ВПР–2022, химия–8: задания, ответы, решения. Обучающая система Дмитрия Гущина.

Что такое оксид магния, формула

Оксид магния (жжённая магнезия) представляет собой основный оксид, состоящий из атомов магния и кислорода. Оксид называется основным, поскольку образован щелочноземельным металлом магния Mg2 .

В природе оксид магния встречается в виде минерала периклаза. Он был открыт в 1840 году, назван так из-за высокой пластичность и спайности, от греческого слова, означающего «сгибание». Периклаз также называют магнезией, он серо-зеленого цвета, иногда беловатого с черными вкраплениями.

Периклаз формируется в результате изменений известняка и доломита, спровоцированных физико-химическими факторами. Может переходить в брусит (природный гидроксид магния) в связи с выветриванием. В химическом составе могут присутствовать примеси железа, марганца, никеля, цинка.

Воздействие на организм

Оксид магния в виде пищевой добавки не оказывает воздействия на организм. Это связано с тем, что в продуктах питания его массовая доля ничтожно мала. В фармацевтике магнезию применяют в качестве противоязвенного средства и антацида, однако влияние вещества ограничивается полостью желудка и кишечника, в кровь соединение не всасывается и не наносит системного вреда здоровью.

Вред, противопоказания, побочные эффекты

При соблюдении дозировок оксид магния не может нанести вред организму. В продуктах питания пищевой добавки Е530 слишком мало, чтобы превысить максимально возможную концентрацию. Опасность представляет вдыхание порошка оксида магния, а также проглатывание большого количества чистого реагента. В этих случаях требуется скорая медицинская помощь.

Основное противопоказание к применению оксида магния – индивидуальная непереносимость пищевой добавки. С осторожностью и с разрешения врача его используют в детском возрасте, а также люди с почечной недостаточностью и другими заболеваниями почек. Не рекомендуется назначать при гипермагниемии.

Побочные эффекты возникают редко, в основном это тошнота, диарея, дискомфорт после приёма пищи.

Где купить и сколько стоит

Пищевая добавка Е530 продаётся заводами-производителями оптом. Стоимость 1 кг – от 360 рублей, при этом минимальный вес покупки составляет 25 кг. Препарат оксида магния можно приобрести в аптеке, таблетки или порошок стоят от 250 рублей.

Инструкция по применению

Таблетки препарата необходимо размалывать или разжёвывать. Готовый порошок допустимо смешивать с водой или молоком. Для понижения кислотности желудка применяют по 0,25-1 г оксида магния после каждого приёма пищи. При отравлении кислотами каждые 10 минут необходимо употреблять 2,5 г жжённой магнезии.

В качестве лёгкого слабительного средства при длительных запорах на ночь употребляют 3,5 г вещества ежедневно до достижения желаемого эффекта. Для профилактики образования оксалатных камней в почках или мочевом пузыре необходимо принимать 0,3 г оксида магния три раза в сутки, при этом требуется париетальное введение витамина В6 в дозе 1 мл 5% раствора раз в два дня.

Качественная реакция

Качественной реакцией для магния является взаимодействие соли магния с любой сильной щелочью, в результате которой происходит выпадение студенистого осадка:

1.Хлорид магниявзаимодействует сгидроксидом калияи образует гидроксид магния и хлорид калия:

MgCl2 2KOH = Mg(OH)2 2KCI

Оксид магния, химические свойства, получение

Полезные свойства

Оксид магния ценится в медицине благодаря уникальным полезным свойствам. Главное из них – антацидное. Попадая в желудок, он взаимодействует с соляной кислотой, образуя хлорид магния и воду. За счёт этого понижается кислотность и снижаются неприятные ощущения при ряде заболеваний желудочно-кишечного тракта. При этом отсутствуют побочные эффекты, связанные с гиперсекрецией соляной кислоты после приёма антацидного средства.

Жжённая магнезия проявляет слабительное действие, мягко стимулируя перистальтику кишечника, оказывая местное раздражающее воздействие на слизистую. Оксид способствует формированию и отхождению каловых масс, поскольку увеличивает осмотическое давление в полости кишки.

