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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，為無機物，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
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
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。
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，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：
[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)
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)
制備方法
實驗室制法
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：
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-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：
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：
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：
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、過濾、輕燒、重?zé)冗^程即可制得氫氧化鎂。在沉淀氫氧化鎂時，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
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)合材料的無機阻燃填料。添加氫氧化鎂阻燃劑的聚合物在受熱分解時釋放出水分，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。 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
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，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，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，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，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，運行費用低；原料無毒無腐蝕，來源穩(wěn)定等特點。
建筑領(lǐng)域
氫氧化鎂可用于建筑領(lǐng)域。可將氫氧化鎂以摻合料的形式填充于水泥中，提高水泥的碳化和抗壓強度。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，提高水泥石的密實度，從而使碳化水泥石強度提高，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，碳化后的強度更高。 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)，填充其密實結(jié)構(gòu)并提高其抗壓強度，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，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
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。搬運時輕裝輕卸，防止包裝破損。
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