stringtranslate.com

Сульфат магния

Сульфат магния или магниевый купоросхимическое соединение , соль с формулой MgSO4 , состоящая из катионов магния Mg2 + (20,19% по массе) и сульфатных анионов SO 2−4. Это белое кристаллическое вещество , растворимое в воде, но не растворимое в этаноле .

Сульфат магния обычно встречается в форме гидрата MgSO4 · nH2O , для различных значений n от 1 до 11. Наиболее распространенным является гептагидрат MgSO4 · 7H2O , [1] известный как соль Эпсома , который является бытовым химикатом со многими традиционными применениями, включая соль для ванн . [ 2 ]

Основное применение сульфата магния — в сельском хозяйстве, для исправления дефицита магния в почвах (важнейшего питательного вещества для растений из-за роли магния в хлорофилле и фотосинтезе ). Для этого использования предпочтителен моногидрат; к середине 1970-х годов его производство составляло 2,3 миллиона тонн в год. [ 3] Безводная форма и несколько гидратов встречаются в природе в виде минералов , а соль является важным компонентом воды из некоторых источников .

Гидраты

Сульфат магния может кристаллизоваться в виде нескольких гидратов , в том числе:

По состоянию на 2017 год существование декагидрата, по-видимому, не подтверждено. [9]

Все гидраты теряют воду при нагревании. Выше 320 °C стабильна только безводная форма. Она разлагается без плавления при 1124 °C на оксид магния (MgO) и триоксид серы ( SO3 ).

Гептагидрат

Свое общее название «соль Эпсома» гептагидрат получил от горько-солевого источника в Эпсоме в графстве Суррей , Англия, где соль добывалась из источников, которые возникали там, где пористый мел Норт -Даунса встречался с непроницаемой лондонской глиной .

Гептагидрат легко теряет один эквивалент воды, образуя гексагидрат.

Это естественный источник магния и серы . Английские соли обычно используются в солях для ванн , эксфолиантах , миорелаксантах и ​​обезболивающих. Однако они отличаются от солей Эпсома, которые используются в садоводстве, поскольку содержат ароматизаторы и отдушки, не подходящие для растений. [10]

Моногидрат

Моногидрат сульфата магния, или кизерит, можно получить, нагревая гептагидрат до 120 °C. [11] Дальнейшее нагревание до 250 °C дает безводный сульфат магния. [11] Кизерит проявляет моноклинную симметрию при давлениях ниже 2,7 ГПа, после чего он переходит в фазу триклинной симметрии. [6]

Ундекагидрат

Ундекагидрат MgSO 4 ·11H 2 O , меридианит , стабилен при атмосферном давлении только ниже 2 °C. Выше этой температуры он разжижается в смесь твердого гептагидрата и насыщенного раствора . Он имеет эвтектическую точку с водой при −3,9 °C и 17,3% (масс.) MgSO 4 . [7] Крупные кристаллы можно получить из растворов соответствующей концентрации, выдерживаемых при 0 °C в течение нескольких дней. [7]

При давлении около 0,9 ГПа и температуре 240 К меридианит разлагается на смесь льда VI и эннеагидрата MgSO 4 ·9H 2 O. [9]

Эннеагидрат

Эннеагидрат MgSO4 · 9H2O был идентифицирован и охарактеризован лишь недавно, хотя его , по-видимому , легко получить (охлаждением раствора MgSO4 и сульфата натрия Na2SO4 в подходящих пропорциях) .

Структура моноклинная, с параметрами элементарной ячейки при 250 К: a  = 0,675  нм , b  = 1,195 нм, c  = 1,465 нм, β = 95,1°, V = 1,177 нм 3 с Z  = 4. Наиболее вероятная пространственная группа — P21/c. Селенат магния также образует эннеагидрат MgSeO 4 ·9H 2 O , но с другой кристаллической структурой. [9]

Естественное явление

Как Mg 2+ и SO2−4Ионы являются соответственно вторыми по распространенности катионами и анионами , присутствующими в морской воде после Na + и Cl , сульфаты магния являются распространенными минералами в геологических средах. Их возникновение в основном связано с гипергенными процессами. Некоторые из них также являются важными составляющими эвапоритовых отложений калийно -магниевых (K-Mg) солей.

Яркие пятна, обнаруженные космическим аппаратом Dawn в кратере Оккатор на карликовой планете Церера, в наибольшей степени соответствуют отраженному свету от гексагидрата сульфата магния. [12]

Почти все известные минералогические формы MgSO 4 являются гидратами. Эпсомит является природным аналогом «английской соли». Меридианит , MgSO 4 ·11H 2 O , был обнаружен на поверхности замерзших озер и, как полагают, также встречается на Марсе. Гексагидрит является следующим более низким гидратом. Три следующих более низких гидрата – пентагидрит, старкеит и особенно сандерит – встречаются редко. Кизерит является моногидратом и распространен среди эвапоритовых отложений. Безводный сульфат магния был обнаружен в некоторых горящих угольных отвалах .

