硫酸镁(英文名:Magnesium Sulfate),又称无水硫酸镁,是一种含镁的化合物。其化学式为MgSO4,通常为白色晶体或白色粉末。气味无味,口味咸、苦,易溶于水。硫酸镁可与碱反应生成氢氧化镁沉淀,也可热分解生成三氧化硫或二氧化硫气体。工业上常通过重结晶法、气象法、热熔浸出法制备硫酸镁。
相关历史
编辑硫酸镁的发现可追溯到17 世纪初,英格兰萨里的埃普索姆镇的村民亨利·威克尔 (Henry Wicker) 在埃普索姆公地上发现了一个天然泉水,并认为这可以在夏季作为他的牛的饮用水,但是他的牛不喝这些水。他亲自尝试了水,发现水很苦,并发现埃普索姆地区周围的泉水都有这种苦味。后来,埃普索姆泉水被认为具有治疗功效,该镇成为了温泉小镇。
1695年,化学家尼希米·格鲁 (Nehemiah Grew)化学家尼希米·格鲁发现,煮沸温泉水会产生一种咸味残留物,他将其命名为“泻盐”,并为此获得了皇家专利。1755年,汉弗莱·戴维爵士分离并鉴定出泻盐为硫酸镁,并以希腊色萨利的马格尼西亚地区命名该元素镁。
理化性质
编辑物理性质
无水硫酸镁(MgSO4)为白色晶体或白色粉末,密度2.66kg/m3,熔点1124℃,PH值呈中性,折射率为1.56。易溶于水,溶于甘油、乙醇,微溶于乙醚,不溶于丙酮,易吸潮。气味无味,口味咸、苦。
化学性质
与碱反应
硫酸镁与氢氧化钠(烧碱)反应:
MgSO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + Mg(OH)₂↓
海水中含有大量的硫酸镁,所以能腐蚀混凝土结构,其反应如下:
Ca(OH)₂ + MgSO4=CaSO4 + Mg(OH)₂↓
硫酸镁与氢氧化铵及磷酸氢钠反应生成磷酸铵镁沉淀
MgSO₄ + NH₄OH + Na₂HPO₄ = MgNH₄PO₄↓ + Na₂SO₄ + H₂O
与盐类反应
MgSO4+CO3= SO4+MgCO3↓
硫酸镁热解
硫酸镁加热生成氧化镁与三氧化硫,其反应如下:
MgSO4 = MgO + SO3↑
硫酸镁以焦炭作为还原剂煅烧,生成氧化镁和二氧化硫气体,其反应如下:
2MgSO4 + C = 2MgO + 2SO2 ↑ + CO2↑
硫酸镁水合物
编辑MgSO4·7H2O在低于48℃的湿空气中稳定,在干燥的空气中易风化。高于48℃时失去一分子结晶水成为六水硫酸镁。在67.5℃时溶于自身结晶水中,同时析出一水硫酸镁。加热至70℃时失去四个分子结晶水,100℃时失去五个分子结晶水,120℃时失去六个分子结晶水。200℃时失去全部结晶水成为无水硫酸镁。脱水物再置于潮湿空气中又能重新吸收水分。在硫酸镁的饱和溶液中,温度不同可结晶出分别带有1、2、3、4、5、6、7、12个水分子的水合结晶物。
应用领域
编辑医学领域
硫酸镁在医学上可作为镇痛药;麻醉剂;抗心律失常剂;抗惊厥药;钙通道阻滞剂;泻药:硫酸镁在作为镇痛药时能够缓解患者疼痛而不丧失意识;作为麻醉剂能够诱导患者感觉全部或部分丧失,通过对患者全身麻醉,从而使其达到无意识状态,或者局部起作用以引起目标部位麻木或缺乏感觉;硫酸镁用于治疗或预防心律失常时,会对动作电位的极化-复极化阶段、兴奋性或不应性、或心脏纤维内的冲动传导或膜反应性产生影响。通常根据其作用机制分为四大类:钠通道阻断、β-肾上腺素能阻断、复极延长或钙通道阻断;其可用于预防癫痫发作或减轻癫痫发作严重程度;作为钙通道阻滞剂,其原理是通过选择性抑制钙通过细胞膜流入而发挥作用。
硫酸镁作为宫缩抑制剂应用的时间很长,但同其他宫缩抑制剂一样不能减少早产的发生,并且应在完成促胎儿肺成熟后及时停止使用。研究显示,硫酸镁对于32周前的早产应用可以一定程度上减少新生儿的大运动脑瘫的发生。硫酸镁副作用有恶心、潮热、头痛、视力模糊。应用期间应监测膝腱反射、呼吸、尿量和心率。
工业领域
在印染工业中用作吸碱剂,可保持显色液的PH值稳定,保证染色均匀。还可用作防火水泥、化学试剂、造纸的填充剂和纺织品的加重剂,电镀其他金属的镍浴组件;硫酸生产中铂的催化剂支持等。饲料工业中用作微量元素镁的添加剂。硫酸镁也是防火组合物、防腐剂、鞣剂和凝固剂的成分。
农业领域
在农业上硫酸镁是良好的镁肥,镁离子是叶绿素的成分之一,促进植物体内糖类的代谢作用。在南方缺镁土壤中硫酸镁肥料被大量应用。也可以用硫酸镁作为原料生产硫酸钾肥料和钙镁磷肥。无土栽培可用硫酸镁作为营养液的添加剂。
食品领域
硫酸镁在食品添加剂中作为稳定剂和增稠剂。在利用高度交联淀粉制取不溶性淀粉黄原酸酯产品时,为增高其稳定性,加硫酸镁将产品转变成稳定性高的黄原酸钠镁盐。使蛋白质快速凝固,用于制取豆腐干等含水量较低产品的盐卤中含有硫酸镁成分。硫酸镁还可在啤酒工业中作为水质校正剂。