Пищевая добавка E530 оказывает противовоспалительное и противоязвенное действие при наличии небольших кровоточащих изъязвлений.

Несмотря на содержания магния в составе, вещество не восполняет дефицит данного микроэлемента. Это связано с низкой всасываемостью соединения, оксид магния практически не всасывается в плазму крови.

Получение

Оксид магния получают обжигом минералов магнезита и доломита.

 CaCO₃ ∗ MgCO₃ → MgO CaO 2CO₂

 MgCO₃ → MgO CO₂

Применение

В промышленности применяется для производства огнеупоров, цементов, очистки нефтепродуктов, как наполнитель при производстве резины, наполнитель в ТЭНах. Сверхлегкий оксид магния применяется как очень мелкий абразив для очистки поверхностей, в частности, в электронной промышленности.

В медицине применяют при повышенной кислотности желудочного сока, так как она обусловливается избыточным содержанием соляной кислоты. Жжёную магнезию принимают также при случайном попадании в желудок кислот.

В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E530.

Является абсолютным отражателем — веществом с коэффициентом отражения, равным единице в широкой спектральной полосе. Может применяться как доступный эталон белого цвета.

Применение оксида магния

Оксид магния используется во многих сферах деятельности человека. В пищевой промышленности применение оксида магния осуществляется в качестве стабилизатора, он препятствует комкованию и слёживанию продукции. В косметологии на основе порошка жжённой магнезии производят сухую косметику, а также маски для лица, помады.

Применение оксида магния в косметологии

Оксид магния встречается в составе косметических средств в качестве антислёживателя. Его добавляют в сыпучую косметику: пудры, румяна, тени. Вещество высоко ценится в минеральной косметике, которая создаётся на основе неорганических соединений. Она гипоаллергенна, дольше храниться, её легко наносить, она прекрасно смешивается с другими оттенками, долго держится на коже.

Для производства качественных пудр и других сухих средств крайне важна рыхлость, лёгкость и рассыпчатость жжённой магнезии. Благодаря наличию в составе этого соединения продлевается срок годность косметики, она не слёживается и сохраняет нужные свойства.

Способность оксида магния удерживать влагу пригодилась для выпуска различных питательных кремов и альгинатных масок. Ангидрид поддерживает структуру маски, помогая создать равномерную плёнку, при этом питает верхние слои кожи, разглаживая морщины и отбеливая лицо.

Магнезия создаёт на коже защитную плёнку, которая нивелирует отрицательное воздействие ультрафиолета солнца, поэтому её добавляют в солнцезащитные средства. Магниевый оксид эффективно сужает поры, способствует удалению чёрный точек и жирного блеска. Абсорбционные свойства вещества применяют при создании сухих шампуней, дезодорантов.

Применение оксида магния в медицине

Применение оксида магния в медицинской сфере обусловлено его уникальными свойствами. Оксид магния – это мощный антацид, т.е. средство, регулирующее кислотность желудка. Это свойство обусловлено природой оксида – будучи основным ангидридом, он взаимодействует с кислотами.

Ангидрид магния проявляет выраженные противовоспалительные свойства, способствует заживлению язв. Благодаря регуляции осмотического давления в полости кишки, он нормализует формирование каловых масс, стимулирует мышечную активность кишечника. Оксид магния показан при следующих заболеваниях:

• язва двенадцатиперстной кишки;
• язвенная болезнь желудка;
• гастрит;
• эзофагит;
• желудочно-кишечный рефлюкс;
• панкреатит;
• отравление кислотами;
• запоры.

За счёт способности нейтрализовать кислоты жжённую магнезию используют для быстрой детоксикации организма при попадании внутрь кислот. Приём оксида магния – один из способов профилактики мочекаменной болезни, при которой встречается образование оксалатных (соли щавелевой кислоты) камней.

