, la magnesia ha diverse applicazioni tecniche grazie al suo alto punto di fusione, resistenza chimica, alta conduttività termica, bassa conduttività elettrica e la sua attività biologica.

Struttura

La struttura cristallina di MgO è cubica, centrata sulla faccia, simile al reticolo cristallino del cloruro di sodio (NaCl).

La magnesia forma cristalli cubici esaottaedrici, che possono essere incolori, verdi o marroni.

Il periclasio minerale è un piccolo ottaedro, meno comunemente essendo un cubo-ottaedro o dodecaedro.

Proprietà

Altri nomi

- Magnesia.

- Periclase.

- Ossomagnesio.

Stato fisico

È solido, cristallino e bianco. Nonostante la presenza di impurità ferrose gli conferisca un colore verdastro o marrone a seconda del grado di ossidazione del ferro.

Durezza di Mohs

5.5-6.

Peso molecolare

40,304 g / mol.

Punto di fusione

2827 ° C.

Densità

3.581 g / cm ³

solubilità

Praticamente insolubile in acqua:

0,00062 g per 100 mL a 20ºC.

0,0086 g per 100 mL a 30 ºC.

Insolubile in etanolo.

pH

In soluzione acquosa satura: 10.3.

Proprietà ottiche

Trasparente. Colore: incolore, bianco grigiastro, giallo brunastro, incolore alla luce trasmessa.

Indice di rifrazione

1,7355 a 589 nm.

1.7283 a 750 nm.

Altre proprietà

- Ha un'elevata conducibilità termica e un'elevata resistività elettrica.

- È igroscopico, cioè assorbe facilmente l'acqua dall'atmosfera. In mezzo acquoso si combina con l'acqua per formare idrossido di magnesio.

- È stabile in un'atmosfera ossidante fino a 2300 ºC e fino a 1700 ºC in atmosfera riducente.

- È compatibile con la maggior parte dei composti chimici, ad eccezione degli acidi forti e dei forti ossidanti, tra gli altri.

- Dopo l'accensione ad alte temperature, l'ossido di magnesio è relativamente inerte.

- Non è tossico. Tuttavia, è necessario prendere precauzioni quando lo si maneggia sotto forma di polvere quando ha una piccola dimensione delle particelle.

- I suoi cristalli hanno un alto potere riflettente sia nello spettro visibile che nel vicino ultravioletto.

Nomenclatura

Esistono diversi gradi di MgO forniti commercialmente:

Magnesia caustica

È una forma altamente reattiva di ossido di magnesio prodotto calcinando o bruciando magnesite grezza (MgCO ₃ ) o idrossido di magnesio (Mg (OH) ₂ ) a temperature relativamente basse, ma al di sopra della temperatura di decomposizione di questi materiali, tra 700 e 1000 ° C.

È anche chiamata magnesia calcinata caustica, ossido di magnesio calcinato, ossido di magnesio reattivo, magnesia leggermente bruciata, tra gli altri nomi.

La magnesia caustica può essere bruciata a una temperatura più alta per dare magnesia sinterizzata.

Magnesia fortemente bruciata

Si verifica quando la magnesite viene calcinata a temperature comprese tra 1000 e 1500 ºC. La sua reattività è stata ridotta rispetto alla magnesia caustica.

Magnesia r

Quando la magnesite viene calcinata a temperature comprese tra 1500 e 2000 ºC, si ottiene magnesia "bruciata a morte" (traduzione dall'inglese dead-burned), chiamata anche magnesia refrattaria o magnesia fusa.

La magnesia fusa si ottiene anche fondendo magnesia caustica in un arco elettrico. Grazie a questi trattamenti la sua reattività è stata quasi totalmente eliminata.

Questo tipo di magnesia è generalmente modellato dalla pressione e dalla temperatura, senza raggiungere la temperatura di fusione. Con questo è possibile produrre pezzi di grande durezza, denominati magnesia sinterizzata. È essenzialmente stabile contro l'umidità e l'anidride carbonica atmosferica.

applicazioni

L'MgO è utilizzato nella produzione di magnesio metallico.

Usi della magnesia caustica

A causa della sua elevata reattività, le sue applicazioni industriali sono molto varie.

Viene utilizzato come materia prima per produrre cemento e viene utilizzato nell'industria delle costruzioni, ad esempio, come legante. In questo caso, viene miscelato con soluzioni concentrate di sali di magnesio e una piccola quantità di fosfato di sodio.

Si ottiene così un materiale estremamente duro. Sebbene non sia un vero cemento, non essendo stabile in acqua, può essere utilizzato come mastice o rivestimento protettivo.

