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氫氧化鎂
一種弱堿性物質(zhì)
氫氧化鎂(Magnesium Hydroxide)是一種弱堿，為無(wú)機(jī)物，又名鎂乳，化學(xué)式為Mg(OH)?。氫氧化鎂可以礦物形式存在于自然界中，即水鎂石(Brucite)。氫氧化鎂外觀呈白色片狀結(jié)晶或粉末，微溶于水，不溶于醇，溶于酸和銨鹽溶液，其分子量為58.327，密度為2.36 g/cm3。氫氧化鎂受熱分解為氧化鎂和水，水解生成鎂離子和氫氧根離子，可與二氧化碳、酸、銨鹽等物質(zhì)反應(yīng)。
基本信息
中文名
氫氧化鎂
英文名
Magnesium Hydroxide, Milk of magnesia
別名
鎂乳
CAS號(hào)
1309-42-8
性質(zhì)
化學(xué)式
Mg(OH)?
結(jié)構(gòu)式
摩爾質(zhì)量
58.327 g/mol
外觀
白色片狀結(jié)晶或粉末
密度
2.36 g/cm3
熔點(diǎn)
350 ℃
溶解性
微溶于水，不溶于醇，溶于酸和銨鹽溶液
氫氧化鎂可在醫(yī)藥領(lǐng)域作制藥原料，用于治療便秘、胃腸道疾病等；在高分子領(lǐng)域作阻燃劑、分散劑，用于聚合物的填充及聚合；在環(huán)境治理領(lǐng)域用于廢水處理、煙氣脫硫；在建筑領(lǐng)域用于摻雜水泥，提高其碳化程度及抗壓強(qiáng)度；還可在農(nóng)業(yè)中作肥料，在分析化學(xué)中作分析試劑，在化工生產(chǎn)中作化工原料等。氫氧化鎂基本無(wú)毒，但其粉塵對(duì)黏膜及眼結(jié)膜有輕度刺激作用。
歷史
1818年，美國(guó)發(fā)明家約翰·考倫(John Callen)首次獲得化合物氫氧化鎂的專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)為X2952。1829年，詹姆斯·默里爵士(Sir James Murray)首次將液態(tài)氫氧化鎂的濃縮溶液用于治療愛(ài)爾蘭貴族的胃痛并取得了成功。1872年，查爾斯·亨利·菲利普斯(Charles Henry Phillips)發(fā)明了出了氫氧化鎂的懸浮液，并將其命名為“鎂乳(milk of magnesia)”，隨后菲利普斯牌鎂乳便開(kāi)始出售用于藥用。
來(lái)源與分布
氫氧化鎂可以礦物形式存在于自然界中，即水鎂石(Brucite)。于1824年由法國(guó)礦物學(xué)家弗朗索瓦·敘爾皮斯·伯當(dāng)(Fran?ois Sulpice Beudant)命名，以紀(jì)念其發(fā)現(xiàn)者——美國(guó)礦物學(xué)家阿奇博爾德·布魯斯(Archibald Bruce)。
水鎂石是低溫?zé)嵋旱V脈礦物，多賦存在富含鎂質(zhì)的變質(zhì)巖中，如蛇紋石、綠泥石片巖或白云石片巖內(nèi)。共生礦物有方解石、金云母、透閃石、霰石、滑石及菱鎂礦等。水鎂石礦床類(lèi)型有3種，即菱鎂礦熱液蝕變型水鎂石礦床、鎂質(zhì)碳酸鹽巖熱液蝕變型水鎂石礦床、鎂質(zhì)碳酸鹽巖區(qū)域變質(zhì)型水鎂石礦床。水鎂石資源主要分布在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州、亞利桑那州，朝鮮北部和俄羅斯。英國(guó)、愛(ài)爾蘭和加拿大等地也有水鎂石資源。中國(guó)已在遼寧鳳城、寬甸、營(yíng)口，黑龍江牡丹江，吉林集安，河南西峽，江蘇六合，陜南黑木林等地找到一些水鎂石礦床。
水鎂石(氫氧化鎂)
阿奇博爾德·布魯斯(1777-1818)
物質(zhì)結(jié)構(gòu)
氫氧化鎂球棍模型
氫氧化鎂晶體屬六方晶系，p3 m1空間群，在氫氧化鎂晶體中，Mg與六個(gè)等效的OH連接構(gòu)成[Mg-(OH)?]??八面體，Mg位于八面體中心，OH位于八面體的頂點(diǎn)，八面體按一定規(guī)律排列構(gòu)成氫氧化鎂晶體。[Mg-(OH)?]??的堆積形成有兩種形式，第一種是O-Mg-O夾角為120°的堆積，第二種是O-Mg-O夾角為60°的堆積，其過(guò)程如下圖所示。兩種[Mg-(OH)?]??再排列組合為氫氧化鎂晶體，晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示：
