HYDROXYDE DE MAGNÉSIUM: STRUCTURE, PROPRIÉTÉS, NOMENCLATURE, UTILISATIONS - CHIMIE - 2025

L' hydroxyde de magnésium est un composé inorganique ayant la formule chimique Mg (OH) ₂. Dans sa forme pure, c'est un solide blanc terne d'aspect amorphe; Cependant, avec une teneur faible et exacte en impuretés, il se transforme en brucite solide cristalline, un minéral trouvé dans certains gisements dans la nature, et est une riche source de magnésium.

C'est un électrolyte ou une base faible, donc sa dissociation est faible en eau. Cette propriété fait du Mg (OH) ₂ un bon neutralisant d'acidité pour la consommation humaine; remède populairement connu sous le nom de suspension de lait de magnésie. C'est aussi un ignifuge en libérant de l'eau lors de sa décomposition thermique.

Échantillon solide d'hydroxyde de magnésium. Source: Intérêt chimique

L'image du haut montre des solides d'hydroxyde de magnésium, dans lesquels sa couleur blanche opaque peut être appréciée. Plus ils sont cristallins, ils développent des surfaces vitreuses et nacrées.

Sa structure cristalline est particulière car elle établit des cristaux hexagonaux à double couche, qui sont des conceptions prometteuses pour la conception de nouveaux matériaux. Leurs charges positives jouent un rôle important dans ces couches en raison de la substitution de Mg ²⁺ par des cations trivalents, et des espèces confinées entre les parois composées d'anions OH ^-.

D'autre part, d'autres applications dérivent en fonction de la morphologie des particules ou nanoparticules préparées; comme catalyseurs ou adsorbants. Dans chacun d'eux, le rapport 1: 2 est maintenu constant pour les ^ions Mg ²⁺: OH ^-, reflété dans la même formule Mg (OH) ₂.

Structure

Formule et octaèdre

Ions qui composent l'hydroxyde de magnésium. Source: Claudio Pistilli

L'image du haut montre les ions qui composent Mg (OH) ₂. Comme on peut le voir, il existe deux anions OH ^- pour chaque cation Mg ²⁺, qui interagissent électrostatiquement pour définir un cristal de structure hexagonale. La même formule indique que le rapport Mg: OH est de 1: 2.

Cependant, la véritable structure cristalline est un peu plus complexe que de supposer de simples ^ions Mg ²⁺ et OH ^-. En fait, le magnésium est caractérisé par un nombre de coordination de 6, de sorte qu'il peut interagir avec jusqu'à six OH ^-.

Ainsi, l'octaèdre Mg (OH) _{6 se forme}, où les atomes d'oxygène proviennent évidemment de l'OH ^-; et la structure cristalline repose maintenant sur la prise en compte de ces octaèdres et de la manière dont ils interagissent les uns avec les autres.

En fait, les unités Mg (OH) ₆ finissent par définir des structures à double couche qui, à leur tour, sont disposées dans l'espace pour donner naissance au cristal hexagonal.

Couche double

Structure à double couche d'hydroxyde de magnésium. Source: Smokefoot

L'image du haut montre la structure à double couche d'hydroxyde de magnésium (LDH). Les sphères vertes représentent les ions Mg ²⁺, qui pourraient être remplacés par d'autres avec une charge plus élevée pour générer une charge positive dans la couche.

Notez que autour de chaque Mg ^2+, il y a six sphères rouges reliées à leurs sphères blanches respectives; c'est-à-dire les unités octaédriques Mg (OH) ₆. L'OH ^- agit comme un pont pour joindre deux Mg ²⁺ de plans différents, ce qui rend les couches entrelacées.

De même, on observe que les atomes d'hydrogène pointent vers le haut et vers le bas et sont principalement responsables des forces intermoléculaires qui maintiennent ensemble les deux couches d'unités Mg (OH) ₆.

Des molécules neutres (comme les alcools, l'ammoniac et l'azote) ou même des anions peuvent être logés entre ces couches, selon leur degré de positif (s'il y a des ions Al ³⁺ ou Fe ³⁺ remplaçant Mg ²⁺). La "charge" de ces espèces est confinée par les surfaces composées des anions OH ^-.

Morphologies

Le verre hexagonal à double couche se développe lentement ou rapidement. Tout dépend des paramètres de synthèse ou de préparation: température, rapport molaire, agitation, solvants, réactifs comme source de magnésium, bases ou agents précipitants, etc. Au fur et à mesure que le cristal grandit, il définit la microstructure ou la morphologie de ses nanoparticules ou agrégats.

Ainsi, ces nanoparticules peuvent avoir des morphologies en forme de plaque, de plaquette ou de globule en forme de chou-fleur. De même, la distribution de leurs tailles peut changer, tout comme le degré de porosité des solides résultants.

Propriétés

Apparence physique

C'est un solide blanc, granuleux ou en poudre, et sans odeur.

Masse molaire

58,3197 g / mol.

Densité

3,47 g / ml.

Point de fusion

350 ° C A cette température, il se décompose en oxyde en libérant les molécules d'eau contenues dans ses cristaux:

Mg (OH) ₂ (s) => MgO (s) + H ₂ O (g)

Solubilité dans l'eau

0,004 g / 100 ml à 100 ° C; c'est-à-dire qu'il se dissout à peine dans l'eau bouillante, ce qui en fait un composé insoluble dans l'eau. Cependant, à mesure que le pH diminue (ou que l'acidité augmente), sa solubilité augmente en raison de la formation du complexe aqueux, Mg (OH ₂) ₆.