Подготовка

Сульфат магния обычно получают непосредственно из высохших озерных лож и других природных источников. Его также можно получить путем реакции магнезита ( карбоната магния , MgCO3 ) или магнезии ( оксида , MgO) с серной кислотой ( H2SO4 ):

H2SO4 + MgCO3MgSO4 + H2O + CO2

Другим возможным методом является обработка морской воды или промышленных отходов, содержащих магний, с целью осаждения гидроксида магния и реакции осадка с серной кислотой .

Также гептагидрат сульфата магния ( эпсомит , MgSO4 · 7H2O ) получают путем растворения моногидрата сульфата магния ( кизерита , MgSO4 · H2O ) в воде и последующей кристаллизацией гептагидрата.

Физические свойства

Релаксация сульфата магния является основным механизмом, который вызывает поглощение звука в морской воде на частотах выше 10  кГц [13] ( акустическая энергия преобразуется в тепловую энергию ). Более низкие частоты меньше поглощаются солью, поэтому низкочастотный звук распространяется дальше в океане. Борная кислота и карбонат магния также способствуют поглощению. [14]

Использует

Медицинский

Сульфат магния применяют как наружно (в виде английской соли), так и внутрь.

Основное наружное применение — это формула в виде солей для ванн , особенно для ванн для ног, чтобы успокоить боль в ногах. Такие ванны, как утверждается, также успокаивают и ускоряют выздоровление от мышечной боли, болезненности или травм. [15] Потенциальные эффекты сульфата магния для здоровья отражены в медицинских исследованиях о влиянии магния на резистентную депрессию [16] и в качестве анальгетика при мигрени и хронической боли . [ необходима цитата ] Сульфат магния изучался при лечении астмы , [17] преэклампсии и эклампсии . [18]

Сульфат магния обычно является основным компонентом концентрированного солевого раствора, используемого в изоляционных резервуарах для увеличения его удельного веса примерно до 1,25–1,26. Такая высокая плотность позволяет человеку без усилий плавать на поверхности воды в закрытом резервуаре, исключая стимуляцию как можно большего числа внешних чувств.

В Великобритании лекарство, содержащее сульфат магния и фенол , называемое «пастой для рисования», полезно при небольших нарывах или локализованных инфекциях [19] , а также при удалении заноз. [20]

Внутрь сульфат магния можно вводить перорально, дыхательным или внутривенным путем. Внутреннее применение включает заместительную терапию дефицита магния , [21] лечение острых и тяжелых аритмий , [22] как бронходилататор при лечении астмы , [23] профилактику эклампсии [24] и церебрального паралича , [25] [26] токолитическое средство , [27] и как противосудорожное средство . [27]

Его также можно использовать как слабительное . [28]

Сельское хозяйство

В сельском хозяйстве сульфат магния используется для увеличения содержания магния или серы в почве . Чаще всего его применяют для горшечных растений или для культур, которым требуется магний, таких как картофель , томаты , морковь , перец , лимоны и розы . Преимущество сульфата магния перед другими магниевыми почвенными добавками (такими как доломитовая известь ) заключается в его высокой растворимости , что также позволяет проводить внекорневую подкормку . Растворы сульфата магния также имеют почти нейтральный pH по сравнению со слабощелочными солями магния, содержащимися в известняке ; поэтому использование сульфата магния в качестве источника магния для почвы не приводит к значительному изменению pH почвы . [27] Вопреки распространенному мнению, что сульфат магния способен бороться с вредителями и слизняками, способствует прорастанию семян, образованию большего количества цветов, улучшает усвоение питательных веществ и является экологически чистым, он не выполняет ни одного из заявленных требований, за исключением устранения дефицита магния в почве. Сульфат магния может даже загрязнять воду, если используется в чрезмерных количествах. [29]

Сульфат магния исторически использовался для лечения отравления свинцом до разработки хелатной терапии , поскольку предполагалось, что любой проглоченный свинец будет осажден сульфатом магния и впоследствии выведен из пищеварительной системы . [30] Это применение нашло особенно широкое применение среди ветеринаров в начале-середине 20-го века; соль Эпсома уже была доступна на многих фермах для сельскохозяйственного использования, и ее часто прописывали для лечения сельскохозяйственных животных, которые непреднамеренно проглотили свинец. [31] [32]

Приготовление пищи

Сульфат магния используется как:

Химия

Безводный сульфат магния обычно используется в качестве осушителя в органическом синтезе из-за его сродства к воде и совместимости с большинством органических соединений. Во время обработки органическая фаза обрабатывается безводным сульфатом магния. Гидратированное твердое вещество затем удаляется фильтрацией , декантацией или перегонкой ( если точка кипения достаточно низкая). Другие неорганические сульфатные соли, такие как сульфат натрия и сульфат кальция, могут использоваться таким же образом.

