Óxido de magnesio

Compuesto químico de origen natural como periclasa.

Compuesto químico

El óxido de magnesio ( MgO ) , o magnesia , es un mineral sólido higroscópico blanco que se produce naturalmente como periclasa y es una fuente de magnesio (ver también óxido ). Tiene una fórmula empírica de MgO y consta de una red de iones Mg ²⁺ e iones O ²⁻ unidos por enlaces iónicos . El hidróxido de magnesio se forma en presencia de agua (MgO + H ₂ O → Mg(OH) ₂ ), pero se puede revertir calentándolo para eliminar la humedad.

El óxido de magnesio fue conocido históricamente como magnesia alba (literalmente, el mineral blanco de Magnesia ), para diferenciarlo de la magnesia nigra , un mineral negro que contiene lo que hoy se conoce como manganeso .

Óxidos relacionados

Mientras que "óxido de magnesio" normalmente se refiere a MgO, también se conoce el compuesto peróxido de magnesio MgO _{2 .} Según la predicción de la estructura cristalina evolutiva, ^[11] el MgO ₂ es termodinámicamente estable a presiones superiores a 116 GPa (gigapascales), y un subóxido semiconductor Mg ₃ O ₂ es termodinámicamente estable por encima de 500 GPa. Debido a su estabilidad, el MgO se utiliza como sistema modelo para investigar las propiedades vibratorias de los cristales. ^[12]

Propiedades electricas

El MgO puro no es conductor y tiene una alta resistencia a la corriente eléctrica a temperatura ambiente . El polvo puro de MgO tiene una permitividad relativa entre 3,2 y 9,9 con una pérdida dieléctrica aproximada de tan(δ) > 2,16x10 ³ a 1 kHz. ^{[5] [6] [7]} ${\displaystyle k}$

Producción

El óxido de magnesio se produce por la calcinación de carbonato de magnesio o hidróxido de magnesio . Este último se obtiene mediante el tratamiento del cloruro de magnesio MgCl.
₂soluciones, normalmente agua de mar, con agua de cal o lechada de cal. ^[13]

Mg ²⁺ + Ca(OH) ₂ → Mg(OH) ₂ + Ca ²⁺

La calcinación a diferentes temperaturas produce óxido de magnesio de diferente reactividad. Las altas temperaturas de 1500 a 2000 °C disminuyen la superficie disponible y producen magnesia calcinada (a menudo llamada calcinada muerta), una forma no reactiva que se utiliza como refractario . Las temperaturas de calcinación de 1000 a 1500 °C producen magnesia quemada duramente, que tiene una reactividad limitada y la calcinación a temperaturas más bajas (700-1000 °C) produce magnesia quemada a la luz, una forma reactiva, también conocida como magnesia calcinada cáustica. Aunque se produce cierta descomposición del carbonato en óxido a temperaturas inferiores a 700 °C, los materiales resultantes parecen reabsorber dióxido de carbono del aire. ^{[ cita necesaria ]}

Aplicaciones

Aislador refractario

El MgO es apreciado como material refractario , es decir, un sólido física y químicamente estable a altas temperaturas. Tiene los útiles atributos de alta conductividad térmica y baja conductividad eléctrica. Según un libro de referencia de 2006: ^[14]

Con mucho, el mayor consumidor de magnesia en todo el mundo es la industria refractaria, que consumió alrededor del 56% de la magnesia en los Estados Unidos en 2004, y el 44% restante se utilizó en aplicaciones agrícolas, químicas, de construcción, medioambientales y otras aplicaciones industriales.

El MgO se utiliza como material refractario para crisoles . También se utiliza como aislante en cables eléctricos resistentes al calor .

Elementos de calentamiento

Se utiliza ampliamente como aislante eléctrico en elementos calefactores de construcción tubular, como en estufas eléctricas y elementos calefactores de placas de cocina . Hay varios tamaños de malla disponibles y los más utilizados son malla 40 y 80 según la Sociedad Estadounidense de Fundición . El uso extensivo se debe a su alta rigidez dieléctrica y conductividad térmica promedio. El MgO generalmente se tritura y compacta con espacios de aire o huecos mínimos.

