Óxido de magnesio

El óxido de magnesio (MgO), o magnesia, es un mineral sólido blanco higroscópico que se presenta de forma natural como periclasa y es una fuente de magnesio. (ver también óxido). Tiene una fórmula empírica de MgO y consta de una red de iones Mg²⁺ e iones O²⁻ unidos por enlaces iónicos. El hidróxido de magnesio se forma en presencia de agua (MgO + H₂O → 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 magnesia negra, un mineral negro que contiene lo que ahora se conoce como manganeso.

Óxidos relacionados

Mientras que el "óxido de magnesio" normalmente se refiere a MgO, también se conoce el compuesto peróxido de magnesio MgO₂. Según la predicción de la estructura cristalina evolutiva, el MgO₂ es termodinámicamente estable a presiones superiores a 116 GPa (gigapascales) y es 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 vibratorias de los cristales.

Propiedades eléctricas

El MgO puro no es conductivo y tiene una alta resistencia a la corriente eléctrica a temperatura ambiente. El polvo puro de MgO tiene una relativa permittividad entre 3.2 y 9.9 k{displaystyle k} con una pérdida dieléctrica aproximada de tan(δ)³ a 1kHz.

Producción

El óxido de magnesio se produce por calcinación de carbonato de magnesio o hidróxido de magnesio. Este último se obtiene mediante el tratamiento de cloruro de magnesio MgCl
₂ soluciones, generalmente agua de mar, con agua de cal o lechada de cal.

Mg²⁺ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂ + Ca²⁺

La calcinación a diferentes temperaturas produce óxido de magnesio de diferente reactividad. Las altas temperaturas de 1500 a 2000 °C disminuyen el área de superficie disponible y producen magnesia calcinada a muerte (a menudo llamada quemada a muerte), una forma no reactiva que se usa como refractario. Las temperaturas de calcinación de 1000 a 1500 °C producen magnesia de combustión intensa, que tiene una reactividad limitada y la calcinación a temperaturas más bajas (700 a 1000 °C) produce magnesia de combustión ligera, 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 el dióxido de carbono del aire.

Aplicaciones

Elementos calefactores

El MgO es apreciado como material refractario, es decir, un sólido que es física y químicamente estable a altas temperaturas. Tiene dos atributos útiles: alta conductividad térmica y baja conductividad eléctrica. Llenar los elementos calefactores superiores de la estufa Calrod en espiral en las estufas eléctricas de la cocina es un uso importante. "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 agricultura, química, construcción, medio ambiente y otras industrias. aplicaciones." El MgO se utiliza como material refractario básico para crisoles.

Ignífugo

Es uno de los principales ingredientes ignífugos de 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 los hongos, y resistencia.

Mantas de gas

La mayoría de los mantos de gas utilizan óxido de magnesio. Las primeras iteraciones, como la canasta Clamond, usaban solo esto. Las versiones posteriores usan ~60% de óxido de magnesio, y el resto se compone de otros componentes como el óxido de lantano o el óxido de itrio. Otra excepción serían los mantos de gas toriado.

Usos de nicho

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

El óxido de magnesio se usa ampliamente en las industrias de remediación de suelos y aguas subterráneas, tratamiento de aguas residuales, tratamiento de agua potable, tratamiento de emisiones al aire y tratamiento de desechos por su capacidad de amortiguación de ácidos y su eficacia relacionada en la estabilización de especies de metales pesados disueltos.

Muchas especies de metales pesados, como el plomo y el cadmio, son más solubles en agua con un pH ácido (menos de 6) y con un pH alto (más de 11). La solubilidad de los metales afecta la biodisponibilidad de las especies y la movilidad del suelo y los sistemas de aguas subterráneas. La mayoría de las especies de metales son tóxicas para los humanos en ciertas concentraciones, por lo tanto, es imperativo minimizar la biodisponibilidad y movilidad de los metales.

El MgO granular a menudo se mezcla con suelos o materiales de desecho contaminados con metales, que también suelen tener un pH bajo (ácido), para llevar el pH al rango de 8 a 10, donde la mayoría de los metales se encuentran en sus solubilidades más bajas (básico). Los complejos de hidróxido de metal tienen tendencia a precipitarse de una solución acuosa en el rango de pH de 8 a 10. El MgO es ampliamente considerado como el compuesto de estabilización de metales más efectivo en comparación con el cemento Portland, la cal, los productos de polvo de horno, los productos de desecho de la generación de energía y varios productos patentados debido a la capacidad amortiguadora superior, la rentabilidad y la facilidad/seguridad del MgO. de manipulación.

