Oxid hořečnatý - Magnesium oxide - Wikipedia

Oxid hořečnatý
Oxid hořečnatý.jpg
NaCl polyhedra.png
Jména
Ostatní jména
Magnesia
Periklasa
Identifikátory
ChEMBL
Informační karta ECHA100.013.793 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 215-171-9
Číslo E.E530 (regulátory kyselosti, ...)
Číslo RTECS
  • OM3850000
UNII
Vlastnosti
MgO
Molární hmotnost40,304 g / mol[1]
Vzhledbílý prášek
ZápachBez zápachu
Hustota3,6 g / cm3[1]
Bod tání 2852 ° C (3166 ° F; 3125 K)[1]
Bod varu 3 600 ° C (6 510 ° F; 3 870 K)[1]
RozpustnostRozpustný v kyselina, amoniak
nerozpustný v alkohol
Mezera v pásmu7,8 eV[2]
−10.2·10−6 cm3/ mol[3]
Tepelná vodivost45–60 W · m−1· K.−1[4]
1.7355
6,2 ± 0,6 D
Struktura
Halit (krychlový), cF8
Fm3m, č. 225
A = 4,212Å
Octahedral (Mg2+); oktaedrický (O.2−)
Termochemie
37,2 J / mol K.[5]
26,95 ± 0,15 J · mol−1· K.−1[6]
-601,6 ± 0,3 kJ · mol−1[6]
-569,3 kJ / mol[5]
Farmakologie
A02AA02 (SZO) A06AD02 (SZO), A12CC10 (SZO)
Nebezpečí
Hlavní nebezpečíHorečka kovových dýmů, Dráždivý
Bezpečnostní listICSC 0504
R-věty (zastaralý)R36, R37, R38
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Bod vzplanutíNehořlavé
NIOSH (Limity expozice USA pro zdraví):
PEL (Dovolený)
TWA 15 mg / m3 (kouř)[7]
REL (Doporučeno)
Žádné určené[7]
IDLH (Okamžité nebezpečí)
750 mg / m3 (kouř)[7]
Související sloučeniny
jiný anionty
Sulfid hořečnatý
jiný kationty
Oxid berylnatý
Oxid vápenatý
Oxid strontnatý
Oxid barnatý
Související sloučeniny
Hydroxid hořečnatý
Nitrid hořečnatý
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Oxid hořečnatý (MgÓ), nebo magnézie, je bílá hygroskopický pevný minerální který se přirozeně vyskytuje jako periklasa a je zdrojem hořčík (viz také kysličník ). Má empirický vzorec z MgÓ a sestává z mřížky Mg2+ ionty a O2− ionty drží pohromadě iontová vazba. Hydroxid hořečnatý se tvoří v přítomnosti vody (MgO + H2O → Mg (OH)2), ale lze jej zvrátit zahřátím, aby se odstranila vlhkost.

Oxid hořečnatý byl historicky známý jako magnesia alba (doslovně, bílý minerál z Magnesia - jiné zdroje uvádějí magnézii alba jako MgCO3), aby se odlišil od magnesia negra, černý minerál obsahující to, co je nyní známé jako mangan.

Zatímco „oxid hořečnatý“ obvykle označuje MgO, peroxid hořečnatý MgO2 je také známá jako sloučenina. Podle predikce evoluční krystalové struktury[8] MgO2 je termodynamicky stabilní při tlacích nad 116 GPa (gigapascalů) a polovodičový suboxid Mg3Ó2 je termodynamicky stabilní nad 500 GPa. Vzhledem ke své stabilitě se MgO používá jako modelový systém pro zkoumání vibračních vlastností krystalů.[9]

Výroba

Oxid hořečnatý je produkován kalcinace z uhličitan hořečnatý nebo hydroxid hořečnatý. Ta se získá zpracováním chlorid hořečnatý řešení, obvykle mořská voda, s limetková voda nebo vápenné mléko.[10]