La magnesia caustica viene anche utilizzata nei pannelli da costruzione leggeri per l'isolamento termico e acustico. Sono realizzati aggiungendo solfato di magnesio come legante e lana minerale. Ne risultano fogli altamente ininfiammabili.

Lastre MgO per l'edilizia. Excentrik13 Fonte: Wikipedia Commons Altri usi della magnesia caustica includono la rimozione di metalli pesanti e silicati dalle acque reflue. È possibile rimuovere anche ammoniaca o fosfati.

È una base debole, quindi funge da neutralizzatore di acidi e viene utilizzato nella pulizia dei gas di combustione, come additivo per lubrificanti e per combustibili.

Serve come riempitivo nell'industria della plastica e della gomma, poiché consente di regolare la viscosità e la rigidità di questi materiali.

È utilizzato nell'industria della carta e della cellulosa in quanto partecipa alla digestione con bisolfito. Anche come assorbitore di umidità nelle biblioteche o per la preparazione di cosmetici. Inoltre, nell'industria farmaceutica è molto apprezzato come antiacido, antigestione e blando lassativo.

Compresse MgO. Fonte: Pixabay

Usi di magnesia fortemente bruciata

A causa della sua ristretta gamma di reattività, viene utilizzato in applicazioni in cui è richiesta una lenta degradazione. Ad esempio, negli integratori per mangimi animali. Questo perché, in alcune condizioni, i bovini possono soffrire di carenza di magnesio se alimentati solo con foraggio.

D'altra parte, è noto che il magnesio (Mg) è un elemento costitutivo della clorofilla. Per questo motivo è considerato un nutriente essenziale delle piante e utilizzato come fertilizzante. Il modo per aggiungere magnesio alle piante è come la magnesia.

Questo tipo di MgO può essere utilizzato in una varietà di applicazioni: ceramica, trattamento delle acque reflue (come adsorbente cationico nella rimozione del metallo), concia della pelle e materia prima per magnesia fusa.

Usi di magnesia sinterizzata e magnesia fusa

L'MgO ha il punto di fusione più alto tra gli ossidi a costo contenuto ed è quindi una materia prima per mattoni refrattari e altre ceramiche refrattarie. È l'unico materiale, dopo l'ossido di zirconio (ZrO ₂ ), in grado di sopportare un riscaldamento prolungato oltre i 2000 ºC.

Questo grado refrattario di MgO viene utilizzato nell'industria siderurgica per realizzare involucri protettivi e rivestimenti sostituibili per apparecchiature che trattano acciaio fuso, come forni ad altissima potenza.

Forni ad alta potenza nell'industria siderurgica. Jean-Pol GRANDMONT Fonte: Wikipedia Commons A causa del loro grado di reattività quasi zero, i materiali da costruzione refrattari a base di magnesia sinterizzata sono anche resistenti alle scorie e ai gas basici o neutri.

I blocchi di magnesia sinterizzata hanno un'elevata capacità di accumulo di calore e un'elevata conduttività termica (conducono molto bene il calore).

Il calore generato da un elemento riscaldante viene trasferito al blocco di magnesia e la sua temperatura aumenta. Per questo motivo vengono utilizzati nei dispositivi di memorizzazione a caldo.

È utilizzato come materiale isolante nell'industria del riscaldamento elettrico relativo agli elettrodomestici. Ad esempio, per elementi riscaldanti tubolari per forni da cucina, lavatrici, macchine da caffè, ferri da stiro elettrici o radiatori, tra gli altri.

Altri usi di MgO

L'elevato potere riflettente dei cristalli di MgO nello spettro visibile e vicino ai raggi UV ha portato al loro utilizzo come riflettore in strumenti ottici e come cristalli singoli in finestre ottiche e lenti. Il bianco è anche usato come standard.

Riferimenti

1. Kirk-Othmer (1994). Enciclopedia della tecnologia chimica. Volume 15. Quarta edizione. John Wiley & Sons.
2. Enciclopedia della chimica industriale di Ullmann. Volume A15. Quinta edizione.
3. Dance, JC; Emeléus, HJ; e Sir Ronald Nyholm. (1973). Chimica inorganica completa. Redazione. Pergamon Press.
4. S. Biblioteca Nazionale di Medicina. (2019). Ossido di magnesio. Recupero da pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
5. Elementi americani (2019). Magnesia calcinata caustica. Recupero da americanelements.com.
6. Ropp, RC (2013). Composti alcalino terrosi del gruppo 16 (O, S, Se, Te). Ossido di magnesio. In Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Recupero da sciencedirect.com.