Применение оксида магния в пищевой промышленности

Пищевая добавка Е530 используется как эмульгатор и стабилизатор. Она позволяет смешивать несмешивающиеся фазы, при этом сохраняет однородность готового продукта с качественной структурой, стабилизирует её при нескольких циклах заморозки и разморозки.

Оксид магния предотвращает образование комочков в сыпучих сухих смесях, не позволяет продукции слёживаться, застывать, слипаться. Пищевая добавка вносит в их структуру необходимую рыхлость, продлевая срок годности и обеспечивая длительную сохранность без изменения запаха и вкусовых качеств.

• какао-порошок;
• растворимый кофе;
• напитки быстрого приготовления;
• сухое молоко;
• сухие сливки;
• растительные масла;
• животные масла.

Оксид магния добавляют в маслосодержащую продукцию для стабилизации твердого состояния и предупреждения растекания.

Применение оксида магния в промышленности и других сферах

Оксид магния имеет высокую температуру плавления, поэтому его применяют для создания огнеупорных строительных материалов. Его вносят в состав цемента, бетона. Для этих целей чаще всего используется каустическая магнезия.

Мелкодисперсный оксид магния используется для полировки различных поверхностей. Степень полирования настолько высока, что часто его применяют в качестве очень мелкой и точной шлифовки для электроники.

Магнезия является наполнителем в резине, а также в электрических нагревательных трубках, поскольку может выдерживать нагрев до высоких температур. Она является одним из компонентов защитных плёнок на жидкокристаллических экранах. С помощью оксида магния отбеливают бумагу и очищают некоторые углеводороды.

Спортсмены используют оксид магния для усиления силы хвата во время тренировки. Порошок наносят на руки, он впитывает пот и впоследствии не позволяет ладоням соскальзывать со спортивного инвентаря. Его используют в скалолазании, тяжёлой атлетике, пауэрлифтинге.

В химической промышленности магниевый оксид применяют для повышения растворимости радионуклеотидов, которые часто образуется при производстве. Благодаря этому возможно четкое контролирование вредных отходов.

Производство и получение

В лабораторных условиях оксид магния получают несколькими путями. Возможно разложение карбоната магния при нагревании до 350-650 °С:

MgCO3 → MgO CO2↑

Побочным продуктом реакции является углекислый газ.

Чуть меньших затрат по повышению температуры требует другой способ получения жжённой магнезии, при разложении нитрата магния и нагревании до 300 °С:

2Mg(NO3)2 → 2MgO 4NO2↑ O2↑

Трудности данного метода заключаются в выделении химически активных побочных продуктах: кислорода и бурого газа. При этом выход бурого газа (оксид азота) значительно превышает выход нужного продукта.

Для получения жжённой магнезии проводят разложение гидроксида магния при температуре 300-480 °С:

Mg(OH)2 → MgO H2O

Нагревая сульфат магния до температуры 1200 С°, можно получить оксид магния, а также сернистый газ и кислород:

MgSO4 → 2MgO 2SO2↑ O2↑

Более затратным способом синтеза оксида магния без побочных продуктов является сжигание магния в кислороде. Затраты обусловлены необходимостью сжигания большого количества магния, что стоит дороже, нежели нагревание его солей или гидроксида. Уравнение реакции:

2Mg O2↑ → 2MgO

Промышленным способом получают несколько видов оксида магния:

• обожжённая каустическая магнезия;
• мёртво обожжённая магнезия;
• плавленая магнезия (периклаз);
• «мокрая» обожжённая каустическая магнезия.

Все разновидности производятся различными способами, отличаются между собой по физико-химическим свойствам, форме выпуска и сферам применения.

Оксид магния в промышленных масштабах извлекают из природных материалов: магнезит (карбонат магния, MgCO3), брусит (гидроксид магния, Mg(OH)2), доломит (комплекс карбонатов, CaCO3•MgCO3).

