Оксид магния
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Оксид магния | |
Другие имена
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЕМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.013.793 |
| Номер ЕС |
|
| номер Е | Е530 (регуляторы кислотности,...) |
| КЕГГ | |
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| MgO | |
| Молярная масса | 40.304 g/mol [1] |
| Появление | Белый порошок |
| Запах | Без запаха |
| Плотность | 3,6 г/см 3 [1] |
| Температура плавления | 2852 ° C (5166 ° F; 3125 К) [1] |
| Точка кипения | 3600 ° C (6510 ° F; 3870 К) [1] |
| Растворимость | Растворим в кислоте , аммиаке. нерастворим в спирте |
| Электрическое сопротивление | Диэлектрик [а] |
| Запрещенная зона | 7,8 эВ [2] |
| −10.2·10 −6 см 3 /моль [3] | |
| Теплопроводность | 45–60 Вт·м −1 ·К −1 [4] |
Показатель преломления ( n D ) | 1.7355 |
| 6,2 ± 0,6 Д | |
| Структура | |
| Галит (кубический), cF8 | |
| Фм 3 м, №225 | |
а = 4,212Å | |
| Октаэдрический (Мг 2+ ); октаэдрический (О 2− ) | |
| Термохимия | |
Теплоемкость ( С ) | 37,2 Дж/моль К [8] |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 26,95 ± 0,15 Дж моль −1 ·К −1 [9] |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −601,6 ± 0,3 кДж·моль −1 [9] |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ ) | -569,3 кДж/моль [8] |
| Фармакология | |
| A02AA02 ( ВОЗ ) A06AD02 ( ВОЗ ), A12CC10 ( ВОЗ ) | |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности | Лихорадка от дыма металла , Раздражающий |
| СГС Маркировка : | |
 | |
| Предупреждение | |
| Х315 , Х319 , Х335 | |
| P261 , P264 , P271 , P273 , P280 , P302+P352 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P312 , P333+P313 , P337+P313 , P362 , P363 , P391 , P403+P233 , P405 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
МЕХ (Допускается) | СВВ 15 мг/м 3 (дым) [10] |
РЕЛ (рекомендуется) | Ни один не назначен [10] |
IDLH (Непосредственная опасность) | 750 мг/м 3 (дым) [10] |
| Паспорт безопасности (SDS) | КМГС 0504 |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Сульфид магния Селенид магния |
Другие катионы | Оксид бериллия Оксид кальция Оксид стронция Оксид бария |
Родственные соединения | Гидроксид магния Нитрид магния |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Оксид магния ( MgO ) , или магнезия , представляет собой белый гигроскопичный твердый минерал , который встречается в природе в виде периклаза и является источником магния (см. также оксид ). Он имеет эмпирическую формулу MgO и состоит из решетки Mg. 2+ ионы и O 2− ионы, удерживаемые вместе ионной связью . Гидроксид магния образуется в присутствии воды (MgO + H 2 O → Mg(OH) 2 ), но его можно обратить вспять, нагревая для удаления влаги.
Оксид магния исторически был известен как магнезия белая (буквально «белый минерал от магнезии »), чтобы отличать его от черной магнезии , черного минерала, содержащего то, что сейчас известно как марганец .
Родственные оксиды
[ редактировать ]соединение пероксида магния MgO 2 Хотя «оксид магния» обычно относится к MgO, также известно . Согласно предсказанию эволюционной кристаллической структуры, [11] MgO 2 термодинамически стабилен при давлениях выше 116 ГПа (гигапаскалей), а полупроводниковый субоксид Mg 3 O 2 термодинамически стабилен при давлениях выше 500 ГПа. Благодаря своей стабильности MgO используется в качестве модельной системы для исследования колебательных свойств кристаллов. [12]
Электрические свойства
[ редактировать ]Чистый MgO не проводит ток и обладает высоким сопротивлением электрическому току при комнатной температуре . Чистый порошок MgO имеет относительную диэлектрическую проницаемость от 3,2 до 9,9. с приблизительными диэлектрическими потерями tan (δ) > 2,16x10 3 на частоте 1 кГц. [5] [6] [7]
Производство
[ редактировать ]Оксид магния получают путем прокаливания карбоната магния или гидроксида магния . Последний получают обработкой хлорида магния MgCl.
