Óxido de magnesio: estructura, propiedades, nomenclatura, usos
El óxido de magnesio es un sólido inorgánico blanco cristalino conocido también con el nombre de magnesia. Su fórmula química es MgO y se forma mediante la oxidación del metal magnesio por el oxígeno.
A menudo se encuentra como un mineral natural denominado periclasa. Sin embargo, la periclasa no es una fuente importante del MgO. En la naturaleza se encuentra comúnmente como grupos de cristales en el mármol.
No forma rocas o depósitos de cristales debido a que en contacto con el vapor de agua de la atmósfera se convierte en hidróxido de magnesio (Mg(OH)2).
A nivel industrial se puede obtener de varias formas: calcinando carbonato de magnesio (magnesita), calcinando hidróxido de magnesio, a partir de la caliza dolomítica, mediante agua de mar y pirolisis del cloruro de magnesio, entre otros métodos.
La producción de magnesia partiendo de magnesita comenzó hace poco más de 100 años en Austria. Desde entonces, la magnesia tiene varias aplicaciones técnicas debido a su alto punto de fusión, resistencia química, alta conductividad térmica, baja conductividad eléctrica y a su actividad biológica.
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La estructura cristalina del MgO es cúbica, centrada en las caras, similar a la red del cristal del cloruro de sodio (NaCl).
La magnesia forma cristales cúbicos hexaoctahédricos, que pueden ser incoloros, verdes o marrones.
El mineral periclasa es un pequeño octaedro, siendo menos comúnmente un cubo-octaedro o dodecaedro.
– Magnesia.
– Periclasa.
– Oxomagnesium.
Es sólido, cristalino y blanco. Aunque la presencia de impurezas de hierro le imparte una coloración verdosa o marrón según el grado de oxidación del hierro.
5,5-6.
40,304 g/mol.
2827 ºC.
3,581 g/cm3
Prácticamente insoluble en agua:
0,00062 g por cada 100 mL a 20 ºC.
0,0086 g por cada 100 mL a 30 ºC.
Insoluble en etanol.
En solución acuosa saturada: 10,3.
Transparente. Color: incoloro, blanco grisáceo, amarillo parduzco, incoloro en luz transmitida.
1,7355 a 589 nm.
1,7283 a 750 nm.
– Tiene una alta conductividad térmica y una alta resistividad eléctrica.
– Es higroscópico, es decir, absorbe fácilmente agua de la atmósfera. En medio acuoso se combina con el agua para formar hidróxido de magnesio.
– Es estable en atmósfera oxidante hasta los 2300 ºC y hasta los 1700 ºC en atmósfera reductora.
– Es compatible con la mayoría de los compuestos químicos, excepto con ácidos fuertes y oxidantes fuertes, entre otros.
– Luego de ignición a altas temperaturas, el óxido de magnesio es relativamente inerte.
– No es tóxico. Sin embargo, debe tenerse precauciones al manipularlo en forma de polvo cuando este posee un pequeño tamaño de partícula.
– Sus cristales tienen un alto poder reflectante tanto en el espectro visible como en el ultravioleta cercano.
Hay varios grados de MgO que son suplidos comercialmente:
Es una forma altamente reactiva del óxido de magnesio producida calcinando o quemando magnesita cruda (MgCO3) o hidróxido de magnesio (Mg(OH)2) a temperaturas relativamente bajas, pero por encima de la temperatura de descomposición de dichos materiales, entre 700 y 1000ºC.
También se denomina magnesia cáustica calcinada, óxido de magnesio calcinado, óxido de magnesio reactivo, magnesia levemente quemada (traducción del inglés light-burned), entre otros nombres.
La magnesia cáustica puede ser quemada a mayor temperatura para dar magnesia sinterizada.
Se produce cuando la magnesita se calcina a temperaturas de 1000 a 1500 ºC. Su reactividad se ha reducido comparada con la magnesia cáustica.
