منیزیم کربنات

منیزیم کربنات

1-مقدمه

کربنات منیزیم با فرمول شیمایی Mg CO3 و نام باستانی منیزیم آلبا, نمکی معدنی است . یک جامد سفید رنگ است و چندین شکل هیدراته از نمک کربنات منیزیم وجود دارد.
رایج ترین شکل های کربنات منیزیم عبارتند از: نمک بی آب به نام منیزیت ( MgCO3)  و دی, تری و پنتاهیدرات که به ترتیب به نام های بارینگتونیت (MgCO3 · 2 H2O)، نسکوهونیت MgCO3 · 3 H2O) ) و لانسفوردیت (MgCO3 · 5 H2O) شناخته می شوند. برخی از اشکال مانند

آرتینیت MgCO3 · Mg (OH) 2 · 3 H2O)، هیدروماگنزیت(4MgCO3 · Mg (OH) 2 · 4 H O)، و دیپنگیت             (4MgCO3 · Mg (OH) 2 · 5 H2O)  نیز به عنوان مواد معدنی تشکیل می شوند.

هر یک از فرم ها و شکل های این نمک دارای خصوصیات منحصر به فرد خود هستند, اما برای نمونه اگر بخواهیم به برخی از آنها اشاره کنیم می توان گفت, منیزیت از بلورهای مثلثی سفید تشکیل شده است. نمک بس آب عملاً در آب ، استون و آمونیاک نامحلول است. تمام اشکال کربنات منیزیم با اسیدها واکنش نشان می دهند. کربنات منیزیم در ساختار کلسیت متبلور می شود که در آن  Mg2+ توسط شش اتم اکسیژن احاطه شده است. دی هیدرات دارای ساختار تری کلینیکی است ، در حالی که تری هیدرات دارای ساختار مونوکلینیک است.
منظور از کربنات های منیزیم "سبک" و "سنگین" در واقع به هیدروماگنزیت و دیپنگیت هیدروکسی کربنات منیزیم می باشد.

2-تاریخچه

گروهی از مواد معدنی شامل کربنات های منیزیم و سیلیکات ها (خصوصا رسوبات کربنات منیزیم طبیعی) در سال 1803در موراویا ، چکوسلواکی کشف شد و توسط لودویگ به عنوان تالک کربناتوم نام گذاری شد. 

3-کاربردها

کاربرد اصلی کربنات منیزیم تولید اکسید منیزیم از طریق کلسینه کردن است. مواد معدنی منیزیت و دولومیت برای تولید آجرهای نسوز استفاده می شود. MgCO3 همچنین در کف سازی  ضد حریق ، ترکیبات اتفاء حریق ، لوازم آرایشی ، پودر گردگیری و خمیردندان استفاده می شود. سایر کاربردها به عنوان مواد پرکننده ، مهار کننده دود در پلاستیک ها ، تقویت کننده در لاستیک نئوپرن ، عامل خشک کننده ، ملین برای شل شدن روده ها و حفظ رنگ در غذاها است. علاوه بر این ، کربنات منیزیم با خلوص بالا به عنوان یک آنتی اسید و به عنوان یک افزودنی در نمک طعام استفاده می شود. کربنات منیزیم به دلیل آنکه در آب حل نمی شود می تواند این کار را انجام دهد. (این ماده فقط در اسید حل می شود)

به دلیل حلالیت کم در آب و خواص رطوبت سنجی ، MgCO3 برای اولین بار در سال 1911 به نمک طعام اضافه شد؛ شرکت نمک مورتون با اشاره به این واقعیت که نمک حاوی MgCO3 آن در آب و هوای مرطوب به هم نمی چسبد ، از این ویژگی استفاده نمود. کربنات منیزیم ، که اغلب به آن "گچ" نیز می گویند ، به عنوان یک ماده خشک کننده برای دست ورزشکاران در سنگ نوردی ، ژیمناستیک ، وزنه برداری و سایر ورزش هایی که در آنها چسبندگی محکم لازم است ، استفاده می شود.

از این نمک به عنوان یک افزودنی غذایی ، با شماره E504 شناخته می شود ، که تنها عارضه جانبی شناخته شده این ماده که ممکن است در غلظت های بالا به وجود آید آن است که به شکل ملین در بدن عمل کند. کربنات منیزیم در فرایند تاکسیدرمی برای سفید کردن جمجمه استفاده می شود. می توان آن را با پراکسید هیدروژن مخلوط کرد تا خمیری ایجاد شود ، سپس روی جمجمه پخش می شود تا رنگ سفید به آن بدهد.
کربنات منیزیم به عنوان یک پوشش سفید مات برای صفحه های پروژکتور استفاده می شود.