2 раствора, обычно морская вода с известковой водой или известковым молоком. [13]
- мг 2+ + Ca(OH) 2 → Mg(OH) 2 + Ca 2+
При прокаливании при разных температурах образуется оксид магния с разной реакционной способностью. Высокие температуры (1500–2000 °C) уменьшают доступную площадь поверхности и образуют обожженную (часто называемую обожженной) магнезию, инертную форму, используемую в качестве огнеупора . При температуре обжига 1000–1500 °C образуется твердообожженная магнезия, которая имеет ограниченную реакционную способность, а при прокаливании при более низкой температуре (700–1000 °C) образуется легкообожженная магнезия, реактивная форма, также известная как каустическая прокаленная магнезия. Хотя некоторое разложение карбоната до оксида происходит при температуре ниже 700 °C, полученные материалы, по-видимому, повторно поглощают углекислый газ из воздуха. [ нужна ссылка ]
Приложения
[ редактировать ]Огнеупорный изолятор
[ редактировать ]MgO ценится как огнеупорный материал , т.е. твердое вещество, которое физически и химически стабильно при высоких температурах. Он обладает такими полезными свойствами, как высокая теплопроводность и низкая электропроводность. Согласно справочнику 2006 года: [14]
Безусловно, крупнейшим потребителем магнезии в мире является огнеупорная промышленность, которая потребляла около 56% магнезии в Соединенных Штатах в 2004 году, а остальные 44% использовались в сельском хозяйстве, химической, строительной, экологической и других отраслях промышленности.
MgO используется в качестве огнеупорного материала для тиглей . Он также используется в качестве изолятора в термостойких электрических кабелях .
Биомедицинский
[ редактировать ]Среди наночастиц оксидов металлов наночастицы оксида магния (НЧ MgO) обладают отличными физико-химическими и биологическими свойствами, включая биосовместимость, биоразлагаемость, высокую биоактивность, значительные антибактериальные свойства и хорошие механические свойства, что делает их хорошим выбором в качестве армирования композитов. [15]
Нагревательные элементы
[ редактировать ]Он широко используется в качестве электрического изолятора в нагревательных элементах электрических плит и варочных панелей трубчатой конструкции, например, в нагревательных элементах . Доступно несколько размеров ячеек , наиболее часто используемые из них — 40 и 80, согласно Американскому литейному обществу . Широкое применение обусловлено его высокой диэлектрической прочностью и средней теплопроводностью. MgO обычно измельчают и уплотняют с минимальными воздушными зазорами или пустотами.
Цемент
[ редактировать ]MgO является одним из компонентов портландцемента на установках сухого способа производства .
В цементе Сорел в качестве основного компонента используется MgO в сочетании с MgCl 2 и водой.
Удобрения
[ редактировать ]MgO занимает важное место в качестве коммерческого удобрения для растений. [16] и в качестве корма для животных. [17]
Огнезащита
[ редактировать ]Это основной противопожарный ингредиент строительных материалов. В качестве строительного материала стеновые плиты из оксида магния имеют несколько привлекательных характеристик: огнестойкость, устойчивость к термитам, влагостойкость, устойчивость к плесени и грибку, а также прочность, но также и серьезный недостаток, поскольку они притягивают влагу и могут нанести вред окружающим материалам. [18] [14] [1]
Медицинский
[ редактировать ]Оксид магния используется для облегчения изжоги и расстройства желудка, в качестве антацида , добавки магния и как слабительное кратковременного действия . Он также используется для облегчения симптомов расстройства желудка . Побочные эффекты оксида магния могут включать тошноту и спазмы. [19] В количествах, достаточных для получения слабительного эффекта, побочные эффекты длительного применения могут редко вызывать энтеролитов образование , что приводит к непроходимости кишечника . [20]
Обращение с отходами
[ редактировать ]Оксид магния широко используется при восстановлении почвы и грунтовых вод , очистке сточных вод, очистке питьевой воды, очистке выбросов в воздух и переработке отходов из-за его кислотной буферной способности и связанной с этим эффективности в стабилизации растворенных соединений тяжелых металлов. [ по мнению кого? ]
Многие виды тяжелых металлов, такие как свинец и кадмий , хуже всего растворимы в воде в слабоосновных условиях (рН в диапазоне 8–11). Растворимость металлов увеличивает их нежелательную биодоступность и подвижность в почве и грунтовых водах. Гранулированный MgO часто смешивают с загрязняющей металлы почвой или отходами, которые также обычно имеют низкий pH (кислый), чтобы довести pH до диапазона 8–10. Комплексы гидроксидов металлов имеют тенденцию выпадать в осадок из водного раствора в диапазоне рН 8–10.
