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酸化マグネシウムから水酸化マグネシウムを生成する実験室レベルの手法を教えてください

酸化マグネシウムから水酸化マグネシウムを生成する実験室レベルの手法を教えてください

締切済

質問者：mj23mj23
質問日時：2009/08/12 00:03
回答数：3件

MgOからMg(OH)2を生成するのに、MgOを沸騰水に入れるというのを聞いたことがあります。その手法を用いる場合、MgO粉末を沸騰水にどれくらいの時間入れておけばよろしいのでしょうか。できれば、ビーカーに水を入れて、ガスバーナーで沸騰させ、その中にMgO粉末を入れるような簡単な方法を利用したいのですが・・・。また、Mg(OH)2の生成を確認する方法があれば教えてください。

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回答 (3件)

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No.3

回答者： htms42
回答日時：2009/08/14 11:52

＃１です。

ＭｇＯ＋２ＨＣｌ→ＭｇＣｌ２＋Ｈ２Ｏ

ＭｇＣｌ２は水によく溶ける物質です。
ＭｇＯの固体が見えなくなれば全て溶けています。
ＮａＯＨ水溶液を加えると初めは残りのＨＣｌと反応します。
溶液がアルカリ性になったところでＭｇ(ＯＨ)2の溶解度が小さいということで沈殿してきます。
溶解度が極端に小さいというわけではありませんので全て沈殿させるのは無理です。塩酸、水酸化ナトリウム溶液は濃い方がいいでしょう。
塩酸はＭｇＯを溶かすのに必要な量以上入れすぎないようにします。

ＭｇＯは非常に安定な化合物です。
作り方にもよるようですが
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｍｇ(ＯＨ)２
の反応は起こりにくいようです。
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ(ＯＨ)2
は簡単に起こります。乾燥剤に使うぐらいです。

Ｍｇはアルカリ土類金属に入っていません。いろんな面でカルシウムより下側の元素と性質に違いがあります。
Ｍｇ(ＯＨ)2の溶解度が小さいということから強塩基ではないという性質も出てきます。「アルカリ」土類と呼ぶことができないのです。

Ｍｇを燃やして灰を試験管の中に入れます。水を加えてよく振ります。ほとんど変化は見られません。フェノールフタレイン溶液を加えます。うっすらと赤く色が付きます。ｐＨで８～９ぐらいでしょう。これを加熱します。いくらか濃い赤になります。真っ赤になるというところまでは行きません。
加熱すれば全て溶けるというわけではありません。
Ｍｇの燃えた灰はＭｇＯです。それがＭｇＯに変わったとしても溶解度が小さいのでどんどん溶けるということは起こらないのです。ＭｇＯとＭｇ(ＯＨ)2の混ざった固体が底に沈んだままになっています。

水の中にＭｇを入れます。ゆっくりとした反応が起こります。ポツポツと出る泡の数を数えることが出来るぐらいゆっくりしたものです。
加熱するといくらか速くなります。ジャワジャワと泡を出して溶けていくという反応ではありません。

この回答への補足

ご丁寧にありがとうございます。
つまり、MgO単体とMgOを沸騰水に入れて反応させたもの（MgOとMg(OH)2の混合物)があった場合、前者と後者を明確に判別するのは難しいということでしょうか。

補足日時：2009/08/19 07:03

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No.2

回答者： baieru
回答日時：2009/08/14 10:20

まず熱水にマグネシウムを入れる場合。

Mg+２H2O→Mg（OH）2+H2↑

水素の気泡が出るんででなくなったら大体反応は終わり。

しかし酸化マグネシウムなので、それよりは反応が遅いのではないでしょうか。
しかしカルシウムも同じように反応するので、反応自体は起こるはずです。
この場合MgO+H2O→Mg（OH)2と反応するので、個体がなくなったら反応終了ということで大丈夫だと思います。

調べ方としては炭酸水を入れればMgCO3の白色沈殿、硫酸でMgSO4の白色沈殿が出来ると思われます。

すみませんが１番さんの反応はわかりませんので、解説出来ません。

この回答への補足

MgOは水に殆ど溶けないのでMgO粉末を沸騰水で数時間保持した時、見た目は殆ど変化しないのですが（粉末が大量に残るのですが）、この場合はMgO個体の表面がMg(OH)2になっていると思えばよろしいのでしょうか。

Mg(OH)2の存在の調べ方として炭酸水や硫酸で白色沈殿を確認する場合、MgOは白色沈殿を生じないのでMg(OH)2の存在が確認できるということなのでしょうか。

補足日時：2009/08/19 06:56

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No.1

回答者： htms42
回答日時：2009/08/13 14:45

塩酸に溶かしてから水酸化ナトリウムで沈殿させるというのがわかりやすいのではないでしょうか。

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。
塩酸に溶かしてから水酸化ナトリウムで沈殿させる場合、
水酸化マグネシウムも酸化マグネシウムも塩酸に溶かしたときにMgCl2が生成すると思うのですが、その後水酸化ナトリウムで沈殿させると両者の差が出てMgOがMg(OH)2になっていることが判別できるということでしょうか。
もしよろしければ反応式含めてご教授いただけないでしょうか。
よろしくお願いいたします

