HIDRÓXIDO DE MAGNÉSIO: ESTRUTURA, PROPRIEDADES, NOMENCLATURA, USOS - QUÍMICA - 2025

O hidróxido de magnésio é um composto inorgânico que tem a fórmula química de 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 e rica em magnésio.

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

Amostra sólida de hidróxido de magnésio. Fonte: Chemical Interest

Na imagem superior são mostrados alguns sólidos de hidróxido de magnésio, 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. Suas cargas positivas desempenham um papel importante nessas camadas devido à substituição do Mg ²⁺ por cátions trivalentes e às espécies confinadas entre as paredes compostas por ânions OH ^-.

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

Estrutura

Fórmula e octaedro

Íons que constituem o hidróxido de magnésio. Fonte: Claudio Pistilli

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

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

Assim, forma-se o octaedro Mg (OH) ₆, onde os átomos de oxigênio evidentemente provêm do OH ^-; e a estrutura cristalina agora depende da consideração de tais octaedros e de como eles interagem uns com os outros.

De fato, 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

Estrutura de camada dupla de hidróxido de magnésio. Fonte: Smokefoot

A imagem superior mostra a estrutura da dupla camada de hidróxido de magnésio (LDH, por sua sigla em inglês: Layered double hydroxides). As esferas verdes representam os íons Mg ²⁺, que poderiam ser substituídos por outros com carga maior para gerar carga positiva na camada.

Observe que ao redor de cada Mg ²⁺ existem seis esferas vermelhas conectadas às suas respectivas esferas brancas; isto é, as unidades octaédricas Mg (OH) ₆. O OH ^- atua como uma ponte para unir dois Mg ²⁺ de planos diferentes, o que faz com que as camadas se entrelacem.

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 Mg (OH) ₆ unidades juntas.

Moléculas neutras (como álcoois, amônia e nitrogênio) ou mesmo ânions podem ser alojados entre essas camadas, dependendo de quão positivos eles são (se houver íons Al ³⁺ ou Fe ³⁺ substituindo Mg ²⁺). O "material de enchimento" destas espécies é confinada pelas superfícies compostas do OH ^- aniões.

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 pulverulento 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) + H ₂ O (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, à medida que o pH diminui (ou aumenta a acidez), sua solubilidade aumenta devido à formação do complexo aquoso Mg (OH ₂) ₆.

Por outro lado, se o Mg (OH) ₂ tiver absorvido o CO ₂, ele irá liberar o gás aprisionado na forma de efervescência quando dissolvido em 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?

Cristal vítreo azul pastel do mineral brucita. Fonte: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

O hidróxido de magnésio pode ser encontrado na natureza como o mineral brucita, que se caracteriza pela 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 Mg ²⁺, como Al ³⁺, Fe ³⁺, Zn ²⁺ e Mn ²⁺. Seus minérios podem ser encontrados em diferentes regiões ou lagos da 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.

Este mineral é um dos males que afetam os cimentos e o concreto, pois tende a se expandir e causar fraturas nos mesmos. Porém, como não absorve CO ₂, 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 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 com o prefixo do numerador grego o número de iões OH ^- indicados 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, segundo a nomenclatura tradicional.

Os demais nomes, como brucita ou magnésia do leite, embora diretamente relacionados a este composto, não devem ser referidos quando se trata de sólido mais puro, ou como composto inorgânico (reagente, matéria-prima, etc.).

Formulários

Neutralizador

O Mg (OH) ₂ deve à sua baixa solubilidade em água o fato de ser um excelente neutralizador da acidez; caso contrário, basificaria o meio, fornecendo grandes concentrações de íons OH ^-, como fazem outras bases (eletrólitos fortes).

Assim, o Mg (OH) ₂ quase não libera OH ^-, ao mesmo tempo que reage com os íons H ₃ O ⁺ para formar o complexo magnésio aquoso, também citado acima. Sendo capaz de neutralizar a acidez de meios aquosos, é destinado ao 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

Sendo ligeiramente solúvel em água, pode ser ingerido sem arriscar os efeitos de seus íons OH ^- (ele se dissocia 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 com 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 o 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 brucite é frequentemente utilizado industrialmente para este fim, destinado como enchimento em determinados materiais, como plásticos de diversos polímeros (PVC, resinas, borrachas), cabos ou tectos.

Catalisador

O Mg (OH) ₂ sintetizado na forma de nanoplacas tem se mostrado eficiente para catalisar reduções químicas; por exemplo, 4-nitrofenol (Ph-NO ₂) a 4-aminofenol (Ph-NH ₂). 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, as moléculas de corante podem se adsorver (em suas superfícies), clarificando a água. Por exemplo, eles são capazes de adsorver o corante índigo carmim presente em correntes de água.

Referências

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Hidróxido de magnésio. Recuperado de: en.wikipedia.org
3. Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2019). Hidróxido de magnésio. Banco de dados PubChem. CID = 14791. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Galerias de ametistas. (2014). O mineral brucite. Recuperado de: galleries.com
5. Henrist et al. (2003). Estudo morfológico de nanopartículas de hidróxido de magnésio
6. precipitado em solução aquosa diluída. Journal of Crystal Growth 249, 321-330.
7. Saba J., Shanza RK, Muhammad RS (2018). Síntese e análise estrutural de nanopartículas de hidróxido de magnésio mesoporoso como catalisador eficiente.
8. Thimmasandra Narayan Ramesh e Vani Pavagada Sreenivasa. (2015). Remoção de corante índigo carmim de solução aquosa usando hidróxido de magnésio como adsorvente. Journal of Materials, vol. 2015, Artigo ID 753057, 10 páginas. doi.org/10.1155/2015/753057