Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Ярославский Государственный Технический Университет»
Кафедра общей и неорганической химии
Задание защищено с оценкой
_________________________
Преподаватель
к.х.н., доцент
____________ Малышева З.Г.
(подпись)
____________
(число)
Общетеоретическая часть
Индивидуальное задание по курсу «Синтез неорганических соединений»
СНС0103.020101.002 ИЗ
Отчет выполнил
студент группы ХТХ-19
____________ Мягкова К.А.
(подпись)
____________
(число)
Ярославль 2010
Содержание
Введение
Литературный обзор
Экспериментальная часть :
Очистка исследуемой воды от примесей тяжелых металлов.
Расчет реагентов.
Расчет соляной кислоты для нейтрализации Mg(OH)2.
Расчет практического выхода Mg(OH)2.
Рассмотрение кристаллов Mg(OH)2 под микроскопом.
Выводы
V. Список литературы:
Тема работы: провести синтез неорганического соединения - гидроксида магния ( II ) из буровых вод.
I. Введение :
Ма́гний — элемент главной подгруппы второй группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 12. Обозначается символом Mg (лат. Magnesium). Простое вещество магний— лёгкий, ковкий металл серебристо-белого цвета.
Гидрокси́д ма́гния — неорганический гидроксид щелочноземельного металла магния. Относится к классу нерастворимых оснований. При стандартных условиях гидроксид магния представляет собой бесцветные кристаллы с гексагональной решёткой. Твердость по Моосу 2,5. При температуре выше 350 °C разлагается на оксид магния и воду.
Mg(OH)2 = MgO + H2O
Поглощает углекислый газ и воду из воздуха с образованием основного карбоната магния, поэтому хранить его нужно в хорошо закрытой склянке, или запаянной ампуле. Гидроксид магния практически нерастворим в воде. Является слабым основанием. Встречается в природе в виде минерала брусита.
Растворимость этого соединения невелика (2·10-4 моль/л при 20° С). Его можно перевести в раствор действием солей аммония:
Mg(OH)2 + 2NH4Cl = MgCl2 + 2NH3·H2O
Магний относится к элементам, наиболее широко распространенным в природе. Известно около 200 минералов, содержащих магний. Обладая высокой химической активностью, в свободном виде не встречается. В больших количествах магний присутствует в виде карбонатов, образуя широко распространенные минералы — доломит (MgC03 • СаСОэ) и магнезит (MgC03).
II. Литературный обзор:
Гидроксид магния осаждается из растворов магниевых солей щелочами, а также образуется путем обводнения оксида магния и при взаимодействии амальгамы магния с водой.
Способы получения:
Способ 1. [1-3]
MgCl2∙6H2O+ 2NH3 → Mg(OH)2 + 2NH4Cl + 4H2O
Готовят почти насыщенный при комнатной температуре раствор MgCl2∙6H2O , нагревают его до 70 ºС и при интенсивное перемешивании постепенно осаждают из него гидроксид магния, добавляя большой избыток концентрированного раствора аммиака.
Поскольку Mg(OH)2 весьма чувствителен к действию СO2 , применяемую дистиллированную воду надо предварительно прокипятить для удаления СO2. Необходимый для осаждения раствор аммиака готовят растворением газообразного аммиака, очищенного от СO2, путем пропускания над твердым KOH, в не содержащий СO2 воде. Из-за чувствительности Mg(OH)2 к кремневой кислоте работу проводят только в посуде из аппаратного стекла
G 20.
После осаждения гидроксида раствор с осадком оставляют на 2 сут, причем в течение этого срока несколько раз подогревать до 70 ºС. Затем осадок отделяют путем декантации и промывают не содержащей СO2 водой, центрифугируя в парафинированных никелевых стаканчиках. Полученный препарат сушат в вакууме сначала над твердым KOH, а затем P4O10.
Полученным таким способом гидроксид магния содержит следующие примеси : <0,1 % Cl : 0,27% CO2 : <0,01% SiO2. При прокаливании ( 1000 º С) уменьшение массы составляет 31,36 % (теоретически 30,88%).
