Apa itu Magnesium Hidroksida?
Magnesium merupakan unsur kimia atau bahan alam yang memiliki lambang Mg yang memiliki nomor atom 12. Magnesium hidroksida merupakan senyawa anorganik dengan rumus kimia Mg(OH)2. Magnesium biasanya terdapat dalam bentuk klorida, oksida, silikat, hidrat, sulfat hingga karbonat. Oksigen dalam tabel periodik memiliki simbol O dengan nomor atom 16, magnesium bereaksi dengan oksigen menghasilkan Mg (OH) 2. Ciri-ciri magnesium hidroksida MgOH yaitu berbentuk bubuk berwarna putih, tidak berasa dan reaksinya lambat terhadap CO2 di udara. Magnesium hidroksida tidak dapat larut dalam air, alkohol, kloroform, dan eter tetapi larut dalam larutan asam seperti HCl.
Magnesium merupakan unsur terbanyak kedelapan yang terdapat di kerak bumi, secara alami dapat ditemukan dalam bentuk senyawa berupa dolomite, magnesit (MgCO3); brusit (Mg(OH)2) dan karnalit. Terdapat enam sumber bahan baku untuk memproduksi magnesium diantaranya magnesit, dolomit, karnalit, serpentin, bikosfit dan air laut (Park, 2008). Kelimpahan magnesium dalam air lautcukup tinggi sehingga air laut merupakan sumber paling besar untuk industri magnesium. Dari 1 km3 air laut terdapat kira-kira satu juta ton magnesium (~0,001 ppm). Proses ekstraksi logam ini yang seringkali digunakan adalah Proses Dow.
Proses Dow menggunakan reagen pengendap berupa kalsium hidroksida untuk memperoleh magnesium hidroksida yang diendapkan. Dengan penambahan reagen ini, magnesium diendapkan dalam bentuk magnesium hidroksida sehingga dapat menjalani pemrosesan lebih lanjut untuk menghasilkan logam magnesium. Selain menggunakan kalsium hidroksida sebagai agen pengendapan, elektrolisis air asin atau air laut juga dapat menghasilkan endapan magnesium hidroksida. Hal ini berdasarkan penelitian sebelumnya dimana pada saat dilakukan elektrolisis air laut atau garam dengan pH diatas 10 ditemukan endapan putih disekitar katoda. Setelah dilakukan pengujian dengan instrumen AAS, ditemukan endapan yang berupa magnesium, sehingga diprediksi menjadi magnesium hidroksida. Hal ini juga diperkuat oleh penelitian sebelumnya bahwa elektrolisis air laut menghasilkan endapan magnesium hidroksida pada pH 10,7-11.
Sifat Kimia Magnesium Hidroksida
Berikut adalah sifat kimiawi yang dimiliki oleh Magnesium Hidroksida:
- Sangat mudah terlarut dalam larutan HCl mulai dari berkonsentrasi rendah hingga tinggi
- Tidak dapat larut dalam air
- Mudah larut dalam garam-garam yang bersifat ammonium
- Tidak bereaksi dengan HCl jika pada Mg(OH)2 terdapat garam-garam ammonium.
Sifat Fisik Magnesium Hidroksida
- Massa molekul Magnesium Hidroksida : 58,3 g/mol
- System kristal atau space group :Heksagonal
- Densitas/massa jenis : 2,36 g/cm3
- Warna : Tidak berwarna
- Titik leburnya : 350 °C
Mengapa Magnesium Hidroksida Sangat Dibutuhkan?