補足日時：2009/08/14 08:37

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ｋｕｕｙａ様の質問の通りだと思います。

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Ｈ　　１３１２

Ｎａ　４９５　　４５６２　　６９１１
Ｍｇ　７３７　　１４７６　　７７３２

Ｋ　　４１９　　３０５１　　４４１０
Ｃａ　５８９　　１１４５　　４９１０

Ｈｅ　　２３７３　　５２５９
Ｎｅ　　２０８０　　３９５２
Ａｒ　　１５２０　　２６６５　

１．不活性元素（希ガス）の電子配置から先に行くのは難しいのが分かります。
　　Ｎａ^2+は存在しないだろうというのはエネルギー的な判断として可能です。

２．Ｃａ^2+を実現するために必要なエネルギーはＮａ^+を実現するために必要なエネルギーよりも２倍以上大きいです。でもＣａ^2+は安定に存在します。これはイオン化エネルギーの大きさだけでは判断できない事です。
ＣａＯとＮａＣｌは結晶構造が同じです。融点を比べると結合の強さの違いが分かります。
ＮａＣｌ　８０１℃　　　ＣａＯ　　２５７２℃

ＣａＯの方が格段に結合が強いことが分かります。
結合が強いというのを安定な構造ができていると考えてもいいはずです。
ＮａＣｌは(＋)、(－)の間の引力です。ＣａＯは(２＋)、(２－)の間の引力です。これで４倍の違いが出てきます。イオン間距離も問題になります。Ｃａ^+には最外殻のｓ軌道に電子が１つ残っていますからＣａ^2+よりも大きいです。荷電数が大きくてサイズの小さいイオンができる方が静電エネルギーでの安定化には有利なのです。
Ｆｅ(ＯＨ)2よりもＦｅ(ＯＨ)3の方が溶解度が格段に小さいというのも２＋、３＋という電荷の大きさの違いが効いてきています。サイズも小さくなっています。

イオンは単独では存在しません。必ず対のイオンと共に存在しています。
水和されていると書いておられる回答もありますが対のイオンの存在によって安定化されるというのが先です。
水溶液の中であっても正イオンだけとか負イオンだけとかでは存在できません。水和された正イオンと水和された陰イオンとが同数あります。水和された負イオンの周りは水和された正イオンが取り囲んでいます。液体の中にありますからかなり乱れた構造になっていますが正負のイオンが同数あって互いに反対符号のイオンの周りに分布しているという特徴は維持されています。

３．ｄ軌道に電子が不完全に入っている元素を遷移元素と呼んでいます。
　　「遷移」というのは性質がダラダラと変わるということから来た言葉です。普通は族番号が変われば性質が大きく変わります。周期表で横にある元素とは性質が異なるが縦に並んでいる元素とは性質が似ているというのが元素を「周期表の形にまとめてみよう」という考えの出発点でした。だから３属から11族を１つにまとめて考えるという事も出てくるのです。
　性質が似ているというのは電子の配置に理由があるはずです。電子は最外殻のｓに先に入って後からｄに入ります。エネルギーの逆転が起こっていますが違いは小さいものです。まず外の枠組み（ｓ軌道）が決まっている、違いは内部（ｄ軌道）の電子の入り方だけだというところからダラダラ性質が変わるというのが出てきます。Ｍ^2+のイオンがすべて存在するというのもここから出てきます。１１族の元素に１＋が出てくるのは内部のｄ軌道を満杯にしてｓ軌道電子が１つになるというからのことでしょう。これは＃７に書かれています。でもそれがなぜ言えるのかはさらに別の理由が必要でしょう。
　ｓ軌道の電子が飛び出してイオンができたとすると残るのはｄ軌道の電子です。イオンのサイズがあまり変わらないというのはここから出てきます。
　イオンの価数の種類が１つではないというのも遷移元素の特徴です。エネルギーにあまり大きな違いのないところでの電子の出入りだという捉え方でもかまわないと思います。イオン単独で考えているのではなくてイオンが置かれている環境の中で考えています。イオン化エネルギーの大小だけではありません。
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　Ｅ = hc/λ[J]
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となります。
波長が nm 単位なら　Ｅ = hc×10^9/eλ　です。
あとは、
　h = 6.626*10^-34[J・s]
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などの値より、
　E≒1240/λ[eV]
となります。

＞例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
＞合っているのでしょうか？
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　E = 1240/540 = 2.30[eV]
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