Строительство

Сульфат магния используется для приготовления определенных цементов путем реакции между оксидом магния и раствором сульфата магния, которые обладают хорошей связующей способностью и большей устойчивостью, чем портландцемент . Этот цемент в основном используется в производстве легких изоляционных панелей, хотя его плохая водостойкость ограничивает его применение.

Сульфат магния (или натрия) также используется для испытания заполнителей на прочность в соответствии со стандартом ASTM C88, когда нет записей об эксплуатации материала, подвергавшегося воздействию реальных погодных условий. Испытание выполняется путем многократного погружения в насыщенные растворы с последующей сушкой в ​​печи для дегидратации соли, осажденной в проницаемых поровых пространствах . Внутренняя расширяющая сила, полученная в результате регидратации соли при повторном погружении, имитирует расширение воды при замерзании .

Сульфат магния также используется для проверки устойчивости бетона к внешнему воздействию сульфатов (ESA).

Аквариумы

Гептагидрат сульфата магния также используется для поддержания концентрации магния в морских аквариумах, которые содержат большое количество каменистых кораллов , поскольку он медленно истощается в процессе их кальцификации . В морском аквариуме с дефицитом магния концентрации кальция и щелочности очень трудно контролировать, поскольку магния недостаточно для стабилизации этих ионов в соленой воде и предотвращения их спонтанного осаждения в карбонат кальция . [37]