Cuando se calcina la magnesita a temperaturas entre 1500 y 2000 ºC se obtiene la magnesia “quemada a muerte” (traducción del inglés dead-burned), también llamada magnesia refractaria o magnesia fundida.
La magnesia fundida también se obtiene por fusión de la magnesia cáustica en un arco eléctrico. Debido a estos tratamientos su reactividad ha sido casi totalmente eliminada.
Este tipo de magnesia es generalmente modelada por presión y temperatura, sin llegar a la temperatura de fusión. Con ello se llega a producir piezas de gran dureza, denominándose magnesia sinterizada. Es esencialmente estable frente a la humedad y el dióxido de carbono atmosférico.
El MgO se usa en la producción de magnesio metálico.
Debido a su alta reactividad sus aplicaciones industriales son muy variadas.
Se emplea como materia prima para hacer cemento.Se usa en la industria de la construcción, por ejemplo, como aglutinante. En este caso, se mezcla con soluciones concentradas de sales de magnesio y una pequeña cantidad de fosfato de sodio.
Se obtiene así un material extremadamente duro. Aunque no es un cemento verdadero, pues no es estable en agua, puede usarse como mastique o recubrimiento protector.
La magnesia cáustica también se usa en tableros livianos de construcción para aislamiento térmico y acústico. Se fabrican añadiendo sulfato de magnesio como aglutinante y lana mineral. Resultan láminas altamente no-inflamables.
Es una base débil, por lo que sirve como neutralizador de ácidos y se usa en lavado de gases de chimenea, como aditivo para lubricantes y para combustibles.
Sirve como relleno en la industria del plástico y gomas, pues permite el ajuste de la viscosidad y rigidez de estos materiales.
Se usa en la industria del papel y celulosa pues participa en la digestión con bisulfito. También como absorbente de humedad en bibliotecas o para la preparación de cosméticos. Además, en la industria farmacéutica es muy valorado como antiácido, aliviador de la indigestión y laxante suave.
Debido a su estrecho intervalo de reactividad, se usa en aplicaciones donde se requiere una degradación lenta. Por ejemplo, en los suplementos de alimentos para animales. Esto se debe a que, bajo algunas condiciones, el ganado puede sufrir de deficiencia de magnesio si es alimentado solo con forraje.
Por otra parte, se sabe que el magnesio (Mg) es un elemento constituyente de la clorofila. Por ello, es considerado un nutriente esencial de las plantas y usado como fertilizante. La forma de añadir magnesio a las plantas es como magnesia.
Este tipo de MgO puede usarse en variedad de aplicaciones: cerámicas, tratamiento de aguas de desecho (como adsorbente de cationes en la remoción de metales), curtido de cuero y materia prima para magnesia fundida.
El MgO tiene el punto de fusión más alto entre los óxidos de costo moderado y es, por lo tanto, una materia prima para ladrillos refractarios y otras cerámicas refractarias. Es el único material, después del óxido de circonio (ZrO2), que puede aguantar un prolongado calentamiento por encima de 2000 ºC.
Este grado refractario de MgO se emplea en la industria del acero para hacer envolturas protectoras y recubrimientos reemplazables de equipos que manejan acero fundido, como hornos de muy alta potencia.
Los bloques de magnesia sinterizada poseen una alta capacidad de almacenamiento de calor y una alta conductividad térmica (conducen muy bien el calor).
El calor generado por un elemento de calentamiento se transfiere al bloque de magnesia y aumenta su temperatura. Por esta razón se emplean en dispositivos de almacenamiento en caliente.
Se usa como material aislante en la industria de calentamiento eléctrico relacionada con artefactos domésticos. Por ejemplo, para elementos tubulares de calentamiento de hornos de cocina, lavadoras, máquinas de café, planchas eléctricas o radiadores, entre otros.
El alto poder reflectante de los cristales de MgO en el espectro visible y UV cercano ha conducido a su uso como reflector en instrumentos ópticos y como cristales únicos en ventanas ópticas y lentes. También se emplea como estándar de color blanco.
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