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

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o hidróxido de magnésio é um composto inorgânico cuja fórmula química é Mg (OH)₂. Em sua forma pura, é um sólido branco opaco com uma aparência amorfa; Porém, com um conteúdo pequeno e exato de impurezas, transforma-se na brucita sólida cristalina, mineral encontrado em certos depósitos da natureza, rica em magnésio.

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

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

Sua estrutura cristalina é peculiar, pois estabelece cristais hexagonais de dupla camada, designs promissores para o design de novos materiais. Nessas camadas suas cargas positivas desempenham um papel importante devido à substituição do Mg²⁺por cátions trivalentes e a espécies confinadas entre as paredes compostas de ânions OH^–.

Por outro lado, outras aplicações derivam dependendo da morfologia das partículas ou nanopartículas preparadas; como catalisadores ou adsorventes. Em todos eles, a proporção de 1: 2 é mantida constante para íons de Mg²⁺: OH^–, refletido na mesma fórmula Mg (OH)₂.

Estrutura

Fórmula e octaedro

A imagem acima mostra os íons que constituem o Mg (OH)₂. Como pode ser visto, existem dois ânions OH^– para cada cátion Mg²⁺, que interagem eletrostaticamente para definir um cristal com estrutura hexagonal. A mesma fórmula indica que a razão Mg: OH é 1: 2.

No entanto, a verdadeira estrutura do cristal é um pouco mais complicada do que assumir simples íons de Mg.²⁺ e OH^–. Na realidade, o magnésio é caracterizado por ter um número de coordenação de 6, portanto, pode interagir com até seis OH^–.

Assim, o octaedro Mg (OH) é formado₆, onde os átomos de oxigênio evidentemente vêm do OH^–; e a estrutura cristalina agora depende da consideração de tais octaedros e de como eles interagem uns com os outros.

Na verdade, as unidades de Mg (OH)₆ acabam definindo estruturas de dupla camada que, por sua vez, são dispostas no espaço para dar origem ao cristal hexagonal.

Dupla camada

A imagem superior mostra a estrutura de camada dupla de hidróxido de magnésio (LDH, por sua sigla em Inglês: Hidróxidos duplos em camadas) As esferas verdes representam íons Mg²⁺, que poderia ser substituído por outros com uma carga mais alta para gerar uma carga positiva na camada.

Observe que em torno de cada Mg²⁺ existem seis esferas vermelhas conectadas às suas respectivas esferas brancas; ou seja, as unidades octaédricas Mg (OH)₆. O OH^– atua como uma ponte para unir dois Mg²⁺ de planos diferentes, o que faz com que as camadas se misturem.

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

Entre essas camadas, moléculas neutras (como álcoois, amônia e nitrogênio) ou mesmo ânions podem ser alojados, dependendo de quão positivos eles são (se houver Al³⁺ o Fé³⁺ substituindo Mg²⁺) O "enchimento" dessas espécies é confinado pelas superfícies compostas pelos ânions OH^–.

Morfologias

O vidro hexagonal 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. Conforme o cristal cresce, ele define a microestrutura ou morfologia de suas nanopartículas ou agregados.

Assim, essas nanopartículas podem ter placas semelhantes a couve-flor, plaquetas ou morfologias semelhantes a glóbulos. 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, granular ou em pó e inodoro.

Massa molar

58,3197 g / mol.

Densidade

3,47 g / mL.

Ponto de fusão

350 ° C A esta temperatura, ele se decompõe em óxido, liberando as moléculas de água contidas em seus cristais:

Mg (OH)₂(s) => MgO (s) + H₂O (g)

Solubilidade em água

0,004 g / 100 mL a 100 ° C; isto é, mal se dissolve em água fervente, tornando-se um composto insolúvel em água. Porém, quando o pH diminui (ou aumenta a acidez), sua solubilidade aumenta devido à formação do complexo aquoso, Mg (OH₂)₆.

Por outro lado, se o Mg (OH)₂ absorveu CO₂, ele irá liberar o gás retido como efervescência quando se dissolve em um meio ácido.