[Mg-(OH)?]??的第一種堆積
[Mg-(OH)?]??的第二種堆積
氫氧化鎂晶體的堆積
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
氫氧化鎂外觀呈白色片狀結(jié)晶或粉末，微溶于水，不溶于醇，溶于酸和銨鹽溶液，其在水中的溶解度為9 mg/L(18 ℃)。氫氧化鎂分子量為58.327，密度為2.36 g/cm3，熔點(diǎn)為350 ℃，折射率為1.559，莫氏硬度為2.5，溶度積為1.2×10?11。
化學(xué)性質(zhì)
氫氧化鎂受熱可分解為氧化鎂和水，水解生成鎂離子和氫氧根離子，溶液呈弱堿性。氫氧化鎂可與鹽酸、碳酸和氟硅酸等酸反應(yīng)，生成相應(yīng)的鎂鹽和水；可與不同量的銨鹽反應(yīng)，生成相應(yīng)的鎂鹽和氨水。此外還可與二氧化碳、碳酸鈉等物質(zhì)反應(yīng)。
熱分解
氫氧化鎂受熱至340℃左右時(shí)開(kāi)始吸熱脫水，分解生成氧化鎂，430℃到達(dá)頂峰，490℃分解完畢。反應(yīng)方程式如下：
水解
氫氧化鎂水解生成鎂離子和氫氧根離子，呈弱堿性。反應(yīng)方程式如下：
與二氧化碳反應(yīng)
與酸反應(yīng)
氫氧化鎂可與酸反應(yīng)。如與少量鹽酸反應(yīng)，生成堿式氯化鎂和水；與過(guò)量鹽酸反應(yīng)，生成氯化鎂和水；與碳酸在加壓條件下反應(yīng)反應(yīng)，生成碳酸氫鎂和水；與氟硅酸反應(yīng)，生成白色氟硅酸鎂沉淀和水。反應(yīng)方程式如下：
與銨鹽反應(yīng)
氫氧化鎂可與銨鹽反應(yīng)，銨鹽的量不同反應(yīng)產(chǎn)物也不同。如與少量氯化銨反應(yīng)，生成氯化鎂和氨水，與過(guò)量氯化銨反應(yīng)則生成不同產(chǎn)物。反應(yīng)方程式如下：
與碳酸鈉反應(yīng)
制備方法
實(shí)驗(yàn)室制法
氫氧化鎂也可通過(guò)金屬鎂與沸水反應(yīng)制得。反應(yīng)方程式如下：
工業(yè)制法
水鎂石研磨法
氫氧化鎂可由水鎂石研磨制得。以礦物形式的氫氧化鎂(水鎂石)為原料，通過(guò)精選、微粉碎、濕法超細(xì)磨及表面活化處理等工序即可制得氫氧化鎂成品。
白云石煅燒法
氫氧化鎂可由白云石煅燒制得。將白云石煅燒后，可生成氧化鈣和氧化鎂，然后將其水化生成氫氧化鈣和氫氧化鎂石灰乳。在石灰乳中加入一定量的氯化鎂，使氫氧化鈣也轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂，即得氫氧化鎂成品。反應(yīng)原理與流程圖如下：
煅燒法制氫氧化鎂工藝流程圖
鹵水﹣石灰法
氫氧化鎂可由鹵水與石灰反應(yīng)制得。將鹵水過(guò)濾、脫硫，石灰經(jīng)消化除渣后制成石灰乳后，將鹵水與石灰乳于反應(yīng)槽內(nèi)進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到的料漿進(jìn)行澄清、過(guò)濾、洗滌、干燥和粉碎，即制得氫氧化鎂成品。反應(yīng)原理與流程圖如下：
鹵水-石灰法制氫氧化鎂工藝流程圖
鹵水﹣氨水法
氫氧化鎂可由鹵水與氨水反應(yīng)制得。將鹵水凈化處理除去硫酸鹽、二氧化碳及少量硼等雜質(zhì)，以氨水作為沉淀劑在反應(yīng)器中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，在反應(yīng)前投入一定量的晶種，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?。反?yīng)完成后添加絮凝劑，沉淀物經(jīng)過(guò)濾、洗滌、烘干及粉碎，即得氫氧化鎂成品。反應(yīng)原理與流程圖如下：
鹵水-氨水法制氫氧化鎂工藝流程圖
菱苦土﹣鹽酸﹣氨水法
