Óxido de magnésio: estrutura, propriedades, nomenclatura, usos - Ciência - 2023

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o óxido de magnésio é um sólido inorgânico cristalino branco também conhecido pelo nome de magnésia. Sua fórmula química é MgO e é formada pela oxidação do metal magnésio pelo oxigênio.

Muitas vezes é encontrado como um mineral natural chamado periclase. No entanto, o periclase não é uma fonte importante de MgO. Na natureza, é comumente encontrado como grupos de cristais no mármore.

Também é encontrado na magnesita mineral (que é principalmente carbonato de magnésio com alguns carbonatos de ferro); em calcário e dolomita (mineral formado por carbonatos de magnésio e cálcio); em material ejetado vulcânico e rochas serpentinas.

Não forma rochas ou depósitos de cristal devido ao fato de que em contato com o vapor d'água da atmosfera se converte em hidróxido de magnésio (Mg (OH)₂).

A nível industrial pode ser obtido de várias formas: calcinação de carbonato de magnésio (magnesite), calcinação de hidróxido de magnésio, a partir de calcário dolomítico, por água do mar e pirólise de cloreto de magnésio, entre outros métodos.

A produção de magnésia a partir da magnesita começou há pouco mais de 100 anos na Áustria. Desde então, a magnésia tem diversas aplicações técnicas devido ao seu alto ponto de fusão, resistência química, alta condutividade térmica, baixa condutividade elétrica e sua atividade biológica.

Estrutura

A estrutura cristalina do MgO é cúbica, centrada na face, semelhante à estrutura cristalina do cloreto de sódio (NaCl).

A magnésia forma cristais cúbicos hexaoctaédricos, que podem ser incolores, verdes ou marrons.

O mineral periclásio é um pequeno octaedro, menos comumente sendo um cubo-octaedro ou dodecaedro.

Propriedades

Outros nomes

- Magnésia.

- Periclase.

- Oxomagnésio.

Estado físico

É sólido, cristalino e branco. Embora a presença de impurezas de ferro lhe dê uma cor esverdeada ou marrom dependendo do grau de oxidação do ferro.

Dureza de Mohs

5,5-6.

Peso molecular

40,304 g / mol.

Ponto de fusão

2827 ° C

Densidade

3,581 g / cm³

Solubilidade

Praticamente insolúvel em água:

0,00062 g por 100 mL a 20ºC.

0,0086 g por 100 mL a 30 ºC.

Insolúvel em etanol.

pH

Em solução aquosa saturada: 10,3.

Propriedades ópticas

Transparente. Cor: incolor, branco acinzentado, amarelo acastanhado, incolor na transmissão de luz.

Índice de refração

1,7355 a 589 nm.

1,7283 a 750 nm.

Outras propriedades

- Possui alta condutividade térmica e alta resistividade elétrica.

- É higroscópico, ou seja, absorve com facilidade a água da atmosfera. Em meio aquoso, combina-se com água para formar hidróxido de magnésio.

- É estável em atmosfera oxidante até 2300 ºC e até 1700 ºC em atmosfera redutora.

- É compatível com a maioria dos compostos químicos, exceto ácidos fortes e oxidantes fortes, entre outros.

- Após a ignição em altas temperaturas, o óxido de magnésio é relativamente inerte.

- Não é tóxico. No entanto, devem ser tomadas precauções ao manuseá-lo na forma de pó quando ele tem um tamanho de partícula pequeno.

- Seus cristais possuem alto poder reflexivo tanto no espectro visível quanto no ultravioleta próximo.

Nomenclatura

Existem vários graus de MgO que são fornecidos comercialmente:

Magnésia cáustica

É uma forma altamente reativa de óxido de magnésio produzida pela calcinação ou queima de magnesita bruta (MgCO₃) ou hidróxido de magnésio (Mg (OH)₂) a temperaturas relativamente baixas, mas acima da temperatura de decomposição dos referidos materiais, entre 700 e 1000ºC.

Também chamada de magnésia cáustica calcinada, óxido de magnésio calcinado, óxido de magnésio reativo, magnésia levemente queimada. queimado de luz), entre outros nomes.

Magnésia cáustica pode ser queimada a uma temperatura mais alta para dar magnésia sinterizada.

Magnésia fortemente queimada

É produzido quando a magnesita é calcinada em temperaturas de 1000 a 1500 ºC. Sua reatividade foi reduzida em comparação com a magnésia cáustica.

Magnésia refratário

Quando a magnesita é calcinada em temperaturas entre 1500 e 2000 ºC, a magnésia é obtida "queimada até a morte" (tradução do inglês queimado), também chamada de magnésia refratária ou magnésia fundida.