Выделяют две основных технологии получения оксида магния. «Сухой» способ основан на прокаливании магнезита – природного минерала магниевой соли угольной кислоты. Общее уравнение реакции следующее:

MgCO3 → MgO CO2↑

Процесс идёт в несколько этапов:

1. Подготавливают сырьё: отбирают магнезит в виде кусков диаметром не более 30 мм с содержанием мелкой крошки в пределах 15%. Содержание примесей не должно превышать 8%.
2. Минерал поступает в специальную печь с кольцевым устройством.
3. Магнезит равномерно обжигают при температуре в пределах 650–800 °С.
4. Продукт поступает в измельчитель, где дробится до мелкодисперсного состояния.
5. Оксид магния просеивается, углекислый газ удаляется по трубам и используется для отапливания кольцевой печи.

Таким образом получают обожженную каустическую магнезию, мертвую магнезию, а также периклаз.

Вторая технология основана на получении гидроксида магния и последующем обжиге – так называемый «мокрый» способ:

Данный метод описывается следующими химическими реакциями:

NaOH MgCl → Mg(OH)2↓ 2NaCl

Mg(OH)2 → MgO H2O

Полученный оксид магния часто содержит хлористые примеси.

Выделяют еще один способ, который более затратен в связи со сложностью организации производства. Сырьём для получения магнезии в данном случае служит другой минерал – карналлит (сложное соединение хлоридов калия и магния с водой). Производство включает ряд последовательных процедур:

1. Подготовка материала: карналлит переводят в водный раствор.
2. Раствор поступает в вакуумные кристаллизаторы, где путём фильтрования отделяются кристаллы чистого минерала (KClMgCl₂•6H₂O). Примеси брома, цезия остаются в растворе.
3. Проводят обезвоживание карналлита: путём нагревания до 600 °С в трубчатых печах испаряется до 96% всей влаги, затем проводят плавление минерала и расстойку.
4. В ходе расстойки оксид магния выпадает в осадок.

Сложность данного способа в ограниченности сырья (не так много месторождений карналлита), в необходимости отделения большого количества примесей, которые нельзя обрабатывать повторно, т.е. они являются отходами, подлежащими утилизации. Кроме того, возникает необходимость дегидратации вещества при высоких температурах. Поэтому метод используется редко.

Решу впр

Способ получения

1. В результате электролиза расплава хлорида магния образуются магний и хлор :

MgCl2 = Mg↓ Cl2↑

2.Нитрид магнияразлагается при 700 — 1500º С образуя магний и азот:

Mg3N2 = 3Mg N2

3.Оксидмагния легко восстанавливается углеродом при температуре выше 2000º С, образуя магний и угарный газ:

MgO C = Mg CO

4. Оксид магния также легко восстанавливается кальцием при 1300º С с образованием магния и оксида кальция:

MgO Ca = CaO Mg

Тип пищевой добавки, класс опасности и токсичности, хранение

Оксид магния относится к 4 классу опасности (малоопасные вещества). Нормативными актами установлена предельная допустимая концентрация в продуктах питания пищевой добавки: от 10 до 100 мг на 1 кг продукции. Пищевая добавка является стабилизатором, эмульгаторов, антислёживающим агентом.

Пищевая добавка является слабоопасной для организма. При попадании в глаза и на кожу может вызвать раздражение, раздражает слизистую полости носа при вдыхании. Средство пожаровзрывобезопасно.

Жжённую магнезию необходимо хранить в сухих вентилируемых помещениях в герметично закрытой упаковке, вдали от действия солнечных лучей и нагревательных приборов. Температурный режим от 15 °С до 25 °С. Влажность помещения не должна превышать 70%. Срок годности 12 месяцев с даты изготовления.

Физические и химические свойства

Оксид магния имеет две формы:

• лёгкий оксид – белый мелкий порошок с низкой плотностью, довольно рыхлый;
• тяжёлый оксид – белого цвета, более плотный в виде порошка или крупных кристаллов.

Различные формы применяются в разных сферах: тяжёлый оксид востребован в промышленности, а лёгкий используется как пищевая добавка, в косметологии и фармацевтике.

