Hidróxido de magnésio: estrutura, propriedades, nomenclatura, usos

O hidróxido de magnésio é um composto inorgânico que tem a fórmula química de Mg (OH) 2 . Na sua forma pura, é um sólido branco, sem brilho e aparência amorfa; No entanto, com um conteúdo pequeno e exato de impurezas, é transformado em brucita sólida cristalina, um mineral encontrado em certos depósitos da natureza e é uma rica fonte de magnésio.

É um eletrólito ou base fraca, portanto sua dissociação é baixa em água. Essa propriedade faz do Mg (OH) 2 um bom neutralizador de acidez para consumo humano; remédio conhecido popularmente como a suspensão do leite de magnésia. Também é retardador de fogo, liberando água durante a decomposição térmica.

Amostra sólida de hidróxido de magnésio. Fonte: Interesse químico [Domínio público]

Na imagem acima, são mostrados alguns sólidos de hidróxido de magnésio, nos quais sua cor branca opaca pode ser vista. Quanto mais cristalinos eles são, desenvolvem superfícies vítreas e peroladas.

Sua estrutura cristalina é peculiar, pois estabelece cristais hexagonais de dupla camada, que são projetos promissores para o design de novos materiais. Estas camadas desempenham papéis importantes cargas positivas devido à substituição de Mg 2+ por catiões trivalentes, e espécies confinadas entre as paredes consistem em anião OH .

Por outro lado, outras aplicações derivam com base na morfologia das partículas ou nanopartículas preparadas; como catalisadores ou adsorventes. Em todos eles, a razão 1: 2 é mantida constante para os íons Mg 2+ : OH , refletida na mesma fórmula Mg (OH) 2 .

Estrutura

Fórmula e octaedro

Íons que integram hidróxido de magnésio. Fonte: Claudio Pistilli [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Os íons que compõem o Mg (OH) 2 são mostrados na imagem acima . Como pode ser visto, existem dois ânions OH para cada cátion Mg 2+ , que interagem eletrostaticamente para definir um cristal de estrutura hexagonal. A mesma fórmula indica que a razão Mg: OH é 1: 2.

No entanto, a verdadeira estrutura cristalina é um pouco mais complexa do que assumir simples íons Mg 2+ e OH . Na verdade, o magnésio é caracterizado por ter um número de coordenação 6, para que ele possa interagir com até seis OH .

Assim, o octaedro Mg (OH) 6 é formado , onde os átomos de oxigênio obviamente vêm do OH ; e a estrutura cristalina agora repousa sobre a consideração de tais octaedros e como eles interagem entre si.

De fato, as unidades de Mg (OH) 6 acabam definindo estruturas de dupla camada que, por sua vez, são dispostas no espaço para originar o cristal hexagonal.

Camada dupla

Estrutura de dupla camada de hidróxido de magnésio. Fonte: Smokefoot [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
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A imagem superior mostra a estrutura de dupla camada de hidróxido de magnésio (LDH): Hidróxidos duplos em camadas . As esferas verdes representam íons Mg 2+ , que podem ser substituídos por outros com uma carga mais alta para gerar uma carga positiva na camada.

Observe que em torno de cada Mg 2+ existem seis esferas vermelhas conectadas às respectivas esferas brancas; isto é, as unidades octaédricas Mg (OH) 6 . O OH atua como uma ponte para unir dois Mg 2+ de planos diferentes, o que torna as camadas entrelaçadas.

Da mesma forma, observa-se que os átomos de hidrogênio apontam para cima e para baixo e são os primeiros responsáveis ​​pelas forças intermoleculares que mantêm as duas camadas de Mg (OH) 6 unidades juntas .

Entre essas camadas podem estar moléculas neutras (como álcoois, amônia e nitrogênio) ou até ânions, dependendo de quão positivas elas sejam (se houver íons Al 3+ ou Fe 3+ substituindo Mg 2+ ). O “enchimento” de tais espécies está confinado por superfícies consistindo dos aniões OH .

Morfologias

O cristal hexagonal e de camada dupla cresce lenta ou rapidamente. Tudo depende dos parâmetros de síntese ou preparação: temperatura, razão molar, agitação, solventes, reagentes como fonte de magnésio, bases ou agentes precipitantes, etc. À medida que o cristal cresce, define a microestrutura ou morfologia de suas nanopartículas ou agregados.

Assim, essas nanopartículas podem ter morfologias semelhantes a placas, plaquetas ou glóbulos de couve-flor. Da mesma forma, a distribuição de seus tamanhos pode mudar, assim como o grau de porosidade dos sólidos resultantes.

Propriedades

Aparência física

É um sólido branco, granulado ou em pó e inodoro.

Massa molar

58,3197 g / mol.

Densidade

3,47 g / mL.

Ponto de fusão

350 ° C. A essa temperatura, decompõe-se no óxido liberando as moléculas de água contidas em seus cristais:

Mg (OH) 2 (s) => MgO (s) + H 2 O (g)

Solubilidade em água

0,004 g / 100 mL a 100 ° C; isto é, ele quase não se dissolve em água fervente, tornando-se um composto insolúvel em água. No entanto, diminuindo o pH (ou aumentando a acidez), sua solubilidade é aumentada pela formação do complexo aquoso de Mg (OH 2 ) 6 .