Cemento

El MgO es uno de los componentes del cemento Portland en las plantas de proceso seco .

El cemento Sorel utiliza MgO como componente principal en combinación con MgCl ₂ y agua.

Fertilizante

El MgO tiene un lugar importante como fertilizante comercial para plantas ^[15] y como alimento para animales. ^[dieciséis]

Ignifugación

Es el principal ingrediente ignífugo en los materiales de construcción. Como material de construcción, los paneles de yeso de óxido de magnesio tienen varias características atractivas: resistencia al fuego, resistencia a las termitas, resistencia a la humedad, resistencia al moho y a los hongos, y resistencia, pero también una desventaja grave, ya que atraen la humedad y pueden causar daños por humedad a los materiales circundantes ^{[17]. [14]} [1]

Médico

El óxido de magnesio se utiliza para aliviar la acidez de estómago y la indigestión, como antiácido , suplemento de magnesio y como laxante a corto plazo . También se utiliza para mejorar los síntomas de la indigestión . Los efectos secundarios del óxido de magnesio pueden incluir náuseas y calambres. ^[18] En cantidades suficientes para obtener un efecto laxante, los efectos secundarios del uso prolongado rara vez pueden causar la formación de enterolitos , lo que resulta en obstrucción intestinal . ^[19]

Tratamiento de desechos

El óxido de magnesio se utiliza ampliamente en las industrias de remediación de suelos y aguas subterráneas , tratamiento de aguas residuales, tratamiento de agua potable, tratamiento de emisiones atmosféricas y tratamiento de residuos por su capacidad amortiguadora de ácidos y su eficacia relacionada para estabilizar especies de metales pesados ​​disueltos. ^{[¿ según quién? ]}

Muchas especies de metales pesados, como el plomo y el cadmio , son menos solubles en agua en condiciones ligeramente básicas (pH en el rango de 8 a 11). La solubilidad de los metales aumenta su biodisponibilidad y movilidad no deseadas en el suelo y las aguas subterráneas. El MgO granulado a menudo se mezcla con suelos o materiales de desecho que contaminan metales, que también suelen tener un pH bajo (ácido), para llevar el pH al rango de 8 a 10. Los complejos de hidróxido de metal tienden a precipitar en soluciones acuosas en el rango de pH de 8 a 10.

El MgO se envasa en bolsas alrededor de los residuos transuránicos en las celdas (paneles) de eliminación de la Planta Piloto de Aislamiento de Residuos , como captador de CO ₂ para minimizar la complejación del uranio y otros actínidos por los iones carbonato y limitar así la solubilidad de los radionucleidos . Se prefiere el uso de MgO al CaO ya que el producto de hidratación resultante ( Mg(OH)
₂) es menos soluble y libera menos calor de hidratación . Otra ventaja es imponer un valor de pH más bajo (aproximadamente 10,5) en caso de entrada accidental de agua en las capas de sal seca, en contraste con el Ca(OH) más soluble.
₂lo que crearía un pH más alto de 12,5 ( condiciones fuertemente alcalinas ). el magnesio²⁺
Siendo el catión el segundo catión más abundante en el agua de mar y en la sal gema , también se espera que la posible liberación de iones de magnesio que se disuelven en salmueras que invaden el depósito geológico profundo minimice la alteración geoquímica . ^[20]