Двойные соли

Существуют двойные соли , содержащие сульфат магния. Существует несколько известных как сульфаты магния натрия и сульфаты магния калия . Смешанный гептагидрат сульфата меди и магния (Mg,Cu)SO 4 ·7H 2 O был обнаружен в хвостах шахт и получил название минерала альперсит . [38]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Коннор, Ник (24 июля 2023 г.). «Сульфат магния | Формула, свойства и применение». Свойства материалов . Получено 4 февраля 2024 г. .
  2. ^ «Быстрые лекарства/шарлатанские лекарства: стоит ли английская соль своих денег?». The Wall Street Journal . 9 апреля 2012 г. Архивировано из оригинала 12 апреля 2012 г. Получено 15 июня 2019 г.
  3. ^ Промышленная неорганическая химия, Карл Хайнц Бюхель, Ганс-Генрих Моретто, Дитмар Вернер, John Wiley & Sons, 2-е издание, 2000, ISBN 978-3-527-61333-5 
  4. ^ "Unnamed (Mg Sulfate): Mineral information, data and locations" . Получено 11 февраля 2024 г. .
  5. ^ abc Odochian, Lucia (1995). "Изучение природы кристаллизационной воды в некоторых гидратах магния термическими методами". Journal of Thermal Analysis and Calorimetry . 45 (6): 1437–1448. doi :10.1007/BF02547437. S2CID  97855885. Архивировано из оригинала 26 августа 2011 г. Получено 7 августа 2010 г.
  6. ^ ab Meusburger, Johannes (15 января 2020 г.). «Полиморфизм моногидрата сульфата магния кизерита под давлением и его наличие на гигантских ледяных спутниках Юпитера». Icarus . 336 : 113459. doi :10.1016/j.icarus.2019.113459. S2CID  209977442.
  7. ^ abcde A. Dominic Fortes, Frank Browning и Ian G. Wood (2012): "Замещение катионов в синтетическом меридианите (MgSO4 · 11H2O ) I: рентгеновский порошковый дифракционный анализ закаленных поликристаллических агрегатов". Physics and Chemistry of Minerals , том 39, выпуск, страницы 419–441. doi :10.1007/s00269-012-0497-9
  8. ^ abc RC Peterson, W. Nelson, B. Madu и HF Shurvell (2007): "Меридианит: новый минеральный вид, обнаруженный на Земле и, как предсказано, существующий на Марсе". American Mineralogist , том 92, выпуск 10, страницы 1756–1759. doi :10.2138/am.2007.2668
  9. ^ abcd A. Dominic Fortes, Kevin S. Knight и Ian G. Wood (2017): «Структура, тепловое расширение и несжимаемость MgSO 4 ·9H 2 O, ее связь с меридианитом (MgSO 4 ·11H 2 O) и возможные природные явления». Acta Crystallographica Раздел B: Структурная наука, кристаллическая инженерия и материалы , том 73, часть 1, страницы 47-64. doi :10.1107/S2052520616018266
  10. ^ «Что такое соль Эпсома и почему она так важна для моего сада с каннабисом?». Herbies . Получено 28 октября 2020 г.
  11. ^ ab PubChem. "Банк данных по опасным веществам (HSDB): 664". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 15 марта 2022 г.
  12. ^ MC Де Санктис; Э. Амманнито; А. Рапони; С. Марки; ТБ МакКорд; Х.И. МакСуин; Ф. Капаччиони; МТ Каприя; Ф.Г. Карроццо; М. Чиарниелло; А. Лонгобардо; Ф. Тоси; С. Фонте; М. Формизано; А. Фригери; М. Джардино; Г. Магни; Э. Паломба; Д. Туррини; Ф. Замбон; Ж.-П. Комб; В. Фельдман; Р. Яуманн; Л.А. Макфадден; КМ Питерс (2015). «Аммонизированные слоистые силикаты, вероятно, происходящие извне Солнечной системы, на (1) Церере» (PDF) . Природа . 528 (7581): 241–244. Бибкод : 2015Natur.528..241D. doi : 10.1038/nature16172. PMID  26659184. S2CID  1687271.
  13. ^ "Физика и механизмы поглощения звука в морской воде". Resource.npl.co.uk. Архивировано из оригинала 18 июня 2009 года . Получено 6 июля 2009 года .
  14. ^ Майкл А. Эйнсли, Принципы моделирования характеристик сонара, стр. 18
  15. ^ Ингрэм, Пол. «Работает ли соль Эпсома? Наука о ваннах с солью Эпсома для восстановления после мышечной боли, болезненности или травм». Наука о боли . Архивировано из оригинала 10 сентября 2016 года . Получено 29 августа 2016 года .
  16. ^ Эби, Джордж А.; Эби, Карен Л. (апрель 2010 г.). «Магний при резистентной депрессии: обзор и гипотеза». Medical Hypotheses . 74 (4): 649–660. doi :10.1016/j.mehy.2009.10.051. ISSN  1532-2777. PMID  19944540.
  17. ^ "Астма сульфата магния – Результаты поиска". PubMed . Получено 29 июня 2021 г. .
  18. ^ "Эклампсия сульфата магния – Результаты поиска". PubMed . Получено 29 июня 2021 г. .
  19. ^ "Boots Magnesium Sulfate Paste BP - Информационный буклет для пациента (PIL) - (eMC)". www.medicines.org.uk . Получено 14 апреля 2018 г. .
  20. ^ Райан. «Извлечение занозы с помощью сульфата магния». TipKing . Архивировано из оригинала 27 октября 2022 г.
  21. ^ "Фармацевтическая информация – Сульфат магния". RxMed. Архивировано из оригинала 3 апреля 2009 года . Получено 6 июля 2009 года .
  22. ^ "СЛР и первая помощь: антиаритмические препараты во время и сразу после остановки сердца (раздел)". Американская кардиологическая ассоциация . Получено 29 августа 2016 г. Предыдущие рекомендации ACLS касались использования магния при остановке сердца с полиморфной желудочковой тахикардией (т. е. torsades de pointes) или подозрением на гипомагниемию, и это не было пересмотрено в обновлении рекомендаций 2015 года. В этих предыдущих рекомендациях рекомендовалась дефибрилляция для прекращения полиморфной ЖТ (т. е. torsades de pointes) с последующим рассмотрением внутривенного введения сульфата магния, если она является вторичной по отношению к длинному интервалу QT.