A magnésia derretida também é obtida pela fusão da magnésia cáustica em um arco elétrico. Devido a esses tratamentos sua reatividade foi quase totalmente eliminada.

Este tipo de magnésia é geralmente moldado por pressão e temperatura, sem atingir a temperatura de fusão. Com isso, é possível produzir peças de grande dureza, denominando magnésia sinterizada. É essencialmente estável contra umidade e dióxido de carbono atmosférico.

Formulários

O MgO é usado na produção de magnésio metálico.

Usos da magnésia cáustica

Devido à sua alta reatividade, suas aplicações industriais são muito variadas.

É utilizado como matéria-prima para a fabricação de cimento, é utilizado na construção civil, por exemplo, como ligante. Neste caso, é misturado com soluções concentradas de sais de magnésio e uma pequena quantidade de fosfato de sódio.

Obtém-se assim um material extremamente duro. Embora não seja um cimento verdadeiro, por não ser estável em água, pode ser utilizado como mastique ou revestimento protetor.

Magnésia cáustica também é usada em placas de construção leves para isolamento térmico e acústico. Eles são feitos adicionando sulfato de magnésio como aglutinante e lã mineral. Eles resultam em folhas altamente não inflamáveis.

Outros usos da magnésia cáustica incluem a remoção de metais pesados e silicato de águas residuais. Amônia ou fosfatos também podem ser removidos.

É uma base fraca, portanto, atua como neutralizador de ácido e é utilizada na lavagem de gases de combustão, como aditivo para lubrificantes e combustíveis.

Atua como preenchedor na indústria de plásticos e borracha, pois permite o ajuste da viscosidade e rigidez desses materiais.

É utilizado na indústria de papel e celulose, pois participa da digestão do bissulfito. Também como absorvedor de umidade em bibliotecas ou para a preparação de cosméticos. Além disso, na indústria farmacêutica é altamente valorizado como antiácido, analgésico e laxante suave.

Usos de magnésia fortemente queimada

Devido à sua estreita faixa de reatividade, é usado em aplicações onde uma degradação lenta é necessária. Por exemplo, em suplementos de ração animal. Isso ocorre porque, em algumas condições, o gado pode sofrer de deficiência de magnésio se alimentado apenas com forragem.

Por outro lado, sabe-se que o magnésio (Mg) é um elemento constituinte da clorofila. Por esse motivo, é considerado um nutriente essencial das plantas e utilizado como fertilizante. A maneira de adicionar magnésio às plantas é como magnésia.

Este tipo de MgO pode ser usado em uma variedade de aplicações: cerâmica, tratamento de águas residuais (como um adsorvente de cátions na remoção de metal), curtimento de couro e matéria-prima para magnésia fundida.

Usos de magnésia sinterizada e magnésia fundida

O MgO tem o ponto de fusão mais alto entre os óxidos de custo moderado e, portanto, é uma matéria-prima para tijolos refratários e outras cerâmicas refratárias. É o único material, depois do óxido de zircônio (ZrO₂), que pode suportar um aquecimento prolongado acima de 2.000 ºC.

Este tipo refratário de MgO é usado na indústria do aço para fazer revestimentos de proteção e revestimentos substituíveis para equipamentos que manipulam aço fundido, como fornos de altíssima potência.

Devido ao seu grau de reatividade quase zero, os materiais de construção refratários à base de magnésia sinterizada também são resistentes a escórias e gases básicos ou neutros.

Os blocos sinterizados de magnésia têm uma grande capacidade de armazenamento de calor e alta condutividade térmica (conduzem muito bem o calor).

O calor gerado por um elemento de aquecimento é transferido para o bloco de magnésia e sua temperatura aumenta. Por esta razão, eles são usados em dispositivos de armazenamento quente.

É utilizado como material isolante na indústria de aquecimento elétrico relacionado a eletrodomésticos. Por exemplo, para elementos tubulares de aquecimento para fornos de cozinha, máquinas de lavar, máquinas de café, ferros de engomar ou radiadores, entre outros.

Outros usos de MgO

O alto poder reflexivo dos cristais de MgO no espectro de UV visível e próximo levou ao seu uso como refletor em instrumentos ópticos e como cristais únicos em janelas ópticas e lentes. O branco também é usado como padrão.

Referências

Kirk-Othmer (1994).Enciclopédia de Tecnologia Química. Volume 15. Quarta Edição. John Wiley & Sons.
Enciclopédia de Química Industrial de Ullmann. Volume A15. Quinta edição.
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