stringtranslate.com

Гидроксид магния

Гидроксид магния — неорганическое соединение с химической формулой Mg(OH) 2 . В природе встречается в виде минерала брусита . Это белое твердое вещество с низкой растворимостью в воде ( K sp =5,61 × 10−12 ). [5] Гидроксид магния является распространенным компонентом антацидов , таких как молоко магнезии .

Подготовка

Обработка раствора различных растворимых солей магния щелочной водой вызывает осаждение твердого гидроксида Mg(OH) 2 :

Mg2 + + 2ОН − → Mg(ОН) 2

Как Mg2+
является вторым по распространенности катионом в морской воде после Na+
, его можно экономично извлекать непосредственно из морской воды путем подщелачивания , как описано выше. В промышленных масштабах Mg(OH) 2 получают путем обработки морской воды известью (Ca(OH) 2 ). Объем морской воды 600 м 3 (160 000 галлонов США) дает около 1 тонны (2 200 фунтов) Mg(OH) 2 . Ca(OH) 2 ( K sp =5,02 × 10−6 ) [6] гораздо более растворим, чем Mg(OH ) 2 ( Ksp =5,61 × 10 −12 ) и резко увеличивает значение pH морской воды с 8,2 до 12,5. Менее растворимый Mg(OH)
2осаждается из-за общего ионного эффекта, вызванного ОН−
добавлено путем растворения Ca(OH)
2: [7]

Mg2 + + Ca(OH) 2 → Mg(OH) 2 + Ca2 +

Для рассолов на основе морской воды можно использовать и другие осаждающие агенты, помимо Ca(OH) 2 , каждый из которых имеет свои нюансы:

Было показано, что гидроксид натрия, NaOH , является лучшим осаждающим агентом по сравнению с Ca(OH) 2 и NH4OH из - за более высоких скоростей извлечения и чистоты, а время осаждения и фильтрации может быть улучшено при низких температурах и более высокой концентрации осадков. Методы, включающие использование осаждающих агентов, обычно являются периодическими процессами. [ 8]

Также возможно получить Mg(OH) 2 из морской воды с помощью электролизных камер, разделенных катионообменной мембраной. Этот процесс является непрерывным, менее затратным и производит газообразный кислород, газообразный водород, серную кислоту (если используется Na2SO4; NaCl может быть альтернативно использован для получения HCl ) , и Mg(OH) 2 чистотой 98% или выше. Крайне важно деаэрировать морскую воду , чтобы смягчить соосаждение осадков кальция. [9]

Использует

Предшественник MgO

Большая часть Mg(OH) 2 , которая производится промышленным способом, а также небольшое количество, которое добывается, преобразуется в плавленую магнезию (MgO). Магнезия ценна, поскольку она является как плохим проводником электричества, так и отличным проводником тепла. [7]

Медицинский

Только небольшое количество магния из гидроксида магния обычно всасывается кишечником (если только у вас нет дефицита магния). Однако магний в основном выводится почками; поэтому длительное ежедневное употребление молока магнезии человеком, страдающим почечной недостаточностью, теоретически может привести к гипермагниемии . Невсосавшийся магний выводится с калом; всосавшийся магний быстро выводится с мочой. [10]

Бутылка, используемая для Leche de Magnesia (Молоко магнезии) компании Phillips в Музее янтаря, Санто-Доминго , Доминиканская Республика

Приложения

Антацид

В качестве антацида гидроксид магния назначают  взрослым в дозе приблизительно 0,5–1,5 г. Он действует путем простой нейтрализации , при которой гидроксид -ионы из Mg(OH) 2 соединяются с кислыми ионами H + (или ионами гидроксония ), вырабатываемыми в форме соляной кислоты париетальными клетками желудка , с образованием воды.