MgO упаковывается в мешки вокруг трансурановых отходов в ячейках (панелях) захоронения на Опытном заводе по изоляции отходов в качестве поглотителя CO 2 для минимизации комплексообразования урана и других актинидов с карбонат ионами и, таким образом, для ограничения растворимости радионуклидов - . Использование MgO предпочтительнее CaO , поскольку образующийся продукт гидратации ( Mg(OH)
2 ) менее растворим и выделяет меньше тепла при гидратации . Еще одним преимуществом является введение более низкого значения pH (около 10,5) в случае случайного попадания воды в слои сухой соли по сравнению с более растворимым Ca(OH).
2 , что приведет к повышению pH до 12,5 (сильно щелочные условия). мг 2+
Поскольку катион является вторым по распространенности катионом в морской воде и каменной соли , ожидается, что потенциальное высвобождение ионов магния, растворяющихся в рассолах, проникающих в глубокие геологические хранилища, также сведет к минимуму геохимические нарушения. [21]
Нишевое использование
[ редактировать ]
- В качестве пищевой добавки используется как средство против слеживания . США известно Управлению по контролю за продуктами и лекарствами о продуктах из какао; консервированный горошек; и замороженный десерт. [22] Он имеет номер E E530.
- качестве реагента при установке карбоксибензильной (Cbz) группы используют бензилхлорформиат в EtOAc для N-защиты аминов . и амидов В [23]
- Легирование MgO (около 1–5% по массе) в гидроксиапатит , биокерамический минерал, увеличивает вязкость разрушения за счет миграции к границам зерен, где он уменьшает размер зерна и изменяет режим разрушения с межзеренного на трансзеренный . [24] [25]
- В качестве оптического материала используется прессованный MgO. Он прозрачен от 0,3 до 7 мкм. Показатель преломления составляет 1,72 на расстоянии 1 мкм, а число Аббе — 53,58. Иногда его называют торговым знаком Eastman Kodak Irtran-5, хотя это обозначение устарело. Кристаллический чистый MgO доступен коммерчески и мало используется в инфракрасной оптике. [26]
- Аэрозольный раствор MgO используется в библиотечном деле и управлении коллекциями для раскисления бумажных изделий, находящихся в зоне риска. В этом процессе щелочность MgO (и подобных соединений) нейтрализует относительно высокую кислотность, характерную для бумаги низкого качества, тем самым замедляя скорость разрушения. [27]
- Оксид магния используется в качестве оксидного барьера в устройствах спинового туннелирования . Благодаря кристаллической структуре тонких пленок, которые могут быть нанесены , например, магнетронным распылением , он демонстрирует характеристики, превосходящие характеристики обычно используемого аморфного Al 2 O 3 . В частности, спиновая поляризация около 85% была достигнута с MgO. [28] против 40–60 % с оксидом алюминия. [29] Значение туннельного магнитосопротивления также существенно выше для MgO (600 % при комнатной температуре и 1100 % при 4,2 К). [30] ), чем Al 2 O 3 (около 70% при комнатной температуре [31] ).
Историческое использование
[ редактировать ]- Исторически он использовался в качестве эталонного белого цвета в колориметрии из-за его хороших рассеивающих и отражательных свойств. [32] Его можно нанести на поверхность непрозрачного материала, чтобы сформировать интегрирующую сферу .
- Ранние конструкции газовых колпаков для освещения, такие как корзина Кламонда , состояли в основном из оксида магния.
Меры предосторожности
[ редактировать ]Вдыхание паров оксида магния может вызвать лихорадку от паров металлов . [33]
См. также
[ редактировать ]- Оксид кальция - Химическое соединение кальция.
- Оксид бария - химическое соединение, используемое в электронно-лучевых трубках.
- Силикат кальция - химическое соединение, встречающееся в природе в виде минерала ларнита.
- Сульфид магния - неорганическое соединение, образующееся при производстве металлического железа.
- Реактивная магнезия - химическое соединение.
Примечания
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Хейнс, Уильям М., изд. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 4.74. ISBN 1-4398-5511-0 .
- ^ Таврический, ОЕ; Спрингборг, М.; Кристенсен, штат Невада (1985). «Самосогласованные электронные структуры MgO и SrO» (PDF) . Твердотельные коммуникации . 55 (4): 351–5. Бибкод : 1985SSCom..55..351T . дои : 10.1016/0038-1098(85)90622-2 . Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 г. Проверено 27 марта 2012 г.
