氫氧化鎂 氫氧化鎂(Magnesium Hydroxide)是一種弱堿,為無機(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
英文名
Magnesium Hydroxide, Milk of magnesia
性質(zhì)
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。 氫氧化鎂基本無毒,但其粉塵對黏膜及眼結(jié)膜有輕度刺激作用。
歷史 1818年,美國發(fā)明家約翰·考倫(John Callen)首次獲得化合物氫氧化鎂的專利,專利號為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始出售用于藥用。
來源與分布 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內(nèi)華達(dá)州、亞利桑那州, 朝鮮 北部和俄羅斯。英國 、愛爾蘭和加拿大等地也有水鎂石資源。中國已在遼寧鳳城、寬甸、 營口 ,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。
物質(zhì)結(jié)構(gòu) 氫氧化鎂分子由58.62%的氫氧根離子和41.38%的鎂離子組成,其 球棍模型 如下圖所示。 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:
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) 氫氧化鎂在4-5 atm壓力下可與二氧化碳反應(yīng),生成 碳酸氫鎂 。反應(yīng)方程式如下:
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) 氫氧化鎂可與碳酸鈉的水溶液反應(yīng),生成 堿式碳酸鎂 。反應(yīng)方程式如下:
制備方法
實(shí)驗(yàn)室制法 在實(shí)驗(yàn)室中,氫氧化鎂可以通過鎂鹽與堿反應(yīng)制得,如用 硫酸鎂 與 氫氧化鈉 反應(yīng)。反應(yīng)方程式如下: 氫氧化鎂也可通過金屬鎂與沸水反應(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:
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﹣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)嚢琛7磻?yīng)完成后添加絮凝劑,沉淀物經(jīng)過濾、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:
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。將菱鎂礦石與無煙煤或 焦炭 在 豎窯 內(nèi)煅燒,生成氧化鎂和二氧化碳??嗤练塾盟{(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:
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、過濾,得到 母液 。母液經(jīng)過濾、除雜,得到鎂精液,再經(jīng)過濾、洗滌及烘干,即得氫氧化鎂成品。流程圖如下:
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、過濾、輕燒、重?zé)冗^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,易于沉降和過濾。
檢測方法
滴定法
EDTA滴定 將樣品加水和 稀鹽酸 溶解,加入氨﹣氯化銨緩沖液,滴入羊毛鉻黑T﹣氯化鈉指示劑,用EDTA二鈉液進(jìn)行滴定。計(jì)算得氫氧化鎂含量。
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。氫氧化鎂不可過量或長期服用,過量服用會導(dǎo)致脫水、腹瀉,腎功能不全者長期服用會引起 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藥物、四環(huán)素類藥物等同服,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),對設(shè)備磨損小,利于加工設(shè)備的使用壽命。可廣泛用于 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 氫氧化鎂可用作分散劑,主要用于 甲基丙烯酸甲酯 、 苯乙烯 等單體的珠狀懸浮聚合。在聚合結(jié)束后,吸附在聚合物珠粒表面的氫氧化鎂可用稀酸洗去,以保持聚合物制品的透明性。
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廢水的處理。氫氧化鎂具有弱堿性,處理酸性廢水時(shí),其反應(yīng)過程平緩,具有緩沖性,處理后的pH值不會超過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濾床層填充在過濾柱中,當(dāng)含重金屬離子的廢水流過時(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)備簡單,運(yùn)行費(fèi)用低;原料無毒無腐蝕,來源穩(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,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、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,作堆肥過程中的保氮固定劑。 納米級氫氧化鎂可作農(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)的檢測分析。采用氫氧化鎂共沉法可以測定水中的鎘、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 氫氧化鎂基本無毒,但其粉塵對黏膜及眼結(jié)膜有輕度刺激作用。 氫氧化鎂的毒性來源于鎂離子,過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,氫氧化鎂可以通過抑制結(jié)腸上皮細(xì)胞的過度增生來防止化學(xué)誘導(dǎo)的腸癌發(fā)生。
儲存與貯運(yùn) 氫氧化鎂應(yīng)貯存于陰涼、通風(fēng)、干燥的庫房中,嚴(yán)格防潮、防水,遠(yuǎn)離火種、熱源。嚴(yán)禁與酸類物品共貯混運(yùn)。搬運(yùn)時(shí)輕裝輕卸,防止包裝破損。