Физико – химическая характеристика MgO

Техника безопасности при работе в химической лаборатории

Помещение химической лаборатории должно быть просторным и светлым. Лаборатория должна быть снабжена необходимыми приборами и оборудованием. В каждой лаборатории должна быть хорошая вентиляция, необходимо наличие вытяжного шкафа, в котором проводят работы с использованием дурно пахнущих или ядовитых соединений, а также обжиг различных веществ. В специальных вытяжных шкафах хранят легколетучие, вредные, дурно пахнущие и легковоспламеняющиеся вещества (кислоты и щелочи, органические жидкости и др.). В лаборатории также необходимы водопровод, канализация, проводка электрического тока. Лаборатория должна иметь установку для дистилляции воды, так как все опыты нужно проводить только с использованием дистиллированной воды. Кроме рабочих столов в лаборатории должны быть письменные столы, шкафы и тумбочки для хранения посуды и реактивов, приборные столы для установки различных приборов.

При работе в химической лаборатории необходимо соблюдать следующие правила:

· Работа должна быть предварительно спланирована учащимся и одобрена преподавателем.

· На лабораторном столе во время работы не должно быть посторонних предметов.

· В лаборатории следует работать в хлопчатобумажном халате, волосы должны быть убраны.

· Строго запрещается принимать в лаборатории пищу.

· До и после выполнения работы необходимо вымыть руки.

· Работать нужно аккуратно, результат опыта зависит от чистоты проведения эксперимента.

· Все опыты с ядовитыми и пахучими веществами выполнять в вытяжном шкафу.

· Химические реактивы брать только шпателем, пинцетом или ложечкой (не руками!).

· Неизрасходованные реактивы не высыпать и не выливать обратно в те сосуды, откуда они были взяты.

· Работу с твердыми щелочами проводить только в защитных очках и перчатках.

· Жидкости переливать через химические воронки. Склянку, из которой переливают жидкость, необходимо держать этикеткой к руке во избежание её порчи.

· При нагревании растворов и веществ в пробирке необходимо использовать держатель. Отверстие пробирки должно быть направлено в сторону от себя и других работающих.

· Нельзя наклоняться над сосудом, в котором происходит нагревание или кипячение жидкости.

· При необходимости определить запах выделяющихся при реакции газов нужно легким движением ладони направить струю газа от горла сосуда к себе и осторожно вдохнуть.

· При разбавлении концентрированных кислот и щелочей небольшими порциями приливать кислоту (или концентрированный раствор щелочи) в воду, а не наоборот.

· Опасные продукты реакции сливать только в соответствующие банки в вытяжном шкафу.

Со всеми возникающими вопросами сразу же обращаться к преподавателю.

Физико – химическая характеристика MgO

1.Белая или жженая магнезия - MgO белый рыхлый порошок (кристаллы октаэдрической формы) плавится при температуре 2800°С, кипит при t = 3600°С;

2.В электрической печи сублимируется при температуре 1600 - 1800°С, а затем вновь осаждается в виде кристаллов уже кубической формы с кристаллической решеткой подобной NaCl с межионным расстоянием 2,11А, плотностью 3,58 г/см³ и твердостью 4 по шкале Мооса. ;

3.Плотность 3,67 г/см³, твердость по шкале Мооса равна 6.

4.MgO плохо проводит тепло и электричество, трудно растворим в воде, но легко в метиловом спирте, разбавленных кислотах, расплавленном криолите Na₃[AlF₆];

5.MgO очень медленно взаимодействует с водой при нагревании:

MgO _{порошок} + H2O = Mg(OH)2↓ нагревание

6.Хорошо растворяется в кислотах и метиловом спирте:

MgO + 2HCl = MgCl₂ + H2O

MgO + 2CH₃OH = (CH₃O)₂Mg + H₂O

7.На воздухе при действии углекислого газа и влаги легко переходит в основной карбонат магния:

2MgO + CO₂ + H₂O = (MgOH)₂CO₃

8.При высоких температурах восстанавливается калием, кальцием, кремнием, карбидом калия и др:

MgO + 2K = K₂O + Mg

MgO + Сa = CaO + Mg

2MgO + K₄C = 2K₂O + Mg +C

Физико – химическая характеристика MgSO₄

1.Сульфат магния - бесцветные. ромбические кристаллы, растворим в воде, пожаро- и взрывобезопасен.

