Óxido de magnesio

Compuesto químico que se presenta de forma natural como periclasa.

Compuesto químico

El óxido de magnesio ( MgO ) , o magnesia , es un mineral sólido higroscópico blanco que se presenta de forma natural como periclasa y es una fuente de magnesio (véase también óxido ). Tiene una fórmula empírica de MgO y consiste en 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 se conocía históricamente como magnesia alba (literalmente, el mineral blanco de Magnesia ), para diferenciarlo de la magnesia nigra , un mineral negro que contiene lo que ahora se conoce como manganeso .

Óxidos relacionados

Aunque el término "óxido de magnesio" se refiere normalmente al MgO, también se conoce _como peróxido de magnesio MgO2 . Según la predicción de la estructura cristalina evolutiva, ^[11] _el MgO2 es termodinámicamente estable a presiones superiores a 116 GPa (gigapascales), y un subóxido semiconductor Mg3O2 _es termodinámicamente estable por encima de 500 GPa. Debido a su estabilidad, el MgO se utiliza como sistema modelo para investigar las propiedades vibracionales de los cristales. _[ ^12]

Propiedades eléctricas

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 calcinación del carbonato de magnesio o del hidróxido de magnesio . Este último se obtiene por tratamiento del cloruro de magnesio MgCl
₂soluciones, típicamente agua de mar, con agua de cal o lechada de cal. ^[13]

Mg2 ⁺ + Ca(OH) ₂ → Mg(OH) ₂ + Ca2 ⁺

La calcinación a diferentes temperaturas produce óxido de magnesio de diferente reactividad. Las temperaturas altas de 1500 a 2000 °C disminuyen la superficie disponible y producen magnesia calcinada a muerte (a menudo llamada magnesia calcinada a muerte), una forma no reactiva que se utiliza como refractario . Las temperaturas de calcinación de 1000 a 1500 °C producen magnesia calcinada dura, que tiene una reactividad limitada y la calcinación a temperaturas más bajas (700 a 1000 °C) produce magnesia calcinada ligeramente, 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 requerida ]}

Aplicaciones

Aislante refractario

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

El mayor consumidor de magnesia en todo el mundo es, con diferencia, la industria refractaria, que consumió alrededor del 56% de la magnesia en los Estados Unidos en 2004, mientras que el 44% restante se utiliza 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 .

Biomédica

Entre las nanopartículas de óxido metálico, las nanopartículas de óxido de magnesio (NP de MgO) tienen propiedades fisicoquímicas y biológicas distintivas, que incluyen biocompatibilidad, biodegradabilidad, alta bioactividad, importantes propiedades antibacterianas y buenas propiedades mecánicas, lo que las convierte en una buena opción como refuerzo en compuestos. ^[15]

Elementos calefactores

Se utiliza ampliamente como aislante eléctrico en elementos de calefacción de construcción tubular , como en elementos de calefacción de estufas eléctricas y placas de cocina . Hay varios tamaños de malla disponibles y los más utilizados son los de malla 40 y 80 según la American Foundry Society . El uso extensivo se debe a su alta rigidez dieléctrica y conductividad térmica media. El MgO suele triturarse y compactarse 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 MgCl2 _y agua.

Fertilizante

El MgO ocupa un lugar importante como fertilizante comercial para plantas ^[16] y como alimento para animales. ^[17]

Ignífugo

Es un ingrediente ignífugo principal 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 hongos y solidez, pero también tienen una desventaja grave, ya que atraen la humedad y pueden causar daños por humedad a los materiales circundantes. ^{[18] [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 de corta duración . También se utiliza para mejorar los síntomas de la indigestión . Los efectos secundarios del óxido de magnesio pueden incluir náuseas y calambres. ^[19] En cantidades suficientes para obtener un efecto laxante, los efectos secundarios del uso a largo plazo pueden provocar raramente la formación de enterolitos , lo que da lugar a una obstrucción intestinal . ^[20]

Tratamiento de residuos

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 desechos por su capacidad de amortiguación de ácidos y su eficacia relacionada en la estabilización de 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 granular a menudo se mezcla con el suelo o el material de desecho que contamina los metales, que también suele tener un pH bajo (ácido), para llevar el pH al rango de 8 a 10. Los complejos de hidróxido de metal tienden a precipitarse de la solución acuosa en el rango de pH de 8 a 10.