La mayoría de los productos, si no todos, que se comercializan como tecnologías de estabilización de metales crean condiciones de pH muy altas en los acuíferos, mientras que el MgO crea una condición acuífera ideal con un pH de 8 a 10. Además, el magnesio, un elemento esencial para la mayoría de los sistemas biológicos, se proporciona a las poblaciones microbianas del suelo y las aguas subterráneas durante la remediación de metales asistida por MgO como un beneficio adicional.

Médica

(feminine)

El óxido de magnesio se usa para aliviar la acidez estomacal 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. En cantidades suficientes para obtener un efecto laxante, los efectos secundarios del uso a largo plazo rara vez pueden causar la formación de enterolitos, lo que resulta en una obstrucción intestinal.

Otro

• Como aditivo alimenticio, se utiliza como agente anticacista. Es conocido por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. para productos de cacao; guisantes enlatados; y postre congelado. Tiene un número E de E530.
• Se utilizó históricamente como un color blanco de referencia en colorimetría, debido a sus buenas propiedades de difusión y reflectividad. Se puede fumar sobre la superficie de un material opaco para formar una esfera integrada.
• Se utiliza extensamente como aislante eléctrico en elementos de calefacción tubular. Hay varios tamaños de malla disponibles y los más utilizados son 40 y 80 malla por la American Foundry Society. El amplio uso se debe a su alta resistencia dieléctrica y conductividad térmica media. MgO generalmente se tritura y compacta con mínimos airgaps o vacíos. La industria de calefacción eléctrica también experimentó con óxido de aluminio, pero ya no se utiliza.
• Como reactivo en la instalación del grupo carboxybenzyl (Cbz) utilizando cloroformato benzyl en EtOAc para la protección N de las aminas y amides.
• También se utiliza como aislante en cable eléctrico resistente al calor.
• Se ha demostrado que el dopaje MgO inhibe efectivamente el crecimiento del grano en la cerámica y mejora su dureza de fractura transformando el mecanismo de crecimiento del crack en nanoescala.

• El MgO presionado se utiliza como material óptico. Es transparente de 0,3 a 7 μm. El índice refractivo es de 1,72 a 1 μm y el número de abadía es de 53.58. A veces es conocido por el nombre de marca de Eastman Kodak Irtran-5, aunque esta designación es obsoleta. El MgO puro cristalino está disponible comercialmente y tiene un pequeño uso en óptica infrarroja.
• MgO está empaquetado en bolsas alrededor de residuos transuranicos en las células de eliminación (paneles) en la Planta Pilota de Isolación de Residuos, como CO₂ getter para minimizar la complejidad de uranio y otros actinides por iones de carbonato y así limitar la solubilidad de los radionúclidos. El uso de MgO es preferido a este de CaO como 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 inferior de ~ 10.5 en caso de entrada accidental de agua en las capas de sal seca mientras que el más soluble Ca (OH)
  ₂ crearía un pH más alto de 12.5 (condiciones alcalinas fuertes). El Mg²⁺
  cation siendo la segunda cation más abundante en el agua del mar y en el rocksalt, se espera también que la liberación potencial de iones de magnesio que disuelven en brines intruyendo el repositorio geológico profundo minimicen las perturbaciones geoquímicas.
• MgO tiene un lugar importante como fertilizante de planta comercial y como pienso animal.
• Una solución aerosolizada de MgO se utiliza en la gestión de la ciencia de la biblioteca y las colecciones para la deacidificación de los 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, disminuyendo así la tasa de deterioro.
• MgO también se utiliza como revestimiento protector en pantallas de plasma.
• El óxido de magnesio se utiliza como barrera de óxido en los dispositivos de torsión. Debido a la estructura cristalina de sus películas delgadas, que pueden ser depositadas por magnetron sputtering, por ejemplo, muestra características superiores a las del Al morfo comúnmente utilizado₂O₃. En particular, se ha logrado la polarización del giro de alrededor del 85% con MgO frente al 40–60 % con óxido de aluminio. El valor de la magnetoresistencia del túnel también es significativamente mayor para MgO (600% a temperatura ambiente y 1,100 % a 4.2 K) que Al₂O₃ (ca. 70% a temperatura ambiente).

Precauciones

La inhalación de vapores de óxido de magnesio puede causar fiebre por vapores metálicos.