氧化镁
编辑氧化镁(MgO)，又称镁砂，是一种白色吸湿性固体矿物，以方镁石的形式存在于自然界中，是冶镁(或氧化物)的原料。它有氧化镁的经验公式，由Mg²+离子和O2-离子通过离子键结合在一起组成晶格，在水的存在下形成氢氧化镁 (MgO + H2O → Mg(OH)2)，但是通过加热使水分分离，氢氧化镁可以反过来形成氧化镁。
氧化镁在历史上被称为白镁氧(字面意思是含有氧化镁的白色矿物-以及其他可以生成氧化镁的来源，比如碳酸镁)，以区别于黑镁砂，一种含锰的黑色矿物。
虽然“镁氧化物”通常指氧化镁，但过氧化镁也是其中一种化合物。根据演化晶体结构预测，[1] 过氧化镁在116 GPa(千兆帕斯卡)以上的压力下是热力学稳定的，半导电低价氧化物Mg3O2在500 GPa以上是热力学稳定的。由于氧化镁的稳定性，它被用作研究晶体振动特性的模型系统。[2]
1 生产方法编辑
2 应用领域编辑
氧化镁被认为是一种耐火材料，即在高温下具有物理和化学稳定性。它有两个有用的属性:高导热性和低导电性。迄今为止，耐火材料工业消耗了世界上大部分的氧化镁，2004年，耐火材料工业消耗了美国约56 %的氧化镁，其余44 %用于农业、化学、建筑、环境和其他工业应用，[5]氧化镁被用作坩埚的基本耐火材料。
氧化镁是建筑材料中的主要防火成分。氧化镁墙板作为一种建筑材料，具有几个优异的特性:防火、防白蚁、防潮、防霉和高强度。
2.1 生态用途
氧化镁是干法水泥厂硅酸盐水泥的成分之一。
氧化镁因其酸缓冲能力和稳定溶解重金属物种的相关效力而被广泛应用于土壤和地下水修复、废水处理、饮用水处理、空气排放处理和废物处理行业。
许多重金属，如铅和镉，在酸性pH(<6)和高pH(>11)下最易溶于水。金属的溶解度影响金属的生物利用度以及土壤和地下水系统的流动性。大多数金属物种在一定浓度下对人体有毒，因此必须将金属的生物利用度和迁移率降至最低。
粒状氧化镁通常被混入金属污染的土壤或废料中，这些土壤或废料通常也具有低(酸性)pH，以便将pH控制在8-10的范围内，在此范围内大多数金属的溶解度最低。金属氢氧化物络合物在8–10的pH范围内有从水溶液中沉淀出来的趋势。氧化镁因其优越的缓冲能力、成本效益和操作简便/安全，被广泛认为是与硅酸盐水泥、石灰、窑粉产品、发电废料和各种专利产品相比最有效的金属稳定剂。
大多数情况下，如果不是所有作为金属稳定技术销售的产品，都会在含水层中创造了非常高的酸碱度条件，而氧化镁创造了一个pH为8-10的理想含水层条件。此外，镁是大多数生物系统的基本元素，在氧化镁辅助金属修复过程中，镁可作为额外的益处提供给土壤和地下水微生物种群。
2.2 医学用途
氧化镁在水中溶解度低，很难被肠道吸收。因此，氧化镁对治疗镁缺乏症是相对无效的。氧化镁作为抗酸剂、镁补充剂和短期泻药，可用于缓解胃灼热和消化不良。它也用于改善消化不良的症状。氧化镁的副作用可能包括恶心和痉挛。[6]长期使用的副作用包括导致肠梗阻的肠结石，大量使用会产生轻泻作用。[7]
2.3 其他用途
- 作为食品添加剂，氧化镁被用作抗结块剂。美国食品和药物管理局已批准其用于可可产品、豌豆罐头、和冷冻甜点。[8] 它的E号是E530。
- 由于其良好的漫射和反射性能，氧化镁被用作比色法中的参考白色。[9]它可以被烟熏到不透明材料的表面，形成一个一体的球。
- 氧化镁被广泛用作管状结构加热元件中的电绝缘体。根据美国铸造协会，有几种筛孔尺寸可供选择，最常用的是40和80目。它被广泛使用是由于其具有高的介电强度和平均的热导率。氧化镁通常以最小的气隙或空隙压碎和压实。电加热工业也用氧化铝做实验，但现在不再使用了。
- 氧化镁也被用作耐热电缆的绝缘体。
- 氧化镁掺杂通过改变纳米尺度的裂纹扩展机制，有效抑制了陶瓷中晶粒的生长，提高了陶瓷的断裂韧性。[10]
- 压制氧化镁可被用作光学材料。它在厚度从0.3到7微米范围内是透明的，在厚度为1微米时折射率为1.72，阿贝数为53.58。伊斯曼柯达公司的商标名为Irtran-5，现在这个名称已经过时了。结晶纯氧化镁可从市场上买到，在红外光学中用途很小。[11]
- 氧化镁被包裹在废物隔离试验工厂的超铀废物周围，以控制放射性核素的溶解度。[12]
- 氧化镁作为商业植物肥料和动物饲料占有重要地位。[13][14]
- 氧化镁的雾化溶液用于图书馆学和馆藏管理，用于对有风险的纸质物品进行脱酸。在这个过程中，氧化镁(和类似的化合物)的碱性中和了低质量纸张相对高的酸性，从而减缓了变质的速度。[15]
- 氧化镁也用作等离子显示器的保护涂层。
- 氧化镁被用作自旋隧道器件中的氧化物阻挡层。由于其薄膜的晶体结构，其可以通过磁控溅射沉积，例如，其显示出优于通常使用的无定形Al2O3的特性。特别地是，氧化镁[16]实现了约85%的自旋极化，而氧化铝只有40–60%的自旋极化。[17]氧化镁的隧道磁阻值(室温下为600%，为4.2 K时为1100 %[18])也显著高于Al2O3(在室温下约为70%，[19])。氧化镁在高达约700 K时是热稳定的，而Al2O3最高稳定温度为600 K。
参考文献
- [1]
^Zhu, Qiang; Oganov A.R.; Lyakhov A.O. (2013). "Novel stable compounds in the Mg-O system under high pressure" (PDF). Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (20): 7696–7700. Bibcode:2013PCCP...15.7696Z. doi:10.1039/c3cp50678a..
