硫酸镁

含镁的化合物

硫酸镁(英文名:Magnesium sulfate,别名无水硫酸镁;其七水合物俗称泻盐、硫苦、苦盐、泻利盐)是一种无机化合物。 其化学式为MgSO 4, 分子量为120.3676 g/mol,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。

硫酸镁是在17世纪初被一名叫亨利·威克尔 (Henry Wicker)的农夫在英格兰萨里郡的埃普索姆镇的泉水中发现的,并在1695 年由尼希米·格鲁 (Nehemiah Grew) 命名。

硫酸镁是常用的化学试剂 和 干燥剂 ,在医药上可作为阻滞剂、麻醉剂、 宫缩抑制剂 、抗心律失常、镇痛剂等; 在农业上可做肥料; 在食品领域中可作 稳定剂 和 增稠剂 以及生产啤酒的水质校正剂等。 加热时分解生成含有硫氧化物的有毒、腐蚀性 烟雾病 。 其吞食可能有害,在某些情况下可能会引起全身毒性。

相关历史

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。1808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

物理性质

无水硫酸镁 (MgSO4)为白色晶体或白色粉末,密度2.66 g/cm3。, 熔点 1124℃,PH值呈中性, 折射率 为1.56。易溶于水,溶于 丙三醇 、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 + 2 NaOH = 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 + MgSO 4 =CaSO 4 + Mg(OH)₂↓

硫酸镁与氢氧化 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

与 碳酸根 反应生成 碳酸镁 沉淀,反应式如下:

MgSO 4 +CO 3 2- = SO 4 2- +MgCO 3 ↓

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:

MgSO 4  = MgO + SO 3 ↑

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:

2MgSO 4 + C = 2MgO + 2SO 2 ↑ + CO 2 ↑

硫酸镁水合物

MgSO 4 ·7H 2 O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

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 强直型脑瘫 的发生。硫酸镁静脉注射和肌肉注射主要用于抗惊厥,可引起血管扩张导致血压下降,其作用机制包含中枢抑制及骨骼肌松弛作用,临床主要用于缓解子痫、破伤风等惊厥,也用于高血压危象的救治,还可用于解钡盐的毒。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 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 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 有机化合物 反应的 干燥剂 。其适用于酯、醇、醛、 、 、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

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 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

硫酸法

将 硫酸 与 氧化镁 、 氢氧化镁 、 碳酸镁 、菱苦土等分解或中和反应,过滤保温,结晶、分离得 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[shēn]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 :

MgSO 4 ·7H 2 O = MgSO 4 + 7H 2 O

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%以下,含氯化钠35%以下 )用氯化镁或粗制硫酸镁后的母液溶液进行溶浸。控制温度在45-50℃,再经保温澄清,分离脱水,得到粗晶硫酸镁,再加热过滤、除杂、冷却结晶后,进行洗涤、分离、干燥得到一水硫酸镁。

分布情况

海水中含有大量硫酸镁。 在中国大浪滩、昆特依、马海、 大柴旦行政区 等矿区含有硫酸镁,其中硫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

安全标志

危害

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

贮存注意事项

应保持干燥,密闭贮存。

参考资料

  1. Magnesium Sulfate pubchem 2023-08-24
  2. Magnesium sulfate chemistryworld 2023-08-14
  3. MAGNESIUM SULFATE pubchem 2023-08-17
  4. Magnesium sulphate ogmagazine 2023-08-14
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  6. MAGNESIUM SULFATE pubchem 2023-08-15