Слабительное

В качестве слабительного гидроксид магния дозируется в количестве 5–10 граммов (0,18–0,35 унции) и действует несколькими способами. Во-первых, Mg2 + плохо всасывается из кишечного тракта, поэтому он вытягивает воду из окружающих тканей путем осмоса . Это увеличение содержания воды не только смягчает кал, но и увеличивает объем кала в кишечнике (внутрипросветный объем), что естественным образом стимулирует перистальтику кишечника . Кроме того, ионы Mg2 + вызывают высвобождение холецистокинина (CCK), что приводит к внутрипросветному накоплению воды и электролитов и усилению перистальтики кишечника. Некоторые источники утверждают, что сами гидроксид-ионы не играют значительной роли в слабительном действии молока магнезии, поскольку щелочные растворы (т. е. растворы гидроксид-ионов) не являются сильными слабительными, а нещелочные растворы Mg2 + , такие как MgSO4 , являются столь же сильными слабительными, моль за молем. [11]

История молока магнезии

4 мая 1818 года американский изобретатель Коэн Берроуз получил патент (№ X2952) на гидроксид магния. [12] В 1829 году сэр Джеймс Мюррей использовал препарат «конденсированный раствор жидкой магнезии» собственной разработки [13] для лечения лорда-лейтенанта Ирландии , маркиза Англси , от боли в желудке. Это было настолько успешным (рекламировалось в Австралии и одобрено Королевским колледжем хирургов в 1838 году) [14] , что он был назначен врачом-резидентом Англси и двумя последующими лордами-лейтенантами, а также посвящен в рыцари. Его продукт жидкой магнезии был запатентован через два года после его смерти, в 1873 году. [15]

Термин «молоко магнезии» впервые был использован Чарльзом Генри Филлипсом в 1872 году для обозначения суспензии гидроксида магния, приготовленной в концентрации около 8 % по весу/объему . [16] Она продавалась под торговой маркой «Молоко магнезии Филлипса» для медицинского применения.

Регистрации USPTO показывают, что термины «Milk of Magnesia» [17] и «Phillips' Milk of Magnesia» [18] оба были присвоены Bayer с 1995 года. В Великобритании небрендовое (родовое) наименование «Milk of Magnesia» и «Phillips' Milk of Magnesia» — «Cream of Magnesia» (смесь гидроксида магния, BP ).

Как пищевая добавка

Он добавляется непосредственно в пищу человека и признан FDA как общепризнанный безопасный . [19] Он известен как E-номер E528 .

Гидроксид магния продается для медицинского использования в виде жевательных таблеток, капсул, порошка и жидких суспензий , иногда ароматизированных. Эти продукты продаются как антациды для нейтрализации желудочной кислоты и облегчения расстройства желудка и изжоги . Он также является слабительным средством для облегчения запоров . В качестве слабительного осмотическая сила магнезии вытягивает жидкости из организма. Высокие дозы могут привести к диарее и могут истощить запасы калия в организме , иногда приводя к мышечным спазмам . [20]

Некоторые препараты на основе гидроксида магния, продаваемые в качестве антацида (например, Маалокс ), разработаны для минимизации нежелательных слабительных эффектов за счет включения гидроксида алюминия , который подавляет сокращения гладкомышечных клеток желудочно-кишечного тракта [21] , тем самым уравновешивая сокращения, вызванные осмотическим действием гидроксида магния.

Другие нишевые применения

Гидроксид магния также является компонентом антиперспиранта . [22]

Очистка сточных вод

Порошок гидроксида магния используется в промышленности для нейтрализации кислых сточных вод. [23] Он также является компонентом метода Biorock для создания искусственных рифов . Главное преимущество Mg(OH)
2над Ca(OH)
2, заключается в том, чтобы установить более низкий pH, более совместимый с pH морской воды и морской жизни: pH 10,5 для Mg(OH)
2вместо pH 12,5 с Ca(OH)
2.