Baru-baru ini, minat pada nanopartikel magnesium hidroksida (Mg (OH) 2) telah berkembang pesat karena fakta bahwa nanopartikel ini memiliki banyak aplikasi dalam pengobatan [1], industri [2] dan baru-baru ini, dalam pelestarian warisan budaya [ 3,4]. Alasan mengapa nanopartikel memiliki banyak aplikasi adalah karena kristal Mg (OH) 2 menawarkan beberapa keuntungan besar, seperti stabilitas termal yang baik, sifat tahan api yang baik, toksisitas rendah dan biaya rendah [5,6]. Selain itu, nanopartikel Mg (OH) 2 mungkin merupakan agen antibakteri yang efektif [7,8]. Oleh karena itu, magnesium hidroksida biasanya digunakan dalam berbagai produk yang memberikan sifat penting. Penggabungan Mg (OH) 2 ke dalam polimer karena ketahanan nyala, telah mendapat perhatian khusus karena brucite dapat meningkatkan sifat komposit dan memperluas aplikasinya [9,10]. Baru-baru ini, Ma et al. telah berhasil merakit nanopartikel magnesium hidroksida pada permukaan serat kapas untuk meningkatkan daya terbakar dan stabilitas komposit ini [11]. Jenis nanopartikel ini juga digunakan dalam perawatan deasidifikasi kertas, ini menjadi metode yang efisien untuk menghambat degradasi kertas lama [12]. Juga telah ditemukan bahwa magnesium hidroksida menunjukkan sifat adsorpsi CO2 yang menjanjikan berkat proses karbonasi mineralnya [13]. Selain itu, Mg (OH) 2 adalah salah satu prekursor terpenting magnesium oksida (MgO) [14], oksida logam serbaguna yang digunakan dalam berbagai aplikasi dan produk dengan sifat mekanik, katalitik dan elektronik yang penting [15,16] .
Penelitian Magnesium Hiroksida Terdahulu yang Telah dilakukan
Penting untuk diperhatikan bahwa metode yang digunakan untuk memperoleh nanopartikel merupakan faktor penentu untuk meningkatkan kesesuaian bahan nano ini. Kondisi proses perlu dikontrol untuk memperoleh nanokristal dengan morfologi, ukuran partikel, tingkat aglomerasi dan struktur kristalografi tertentu. Oleh karena itu, persiapan terkontrol dari magnesium hidroksida terstruktur nano telah menjadi fokus banyak penelitian. Berbagai jalur kimia telah digunakan untuk mensintesis nanokristal Mg (OH) 2 dengan morfologi dan struktur yang berbeda. Fan dkk. telah memperoleh Mg (OH) 2 dalam bentuk satu dimensi juga dikenal sebagai nanotube melalui metode solvothermal, menggunakan Mg10 (OH) 18Cl2 · 5H2O sebagai prekursor tanpa surfaktan atau katalis apapun [17,18]. Baru-baru ini, Li et al. menyiapkan nanoplate heksagonal Mg (OH) 2 dengan metode penggelembungan dengan adanya gelatin dan polivinil alkohol sebagai surfaktan molekul tinggi [19]. Metode sintesis lain yang digunakan akhir-akhir ini untuk produksi magnesium hidroksida adalah teknik bantuan gelombang mikro. Beall dkk. menggunakan teknik ini untuk produksi struktur nano semu-heksagonal Mg (OH) 2 [20]. Nanopartikel brucite dapat disiapkan pada suhu kamar juga. Das et al. telah melakukan pembentukan bunga mikro / nano Mg (OH) 2 pada kondisi tersebut. Para penulis juga mengidentifikasi kondisi terbaik yang mendukung pertumbuhan magnesium hidroksida pada suhu kamar [21]. Magnesium hidroksida halus dengan monodispersitas telah disintesis melalui metode presipitasi langsung pada suhu reaksi 25ºC oleh Wu et al. [22]. Prosedur serupa diadopsi oleh An et al., Yang mendapatkan susunan halus nanopartikel magnesium hidroksida yang disintesis melalui metode presipitasi langsung pada suhu kamar melalui penambahan surfaktan kationik, setil trimetil amonium bromida (CTAB) [23]. Di sisi lain, nanocrystals magnesium hidroksida juga dapat diperoleh dengan hidrasi magnesium oksida, MgO [24,25]. Qian dkk. diperoleh partikel berbentuk trombosit menggunakan metode hidrasi MgO, terbuat dari dekomposisi magnesit [26]. Pengendapan garam magnesium dengan larutan alkali adalah metode sintesis lain yang telah digunakan untuk memperoleh nanopartikel brucite dengan morfologi yang berbeda seperti aglomerat globular, partikel berbentuk platelet atau lamela heksagonal [27, 28]. Song et al. nanopartikel magnesium hidroksida disintesis dengan struktur lamelar melalui reaksi presipitasi satu langkah dengan bantuan perlakuan ultrasonik [29].
Metode Hidrotermal dalam Sintesis Nanopartikel Magnesium Hidroksida
Metode sintesis hidrotermal adalah salah satu teknik yang paling banyak digunakan untuk sintesis struktur nano brucite dengan kemudahan produksi skala besar [30]. Sejumlah besar penelitian telah menunjukkan bahwa metode sintesis ini adalah cara yang efektif untuk mengontrol morfologi, distribusi ukuran partikel, dan homogenitas fasa [31,32]. Dalam karya terbaru, Jin et al. [33] menyiapkan nanopartikel Mg (OH) 2 dengan metode hidrotermal menggunakan magnesium nitrat (Mg (NO3) 2) dan hidrazin hidrat (N2H4 · H2O) tanpa aditif lebih lanjut.