- ^ Хейнс, Уильям М., изд. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 4.133. ISBN 1-4398-5511-0 .
- ^ Применение соединений магния для изолирующих теплопроводящих наполнителей. Архивировано 30 декабря 2013 г. в Wayback Machine . konoshima.co.jp
- ^ Перейти обратно: а б АП, Джонсон (ноябрь 1986 г.). Структурные и электрические свойства порошков оксида магния (Мастерс). Даремский университет.
- ^ Перейти обратно: а б Субраманиан, Массачусетс; Шеннон, РД; Чай, BHT; Авраам, ММ; Винтерсгилл, MC (ноябрь 1989 г.). «Диэлектрические проницаемости BeO, MgO и CaO двухтерминальным методом» . Физика и химия минералов . 16 (8): 741–746. Бибкод : 1989PCM....16..741S . дои : 10.1007/BF00209695 . ISSN 0342-1791 . S2CID 95280958 .
- ^ Перейти обратно: а б Горнак, Ярослав; Трнка, Павел; Кадлец, Питер; Михал, Ондрей; Ментлик, Вацлав; Шутта, Павол; Чаньи, Гергеи; Тамус, Золтан (30 мая 2018 г.). «Наночастицы оксида магния: диэлектрические свойства, функционализация поверхности и улучшение изоляционных свойств композитов на основе эпоксидной смолы» . Наноматериалы . 8 (6): 381. дои : 10.3390/nano8060381 . ISSN 2079-4991 . ПМК 6027305 . ПМИД 29848967 .
- ^ Перейти обратно: а б Хейнс, Уильям М., изд. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 5.15. ISBN 1-4398-5511-0 .
- ^ Перейти обратно: а б Хейнс, Уильям М., изд. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 5.2. ISBN 1-4398-5511-0 .
- ^ Перейти обратно: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0374» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Чжу, Цян; Оганов А.Р.; Ляхов А.О. (2013). «Новые стабильные соединения в системе Mg-O под высоким давлением» (PDF) . Физ. хим. хим. Физ . 15 (20): 7696–7700. Бибкод : 2013PCCP...15.7696Z . дои : 10.1039/c3cp50678a . ПМИД 23595296 . Архивировано из оригинала (PDF) 3 декабря 2013 г. Проверено 6 ноября 2013 г.
- ^ Мэй, AB; О. Хеллман; К. М. Шлепюц; А. Рокетт; Т.-Ц. Чан; Л. Хультман; И. Петров ; Дж. Э. Грин (2015). «Термодиффузное рентгеновское рассеяние на отражение для количественного определения соотношений дисперсии фононов» . Физический обзор B . 92 (17): 174301. Бибкод : 2015PhRvB..92q4301M . дои : 10.1103/physrevb.92.174301 .
- ^ Маргарет Сигер; Уолтер Отто; Вильгельм Флик; Фридрих Бикельгаупт; Отто С. Аккерман. «Соединения магния». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a15_595.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Перейти обратно: а б Марк А. Шанд (2006). Химия и технология магнезии . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-65603-6 . Проверено 10 сентября 2011 г.
- ^ Сабери А., Балтату М.С., Визуреану П. (май 2024 г.). «Последние достижения в области композитов наночастиц магния и оксида магния для биомедицинских применений» . Биоинженерия (Базель) . 11 (5): 508. doi : 10.3390/bioengineering11050508 . ПМЦ 11117911 . ПМИД 38790374 .
- ^ Наука о питательных веществах . удобрение101.org. Проверено 26 апреля 2017 г.
- ^ Оксид магния для промышленности кормов для животных . lehvoss.de
- ^ Мармол, Гонсало; Савастано, Холмер (июль 2017 г.). «Исследование деградации нетрадиционного цемента MgO-SiO 2 , армированного лигноцеллюлозными волокнами». Цемент и бетонные композиты . 80 : 258–267. doi : 10.1016/j.cemconcomp.2017.03.015 .
- ^ Оксид магния . МедлайнПлюс. Последний отзыв: 01.02.2009.
- ^ Татекава Ю., Накатани К., Исии Х. и др. (1996). «Тонкокишечная непроходимость, вызванная лекарственным безоаром: сообщение о случае». Хирургия сегодня . 26 (1): 68–70. дои : 10.1007/BF00311997 . ПМИД 8680127 . S2CID 24976010 .