Mg2+ + Ca (OH)2 → Mg (OH)2 + Ca2+

Kalcinací při různých teplotách vznikne oxid hořečnatý různé reaktivity. Vysoké teploty 1 500 - 2 000 ° C zmenšují dostupnou povrchovou plochu a vytvářejí mrtvé spálené (často nazývané mrtvé spálené) hořčíky, nereaktivní forma používaná jako žáruvzdorný. Kalcinační teploty 1 000 - 1 500 ° C produkují hořečnatou magnézii, která má omezenou reaktivitu a kalcinaci při nižší teplotě (700–1 000 ° C) produkuje magnézium spálené světlem, reaktivní forma, známá také jako žíravá kalcinovaná magnézie. Ačkoli k určitému rozkladu uhličitanu na oxid dochází při teplotách pod 700 ° C, zdá se, že výsledné materiály reabsorbují oxid uhličitý ze vzduchu.[11]

Aplikace

MgO je ceněn jako a žáruvzdorný materiál, tj. pevná látka, která je fyzikálně a chemicky stabilní při vysokých teplotách. Má dva užitečné atributy: vysokou tepelnou vodivost a nízkou elektrickou vodivost. Naplnění spirálních topných článků řady Calrod na kuchyňských elektrických sporácích je hlavní použití. „Zdaleka největším spotřebitelem magnézie na celém světě je žáruvzdorný průmysl, který v roce 2004 spotřeboval asi 56% magnézie ve Spojených státech, zbývajících 44% se používá v zemědělských, chemických, stavebních, ekologických a jiných průmyslových aplikacích.[12] MgO se používá jako základní žáruvzdorný materiál pro kelímky.

Je to hlavní protipožární přísada do stavebních materiálů. Jako stavební materiál desky z oxidu hořečnatého mají několik atraktivních vlastností: požární odolnost, odolnost proti termitům, odolnost proti vlhkosti, odolnost proti plísním a plísním a pevnost.[13][Citace je zapotřebí ]

Niche používá

MgO je jednou ze složek v portlandský cement v suché procesy.

Oxid hořečnatý se hojně používá v půdě a sanace podzemních vod, čištění odpadních vod, čištění pitné vody, čištění emisí do ovzduší a průmyslová odvětví zpracování odpadů pro svou schopnost kyselého pufru a související účinnost při stabilizaci rozpuštěných druhů těžkých kovů.[podle koho? ]

Mnoho druhů těžkých kovů, jako je olovo a kadmium, je nejvíce rozpustných ve vodě při kyselém pH (pod 6) i při vysokém pH (nad 11). Rozpustnost kovů ovlivňuje biologickou dostupnost druhů a pohyblivost systémů půdy a podzemních vod. Většina druhů kovů je pro člověka při určitých koncentracích toxická, proto je nezbytné minimalizovat biologickou dostupnost a mobilitu kovů.

Granulovaný MgO se často mísí do půdy nebo odpadního materiálu kontaminovaného kovy, který má také obvykle nízké (kyselé) pH, aby se pH dostalo do rozmezí 8–10, kde je většina kovů v jejich nejnižší rozpustnosti. Komplexy hydroxidů kovů mají tendenci se vysrážet z vodného roztoku v rozmezí pH 8–10. MgO je široce považován za nejúčinnější sloučeninu pro stabilizaci kovů ve srovnání s portlandským cementem, vápnem, výrobky z prachů z pecí, odpadními produkty z výroby energie a různými značkovými produkty díky vynikající schopnosti pufru MgO, nákladové efektivitě a snadné / bezpečné manipulaci.

Většina, ne-li všechny produkty uváděné na trh jako technologie stabilizace kovů, vytvářejí ve vodonosných vrstvách podmínky velmi vysokého pH, zatímco MgO vytváří ideální vodonosné podmínky s pH 8–10. Navíc je hořčík, základní prvek většiny biologických systémů, dodáván do mikrobiálních populací půdy a podzemních vod během sanace kovů podporovaných MgO jako další výhoda.

Lékařský

Oxid hořečnatý se používá k úlevě od pálení žáhy a dyspepsie, jako antacida, doplněk hořčíku a krátkodobě projímadlo. Používá se také ke zlepšení příznaků špatné trávení. Nežádoucí účinky oxidu hořečnatého mohou zahrnovat nevolnost a křeče.[14] V množství dostatečném k dosažení projímavého účinku patří vedlejší účinky dlouhodobého užívání enterolity což má za následek obstrukce střev.[15]