Por outro lado, se o Mg (OH) 2 absorver o CO 2 , ele liberará o gás retido como efervescência quando dissolvido em meio ácido.

Índice de refração

1.559

pH

Uma suspensão aquosa da mesma tem um pH que varia entre 9,5 e 10,5. Embora esses valores sejam normais, ele reflete sua baixa basicidade em comparação com outros hidróxidos metálicos (como NaOH).

Capacidade de calor

77,03 J / molK

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Onde está?

Cristal vítreo azul pastel do mineral brucita. Fonte: Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

O hidróxido de magnésio pode ser encontrado na natureza como o mineral brucita, caracterizado por sua cor branca transparente, com tons de verde ou azulado, dependendo de suas impurezas. Da mesma forma, a brucita faz parte de algumas argilas, como o clorito, quando intercaladas entre as camadas de silicatos, unidas por íons metálicos.

Na brucite, existem outros íons além do Mg 2+ , como Al 3+ , Fe 3+ , Zn 2+ e Mn 2+ . Seus minérios podem ser encontrados em diferentes regiões ou lagos da Escócia, Canadá, Itália e EUA.

Fisicamente, seus cristais parecem vidro fundido (imagem superior), com cores branco, cinza, azul ou esverdeado e transparente em espécimes raros.

Esse mineral é um dos males que afetam os cimentos e o concreto, pois tende a se expandir e causar fraturas neles. No entanto, não absorvem CO 2 , de modo a calcinação não contribui para o efeito de estufa e, por conseguinte, é uma fonte apropriada mineralógica (e o mais rico) para a adição de magnésio de água do mar.

Nomenclatura

O Mg (OH) 2 tem até três nomes aceitos pelo IUPAC (fora da mineralogia ou da medicina). São muito parecidos entre si, já que a maneira como acabam variando pouco.

Por exemplo, ‘hidróxido de magnésio’ corresponde ao seu nome de acordo com a nomenclatura de estoque, omitindo (II) no final porque +2 é quase por padrão o único estado de oxidação do magnésio.

‘Dihidróxido de magnésio’, indicando com o prefixo numérico grego o número de íons OH indicado na fórmula de acordo com a nomenclatura sistemática. E ‘hidróxido de magnésio’, terminando com o sufixo –ico por ser o estado de oxidação máximo e “único” do magnésio, de acordo com a nomenclatura tradicional.

Os outros nomes, como brucita ou magnésia do leite, embora estejam diretamente relacionados a esse composto, não é apropriado fazer referência a ele quando se trata de seu sólido mais puro ou como um composto inorgânico (reagente, matéria-prima etc.).

Usos

Neutralizador

O Mg (OH) 2 deve à sua baixa solubilidade em água o fato de ser um excelente neutralizador de acidez; caso contrário, basificaria o meio fornecendo grandes concentrações de íons OH – assim como outras bases (eletrólitos fortes).

Assim, o Mg (OH) 2 única livre OH , enquanto iões de reagir com o H 3 O + para formar aquo complexo de magnésio, também mencionado acima. Por ser capaz de neutralizar a acidez dos meios aquosos, destina-se ao tratamento de águas residuais.

É também um aditivo alimentar, fertilizante e certos produtos de higiene pessoal, como pasta de dente, pois diminui sua acidez.

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Antiácido

Por ser pouco solúvel em água, pode ser ingerido sem correr o risco dos efeitos de seus íons OH (dissocia-se muito pouco como um eletrólito fraco).

Essa característica, vinculada à subseção acima, faz com que seja um antiácido para o tratamento de azia, doenças gastrointestinais, indigestão e constipação, vendidos sob a fórmula do leite de magnésia.

Por outro lado, o leite de magnésia também ajuda a combater as aftas irritantes (feridas brancas e vermelhas que aparecem na boca).

Retardante de fogo

Na seção das propriedades, foi mencionado que o Mg (OH) 2 se decompõe liberando água. Precisamente, essa água ajuda a impedir o avanço das chamas, pois elas absorvem o calor para vaporizar e, por sua vez, os vapores diluem os gases combustíveis ou inflamáveis.

O mineral brucita é frequentemente usado industrialmente para esse fim, destinado a preencher certos materiais, como plásticos de diferentes polímeros (PVC, resinas, borrachas), cabos ou tetos.

Catalisador

O Mg (OH) 2 sintetizado como nanoplateletas provou ser eficiente em catalisar reduções químicas; por exemplo, 4-nitrofenol (Ph-NO 2 ) 4-aminofenol (Ph-NH 2 ). Eles também têm atividade antibacteriana, podendo ser usado como agente terapêutico.

Adsorvente

Alguns sólidos de Mg (OH) 2 podem ser bastante porosos, dependendo do método de sua preparação. Portanto, eles encontram aplicação como adsorventes.

Em soluções aquosas, eles podem adsorver (em suas superfícies) as moléculas do corante, clarificando a água. Por exemplo, eles são capazes de adsorver o corante índigo carmim presente nos cursos d’água.

Referências

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