Способ 2. [3,4]
MgCl2∙6H2O + 2KOH → Mg(OH)2 + 2KCL + 6H2O
В платиновый сосуд с широким горлом помещают 1375 г KOH , 48,5 г MgCl2∙6H2O и 243 мл воды. Сосуд помещают в электрическую печь, нагревают до 210 ºС и выдерживают при этой температуре до тех пор( около 30 мин),пока расплав не станет прозрачным. Затем в течение 18 ч расплав охлаждают до комнатной температуры. Отвердевшую массу растворяют в воде и раствор фильтруют через пористый стеклянный фильтр. Кристаллы на фильтре несколько раз промывают дистиллированной водой, а затем сушат в течение 2 ч при 100 ºС. Получают хорошо образованный кристаллы, имеющие диаметр ~0,2 мм и не содержащие СO2; содержание калия в них ~ 0,15 %.
Способ 3. [5]
Mg2++ 2NaOH→2Na+ + Mg(OH)2
Первоначально очищают исследуемую воду от примесей тяжелых металлов. Для этого на 150 мл исследуемой воды добавляется 1 капля раствора аммиака (ч.д.а.) с плотностью 0,894 г/мл. Образовываются осаждения бурого цвета. После этого данный раствор отфильтровывают.
Необходимо довести этот раствор до кипения, и в течении 30 минут , при постоянном перемешивании , добавить 40 % щелочь. При этом нужно контролировать показатель pH, чтобы он был < 10. (Контроль производится с помощью лакмусовой бумажки).
Полученную суспензию необходимо охладить, отфильтровать и высушить.
Способ 4. [6]
MgO+ H2O→ Mg(OH)2
Первоначально очищают исследуемую воду от примесей тяжелых металлов. Для этого на 150 мл исследуемой воды добавляется 1 капля раствора аммиака (ч.д.а.) с плотностью 0,894 г/мл. Образовываются осаждения бурого цвета. После этого данный раствор отфильтровывают.
Затем этот раствор нужно нагреть до 50 ºС, и в течении 50 минут добавлять при постоянном перемешивании MgO. Температуру необходимо поддерживать при всем процессе перемешивания. При этом нужно контролировать показатель pH, чтобы он был =8 . (Контроль производится с помощью лакмусовой бумажки).
Полученную суспензию необходимо охладить, отфильтровать и высушить.
Способ 5. [7]
Mg2+(водн)+ CaO(тв)+ H2O(ж) → Mg(OH)2(тв) + Ca2+
Первоначально очищают исследуемую воду от примесей тяжелых металлов. Для этого на 150 мл исследуемой воды добавляется 1 капля раствора аммиака (ч.д.а.) с плотностью 0,894 г/мл. Образовываются осаждения бурого цвета. После этого данный раствор отфильтровывают.
Затем этот раствор нужно нагреть до 50 ºС, и в течении 30 минут , при постоянном перемешивании , добавить CaO. При этом нужно контролировать показатель pH, чтобы он был = 8. (Контроль производится с помощью лакмусовой бумажки).
Полученную суспензию необходимо охладить, отфильтровать и высушить.
В промышленных масштабах гидроксид магния получают осаждением известью из морской воды и природных рассолов.
Применяется гидроксид магния в качестве антипирена-наполнителя в полимерных композициях в виде тонкодисперсного сухого порошка, а в форме водной суспензии – для нейтрализации кислотности промышленных и бытовых сточных вод, а также в фармацевтике.
Гидроксид магния является мягким основанием, которое в виде водного раствора (магнезиальное молоко) широко используется для снижения кислотности желудочного сока. При этом, несмотря на мягкость, Mg(OH)2 нейтрализует кислоты в 1,37 раз больше, чем гидроксид натрия NaOH и в 2,85 раз больше, чем гидрокарбонат натрия NaHCO3.
В Европейском союзе гидроксид магния зарегистрирован в качестве пищевой добавки E528.