- [2]
^Mei, AB; O. Hellman; C. M. Schlepütz; A. Rockett; T.-C. Chiang; L. Hultman; I. Petrov; J. E. Greene (2015). "Reflection Thermal Diffuse X-Ray Scattering for Quantitative Determination of Phonon Dispersion Relations". Physical Review B. 92 (17): 174301. Bibcode:2015PhRvB..92q4301M. doi:10.1103/physrevb.92.174301..
- [3]
^Margarete Seeger; Walter Otto; Wilhelm Flick; Friedrich Bickelhaupt; Otto S. Akkerman (2005), "Magnesium Compounds", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a15_595.pub2.
- [4]
^Ropp, R C. Encyclopedia of the alkaline earth compounds. Elsevier. p. 109. ISBN 9780444595508..
- [5]
^Mark A. Shand (2006). The chemistry and technology of magnesia. John Wiley and Sons. ISBN 978-0-471-65603-6. Retrieved 10 September 2011..
- [6]
^Magnesium Oxide. MedlinePlus. Last reviewed 02/01/2009.
- [7]
^Tatekawa Y, Nakatani K, Ishii H, et al. (1996). "Small bowel obstruction caused by a medication bezoar: report of a case". Surgery today. 26 (1): 68–70. doi:10.1007/BF00311997. PMID 8680127..
- [8]
^"Compound Summary for CID 14792 – Magnesium Oxide". PubChem..
- [9]
^Tellex, Peter A.; Waldron, Jack R. (1955). "Reflectance of Magnesium Oxide". JOSA. 45 (1): 19. doi:10.1364/JOSA.45.000019..
- [10]
^Tan, C.Y.; Yaghoubi, A.; Ramesh, S.; Adzila, S.; Purbolaksono, J.; Hassan, M.A.; Kutty, M.G. (December 2013). "Sintering and mechanical properties of MgO-doped nanocrystalline hydroxyapatite" (PDF). Ceramics International. 39 (8): 8979–8983. doi:10.1016/j.ceramint.2013.04.098..
- [11]
^Stephens, Robert E. & Malitson, Irving H. (1952). "Index of Refraction of Magnesium Oxide" (PDF). Journal of Research of the National Bureau of Standards. 49 (4): 249–252. doi:10.6028/jres.049.025..
- [12]
^wipp.energy.gov Step-By-Step Guide for Waste Handling at WIPP. Waste Isolation Pilot Plant. wipp.energy.gov.
- [13]
^Nutrient Science. fertilizer101.org. Retrieved on 2017-04-26..
- [14]
^Magnesium oxide for the Animal Feed Industry. lehvoss.de.
- [15]
^"Mass Deacidification: Saving the Written Word". Library of Congress. Retrieved 26 September 2011..
- [16]
^Parkin, S. S. P.; Kaiser, C.; Panchula, A.; Rice, P. M.; Hughes, B.; Samant, M.; Yang, S. H. (2004). "Giant tunnelling magnetoresistance at room temperature with MgO (100) tunnel barriers". Nature Materials. 3 (12): 862–867. Bibcode:2004NatMa...3..862P. doi:10.1038/nmat1256. PMID 15516928..
- [17]
^Monsma, D. J.; Parkin, S. S. P. (2000). "Spin polarization of tunneling current from ferromagnet/Al2O3 interfaces using copper-doped aluminum superconducting films". Applied Physics Letters. 77 (5): 720. Bibcode:2000ApPhL..77..720M. doi:10.1063/1.127097..
- [18]
^Ikeda, S.; Hayakawa, J.; Ashizawa, Y.; Lee, Y. M.; Miura, K.; Hasegawa, H.; Tsunoda, M.; Matsukura, F.; Ohno, H. (2008). "Tunnel magnetoresistance of 604% at 300 K by suppression of Ta diffusion in CoFeB∕MgO∕CoFeB pseudo-spin-valves annealed at high temperature". Applied Physics Letters. 93 (8): 082508. Bibcode:2008ApPhL..93h2508I. doi:10.1063/1.2976435..
- [19]
^Wang, D.; Nordman, C.; Daughton, J. M.; Qian, Z.; Fink, J.; Wang, D.; Nordman, C.; Daughton, J. M.; Qian, Z.; Fink, J. (2004). "70% TMR at Room Temperature for SDT Sandwich Junctions with CoFeB as Free and Reference Layers". IEEE Transactions on Magnetics. 40 (4): 2269. Bibcode:2004ITM....40.2269W. CiteSeerX 10.1.1.476.8544. doi:10.1109/TMAG.2004.830219..
- [20]
^Magnesium Oxide. National Pollutant Inventory, Government of Australia..
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