氫氧化鎂可由菱苦土與鹽酸和氨水反應(yīng)制得。將菱鎂礦石與無(wú)煙煤或焦炭在豎窯內(nèi)煅燒，生成氧化鎂和二氧化碳。苦土粉用水調(diào)成漿狀后與鹽酸反應(yīng)制備氯化鎂溶液，氯化鎂再與一定濃度的氨水在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，生成物經(jīng)洗滌、沉降、過(guò)濾分離、干燥及粉碎，即得氫氧化鎂成品。反應(yīng)原理與流程圖如下：
菱苦土﹣鹽酸﹣氨水法制氫氧化鎂工藝流程圖
硼泥酸浸法
氫氧化鎂可由硼泥酸浸制得。硼泥是硼酸、硼砂生產(chǎn)過(guò)程中形成的固體廢棄物，將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂可避免其對(duì)環(huán)境造成污染。將硼泥與工業(yè)硫酸的混合泥漿在高溫爐中煅燒一定時(shí)間，取出后加水溶解、加熱、過(guò)濾，得到母液。母液經(jīng)過(guò)濾、除雜，得到鎂精液，再經(jīng)過(guò)濾、洗滌及烘干，即得氫氧化鎂成品。流程圖如下：
硼泥酸浸法制氫氧化鎂工藝流程圖
海水提取法
氫氧化鎂可由海水提取制得。海水中鎂離子含量豐富，平均濃度約為1300mg/L，所以可以海水為原料制備氫氧化鎂。將海水經(jīng)精制處理、合成反應(yīng)、沉降增稠、洗滌、過(guò)濾、輕燒、重?zé)冗^(guò)程即可制得氫氧化鎂。在沉淀氫氧化鎂時(shí)，可先加入一部分氫氧化鎂或者氧化鎂作為晶種，使其沉淀顆粒變大，易于沉降和過(guò)濾。
檢測(cè)方法
滴定法
EDTA滴定
氫氧化鈉滴定
將樣品用硫酸溶解后，滴加加甲基紅指示劑，用氫氧化鈉滴定過(guò)量的鹽酸。計(jì)算得氫氧化鎂含量。
應(yīng)用領(lǐng)域
醫(yī)藥領(lǐng)域
氫氧化鎂可用于醫(yī)藥領(lǐng)域。氫氧化鎂可作滲透性瀉藥，用于治療習(xí)慣性便秘及高齡、體弱者的便秘。也可作抗酸劑，用于治療胃酸過(guò)多、胃炎及十二指腸潰瘍等，如胃藥達(dá)喜即以氫氧化鎂為原料制成。氫氧化鎂不可過(guò)量或長(zhǎng)期服用，過(guò)量服用會(huì)導(dǎo)致脫水、腹瀉，腎功能不全者長(zhǎng)期服用會(huì)引起高鎂血癥，嚴(yán)重時(shí)可發(fā)生低血壓、呼吸抑制等癥狀。氫氧化鎂與氟喳諾酮類(lèi)藥物、四環(huán)素類(lèi)藥物等同服，可減低它們的抗菌活性；與抗膽堿藥物合用可加速潰瘍愈合，提高療效。氫氧化鎂也可作獸藥，用于治療犬、貓、牛、馬和羊等動(dòng)物的胃腸道疾病。
高分子領(lǐng)域
阻燃劑
氫氧化鎂可用作阻燃劑。經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、有機(jī)硅和陽(yáng)離子表面活性劑等材料改性后的氫氧化鎂可用作高聚物基復(fù)合材料的無(wú)機(jī)阻燃填料。添加氫氧化鎂阻燃劑的聚合物在受熱分解時(shí)釋放出水分，吸收大量潛熱，降低了材料表面的火焰溫度及降解速度，減少了可燃?xì)怏w的產(chǎn)生，分解過(guò)程中釋放出的大量水蒸氣可沖淡聚合物表面的氧氣和可燃?xì)怏w的濃度，使表面燃燒較難進(jìn)行，且氫氧化鎂有利于形成表面炭化層，阻止氧氣和熱量的進(jìn)入，其分解生成的氧化鎂是良好的耐火材料，能提高聚合物材料抵抗火焰的能力，起到隔絕空氣阻止燃燒的作用。具有無(wú)毒、低煙及分解后生成的氧化鎂化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)。 添加氫氧化鎂后，可使合成材料承受更高的加工溫度，利于加快擠塑速度，縮短模塑時(shí)間，且氫氧化鎂粒徑細(xì)，對(duì)設(shè)備磨損小，利于加工設(shè)備的使用壽命?？蓮V泛用于聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、高抗沖擊聚苯乙烯和ABS等塑料、橡膠行業(yè)。
分散劑
環(huán)境治理領(lǐng)域
廢水處理