Índice de refração

1,559

pH

Uma suspensão aquosa deste tem um pH que varia entre 9,5 e 10,5. Embora esses valores sejam normais, eles refletem sua baixa basicidade em comparação com outros hidróxidos de metal (como o NaOH).

Capacidade de calor

77,03 J / mol K

Onde está?

O hidróxido de magnésio pode ser encontrado na natureza como o mineral brucita, que se caracteriza por sua cor branca transparente, com tons verdes ou azulados dependendo de suas impurezas. Da mesma forma, a brucita faz parte de algumas argilas, como a clorita, pois é imprensada entre as camadas de silicatos, unidas por íons metálicos.

Na brucita existem outros íons além do Mg²⁺, como Al³⁺, Fé³⁺, Zn²⁺ e Mn²⁺. Seus minérios podem ser encontrados em diferentes regiões ou lagos na Escócia, Canadá, Itália e EUA.

Fisicamente seus cristais se parecem com vidro fundido (imagem superior), com cores brancas, acinzentadas, azuladas ou esverdeadas e transparentes em raras amostras.

Esse mineral é um dos males que afetam os cimentos e o concreto, pois tende a se expandir e causar fraturas nos mesmos. No entanto, não absorve CO₂, portanto, sua calcinação não contribui para o efeito estufa e, portanto, é uma fonte mineralógica adequada (e a mais rica) para a obtenção de magnésio, além da água do mar.

Nomenclatura

Mg (OH)₂ Ele tem até três nomes aceitos pela IUPAC (fora da mineralogia ou medicina). São muito semelhantes entre si, pois dificilmente a forma como terminam varia.

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 o número de íons OH com o prefixo do numerador grego^– indicado na fórmula de acordo com a nomenclatura sistemática. E 'hidróxido de magnésio', terminando com o sufixo –ico porque é o máximo e "único" estado de oxidação do magnésio, de acordo com a nomenclatura tradicional.

Os demais nomes, como brucita ou magnésia do leite, embora estejam diretamente relacionados a esse composto, não é conveniente referir-se a ele no sólido mais puro, ou como composto inorgânico (reagente, matéria-prima, etc.).

Formulários

Neutralizador

Mg (OH)₂ Deve a sua baixa solubilidade em água ao facto de ser um excelente neutralizador da acidez; caso contrário, basificaria o meio, fornecendo grandes concentrações de íons OH^–, assim como outras bases (eletrólitos fortes).

Assim, Mg (OH)₂ mal libera OH^–, ao reagir com íons H₃OU⁺ para formar o complexo aquoso de magnésio, também mencionado acima. Sendo capaz de neutralizar a acidez de meios aquosos, é utilizado para o tratamento de águas residuais.

Também é um aditivo para alimentos, fertilizantes e certos produtos de higiene pessoal, como pasta de dente, pois reduz sua acidez.

Antiácido

Por ser ligeiramente solúvel em água, pode ser ingerido sem arriscar os efeitos de seus íons OH^– (Dissocia-se muito pouco como um eletrólito fraco).

Essa característica, vinculada ao item anterior, o torna um antiácido para o tratamento de azia, doenças gastrointestinais, indigestão e constipação, comercializado sob a fórmula do leite de magnésia.

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

Retardante de fogo

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

O mineral brucita costuma ser utilizado industrialmente para esse fim, destinado como enchimento em determinados materiais, como plásticos de diversos polímeros (PVC, resinas, borrachas), cabos ou tetos.

Catalisador

Mg (OH)₂ sintetizado como nanoplacas, tem se mostrado eficiente em catalisar reduções químicas; por exemplo, 4-nitrofenol (Ph-NO₂) a 4-aminofenol (Ph-NH₂) Da mesma forma, apresentam atividade antibacteriana, podendo ser utilizados como agente terapêutico.

Adsorvente

Alguns sólidos de Mg (OH)₂ podem ser bastante porosos, dependendo do método de 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 em correntes de água.

Referências

Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
Wikipedia. (2019). Hidróxido de magnésio. Recuperado de: en.wikipedia.org
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