2.Температура плавления - 1127°C Температура разложения - 1127°C. Плотность - 2, 66 г/см³

3. MgSO₄ вступает в некоторые реакции, свойственные серной кислоте. Например, при нагревании смеси эквивалентных количеств раствора MgSO₄ и хлористого натрия происходит выделение хлористого водорода так, как и при действии серной кислоты на поваренную соль:

MgSO₄ + 2NaCl + H₂O = Na₂SO₄ + MgO + 2HCl

4. MgSO₄+2NaOH=Mg(OH)₂ +Na₂SO₄ (выпадает желтоватый осадок Mg(OH)₂).

5. При 700-900 °С восстанавливается углем

2MgSO₄ + С = 2MgO + 2SO₂ + СО

6. Разрушающее действие оказывает на магний морская и минеральная вода, водные растворы соляной, серной, азотной, фосфорной, кремнефтористоводородной кислот, водные растворы галоидных солей, сернистых соединений, аммиак и его водные растворы, органические кислоты, гликоли и гликолевые смеси, альдегиды.

Физико – химическая характеристика MgCl₂

1.Безводная соль MgCl₂ кристаллизуется в виде бесцветных очень гигроскопичных гексагональных кристаллов со слоистой структурой и горьким вкусом;

2.Плотность кристаллов безводного MgCl2 2,32 г/см³, плавится при температуре 715°С, кипит при 1412°С;

3. MgCl₂ хорошо растворима в воде (54,5 г на 100 г воды) и ацетоне;

4. При выделения из раствора в зависимости от температуры кристаллизуется стабильный при обычных условиях MgCl₂·6H₂O;

5. MgCl₂·6H₂O существует в интервале температур от —3,4 до 116,7°. Он образует расплывающиеся на воздухе моноклинные кристаллы с плотностью 1,56 г/см³;

6.Воду из хлорида магния нельзя полностью удалить без разложения соли, так как при нагревании отщепляется хлористый водород и образуется основной хлорид (оксохлорид) переменного состава

2MgCl₂ + Н₂О = Mg₂OCI₂ + 2HC1

7.Водный раствор MgCl₂ имеет слабокислую реакцию:

MgСl₂ + H₂O ↔MgOHCl + 2HCl

Mg²⁺ + H₂O ↔ MgOH⁺ + H⁺ (гидролиз по первой ступени)

MgOHCl + H₂O ↔ Mg(OH)2↓+ HCl

MgOH⁺ + H₂O ↔ Mg(OH)₂↓+ H⁺ (гидролиз по второй ступени)

8. Если в концентрированный раствор MgCl₂ внести сильно прокаленный оксид магния, то получившееся тесто через несколько часов застывает в твердую массу, образуя так называемый магнезиальный цемент (цемент Сореля);

9. При действии паров воды на нагретый безводный хлорид магния может образоваться основной хлорид магния или оксид магния:

MgCl₂ + H₂O Mg(OH)Cl + 2HCl

MgCl₂ + H₂O MgO + 2HCl

10. Растворяется в спиртах с образованием аддуктов:

MgCl₂ + 6C₂H₅OH = MgCl₂·6C₂H₅OH

Получение MgSO₄

К 3мл горячей 30% H₂SO₄ прибавляют при хорошем перемешивании 1,27г MgO (предварительно взвешенный на аналитических весах), до прекращения вспенивания. Отфильтрованная проба жидкостине должна давать красного окрашивания с NH₄CNS, в противном случае прибавляют еще MgO. Раствор фильтруют и оставляют кристаллизоваться на холоде. На другой день выпавшие кристаллы отсасывают, промывают небольшим количеством ледяной воды и перекристализовывают.

MgO + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂O

Взвесить полученный сульфат и рассчитать выход продукта по следующей формуле:

W = m_{практическая} / m_{теоретическая}

Масса теоретическая равна 3,8 г

Получение MgCl₂

К 6мл нагретого 10%раствора BaCI₂ добавлять при перемешивании полученный MgSO₄ Далее упаривать при 80 - 90⁰С. Нагревание вести осторожно, не допуская перегрева смеси выше 200° С. При перегреве хлорида магния выше этой температуры возможно его частичное разложение с образованием оксохлорида магния (Mg₂OCI₂). Раствор фильтруют и охлаждают.

MgSO₄ + BaCI₂ → MgCl₂ + BaSO₄

Взвесить полученный хлорид и рассчитать выход продукта по следующей формуле:

W = m_{практическая} / m_{теоретическая}

Масса теоретическая равна 3,0 г

Качественный анализ ионов магния (Mg²⁺).

1. Гидроксиды КОН и NaOH образуют с катионом Mg²⁺ белый аморфный осадок гидроксида магния Mg(OH)₂, растворимого в кислотах и солях аммония.

Опыт. В первую пробирку взять 4 капли раствора соли магния, прибавить 4 капли насыщенного раствора хлорида аммония NH₄C1.

Во вторую пробирку взять 4 капли раствора соли магния и прибавить 4 капли воды (чтобы концентрация растворов была одинаковая).