氫氧化鎂可用于酸性廢水、染料廢水及含重金屬?gòu)U水的處理。氫氧化鎂具有弱堿性，處理酸性廢水時(shí)，其反應(yīng)過(guò)程平緩，具有緩沖性，處理后的pH值不會(huì)超過(guò)9。處理染料廢水時(shí)，可由鎂鹽加堿生成帶正電荷的氫氧化鎂，吸附帶負(fù)酸性廢水電荷的陰離子染料，亦或直接使用氫氧化鎂，均可獲得良好的脫色效果。氫氧化鎂處理含鉻廢水時(shí)，先在酸性條件下用硫酸亞鐵將鉻離子還原，然后加入氫氧化鎂乳液使其形成氫氧化物沉淀而除去。除直接使用氫氧化鎂外，也可將其制成一定厚度的過(guò)濾床層填充在過(guò)濾柱中，當(dāng)含重金屬離子的廢水流過(guò)時(shí)，就被吸附在氫氧化鎂表面從而去除。
煙氣脫硫
氫氧化鎂可用于煙氣脫硫，處理化工生產(chǎn)中排放的二氧化硫氣體。用含氫氧化鎂的漿液吸收二氧化硫，可將其轉(zhuǎn)化為Mg(HSO?)?、MgSO?，再經(jīng)空氣氧化為MgSO?，反應(yīng)原理如下。采用氫氧化鎂脫硫，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低；原料無(wú)毒無(wú)腐蝕，來(lái)源穩(wěn)定等特點(diǎn)。
建筑領(lǐng)域
氫氧化鎂可用于建筑領(lǐng)域?？蓪溲趸V以摻合料的形式填充于水泥中，提高水泥的碳化和抗壓強(qiáng)度。水泥經(jīng)碳化后，硬化漿體中的氫氧化鎂與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鎂，堵塞水泥石中的孔隙，提高水泥石的密實(shí)度，從而使碳化水泥石強(qiáng)度提高，且隨著碳化齡期的延長(zhǎng)，碳化反應(yīng)生成的碳酸鎂增多，水泥石更加密實(shí)，碳化后的強(qiáng)度更高。 也可將氫氧化鎂摻雜到過(guò)期復(fù)合硅酸鹽水泥等中，氫氧化鎂部分溶于水時(shí)完全電離為鎂離子和氫氧根離子，可在水泥中充當(dāng)惰性骨料并堿激發(fā)水泥的水化反應(yīng)，填充其密實(shí)結(jié)構(gòu)并提高其抗壓強(qiáng)度，為過(guò)期水泥的再利用提供了可行性。
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
氫氧化鎂可于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，其作為農(nóng)用鎂肥具有含鎂量高、肥效穩(wěn)長(zhǎng)、不易淋失的優(yōu)點(diǎn)，適宜于缺鎂的酸性土壤或微酸性土壤施用。氫氧化鎂還可與磷酸等物質(zhì)混用，作堆肥過(guò)程中的保氮固定劑。納米級(jí)氫氧化鎂可作農(nóng)藥，可用于處理茶葉黑斑病、芒果葉斑病等，其對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌及蘇云金芽孢桿菌等都具有顯著的抗菌活性，是一種優(yōu)良的抗菌材料。
分析化學(xué)領(lǐng)域
氫氧化鎂可用作分析試劑，用于其他化學(xué)物質(zhì)的檢測(cè)分析。采用氫氧化鎂共沉法可以測(cè)定水中的鎘、鉛等元素，氫氧化鎂可將水樣中的微量元素濃縮近10倍，降低了最低檢測(cè)濃度。
化工領(lǐng)域
氫氧化鎂可用作化工原料，用于制造氧化鎂、碳酸鎂及碳酸氫鎂等鎂鹽，還可用于生產(chǎn)除臭劑等商品。
安全事宜
毒性
氫氧化鎂基本無(wú)毒，但其粉塵對(duì)黏膜及眼結(jié)膜有輕度刺激作用。氫氧化鎂的毒性來(lái)源于鎂離子，過(guò)量服用氫氧化鎂藥品可引起低血壓、惡心及嘔吐等癥狀，嚴(yán)重時(shí)可致腸道穿孔、呼吸抑制、中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制等。此外，氫氧化鎂可以通過(guò)抑制結(jié)腸上皮細(xì)胞的過(guò)度增生來(lái)防止化學(xué)誘導(dǎo)的腸癌發(fā)生。
儲(chǔ)存與貯運(yùn)
氫氧化鎂應(yīng)貯存于陰涼、通風(fēng)、干燥的庫(kù)房中，嚴(yán)格防潮、防水，遠(yuǎn)離火種、熱源。嚴(yán)禁與酸類(lèi)物品共貯混運(yùn)。搬運(yùn)時(shí)輕裝輕卸，防止包裝破損。
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