En revanche, si Mg (OH) ₂ a absorbé du CO ₂, il libère le gaz piégé sous forme d'effervescence lorsqu'il est dissous dans un milieu acide.

Indice de réfraction

1 559

pH

Une suspension aqueuse de celui-ci a un pH qui varie entre 9,5 et 10,5. Bien que ces valeurs soient normales, elles reflètent sa faible basicité par rapport aux autres hydroxydes métalliques (comme NaOH).

Capacité thermique

77,03 J / mol K

Où est-il situé?

Cristal vitreux bleu pastel de la brucite minérale. Source: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

L'hydroxyde de magnésium peut être trouvé dans la nature sous forme de brucite minérale, qui se caractérise par sa couleur blanche transparente, avec des tons verts ou bleuâtres selon ses impuretés. De même, la brucite fait partie de certaines argiles, comme le chlorite, car elle est prise en sandwich entre les couches de silicates, jointes par des ions métalliques.

Dans la brucite, il existe d'autres ions en plus du Mg ²⁺, tels que Al ³⁺, Fe ³⁺, Zn ²⁺ et Mn ²⁺. Ses minerais se trouvent dans différentes régions ou lacs d'Écosse, du Canada, d'Italie et des États-Unis.

Physiquement, ses cristaux ressemblent à du verre fondu (image du haut), avec des couleurs blanches, grisâtres, bleuâtres ou verdâtres, et transparents dans de rares spécimens.

Ce minéral est l'un des maux qui affectent les ciments et le béton, car il a tendance à se dilater et à provoquer des fractures. Cependant, il n'absorbe pas de CO ₂, donc sa calcination ne contribue pas à l'effet de serre et, par conséquent, c'est une source minéralogique appropriée (et la plus riche) pour obtenir du magnésium, en plus de l'eau de mer.

Nomenclature

Mg (OH) ₂ a jusqu'à trois noms acceptés par l'IUPAC (en dehors de la minéralogie ou de la médecine). Ceux-ci sont très similaires les uns aux autres, car la façon dont ils se terminent varie à peine.

Par exemple, «hydroxyde de magnésium» correspond à son nom selon la nomenclature du stock, en omettant (II) à la fin car +2 est presque par défaut le seul état d'oxydation du magnésium.

«Dihydroxyde de magnésium», indiquant avec le numérateur grec préfixe le nombre d'ions OH ^- indiqué dans la formule selon la nomenclature systématique. Et «l'hydroxyde de magnésium», se terminant par le suffixe –ico car c'est l'état d'oxydation maximal et «unique» du magnésium, selon la nomenclature traditionnelle.

Les autres noms, tels que la brucite ou la magnésie du lait, bien qu'ils soient directement liés à ce composé, il ne faut pas y faire référence lorsqu'il s'agit de son solide le plus pur, ou comme un composé inorganique (réactif, matière première, etc.).

Applications

Neutralisant

Le Mg (OH) ₂ doit à sa faible solubilité dans l'eau le fait qu'il est un excellent neutralisant de l'acidité; sinon, il basifierait le milieu en fournissant de grandes concentrations d'ions OH ^-, comme le font d'autres bases (électrolytes forts).

Ainsi, Mg (OH) ₂ libère à peine OH ^-, en même temps il réagit avec les ions H ₃ O ⁺ pour former le magnésium aqueux complexe, également mentionné ci-dessus. Pouvant neutraliser l'acidité des milieux aqueux, il est destiné au traitement des eaux usées.

C'est également un additif aux aliments, aux engrais et à certains produits d'hygiène personnelle, comme le dentifrice, car il réduit leur acidité.

Antiacide

Étant légèrement soluble dans l'eau, il peut être ingéré sans risquer les effets de ses ions OH ^- (il se dissocie très peu en électrolyte faible).

Cette caractéristique, liée à la sous-section ci-dessus, en fait un antiacide pour traiter les brûlures d'estomac, les maladies gastro-intestinales, l'indigestion et la constipation, vendu sous la formule du lait de magnésie.

D'autre part, le lait de magnésie aide également à combattre les aphtes gênants (les plaies blanches et rouges qui apparaissent dans la bouche).

Retardateur de flamme

Dans la section des propriétés, il a été mentionné que le Mg (OH) _{2 se} décompose en libérant de l'eau. Précisément, cette eau aide à arrêter l'avancée des flammes, puisqu'elles absorbent la chaleur pour se vaporiser et, à leur tour, les vapeurs diluent les gaz combustibles ou inflammables.

La brucite minérale est souvent utilisée industriellement à cet effet, destinée comme charge dans certains matériaux, tels que les plastiques de différents polymères (PVC, résines, caoutchoucs), les câbles ou les plafonds.

Catalyseur

Le Mg (OH) ₂ synthétisé sous forme de nanoplaques s'est avéré efficace pour catalyser les réductions chimiques; par exemple, du 4-nitrophénol (Ph-NO ₂) au 4-aminophénol (Ph-NH ₂). De même, ceux-ci ont une activité antibactérienne, ils pourraient donc être utilisés comme agent thérapeutique.

Adsorbant

Certains solides de Mg (OH) ₂ peuvent être assez poreux, selon la méthode de leur préparation. Par conséquent, ils trouvent une application comme adsorbants.

Dans les solutions aqueuses, les molécules de colorant peuvent s'adsorber (sur leurs surfaces), clarifiant l'eau. Par exemple, ils sont capables d'adsorber le colorant indigo carmin présent dans les courants d'eau.

Références

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