jiný

Neleštěný krystal MgO
  • Lisovaný MgO se používá jako optický materiál. Je transparentní od 0,3 do 7 µm. The index lomu je 1,72 při 1 um a Abbe číslo je 53,58. To je někdy známé podle Eastman Kodak obchodní název Irtran-5, i když toto označení je zastaralé. Krystalický čistý MgO je komerčně dostupný a má malé použití v infračervené optice.[20]
  • MgO je zabaleno transuranický odpad na Pilotní závod na izolaci odpadu, pro řízení rozpustnosti radionuklidů.[21]
  • MgO má důležité místo jako komerční rostlinné hnojivo [22] a jako krmivo pro zvířata.[23]
  • Aerosolizovaný roztok MgO se používá pro knihovnictví a správu sbírek pro odkyselení rizikových papírových předmětů. V tomto procesu alkalita MgO (a podobných sloučenin) neutralizuje relativně vysokou kyselost charakteristickou pro papír nízké kvality, čímž zpomaluje rychlost zhoršování.[24]
  • MgO se také používá jako ochranný povlak v plazmové displeje.
  • Oxid hořečnatý se používá jako oxidová bariéra v tunelových tunelových zařízeních. Díky krystalické struktuře jeho tenkých vrstev, které mohou být ukládány magnetronové rozprašování například vykazuje lepší vlastnosti než běžně používaný amorfní Al2Ó3. Zejména, polarizace spinů s MgO bylo dosaženo asi 85%[25] oproti 40–60% s oxidem hlinitým.[26] Hodnota magnetorezistence tunelu je také významně vyšší u MgO (600% při pokojové teplotě a 1100% při 4,2 K.[27]) než Al2Ó3 (přibližně 70% při pokojové teplotě[28]). MgO je tepelně stabilní až do asi 700 K, vs. 600 K pro Al2Ó3.

