Магнезия кальцинированная: свойства и применение¶

Магнезия кальцинированная (оксид магния, MgO) — неорганическое соединение магния с кислородом, представляющее собой белый порошок без запаха, практически нерастворимый в воде. Вещество относится к классу основных оксидов и получается путём термического разложения природных магнийсодержащих минералов, чаще всего карбоната магния (магнезита) или гидроксида магния. Название «кальцинированная» отражает способ производства: сырьё прокаливают («кальцинируют») при высоких температурах, в результате чего удаляются вода и углекислый газ, а остаётся чистый оксид магния.

¶Общие сведения

Химическая формула MgO. Молярная масса — 40,30 г/моль. Плотность около 3,58 г/см³. Температура плавления — примерно 2852 °C, температура кипения — около 3600 °C, что делает оксид магния одним из наиболее тугоплавких распространённых оксидов. Вещество не проводит электрический ток в твёрдом состоянии, но проявляет полупроводниковые свойства при высоких температурах.

В воде оксид магния растворяется крайне слабо, однако при взаимодействии с водой образует гидроксид магния Mg(OH)₂ — реакция идёт медленно и заметнее для активных (непрокалённых) форм. Хорошо растворяется в разбавленных кислотах с образованием соответствующих солей магния.

¶Получение и виды

Промышленное получение основано на обжиге магнезита (MgCO₃) или брусита (Mg(OH)₂). В зависимости от температуры прокаливания различают несколько форм:

• Лёгкая (активная) магнезия — получается при относительно невысоких температурах (до ~900 °C), обладает большой удельной поверхностью и высокой химической активностью.
• Тяжёлая (кальцинированная) магнезия — продукт высокотемпературного обжига (выше 1400 °C), имеет меньшую удельную поверхность, большую плотность и пониженную реакционную способность.
• Плавленый периклаз — получается при температуре свыше 2800 °C, отличается максимальной плотностью и огнеупорностью.

Также оксид магния извлекают из морской воды и природных рассолов, осаждая гидроксид магния с последующим прокаливанием.

¶Физико-химические свойства

Оксид магния проявляет основные свойства: реагирует с кислотами, образуя соли, и с водой — с образованием гидроксида. При сплавлении с оксидами кремния, алюминия и других металлов образует сложные соединения (силикаты, алюминаты), что лежит в основе его применения в огнеупорной керамике. Вещество химически устойчиво, нетоксично, негорюче.

Кристаллическая решётка — кубическая типа каменной соли (структура NaCl). Именно высокая энергия кристаллической решётки обусловливает тугоплавкость и твёрдость материала.

¶Применение

¶Промышленность и строительство

Основная часть производимого оксида магния идёт на изготовление огнеупорных материалов: кирпича, футеровки металлургических печей, тиглей, литейных форм. Огнеупоры на основе MgO выдерживают температуры свыше 2000 °C и применяются в чёрной и цветной металлургии, цементной и стекольной промышленности.

В строительстве оксид магния входит в состав магнезиальных вяжущих (магнезиальный цемент, ксилолит), используемых для полов, стяжек и отделочных материалов. Такие составы быстро твердеют и обладают высокой прочностью.

¶Сельское хозяйство

В агрономии кальцинированную магнезию применяют как магниевое удобрение и средство для известкования кислых почв. Магний необходим растениям для фотосинтеза, поэтому его дефицит снижает урожайность. В составе комбикормов оксид магния служит источником магния для животных.

¶Медицина и фармацевтика

В медицине оксид магния известен как антацидное и слабительное средство: он нейтрализует избыточную соляную кислоту в желудке и применяется при запорах. Вещество входит в состав некоторых зубных паст и пищевых добавок. В фармацевтике его используют как вспомогательное вещество и наполнитель.

¶Прочие области

Оксид магния применяется в производстве трансформаторной стали, как катализатор в химических процессах, как добавка в резины и пластмассы, в качестве белого пигмента и наполнителя, а также в оптике и электронике. В спорте «магнезия» (часто в смеси с карбонатом магния) используется для улучшения сцепления рук со снарядом у гимнастов и тяжелоатлетов.

¶Безопасность

Оксид магния относится к малоопасным веществам. При работе с порошком возможна пылевая нагрузка на дыхательные пути, поэтому рекомендуется использовать средства защиты. Вещество негорюче, не образует взрывоопасных смесей, не является токсичным при обычных условиях. При попадании в глаза пыль вызывает раздражение механического характера.

¶Отличие от других форм магнезии

Термин «магнезия» исторически применялся к разным соединениям. Жжёная (кальцинированная) магнезия — это оксид MgO. Сульфат магния (MgSO₄·7H₂O) называют «английской солью», а гидроксид магния — «магнезиальным молоком». Эти вещества отличаются по составу, свойствам и областям применения, хотя и содержат один и тот же элемент — магний.