Огнестойкий

Природный гидроксид магния ( брусит ) используется в коммерческих целях в качестве антипирена. Большинство промышленно используемого гидроксида магния производится синтетически. [24] Как и гидроксид алюминия, твердый гидроксид магния обладает дымоподавляющими и огнестойкими свойствами. Это свойство обусловлено эндотермическим разложением, которому он подвергается при температуре 332 °C (630 °F):

Mg( OH ) 2 → MgO + H2O

Тепло, поглощаемое реакцией, замедляет возгорание, задерживая возгорание связанного вещества. Выделяющаяся вода разбавляет горючие газы. Распространенные применения гидроксида магния в качестве антипирена включают добавки к кабельной изоляции, изоляционным пластикам, кровле и различным антипиреновым покрытиям. [25] [26] [27] [28] [29]

Минералогия

Кристаллы брусита (минеральная форма Mg(OH) 2 ) из ​​Свердловской области, Урал, Россия (размер: 10,5 см × 7,8 см × 7,4 см или 4,1 дюйма × 3,1 дюйма × 2,9 дюйма)

Брусит , минеральная форма Mg(OH) 2, обычно встречающаяся в природе, также встречается в глинистых минералах 1:2:1 , среди прочих, в хлорите , в котором он занимает межслоевое положение, обычно заполненное одновалентными и двухвалентными катионами, такими как Na + , K + , Mg2 + и Ca2 + . Вследствие этого межслои хлорита сцементированы бруситом и не могут ни набухать, ни сжиматься.

Брусит, в котором часть катионов Mg2 + замещена катионами Al3 + , становится положительно заряженным и составляет основную основу слоистого двойного гидроксида (СДГ). Минералы СДГ, такие как гидротальцит, являются мощными анионными сорбентами, но в природе встречаются относительно редко.

Брусит также может кристаллизоваться в цементе и бетоне при контакте с морской водой . Действительно, катион Mg 2+ является вторым по распространенности катионом в морской воде, сразу после Na + и перед Ca 2+ . Поскольку брусит является набухающим минералом, он вызывает локальное объемное расширение, ответственное за растягивающее напряжение в бетоне. Это приводит к образованию трещин и щелей в бетоне, ускоряя его деградацию в морской воде.

По этой же причине доломит не может быть использован в качестве строительного заполнителя для производства бетона. Реакция карбоната магния со свободными щелочными гидроксидами, присутствующими в поровой воде цемента, также приводит к образованию расширяющегося брусита.