其他
硫酸镁可在实验室用作有机物反应的干燥剂。其适用于酯、醇、醛、酮、腈、酚、酰胺、卤代烃、硝基化合物等以及不能用氯化钙干燥的化合物,且比硫酸钠作用快、效力高。在水产养殖中常用硫酸镁治疗气泡病。
毒性
编辑一些人认为服用硫酸镁对人体会造成危害。如出现低血压、心电图改变、腹泻、尿潴留、中枢神经系统抑制和呼吸抑制等不良反应。
在某些情况下硫酸镁可能会引起全身毒性。对于肾功能受损的人,体液中镁离子的积累可能足以引起中毒。仅当肾功能正常时才应使用镁泻药。产后静脉注射硫酸镁超过6小时可能会延迟哺乳的开始。一项研究将患有先兆子痫的女性随机分组,在产后6小时或24小时内接受静脉注射硫酸镁。两组之间的子痫发生率没有差异。然而,那些接受24小时输注的人的泌乳时间延迟了36.5小时,而6小时组的泌乳时间为25.7小时。
冠状动脉血管造影正常的人被注入硫酸镁(0.02 mmol/min 和 0.2 mmol/min),在0.02mmol/min的剂量下,其心外膜冠状动脉近端和远端段的直径没有受到影响。在0.2mmol/min 的剂量下,发生冠状动脉扩张,并且冠状动脉血流量有所增加。
在大鼠肠胃外皮下注射1200 mg/kg硫酸镁,即将发生毒性的第一个警告是血浆浓度在3.5至5 mmol/L 之间时髌骨反射丧失。5至 6.5mmol/L 时会出现呼吸麻痹。当镁浓度超过7.5mmol/L 时,心脏传导会发生变化,当镁浓度超过12.5 mmol/L 时,可能会出现心脏骤停。
制备方法
编辑硫酸法
将硫酸与氧化镁、氢氧化镁或碳酸镁反应,过滤保温,结晶得七水硫酸镁,再经二段干燥而得。
重结晶法
将工业硫酸镁加入溶解槽中,用水溶解后,将溶液纯化,除去砷和重金属,过滤,滤液浓缩,冷却结晶,离心分离,得到精制硫酸镁。在200℃下干燥脱水,制得无水硫酸镁:
MgSO4·7H2O=MgSO4+7H2O
气象法
用氢氧化镁浆液吸收二氧化硫,在催化剂的存在下,用空气将亚硫酸氢镁溶液氧化,制得七水硫酸镁,再经干燥而得。
热熔浸出法
将高低温盐(苦卤工厂生产氯化钾过程中的副产品,含硫酸镁30%以上)用氯化镁溶液溶浸,再经保温澄清,冷却结晶,干燥而得。
分布情况
编辑海水中含有大量硫酸镁。在中国大浪滩、昆特依、马海、大柴旦等矿区含有硫酸镁,其中碳酸镁累计查明资源储量17.22亿吨,其中基础储量12.29亿吨。根据伽利略红外光谱仪对木卫二的观察显示,其冰壳中含有硫酸镁。硫镁石(硫酸镁一水合物),是一种在深层矿床中发现的天然矿物,主要在德国。它在潮湿空气中不稳定,很容易转化为更水合的形式。硫酸镁七水合物主要分布在矿坑壁、石灰岩洞穴和岩石表面,也分布在干旱地区的黄铁矿氧化带中。
安全事宜
编辑安全标志
象形图:警告
GHS分类
GHS | 危险说明 | 危险等级 |
H302 | 吞咽有害 | 急性毒性,口服 |
H312 | 皮肤接触有害 | 急性毒性,经皮 |
H332 | 吸入有害 | 急性毒性,吸入 |
参考资料: |
危害
身体危害:空气中的颗粒物很容易就会达到有害浓度,尤其是粉状颗粒物。该物质轻微刺激眼睛和呼吸道。 食入会发生腹痛、腹泻、呕吐。
急性危险:硫酸镁为不可燃。遇火放出刺激性或有毒烟雾(或气体)。如果周围发生火灾,请使用偏硼酸三甲酯固化灭火剂、干砂、黄土、干粉、石粉等灭火剂。
化学危害:加热时分解生成含有硫氧化物的有毒、腐蚀性烟雾。与乙氧基乙炔醇(例如1-乙氧基-3-甲基-1-丁炔-3-醇)一起加热时可能发生爆炸反应。
急救措施
如果不慎吸入,引起咳嗽,尽量保持休息,呼吸新鲜空气,如果有必要,需提供人工呼吸;如果沾到皮肤,应立即处理,用冷水冲洗受影响的部位至少15 分钟,然后用肥皂和水彻底清洗。如有必要,该人应淋浴并更换受污染的衣服和鞋子,然后必须就医;如果进入眼睛,用大量水冲洗(如果可能的话,摘下隐形眼镜); 如果不慎食入,建议漱口或喝一两杯水(切勿向失去知觉的人经口喂任何东西),并立即寻求医疗建议。
处置措施
意外泄漏处置措施:佩戴适合该物质空气中浓度的颗粒过滤式呼吸器,并将溢出物质扫入有盖容器中。如果合适,首先润湿以防止扬尘。根据当地法规储存和处置,用大量水洗去残留物。
对废渣(包括废污泥)进行土地处置之前,请咨询环境监管机构,以获得可接受的处置做法的指导。
贮存注意事项
应保持干燥,密闭贮存。
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