Usos especializados

Cristal de MgO sin pulir

• Como aditivo alimentario se utiliza como antiaglomerante . La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. lo conoce por sus productos de cacao; guisantes enlatados; y postre helado. ^[21] Tiene un número E de E530.
• Como reactivo en la instalación del grupo carboxibencilo (Cbz) utilizando cloroformiato de bencilo en EtOAc para la N-protección de aminas y amidas . ^[22]
• El dopado con MgO (alrededor del 1 al 5% en peso) en hidroxiapatita , un mineral biocerámico , aumenta la tenacidad a la fractura al migrar a los límites de los granos, donde reduce el tamaño del grano y cambia el modo de fractura de intergranular a transgranular . ^{[23] [24]}
• El MgO prensado se utiliza como material óptico. Es transparente de 0,3 a 7 μm. El índice de refracción es 1,72 a 1 μm y el número de Abbe es 53,58. A veces se le conoce con el nombre comercial de Eastman Kodak, Irtran-5, aunque esta designación está obsoleta. El MgO puro cristalino está disponible comercialmente y tiene un pequeño uso en óptica infrarroja. ^[25]
• Una solución en aerosol de MgO se utiliza en bibliotecología y gestión de colecciones para la desacidificación de artículos de papel en riesgo. En este proceso, la alcalinidad del MgO (y compuestos similares) neutraliza la acidez relativamente alta característica del papel de baja calidad, desacelerando así la tasa de deterioro. ^[26]
• El óxido de magnesio se utiliza como barrera de óxido en dispositivos de túneles giratorios . Debido a la estructura cristalina de sus finas películas, que pueden depositarse, por ejemplo, mediante pulverización catódica con magnetrón , presenta características superiores a las del Al ₂ O ₃ amorfo habitualmente utilizado . En particular, se ha logrado una polarización de espín de aproximadamente el 85 % con MgO ^[27] frente al 40-60 % con óxido de aluminio. ^[28] El valor de la magnetorresistencia del túnel también es significativamente mayor para el MgO (600% a temperatura ambiente y 1.100% a 4,2 K ^[29] ) que para el Al ₂ O ₃ (aprox. 70% a temperatura ambiente ^[30] ).

Usos históricos

• Históricamente se utilizó como color blanco de referencia en colorimetría , debido a sus buenas propiedades de difusión y reflectividad . ^[31] Se puede fumar sobre la superficie de un material opaco para formar una esfera integradora .
• Los primeros diseños de mantos de gas para iluminación, como la cesta Clamond , estaban compuestos principalmente de óxido de magnesio.

Precauciones

La inhalación de vapores de óxido de magnesio puede causar fiebre por vapores metálicos . ^[32]

Ver también

• Óxido de calcio  : compuesto químico del calcio.
• Óxido de bario  : compuesto químico utilizado en tubos de rayos catódicos.
• Silicato de calcio  : compuesto químico que se presenta naturalmente como mineral larnita.
• Sulfuro de magnesio  : compuesto inorgánico generado en la producción de hierro metálico.
• Magnesia reactiva  – compuesto químicoPáginas que muestran descripciones de wikidata como alternativa

Notas

1. A temperatura ambiente. ^{[5] [6] [7]}

Referencias

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2. Tauro, OE; Springborg, M.; Christensen, NE (1985). "Estructuras electrónicas autoconsistentes de MgO y SrO" (PDF) . Comunicaciones de estado sólido . 55 (4): 351–5. Código Bib : 1985SSCom..55..351T. doi :10.1016/0038-1098(85)90622-2. Archivado desde el original (PDF) el 3 de marzo de 2016 . Consultado el 27 de marzo de 2012 .
3. Haynes, William M., ed. (2011). Manual CRC de Química y Física (92ª ed.). Boca Ratón, FL: CRC Press . pag. 4.133. ISBN 1-4398-5511-0.
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5. AP, Johnson (noviembre de 1986). Propiedades estructurales y eléctricas de los polvos de óxido de magnesio (Maestría). Universidad de Durham.
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9. Haynes, William M., ed. (2011). Manual CRC de Química y Física (92ª ed.). Boca Ratón, FL: CRC Press . pag. 5.2. ISBN 1-4398-5511-0.
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32. Óxido de magnesio. Inventario Nacional de Contaminantes, Gobierno de Australia.

enlaces externos

• Página de datos en la UCL
• Página de datos cerámicos en NIST
• Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos en los CDC