4-واکنش ها

1-4-اسید

مانند بسیاری از کربنات های فلزی گروه 2 ، کربنات منیزیم با اسیدهای آبی واکنش داده و دی اکسید کربن و آب را آزاد می کند:

2-4-تجزیه

در دماهای بالا MgCO3 به اکسید منیزیم و دی اکسید کربن تجزیه می شود. این فرایند در تولید اکسید منیزیم دارای اهمیت است. به این فرآیند اصطلاحاً کلسینینگ یا کلسینه شدن می گویند:

دمای تجزیه, 350 درجه سانتی گراد (662 درجه فارنهایت) گزارش داده شده است. با این حال ، فرایند کلسیناسیون به اکسید به طور کلی در دمای زیر 900 درجه سانتی گراد به دلیل تداخل در جذب مجدد دی اکسید کربن آزاد شده در نظر گرفته نمی شود.

3-4-دی هیدراته شدن

هیدرات های نمک ها در دماهای مختلف آب خود را از دست می دهند. به عنوان مثال ، در منیزیم کربنات تری هیدرات ، که فرمول مولکولی آن به شکل Mg (HCO3) (OH) • 2 (H2O) نوشته می شود ، مراحل دهیدراتاسیون در دمای 157 درجه سانتی گراد و 179 درجه سانتی گراد رخ می دهد.

5-روش تولید

1-5-استخراج

کربنات منیزیم معمولاً با استخراج از معدن منیزیت به دست می آید. هفتاد درصد از تولید جهان در چین استخراج و تهیه می شود. 

2-5- از طریق بی کربنات 

کربنات منیزیم را می توان در آزمایشگاه از طریق واکنش بین نمک منیزیم محلول و بی کربنات سدیم تهیه کرد.

3-5-کلرید و سولفات منیزیم

اگر کلرید منیزیم (یا سولفات آن) با کربنات سدیم محلول در آب وارد واکنش شود ، رسوب کربنات منیزیم - یک مجموعه هیدراته از کربنات منیزیم و هیدروکسید منیزیم - به جای خود کربنات منیزیم تشکیل می شود:

4-5-تولید صنعتی

فرایندهای تولید صنعتی با خلوص بالا شامل فرایندی از طریق بی کربنات منیزیم است که می تواند با ترکیب هیدروکسید منیزیم و دی اکسید کربن در فشار بالا و دمای متوسط ایجاد شود. بی کربنات سپس در خلاء خشک می شود و باعث از خارج شدن دی اکسید کربن و یک مولکول آب می شود.

6-تحقیقات جدید

از ویژگی های این ترکیب آن است که می تواند با اضافه شدن به سایر مواد بر خاصیت فیزیکی و شیمیایی آنها افزوده کند. یکی از این مواد هیدروکسی آپاتیت است که از نانوذرات آن در افزایش استحکام مواد پلیمری صنعتی و پزشکی استفاده می شود. در همین زمینه پژوهشی تحت عنوان " بررسي اثر افزودني هاي منيزيم و کربنات بر ساختار نانوذرات هيدروکسي آپاتيت" در نشریه نانو مواد (تحقيقات مواد نانو كامپوزيتي) به چاپ رسیده است.

7-روش نگهداری

با توجه به شکل پودری و واکنش پذیری کم این ماده, نگهداری آن بسیار آسان می باشد. یک نکته ی مهم در نگهداری این ماده, عدم وجود رطوبت و نفوذ آن به ظرف این ماده می باشد. زیرا این ترکیب دارای تعداد مولکول های آب هیدراته ی متفاوت است که با جذب رطوبت این تعداد می تواند تغییر کند. این نکته زمانی که از نمک بی آب منیزم کربنات استفاده می شود اهمیت دو چندان پیدا می کند.
نکته ی دیگر آن است که وجود اسید و بخارات آن در کنار این ماده سبب واکنش و از بین رفتن آن می شود و ممکن است در آن حل شود.

8-ایمنی

این ماده نسبتا ماده ای کم خطر به حساب می آید, زیرا که واکنش پذیری نسبتا پایینی دارد, در آب حل نمی شود و آتش گیر نیز نمی باشد. اما تنها نکته ی آن برای سلامتی آن است که استنشاق زیاد گرد و غبار آن و یا بلع آن سبب تحریک سلول های روده و دستگاه گوارش می شود و مانند یک ملین عمل می کند.