Opatření

Vdechování výparů oxidu hořečnatého může způsobit horečka z kovových dýmů.[29]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92. vydání). Boca Raton, FL: CRC Press. str. 4,74. ISBN  1439855110.
  2. ^ Taurian, O.E .; Springborg, M .; Christensen, N.E. (1985). "Autokonzistentní elektronické struktury MgO a SrO" (PDF). Polovodičová komunikace. 55 (4): 351–5. Bibcode:1985SSCom..55..351T. doi:10.1016/0038-1098(85)90622-2.
  3. ^ Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92. vydání). Boca Raton, FL: CRC Press. str. 4,133. ISBN  1439855110.
  4. ^ Aplikace sloučenin hořčíku na izolační tepelně vodivá plniva Archivováno 2013-12-30 na Wayback Machine. konoshima.co.jp
  5. ^ A b Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92. vydání). Boca Raton, FL: CRC Press. str. 5.15. ISBN  1439855110.
  6. ^ A b Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92. vydání). Boca Raton, FL: CRC Press. str. 5.2. ISBN  1439855110.
  7. ^ A b C NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0374". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  8. ^ Zhu, Qiang; Oganov A.R .; Lyakhov A.O. (2013). „Nové stabilní sloučeniny v systému Mg-O pod vysokým tlakem“ (PDF). Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (20): 7696–7700. Bibcode:2013PCCP ... 15.7696Z. doi:10.1039 / c3cp50678a. PMID  23595296.
  9. ^ Mei, AB; O. Hellman; C. M. Schlepütz; A. Rockett; T.-C. Chiang; L. Hultman; I. Petrov; J. E. Greene (2015). „Reflexní termální difúzní rentgenový rozptyl pro kvantitativní stanovení vztahů disperze fononů“. Fyzický přehled B. 92 (17): 174301. Bibcode:2015PhRvB..92q4301M. doi:10.1103 / fyzrevb.92.174301.
  10. ^ Margarete Seeger; Walter Otto; Wilhelm Flick; Friedrich Bickelhaupt; Otto S. Akkerman. "Sloučeniny hořčíku". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a15_595.pub2.
  11. ^ Ropp, R C (06.03.2013). Encyklopedie sloučenin alkalických zemin. Elsevier. str. 109. ISBN  9780444595508.
  12. ^ Mark A. Shand (2006). Chemie a technologie magnézie. John Wiley and Sons. ISBN  978-0-471-65603-6. Citováno 10. září 2011.
  13. ^ Mármol, Gonzalo; Savastano, Holmer (červenec 2017). „Studie degradace nekonvenčního cementu MgO-SiO 2 vyztuženého lignocelulózovými vlákny“. Cementové a betonové kompozity. 80: 258–267. doi:10.1016 / j.cemconcomp.2017.03.015.
  14. ^ Oxid hořečnatý. MedlinePlus. Naposledy zkontrolováno 2. 1. 2009
  15. ^ Tatekawa Y, Nakatani K, Ishii H a kol. (1996). „Obstrukce tenkého střeva způsobená bezoárem s léky: zpráva o případu“. Chirurgie dnes. 26 (1): 68–70. doi:10.1007 / BF00311997. PMID  8680127. S2CID  24976010.
  16. ^ "Souhrn sloučenin pro CID 14792 - oxid hořečnatý". PubChem.
  17. ^ Tellex, Peter A .; Waldron, Jack R. (1955). "Odrazivost oxidu hořečnatého". JOSA. 45 (1): 19. doi:10.1364 / JOSA.45.000019.
  18. ^ Dymicky, M. (01.02.1989). „Příprava karbobenzoxy-L-Tyrosinmethylester a ethylester a odpovídající karbobenzoxyhydrazidy “. Organické přípravky a mezinárodní postupy. 21 (1): 83–90. doi:10.1080/00304948909356350. ISSN  0030-4948.
  19. ^ Tan, C.Y .; Yaghoubi, A .; Ramesh, S .; Adzila, S .; Purbolaksono, J .; Hassan, M. A.; Kutty, M.G. (Prosinec 2013). "Slinování a mechanické vlastnosti nanokrystalického hydroxyapatitu dopovaného MgO" (PDF). Keramika International. 39 (8): 8979–8983. doi:10.1016 / j.ceramint.2013.04.098.
  20. ^ Stephens, Robert E. & Malitson, Irving H. (1952). "Index lomu oxidu hořečnatého" (PDF). Journal of Research of the National Bureau of Standards. 49 (4): 249–252. doi:10,6028 / jres.049.025.
  21. ^ wipp.energy.gov Podrobný průvodce pro nakládání s odpady na WIPP. Pilotní závod na izolaci odpadu. wipp.energy.gov
  22. ^ Věda o výživě. hnojivo101.org. Citováno 2017-04-26.
  23. ^ Oxid hořečnatý pro krmivářský průmysl. lehvoss.de
  24. ^ „Hromadné odkyselení: uložení psaného slova“. Knihovna Kongresu. Citováno 26. září 2011.
  25. ^ Parkin, S. S. P .; Kaiser, C .; Panchula, A .; Rice, P. M .; Hughes, B .; Samant, M .; Yang, S. H. (2004). "Obří tunelovací magnetorezistence při pokojové teplotě s tunelovými zábranami MgO (100)". Přírodní materiály. 3 (12): 862–867. Bibcode:2004NatMa ... 3..862P. doi:10.1038 / nmat1256. PMID  15516928. S2CID  33709206.
  26. ^ Monsma, D. J .; Parkin, S. S. P. (2000). "Spinální polarizace tunelového proudu z feromagnetu / Al2Ó3 rozhraní používající hliníkové supravodivé filmy dotované mědí “. Aplikovaná fyzikální písmena. 77 (5): 720. Bibcode:2000ApPhL..77..720M. doi:10.1063/1.127097.
  27. ^ Ikeda, S .; Hayakawa, J .; Ashizawa, Y .; Lee, Y. M .; Miura, K .; Hasegawa, H .; Tsunoda, M .; Matsukura, F .; Ohno, H. (2008). „Tunelová magnetorezistence 604% při 300 K potlačením difúze Ta v pseudotočivých ventilech CoFeB ∕ MgO ∕ CoFeB žíhaných při vysoké teplotě“. Aplikovaná fyzikální písmena. 93 (8): 082508. Bibcode:2008ApPhL..93h2508I. doi:10.1063/1.2976435.
  28. ^ Wang, D .; Nordman, C .; Daughton, J. M .; Qian, Z .; Fink, J .; Wang, D .; Nordman, C .; Daughton, J. M .; Qian, Z .; Fink, J. (2004). "70% TMR při pokojové teplotě pro SDT sendvičová spojení s CoFeB jako volné a referenční vrstvy". Transakce IEEE na magnetice. 40 (4): 2269. Bibcode:2004ITM .... 40,2269 W.. CiteSeerX  10.1.1.476.8544. doi:10.1109 / TMAG.2004.830219. S2CID  20439632.
  29. ^ Oxid hořečnatý. Národní seznam znečišťujících látek, vláda Austrálie.

externí odkazy