Затем в обе пробирки прибавить осадитель — NH₄OH. В первой пробирке осадок не выпадает, так как образуется комплексное соединение.

2. Na₂HPO₄ дает с катионом Mg²⁺в присутствии NH₄OH и NH₄C1 белый кристаллический осадок MgNH₄PO₄:

MgSO₄ + Na₂HPO₄ + NH₄OH → MgNH₄PO₄¯ + Na₂SO₄ + H₂O

Хлорид аммония добавляют, чтобы не выпал аморфный осадок Mg(OH)₂.

Опыт. Взять 3—4 капли раствора соли магния и смешать с 4—6 каплями 2 н. раствора HCl и 3—5 каплями раствора Na₂HPO₄. После этого прибавить к раствору по одной капле 2 н. NH₄OH, перемешивая раствор после каждой капли. Вначале аммиак нейтрализует прибавленную кислоту, причем образуется хлорид аммония NH₄C1, препятствующий образованию Mg(OH)₂. После окончания реакции выпадает характерный кристаллический осадок—MgNH₄PO₄.

3. Магнезон I (napa-нитробензолазорезорцин) или магнезон II (пара-нитробензолазо-a-нафтол) в щелочной среде дает красную или красно-фиолетовую окраску. Эта реакция основана на свойстве гидроксида магния адсорбировать некоторые красители.

Опыт. На фарфоровую пластинку (предметное стекло) поместить 1—2 капли анализируемого на катион Mg²⁺ раствора и добавить 1—2 капли щелочного раствора реактива. Появляется синяя окраска или синий осадок. Если раствор имеет сильнокислую реакцию, то появляется желтая окраска. В данном случае к раствору надо добавить несколько капель щелочи.

Условия проведения опыта:

- Реакцию необходимо проводить в щелочной среде при рН>10.

- Реакции мешает наличие солей аммония.

Качественный анализ ионов хлора Сl^-

Нитрат серебра AgNO₃ образует с анионом С1^- белый творожистый осадок хлорида серебра, нерастворимый в воде и кислотах. Осадок растворяется в аммиаке, при этом образуется комплексная соль серебра [Ag(NH₃)₂]C1. При действии HNO₃ комплексный ион разрушается и AgCI снова выпадает в осадок. Реакции протекают в такой последовательности:

Cl^- + Ag⁺ → AgCl^¯

AgCl + 2NH₄OH → [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

[Ag(NH₃)₂]Cl + .2H⁺ → AgCl¯+ 2NH₄⁺

Опыт. В коническую пробирку к 2—3 каплям раствора MgCI₂ прибавить 1—2 капли раствора AgNO₃. Выпавший осадок отделить центрифугированием. К осадку добавить раствор NH₄OH до полного растворения. В полученном растворе открыть С1^- действием 3—5 капель 2 н. раствора HNO₃

2. Оксид марганца МnО₂, оксид свинца РЬО₂ и другие окислители при взаимодействии с анионом С1^- окисляют его до свободного хлора, который легко обнаружить по запаху и посинению бумаги, смоченной раствором KJ и крахмального клейстера:

2Сl^- + МnО₂ + 4Н⁺ → Cl₂↑ + Мn²⁺ + 2Н₂О

Сl₂ + 2I^- → I₂ + 2Сl^-

Количественный анализ ионов магния (Mg²⁺).

Из полученного хлорида магния приготовить 100 мл 0,1н. раствора (растворить 0,0476 г MgCl₂ в 100 мл воды). Отдельно готовят 250 мл 0,1 н. раствора трилона Б (4,65 г в 250 мл воды), и 0,1 н. раствор сульфата магния ( 1,23 г MgSO₄×7H₂O в 100 мл воды). Устанавливают титр трилона Б по сульфату магния. Для этого отбирают аликвоту сульфата магния (25 мл), прибавляют 50 мл воды, 25 мл аммиачной буферной смеси (100 мл 20-процентного раствора хлорида аммония и 100 мл 20-процентного раствора аммиака доводят водой до одного литра), 20-30 мг сухой смеси индикатора хромогена черного с хлоридом натрия и титруют из бюретки приготовленным раствором трилона Б до перехода красной окраски в синюю. Так поступают 3 раза, по среднему значению высчитывают нормальную концентрацию трилона Б по формуле:

Сн₁*V₁=Cн₂*V₂

Установив титр трилона Б по сульфату магния, приступают к определению концентрации приготовленного раствора хлорида магния. По выше приведенной формуле рассчитывают нормальную концентрацию хлорида магния. И по формуле mx=Сн*V(р)*Mэ (в 100 мл воды) рассчитывают истинную массу хлорида магния в полученном в ходе синтеза соединении. Процентное содержание MgCl₂ находят по формуле:

h=mx/0,0476