산화마그네슘, 과산화마그네슘

산화마그네슘

산화마그네슘(MgO) 또는 마그네시아(Magnesia)는 백색의 고체광물로, 마그네슘의 주된 원료이다(산화물 참조). 이온 결합에 의해 함께 고정된 Mg2+ 이온과 O2 이온이 교대로 연결되어 구성되어 있다. 수산화 마그네슘은 물(MgO + H2O → Mg(OH)2)이 있을 때 형성되지만, 가열하면 수분이 분리된다.

"산화 마그네슘"은 보통 MgO를 지칭하며 MgO2는 과산화마그네슘(Magnesium Peroxide)라고 부른다.

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생산

산화마그네슘은 탄산마그네슘이나 수산화마그네슘의 석회화에 의해 생산된다. 후자는 일반적으로 바닷물인 염화마그네슘 용액을 석회로 처리하여 얻는다.

Mg2+ + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + Ca2+

고온(1500~2000 °C)에서의 소결(Calcination)은 표면적을 감소시켜, 내화재로 사용되는 마그네시아를 생성한다. 낮은 온도(700~1000 °C)에서 소결할 경우 반응성이 높은 마그네시아가 생성된다. 700 °C 미만의 온도에서도 탄산마그네슘(MgCO3)은 이산화탄소와 산화마그네슘으로 분해되나 다시 이산화탄소를 재결합하여 탄산마그네슘이 되는 현상도 많이 발생한다.

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사용

MgO는 내화성이 높으며, 열전도율이 높은 반면 전기전도율은 상대적으로 낮으며, 내화재로 많이 사용된다. 산화마그네슘 벽판은 내화성, 습기 저항성, 내곰팡이성, 우수한 강도 등을 가지고 있다. 또한 산화마그네슘은 폐수정화 및 토양처리에도 사용된다.

의학분야에서 산화마그네슘은 속쓰림과 이질감의 완화, 소화불량의 개선에 쓰이고, 제산제, 마그네슘 보충제, 단기적 방제제로 쓰인다.

광범위한 가시광 영역에서 반사율이 높기 때문에 흰색 기준 색상으로 많이 사용된다. 또한, 전기 절연체로도 광범위하게 사용된다.

또한 산화마그네슘은 0.3~7.0 μm의 두께 범위에서 투명하다. Refractive index는 1μm에서 1.72이고 Abbe No.는 53.58이다. 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 에서도 셀 내부의 보호 코팅으로 사용되었다.

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과산화마그네슘

과산화 마그네슘(MgO2)은 백색 무취의 미세 분말이다. 상업적으로 과산화 마그네슘은 과산화 마그네슘과 수산화 마그네슘의 화합물로 존재하는 경우가 많다. 분자구조는 O2 분자가 마그네슘 원자에 측면 결합하는 삼각형 형태이다. 과산화 마그네슘은 인체 가려움, 붓기를 유발할 수 있으며 피부와 눈이 닿으면 화상을 입을 수 있다. 흡입은 또한 폐, 코, 목에 자극을 줄 뿐만 아니라 기침도 일으킬 수 있다. 장기간 노출되면 폐 손상, 호흡 부족, 가슴 조임 등의 원인이 될 수 있다.

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합성/반응

과산화마그네슘은 산화마그네슘과 과산화수소를 섞어 과산화마그네슘과 물이 만들어지는 형태의 반응으로 만들어진다.

MgO + H2O2 ⟶ MgO2 + H2O

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과산화마그네슘은 자연상태에서 만들어지는 광물은 아니다. MgO2의 자연 분해되어 수산화 마그네슘, O2, H2O가 된다. MgO2는 유출될 경우 물 및 종이, 천, 나무를 포함한 가연성 물질이나 화학 물질로부터 격리되어야 한다.

물과 접촉하면 다음과 같은 반응을 일으킨다.

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MgO2 + 2 H2O → Mg(OH)2 + H2 + O2

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사용

과산화 마그네슘은 안정적인 산소 방출 화합물로 농업과 환경 산업에서 많이 사용된다.

또한 과산화 마그네슘은 생물학적 폐기물의 처리에 있어서 호기성 미생물의 산소 공급원으로 자주 사용된다. 토양에서 탄화수소의 분해는 보통 호기성 조건에서 더 빠르기 때문에 MgO2는 퇴비 더미 또는 토양에 첨가하여 미생물의 활동을 가속화하고 그 과정에서 발생하는 냄새를 줄일 수 있다.