Mempelajari pengaruh parameter sintesis eksperimental pada morfologi, ukuran partikel, tingkat aglomerasi dan struktur kristalografi dari partikel yang diperoleh merupakan hal yang menarik. Dengan demikian, dalam makalah ini, pengaruh suhu sintesis dan waktu reaksi terhadap perlakuan hidrotermal nanocrystalline Mg (OH) 2, menggunakan hidrazin hidrat (N2H4 • H2O) sebagai pengendap, telah dicoba untuk pertama kalinya. Kami melaporkan persiapan dan karakterisasi struktur nano Mg (OH) 2 dengan morfologi yang berbeda, ukuran partikel, kemurnian tinggi dan orientasi yang disukai. Hasil ini dapat berkontribusi tidak hanya untuk mendefinisikan struktur dan morfologi yang lebih menguntungkan tetapi juga untuk membuat produksi skala besar dari material nano ini menjadi mungkin.
Metode Sintesis Magnesium Hidroksida (Mg(OH))
Bahan
Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam mensintesis Magnesium Hidroksida yaitu mulai dari magnesium nitrat heksahidrat (Mg (NO3) 2 • 6H2O) dan hidrazin hidrat (N2H4 • H2O) sebaiknya dalam bentuk yang sangat murni dan bebas pengotor atau anda bisa membelinya di Sigma-Aldrich dan digunakan sebagaimana mestinya, tanpa pemurnian lebih lanjut. Air dengan kemurnian tinggi (18 MΩ / cm) disiapkan oleh sistem pemurnian air deionisasi dan digunakan di setiap prosedur sintesis yang akan dilakukan.
Sintesis nanopartikel Magnesium hidroksida
Pada metode sintesis yang digunakan dalam sintesis Magnesium Hidroksida pada artikel ini digunakan disintesis melalui metode hidrotermal dengan menggunakan Mg (NO3) 2 • 6H2O sebagai prekursor magnesium dan N2H4 • H2O sebagai pengendap. Telah dilakukan parameter reaksi yang berbeda untuk mengevaluasi pengaruh suhu sintesis dan waktu reaksi dalam nanopartikel yang diperoleh. Kondisi reaksi ini diringkas dalam Tabel I. Untuk proses pembuatan khusus, 0,12 g Mg (NO3) 2 • 6H2O dilarutkan dalam 10 ml air dengan kemurnian tinggi. Selanjutnya, 0,08 ml N2H4 • H2O ditambahkan ke dalam larutan Mg (NO3) 2 tetes demi tetes dan dibuat hingga 15 ml dengan air. Campuran yang dihasilkan diaduk dengan cepat pada suhu kamar sampai suspensi seragam putih muncul. Akhirnya, suspensi yang diperoleh kemudian dipindahkan ke dalam autoklaf baja tahan karat berlapis Teflon, disegel dan diolah secara hidrotermal pada suhu reaksi konstan di antara kisaran 150-180ºC selama 24, 12 dan 6 jam. Campuran yang diperoleh didinginkan pada suhu kamar dan kemudian dipisahkan dalam mesin pemisah; pencucian dilakukan beberapa kali menggunakan air suling untuk menghilangkan kotoran sisa, diikuti dengan pencucian dengan etanol, yang digunakan untuk mengurangi aglomerasi. Akhirnya, sampel yang diperoleh dikeringkan dalam suasana gas inert pada suhu 60ºC selama 7 jam menghasilkan bubuk brucite berukuran nano berwarna putih.
Daftar Pustaka
[1] C. Janning, E. Willbold, C. Vogt, J. Nellesen, A. Meyer-Lindenberg, H. Windhagen, F. Thorey, F.
Witte, Magnesium Hydroxide Temporarily Enhancing Osteoblast Activity and Decreasing the
Osteoclast Number in Perimplant Bone Remodelling, Acta Biomater., 6 (2010), 1861-1868.
[2] F. Al- Hazmi, A. Umar, G.N. Dar, A.A. Al-Ghamdi, S.A. Al-Sayari, A. Al-Hajry, S.H. Kim, R. M.