El MgO se envasa en bolsas alrededor de los desechos transuránicos en las celdas de eliminación (paneles) de la Planta Piloto de Aislamiento de Residuos , como un absorbente de CO2 _para minimizar la complexación del uranio y otros actínidos por iones de carbonato y, de esta manera, limitar la solubilidad de los radionucleidos . Se prefiere el uso de MgO sobre 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 ingreso 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 Mg²⁺
Siendo el catión el segundo catión más abundante en el agua de mar y en la sal de roca , también se espera que la posible liberación de iones de magnesio que se disuelven en las salmueras que se introducen en el depósito geológico profundo minimice la alteración geoquímica . ^[21]

Usos de nicho

Cristal de MgO sin pulir

• Como aditivo alimentario, se utiliza como agente antiaglomerante . La Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos lo conoce por sus productos de cacao, guisantes enlatados y postres congelados. ^[22] Su número E es E530.
• Como reactivo en la instalación del grupo carboxibencilo (Cbz) utilizando cloroformiato de bencilo en EtOAc para la N-protección de aminas y amidas . ^[23]
• La dopación de MgO (aproximadamente entre un 1 y un 5 % en peso) en hidroxiapatita , un mineral biocerámico , aumenta la tenacidad a la fractura al migrar a los límites de grano, donde reduce el tamaño del grano y cambia el modo de fractura de intergranular a transgranular . ^{[24] [25]}
• El MgO prensado se utiliza como material óptico. Es transparente de 0,3 a 7 μm. El índice de refracción es de 1,72 a 1 μm y el número de Abbe es de 53,58. A veces se lo 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. ^[26]
• En la biblioteconomía y la gestión de colecciones se utiliza una solución de MgO en aerosol para la desacidificación de artículos de papel en riesgo. En este proceso, la alcalinidad del MgO (y de compuestos similares) neutraliza la acidez relativamente alta característica del papel de baja calidad, lo que reduce la velocidad de deterioro. ^[27]
• El óxido de magnesio se utiliza como barrera de óxido en dispositivos de tunelización de espín . Debido a la estructura cristalina de sus películas delgadas, que se pueden depositar mediante pulverización catódica con magnetrón , por ejemplo, muestra características superiores a las del Al ₂ O ₃ amorfo comúnmente utilizado . En particular, se ha logrado una polarización de espín de aproximadamente el 85% con MgO ^[28] frente al 40-60% con óxido de aluminio. ^[29] El valor de la magnetorresistencia de túnel también es significativamente mayor para el MgO (600% a temperatura ambiente y 1.100% a 4,2 K ^[30] ) que para el Al ₂ O ₃ (aproximadamente el 70% a temperatura ambiente ^[31] ).

Guarnición del freno

La magnesia se utiliza en los forros de freno por su conductividad térmica y dureza intermedia. ^[32] Ayuda a disipar el calor de las superficies de fricción, evitando el sobrecalentamiento y minimizando el desgaste de los componentes metálicos. ^[33] Su estabilidad a altas temperaturas garantiza un rendimiento de frenado fiable y duradero en aplicaciones automotrices e industriales. ^[34]

Usos históricos

• Se utilizó históricamente como color blanco de referencia en colorimetría , debido a sus buenas propiedades de difusión y reflectividad . ^[35] Se puede fumar sobre la superficie de un material opaco para formar una esfera integradora .
• Los primeros diseños de lámparas de gas para iluminación, como la canasta Clamond , estaban compuestos principalmente de óxido de magnesio.

Precauciones

La inhalación de vapores de óxido de magnesio puede causar fiebre por vapores metálicos . ^[36]

Véase también

• Óxido de calcio  – Compuesto químico del calcio
• Óxido de bario  : compuesto químico utilizado en los tubos de rayos catódicos.
• Silicato de calcio  : compuesto químico que se encuentra de forma natural en forma de 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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Enlaces externos

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