Оксид магния слабого земляного вкуса, не проявляет запахов, иногда может содержать незначительное количество примесей оксида кальция. Порошок высоко гигроскопичен, притягивает и удерживает влагу. Вещество не растворяется в воде и спиртах, растворимо в кислоте и эфирах, аммиаке. Раствор имеет слабощелочную реакцию (pH равен или более 7). Плавится при температуре 2825 °С, закипает при 3500 °С.

Жжённая магнезия как основной оксид проявляет все характерные для этого класса веществ свойства. Оксид магния реагирует с кислотами, с простыми и сложными веществами, с кислотными и амфотерными оксидами, способен взаимодействовать с водой. Реакции идут за счёт восстановительной способности магния, который имеет степень окисления 2 и готов отдать 2 неспаренных электрона другим соединениям (т.е. окислиться).

Физические свойства

Магний Mg — это щелочной металл. Серебристо-белый, относительно мягкий, пластичный, ковкий металл. На воздухе покрыт оксидной пленкой. Сильный восстановитель.

Относительная молекулярная масса Mr = 24,305; относительная плотность для твердого и жидкого состояния d = 1,737; tпл = 648º C; tкип = 1095º C.

Химические свойства

1. Магний — сильный восстановитель. Поэтому он реагирует почти со всеми неметаллами:

1.1. Магний взаимодействует с азотом при 780 — 800º С образуя нитрид магния:

3Mg N2 = Mg3N2

1.2. Магний сгорает в кислороде (воздухе) при 600 — 650º С с образованием оксида магния:

2Mg O2 = 2MgO

1.3.Магний активно реагирует при комнатной температуре с влажным хлором. При этом образуется хлорид магния:

Mg Cl2 = MgCl2

1.4.С водородом магний реагирует при температуре 175º C, избыточном давлении и в присутствии катализатора MgI2 с образованием гидрида магния:

Mg H2 = MgH2

2. Магний активно взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Магний реагирует с горячей водой. Взаимодействие магния с водойприводит к образованию гидроксида магния и газа водорода:

Mg 2H2O = Mg(OH)2↓ H2↑

2.2.Магний взаимодействует с кислотами:

2.2.1. Магний реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид магния и водород:

Mg    2HCl  =  MgCl2    H2 ↑

2.2.2. Реагируя с разбавленной азотной кислотой магний образует нитрат магния, оксид азота (I) и воду:

4Mg 10HNO3= 4Mg(NO3)2 2N2O↑ 5H2O

2.2.3.В результате реакции сероводородной кислоты и магния при 500º С образуется сульфид магния и водород:

Mg H2S = MgS H2

2.3.Магний вступает в реакцию с газом аммиаком при 600 — 850º С. В результате данной реакции образуется нитрид магния и водород:

3Mg 2NH3 = Mg3N2 3H2

2.4.  Магний может вступать  в реакцию с оксидами:

2.4.1. В результате взаимодействия магния и оксида азота (IV) при температуре 150º С в вакууме, в этилацетилене образуется нитрат магния и оксид азота (II):

Mg 4NO2 = Mg(NO3)2↓ 2NO 

2.4.2.Магний взаимодействует с оксидом кремния при температуре ниже 800º С в атмосфере водорода образуя силицид магния и оксид магния:

4Mg SiO2 = Mg2Si MgO,

а если температуру поднять до 1000º С, то в результате реакции образуется кремний и оксид магния:

2Mg SiO2 = Si 2MgO 

Заключение

Оксид магния – это неорганическое соединение, которое обладает ярко выраженными основными свойствами, поэтому применяется в медицине в качестве кислотопонижающего средства при гастритах, язвах, используется как лёгкое слабительное и противовоспалительное средство.

Жжёную магнезию применяют в пищевой промышленности как стабилизатор и эмульгатор, она препятствует образованию комочков в порошкообразной продукции, стабилизирует твёрдую структуру маргарина, масла. В косметологии ангидрид магния вносят в состав декоративной косметики, кремов и масок. Вещество не вызывает аллергии и безопасно для организма.