MgCO 3 + 2 NaOH → Mg(OH) 2 + Na 2 CO 3

Эта реакция, одна из двух основных щелочно-агрегатных реакций (ЩАР), также известна как щелочно-карбонатная реакция .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Патнаик, Прадьот (2003). Справочник по неорганическим химикатам. Нью-Йорк: McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8. OCLC  50252041.
  2. ^ Тошиаки Эноки и Икудзи Цудзикава (1975). «Магнитное поведение случайного магнита, Ni p Mg (1− p ) (OH) 2 ». J. Phys. Soc. Jpn . 39 (2): 317–323. Bibcode :1975JPSJ...39..317E. doi :10.1143/JPSJ.39.317.
  3. ^ ab Zumdahl, Steven S. (2009). Химические принципы (6-е изд.). Houghton Mifflin Company. стр. A22. ISBN 978-0-618-94690-7.
  4. ^ abcd "Гидроокись магния". American Elements . Получено 9 мая 2019 г.
  5. ↑ Справочник по химии и физике (76-е изд.). CRC Press. 12 марта 1996 г. ISBN 0849305969.
  6. ↑ Рамбл, Джон (18 июня 2018 г.). CRC Handbook of Chemistry and Physics (99-е изд.). CRC Press. стр. 5–188. ISBN 978-1138561632.
  7. ^ аб Сигер, Маргарет; Отто, Уолтер; Флик, Вильгельм; Бикельхаупт, Фридрих; Аккерман, Отто С. «Соединения магния». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a15_595.pub2. ISBN 978-3527306732.
  8. ^ Фонтана, Данило; Форте, Федерика; Пьетрантонио, Массимилиана; Пуччиармати, Стефано; Маркоальди, Катерина (2023-12-01). «Восстановление магния из рассолов для опреснения морской воды: технический обзор». Окружающая среда, развитие и устойчивое развитие . 25 (12): 13733–13754. Bibcode : 2023EDSus..2513733F. doi : 10.1007/s10668-022-02663-2 .
  9. ^ Сано, Ёсихико; Хао, Ицзя; Кувахара, Фудзио (2018-11-01). «Разработка системы на основе электролиза для непрерывного извлечения магния из морской воды». Heliyon . 4 (11): e00923. Bibcode :2018Heliy...400923S. doi : 10.1016/j.heliyon.2018.e00923 . PMC 6249789 . PMID  30839823. 
  10. ^ "гидроксид магния". Глобальная библиотека женской медицины . Архивировано из оригинала 14 января 2018 года . Получено 2023-03-14 .
  11. ^ Тедеско, Фрэнсис Дж.; ДиПиро, Джозеф Т. (1985). «Использование слабительных при запорах». Американский журнал гастроэнтерологии . 80 (4): 303–309. PMID  2984923.
  12. ^ Патент USX2952 - Магнезия, лечебная, жидкая - Google Patents
  13. ^ Майкл Хордерн . Мир в другом месте (1993), стр. 2.
  14. ^ "Конденсированный раствор жидкой магнезии сэра Джеймса Мюррея". The Sydney Morning Herald . Том 21, № 2928. 7 октября 1846 г. стр. 1, столбец 4.
  15. ^ История Ольстера. Сэр Джеймс Мюррей — изобретатель молока магнезии. 1788 по 1871 гг. Архивировано 05.06.2011 в Wayback Machine , 24 февраля 2005 г.
  16. ^ Когда было представлено молоко магнезии Филлипса? Архивировано 22 июня 2017 г. в разделе FAQ Wayback Machine , phillipsrelief.com, дата обращения 4 июля 2016 г.
  17. ^ результаты с веб-сервера TARR: Молоко Магнезии
  18. ^ результаты с веб-сервера TARR: Молоко магнезии Филлипса
  19. ^ «Обзор соединений для CID 14791 — гидроксид магния». PubChem.
  20. ^ Гидроксид магния – Revolution Health
  21. ^ Вашингтон, Нина (2 августа 1991 г.). Антациды и противорефлюксные средства . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. стр. 10. ISBN 0-8493-5444-7.
  22. ^ Молоко магнезии — хороший антиперспирант
  23. ^ Эйлин Гибсон и Майкл Маниоча. Белая книга: Использование пульпы гидроксида магния для биологической очистки муниципальных и промышленных сточных вод, 12 августа 2004 г.
  24. ^ Ротон, Р. Н. (2003). Композиты из полимеров с дисперсным наполнителем . Шрусбери, Великобритания: Rapra Technology. С. 53–100.
  25. ^ Холлингбери, LA; Халл, TR (2010). «Термическое разложение хантита и гидромагнезита — обзор». Thermochimica Acta . 509 (1–2): 1–11. doi :10.1016/j.tca.2010.06.012.
  26. ^ Холлингбери, LA; Халл, TR (2010). «Огнезащитное поведение хантита и гидромагнезита — обзор». Полимерная деградация и стабильность . 95 (12): 2213–2225. doi :10.1016/j.polymdegradstab.2010.08.019.
  27. ^ Холлингбери, LA; Халл, TR (2012). «Огнезащитные эффекты хантита в природных смесях с гидромагнезитом». Полимерная деградация и стабильность . 97 (4): 504–512. doi :10.1016/j.polymdegradstab.2012.01.024.
  28. ^ Холлингбери, LA; Халл, TR (2012). «Термическое разложение природных смесей хантита и гидромагнезита». Thermochimica Acta . 528 : 45–52. Bibcode : 2012TcAc..528...45H. doi : 10.1016/j.tca.2011.11.002.
  29. ^ Халл, ТР; Витковски, А; Холлингбери, ЛА (2011). «Огнезащитное действие минеральных наполнителей». Полимерная деградация и стабильность . 96 (8): 1462–1469. doi :10.1016/j.polymdegradstab.2011.05.006. S2CID  96208830.