- ^ wipp.energy.gov Пошаговое руководство по обращению с отходами в WIPP . Пилотная установка по изоляции отходов. Wipp.energy.gov
- ^ «Краткая информация о соединениях для CID 14792 – оксид магния» . ПабХим.
- ^ Димицкий, М. (1 февраля 1989 г.). «Получение метиловых и этиловых эфиров карбобензокси- L -тирозина и соответствующих карбобензоксигидразидов». Органические препараты и процедуры International . 21 (1): 83–90. дои : 10.1080/00304948909356350 . ISSN 0030-4948 .
- ^ Тан, CY; Ягуби, А.; Рамеш, С.; Адзила, С.; Пурболаксоно Дж.; Хасан, Массачусетс; Катти, М.Г. (декабрь 2013 г.). «Спекание и механические свойства нанокристаллического гидроксиапатита, легированного MgO» (PDF) . Керамика Интернешнл . 39 (8): 8979–8983. doi : 10.1016/j.ceramint.2013.04.098 . Архивировано из оригинала (PDF) 12 марта 2017 г. Проверено 8 августа 2015 г.
- ^ Тан, Чжоу Юн; Сингх, Рамеш; Толуэй, Р.; Сопян, Иис; Тенг, Ван Дунг (2011). «Синтез высокой вязкости разрушения гидроксиапатитовой биокерамики». Передовые исследования материалов . 264–265: 1849–1855. дои : 10.4028/www.scientific.net/amr.264-265.1849 . ISSN 1662-8985 . S2CID 137578750 .
- ^ Стивенс, Роберт Э. и Малитсон, Ирвинг Х. (1952). «Показатель преломления оксида магния» . Журнал исследований Национального бюро стандартов . 49 (4): 249–252. дои : 10.6028/jres.049.025 .
- ^ «Массовое раскисление: спасение письменного слова» . Библиотека Конгресса . Проверено 26 сентября 2011 г.
- ^ Паркин, SSP; Кайзер, К.; Панчула, А.; Райс, ПМ; Хьюз, Б.; Самант, М.; Ян, SH (2004). «Гигантское туннельное магнитосопротивление при комнатной температуре с туннельными барьерами MgO (100)». Природные материалы . 3 (12): 862–867. Бибкод : 2004NatMa...3..862P . дои : 10.1038/nmat1256 . ПМИД 15516928 . S2CID 33709206 .
- ^ Монсма, диджей; Паркин, SSP (2000). «Спиновая поляризация туннельного тока от границ раздела ферромагнетик/Al 2 O 3 с использованием сверхпроводящих пленок алюминия, легированного медью». Письма по прикладной физике . 77 (5): 720. Бибкод : 2000АпФЛ..77..720М . дои : 10.1063/1.127097 .
- ^ Икеда, С.; Хаякава, Дж.; Асидзава, Ю.; Ли, Ю.М.; Миура, К.; Хасэгава, Х.; Цунода, М.; Мацукура, Ф.; Оно, Х. (2008). «Туннельное магнитосопротивление 604% при 300 К за счет подавления диффузии Та в псевдоспиновых клапанах CoFeB/MgO/CoFeB, отожженных при высокой температуре». Письма по прикладной физике . 93 (8): 082508. Бибкод : 2008ApPhL..93h2508I . дои : 10.1063/1.2976435 . S2CID 122271110 .
- ^ Ван, Д.; Нордман, К.; Дотон, Дж. М.; Цянь, З.; Финк, Дж.; Ван, Д.; Нордман, К.; Дотон, Дж. М.; Цянь, З.; Финк, Дж. (2004). «70% TMR при комнатной температуре для сэндвич-переходов SDT с CoFeB в качестве свободного и опорного слоев». Транзакции IEEE по магнетизму . 40 (4): 2269. Бибкод : 2004ITM....40.2269W . CiteSeerX 10.1.1.476.8544 . дои : 10.1109/TMAG.2004.830219 . S2CID 20439632 .
- ^ Теллекс, Питер А.; Уолдрон, Джек Р. (1955). «Отражение оксида магния». ДЖОСА . 45 (1): 19. Бибкод : 1955JOSA...45...19T . дои : 10.1364/JOSA.45.000019 .
- ^ Оксид магния . Национальный реестр загрязнителей, правительство Австралии.