氯氧化镁

氯氧化镁,又被称为镁氢氯酸盐,是指几种镁、氯、氧和氢的化合物,其一般化学式为x·y·z,其中xyz可以是不同的值,又或等效表示为。此類化合物通常使用的简单化学式是MgClOH,在高中化学科目中经常出现。此类化合物的其他名称包括羟基氯化镁氯羟化镁羟基氯氧化镁碱性氯化镁。其中一些化合物是的主要组成部分。目前名称相同,但化学式为MgOCl的物质尚未被发现。

化合物
该系统的 – – 三元图具有以下明确定义和稳定的相:

  • (氢氧化镁,莫来石矿物)
  • 2··4 = ·4("第二相", "2:1:4")
  • 3··8 = 2·4("第三相", "3:1:8")
  • 5··8 = 2·4("第五相", "5:1:8")
  • 9··5 = ·5("第九相", "9:1:5")
  • ·6(氯化镁六水合物)

第三相和第五相可能在室温下存在,而第二相和第九相仅在温度超过100°C时稳定。

  • 2··2(第二相的二水合物;~230°C)
  • 3··5(第三相的五水合物;~110°C)
  • 3··4(第三相的四水合物;~140°C)
  • 5··4(第五相的四水合物;~120°C)
  • 5··3(第五相的三水合物;~150°C)
  • 9··2(第九相的二水合物;~190°C)

此外,通过用乙醇洗涤天然的八水合物,可以获得第五相的的七水合物5··7。

在19世纪末,有几次尝试确定索雷尔水泥的组成,但结果并不确定。 直到1909年,罗宾森和瓦格曼在 1909 年才正确分离和描述了第三相。

物理性质
溶解性
氯氧化物微溶于水。
在约23°C的MgO – – 体系中,完全液态区域的顶点位于以下三重平衡点(质量分数,不是摩尔分数):

暴露于大气中时,氯氧化物会缓慢与空气中的二氧化碳发生反应,形成氯碳酸镁。 无水和部分水合形式也会吸水,逐渐转变为第五相,然后在转化为氯碳酸盐的过程中变为第三相。唯一的例外是第九相的的二水合物和六水合物,在许多月内保持不变。 固体由聚合的氢氧羟阳离子组成,以镁原子形成双链,氧原子在羟基团和络合水分子中起到桥接作用。这些线性阳离子与氯离子和一些未结合的水分子相互交错和中和,得到通用的化学式[]n+ ·n · n

第三相的拉曼光谱在3639和3657 cm−1处有峰,而第五相的在3608和3691 cm−1处有峰,莫来石在3650 cm−1处有峰。 这些峰被归因于氢氧基基团的拉伸振动。 第三相的还有一个在451 cm−1处的峰,归因于Mg–O键的拉伸。

据信多亏镁氯溶液的轻微酸性性质,在反应过程中氧化镁会不断水合和溶解。 这种酸性归因于镁六水合阳离子的水解:
: ↔ +
质子(实际上是水合的,例如)使溶液呈酸性;随着浓度从30%增加到70%(按重量计),pH值从6.5变化到4.7。 然后,质子与几乎不溶解的氧化物或氢氧化物发生反应并溶解,例如
: + 2 + 5 →
: + + 4 →
溶液中的和离子然后结合成带有多个镁原子的复杂阳离子,被氢氧根阳离子和水分子桥接(镁水合氢氧根络合物),通用公式为 [](2xy)+。 这个过程涉及额外的水解,将一些配体转化为并释放更多,这使氧化物溶解更多。

在几个小时的时间里,这些阳离子不断结合成更大的复合物,随着它们的增长而变得不太溶解。在室温下几小时后,这些阳离子和氯离子会以(或将溶液转变为)水凝胶的形式沉淀,然后逐渐结晶为第三相、第五相、固体氧化镁,氯化物,一些残留的溶液。 根据试剂的比例,起初可能会形成第五相,但然后会与过量的氯反应形成第三相。

氧化镁还可以与水反应形成氢氧化物,由于其溶解性差,会包覆氧化物颗粒并阻止进一步的水合。 溶液中阳离子水解提供的酸性溶解了这个涂层,从而使这个过程连续进行,直到其中一种反应物耗尽。

从MgO或和HCl
这些化合物也可以通过氧化镁或氢氧化镁和盐酸制备。 – – 相图包含在 – – 相图中。
从和NaOH
可以通过使用代替或,使所有试剂都是溶液,来避免制备氧化镁并确保其完全反应。 但是,对于某些试剂浓度,氯化钠也可能沉淀。

在氯离子[Cl-]浓度为2.02 ± 0.03 mol/L、镁离子(作为Mg2+和其他阳离子)浓度为1.78 ± 0.07 mol/L,以及pH为7.65 ± 0.05的条件下,第五相只在相当小的范围内沉淀。稳定的第三相在更广泛的情况下沉淀,即当[Cl]为6.48 ± 2.17 mol/L,[Mg]为3.14 ± 1.12 mol/L,pH为6.26 ± 0.14

其他
1872年的一份简短报告描述了在氯化镁铵Mg(NH4)Cl3的溶液中,经过数月的剩余氨的静置后,形成了呈细针状块状物的近似配方为5MgO·MgCl2·13H2O的固体。

G. André在1882年声称通过熔融无水氯化镁和粉末氧化镁制备了无水氧氯化物。

参考

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