Al-Tuwirqi, F. Alnowaiserb, F. El-Tantawy, Microwave assisted rapid growth of Mg(OH)2 nanosheet
networks for ethanol chemical sensor application, J. Alloy. Compd., 519 (2012), 4-8.
[3] L. S. Gomez-Villalba, P. López-Arce, R. Fort, Nucleation of CaCO3 polymorphs from a colloidal
alcoholic solution of Ca(OH)2 nanocrystals exposed to low humidity conditions, Appl. Phys. A-Mater.
Sci. Process., 106 (2011), 213-217.
[4] D. Chelazzi, G. Poggi, Y. Jaidar, N. Tocaffondi, R. Giorgi, P. Baglioni, Hydroxide nanoparticles for
cultural heritage: Consolidation and protection of wall paintings and carbonate materials, J. Colloid
Interface Sci., 392 (2013), 42-49.
[5] L. Kumari, W. Z. Li, C. H. Vannoy, R. M. Leblanc, D. Z. Wang, Synthesis, Characterization and
optical properties of Mg(OH)2 micro-/nanostructure and its conversion to MgO, Ceram. Int., 35 (2009),
3355-3364.
[6] H. K. Bharadwaj, J-Y. Lee, X. Li, Z. Liu, T. C. Keener, Dissolution Kinetics of magnesium
hydroxide for CO2 separation from coal-fired power plants, J. Hazard. Mater., 250-251 (2013), 292-
297.
[7] C. Dong, J. Cairney, Q. Sun, O. L. Maddan, G. He, Y. Deng, Investigation of Mg(OH)2
nanoparticles as an actibacterial agent, J. Nanopart. Res., 12 (2010), 2101-2109.
[8] C. Dong, D. Song, J. Cairney, O. L. Maddan, G. He, Y. Deng, Antibacterial study of Mg (OH)2
nanoplatelets, Mater. Res. Bull., 46 (2001), 576-582.
[9] C. Carrot, B. Olalla, R. Fulchiron, Relaxation of loose agglomerates of magnesium hydroxide in a
polymer melt, Polymer., 53 (24) (2012), 5560-5567.
[10] S. Ulutan, M. Gilbert, Mechanical properties of HDPE/magnesium hydroxide composites, J.
Mater. Sci., 35 (9) (2000), 2115-2120.
[11] H. Ma, Z. Chen, Z. Mao, Controlled growth of magnesium hydroxide crystals and its effect on the
high-temperature properties of cotton/magnesium hydroxide composites, Vacuum, 95 (2013), 1-5.
[12] R. Giorgi, C. Bozzi, L. Deo, C. Gabbiani, BW. Ninham, P. Baglioni, Nanoparticles of Mg(OH)2:
synthesis and application to paper conservation, Langmuir, 21 (2005), 8495-8501.
13] J. Fagerlund, R. Zevenhoven, An experimental study of Mg(OH)2 carbonation, Int. J. Greenh. Gas
Control, 5 (2011), 1406-1412.
[14] Y. Zhang, M. Ma, X. Zhang, B. Zhang, B. Wang, R. Liu, Synthesis, characterization, and catalytic
property of nanosized MgO flakes with different shapes, J. Alloy. Compd., 590 (2014), 373-379.
[15] S. Jakkula, V. Deshpande, Effect of MgO addition on the properties of PbO-TiO2-B2O3 glass and
glass-ceramics, Ceram. Int., 39 (2013), 15-18.
[16] Sikandar H. Tamboli, Aviraj Jatratkar, J. B. Yadav, Vijaya Puri, R. K. Puri, H. H. Cho, Ageing
and vapor chopping effect on the properties of MgO thin films, J. Alloy. Compd., 588 (2014), 321-326.
[17] W. Fan, S. Sun, L. You, G. Cao, X. Song, W. Zhang, H. Yu, Solvothermal synthesis of Mg (OH)2
nanotubes using Mg10(OH)18Cl2·5H2O nanowires as precursors, J. Mater. Chem., 13 (2003), 3062-
3065.
[18] W. Fan; S. Sun; X. Song; W. Zhang; H. Yu; X. Tan, G. Cao. Controlled synthesis of singlecrystalline Mg(OH)2 nanotubes and nanorods via a solvothermal process, J. Solid State Chem., 177 (7) (2004), 2329-2338.