  23. ^ Blitz M, Blitz S, Hughes R, Diner B, Beasley R, Knopp J, Rowe BH (2005). «Аэрозольный сульфат магния при острой астме: систематический обзор». Chest . 128 (1): 337–344. doi :10.1378/chest.128.1.337. PMID  16002955..
  24. ^ Duley, L; Gülmezoglu, AM; Henderson-Smart, DJ; Chou, D (10 ноября 2010 г.). «Сульфат магния и другие противосудорожные препараты для женщин с преэклампсией». База данных систематических обзоров Cochrane . 2010 (11): CD000025. doi : 10.1002 /14651858.CD000025.pub2. PMC 7061250. PMID  21069663. 
  25. ^ Эдвардс, Ханна Б.; Реданиел, Мария Тереза; Силлеро-Рехон, Карлос; Маргелит, Рута; Питерс, Тим Дж.; Тиллинг, Кейт; Холлингворт, Уильям; Маклеод, Хью; Крэггс, Пиппа; Хилл, Элизабет; Редвуд, Саби; Донован, Дженни; Трелоар, Эмма; Ветц, Элли; Суинско, Наташа (8 января 2023 г.). «Национальная программа PReCePT: оценка внедрения национальной программы улучшения качества с целью увеличения потребления сульфата магния при преждевременных родах до и после родов». Архивы болезней у детей — выпуск для плода и новорожденных . 108 (4): fetalneonatal–2022–324579. doi :10.1136/archdischild-2022-324579. hdl : 1983/5a362df9-c182-4bae-96c5-60c76b6219a1 . ISSN  1359-2998. PMC 10314002. PMID 36617442  . 
  26. ^ «Программа улучшения качества NHS снижает риск детского церебрального паралича у новорожденных». Данные NIHR . 30 июня 2023 г. doi :10.3310/nihrevidence_58371.
  27. ^ abc "Pubchem: Сульфат магния". PubChem . Архивировано из оригинала 29 апреля 2021 г. Получено 13 сентября 2021 г.
  28. ^ Izzo, AA; Gaginella, TS; Capasso, F. (июнь 1996 г.). «Осмотические и внутренние механизмы фармакологического слабительного действия пероральных высоких доз сульфата магния. Важность высвобождения пищеварительных полипептидов и оксида азота». Magnesium Research . 9 (2): 133–138. ISSN  0953-1424. PMID  8878010.
  29. ^ "Horticulture myths". University of Vermont Extension Department of Plant and Soil Science . Архивировано из оригинала 7 августа 2019 года . Получено 18 октября 2021 года .
  30. ^ Wood, HC (1877). Трактат о терапии, включающий Materia Medica и токсикологию, с особым акцентом на применение физиологического действия лекарств в клинической медицине. Филадельфия: JB Lippincott & Co., стр. 34. Лечение острого отравления свинцом заключается в эвакуации содержимого желудка, при необходимости, введении сульфата натрия или магния и выполнении показаний по мере их поступления. Соли Эпсома и Глаубера действуют как химические антидоты, осаждая нерастворимый сульфат свинца, а также, если их слишком много, опорожняют кишечник от образовавшегося соединения.
  31. ^ Barker, CAV (январь 1945 г.). «Опыт отравления свинцом». Canadian Journal of Comparative Medicine and Veterinary Science . 9 (1): 6–8. PMC 1660962 . PMID  17648099. Udall (1) предполагает, что цитрат натрия имеет некоторую ценность вместе с солями Эпсома, которые вызывают осаждение свинца в форме нерастворимого соединения. Nelson (3) сообщил о случае, когда пациент выжил после использования 20% раствора сульфата магния внутривенно, подкожно и перорально. McIntosh (5) предположил, что слабительные дозы солей Эпсома могут быть эффективными в сочетании со свинцом и преодолении токсичности. 
  32. ^ Хэрриот, Джеймс (1972). Все создания, большие и малые. Нью-Йорк: St. Martin's Press . С. 157. ISBN 0-312-08498-6. Специфические противоядия от отравления металлами не были обнаружены, и единственное, что иногда приносило немного пользы, был сульфат магния, который вызывал осаждение нерастворимого сульфата свинца. Домашний термин для сульфата магния, конечно, английская соль.
  33. ^ "Сульфат магния". National Home Brew . Архивировано из оригинала 1 августа 2016 года . Получено 4 января 2019 года .
  34. ^ США 6042851, Мацуура, Масару; Сасаки, Масаоки и Сасакиб, Джун и др., «Процесс производства упакованного тофу», опубликовано 28 марта 2000 г. 
  35. ^ «Что на самом деле содержится в бутилированной воде?». 17 января 2023 г. Получено 11 февраля 2024 г.
  36. ^ Станек, Бекка (24 июля 2014 г.). «Почему ваша бутилированная вода содержит четыре разных ингредиента». TIME .
  37. ^ "Самодельные добавки магния для рифового аквариума". Reefkeeping. 2006. Архивировано из оригинала 22 марта 2008 года . Получено 14 марта 2008 года .
  38. ^ Петерсон, Рональд К.; Хаммарстром, Джейн М.; Сил, II, Роберт Р. (февраль 2006 г.). «Альперсит (Mg,Cu)SO 4 ·7H 2 O, новый минерал группы мелантерита, и пентагидрит меди: их наличие в отходах шахт». American Mineralogist . 91 (2–3): 261–269. doi :10.2138/am.2006.1911. S2CID  56431885.

Внешние ссылки