[19] X. Li; C. Ma; J. Zhao; Z. Li; S. Xu, Y. Liu. Preparation of magnesium hydroxide nanoplates using
a bubbling setup, Powder Technol., 198 (2010), 292-297.
[20] G. W. Beall, E.-S. M. Duraia, F. E.- Tantawy, F. A.- Hazmi, A. A. Al- Ghamdi. Rapid fabrication
of nanostructured magnesium hydroxide and hydromagnesite via microwave-assisted technique,
Powder Technol., 234 (2012), 26-31.
[21] P.S. Das, A. Dey, A. K. Mandal, N. Dey, N. Dey, A.K. Mukhopadhyay. Synthesis of Mg(OH)2
micro/nano flowers at room temperature, Journal of Advanced Ceramics, 2 (2013), 173-179.
[22] X.-F. Wu, G.-S. Hu, B.-B. Wang, Y.-F. Yang. Synthesis and characterization of superfine
magnesium hydroxide with monodispersity, J. Cryst. Growth., 310 (2008), 457-461.
[23] H. Yan, X.-H. Zhang, J.-M.Wu, L.-Q. Wei, X.-G. Liu, B.-S. Xu. The use of CTAB to improve the
crystallinity and dispersibility of ultrafine magnesium hydroxide by hydrothermal route, Powder
Technol., 188 (2008), 128-132.
[24] ] M. Láska, J. Valtýni, P. Fellner, Influence of PH on the Crystal Size Distribution of Mg(OH)2
Prepared by the Hydration of MgO, Cryst. Res. Technol., 28 (1993), 931-936.
[25] M. Sutcu, S. Akkurt, S. Okur, Influence of crystallographic orientation on hydration of MgO
single crystals, Ceram. Int., 35 (2009), 2571-2576.
[26] H.-y. Qian, M. Deng, S.-m. Zhang, L.-l. Xu, Synthesis of superfine Mg(OH)2 particles by
magnesite, Mater. Sci. Eng. A-Struct. Mater. Prop. Microstruct. Process., 445-446 (2007),600-603
[27] C. Henrist, J.-P. Mathieu, C. Vogels, A. Rulmont, R. Cloots, Morphological study of magnesium
hydroxide nanoparticles precipitated in dilute aqueous solution, J. Cryst. Growth., 249 (2003), 321-330.
[28] H. Dong, Z. Du, Y. Zhao, D. Zhou, Preparation of surface modified nano-Mg(OH)2 via
precipitation method, Powder Technol., 198 (2010), 325-329.
[29] G. Song, S. Ma, G. Tang, X. Wang, Ultrasonic-assisted synthesis of hydrophobic magnesium
hydroxide nanoparticles, Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp., 364 (2010), 99-104.
[30] Q. Wang, C. Li, M. Guo, L. Sun, C. Hu, Hydrothermal synthesis of hexagonal magnesium
hydroxide nanoflakes, Mater. Res. Bull., 51 (2014), 35-39.
[31] Q.L. Wu, L. Xiang, Y. Jin, Influence of CaCl2 on the hydrothermal modification of Mg(OH)2,
Powder Technol., 165 (2006), 100-104.
[32] J. Chen, L. Lin, Y. Song, L. Shao, Influence of KOH on the hydrothermal modification of
Mg(OH)2 crystals, J. Cryst. Growth., 311 (8) (2009), 2405-2408.
[33] D. Jin, X. Gu, X. Yu, G. Ding, H. Zhu, K. Yao, Hydrothermal synthesis and characterization of
hexagonal Mg(OH)2 nano-flake as a flame retardant, Mater. Chem. Phys., 112 (2008), 962-965.
[34]Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
[35]Toshiaki Enoki and Ikuji Tsujikawa (1975). "Magnetic Behaviours of a Random Magnet, NipMg(1-p)
(OH2)". J. Phys. Soc. Jpn. 39 (2): 317–323. doi:10.1143/JPSJ.39.317.
[36]Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. hlm. A22. ISBN 0-618-94690-X.
[37]Hao Tang,Xiao-bai Zhou,Xiao-lu Liu.(2013).Effect of Magneium Hydroxide on the Flame Retardant Properties of Unsaturated Polyester Resin. Science Direct
[38]A. Sierra-Fernández, L.S. Gomez-Villalba, O. Milosevic, R. Fort, M.E. Rabanal. Synthesis and Morpho-structural characterization of nanostructured magnesium hydroxide obtained by hydrothermal method. Ceramic Internasional. , http: //dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.04.073
Tags:
Fisika Material