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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(guān)呈白色片狀結晶或粉末，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。
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)?
結構式
摩爾質(zhì)量
58.327 g/mol
外觀(guān)
白色片狀結晶或粉末
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，但其粉塵對黏膜及眼結膜有輕度刺激作用。
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(zhuān)利，專(zhuān)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(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年由法國礦物學(xué)家弗朗索瓦·敘爾皮斯·伯當(Fran?ois Sulpice Beudant)命名，以紀念其發(fā)現者——美國礦物學(xué)家阿奇博爾德·布魯斯(Archibald Bruce)。
水鎂石是低溫熱液礦脈礦物，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。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)碳酸鹽巖區域變質(zhì)型水鎂石礦床。水鎂石資源主要分布在美國內華達州、亞利桑那州，朝鮮北部和俄羅斯。英國、愛(ài)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(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)結構
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)，八面體按一定規律排列構成氫氧化鎂晶體。[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，晶體結構如下圖所示：
[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(guān)呈白色片狀結晶或粉末，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，生成相應的鎂鹽和水；可與不同量的銨鹽反應，生成相應的鎂鹽和氨水。此外還可與二氧化碳、碳酸鈉等物質(zhì)反應。
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℃到達頂峰，490℃分解完畢。反應方程式如下：
水解
氫氧化鎂水解生成鎂離子和氫氧根離子，呈弱堿性。反應方程式如下：
與二氧化碳反應
與酸反應
氫氧化鎂可與酸反應。如與少量鹽酸反應，生成堿式氯化鎂和水；與過(guò)量鹽酸反應，生成氯化鎂和水；與碳酸在加壓條件下反應反應，生成碳酸氫鎂和水；與氟硅酸反應，生成白色氟硅酸鎂沉淀和水。反應方程式如下：
與銨鹽反應
與碳酸鈉反應
制備方法
實(shí)驗室制法
氫氧化鎂也可通過(guò)金屬鎂與沸水反應制得。反應方程式如下：
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，使氫氧化鈣也轉化為氫氧化鎂，即得氫氧化鎂成品。反應原理與流程圖如下：
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槽內進(jìn)行沉淀反應，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器中進(jìn)行沉淀反應，在反應前投入一定量的晶種，進(jìn)行充分攪拌。反應完成后添加絮凝劑，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制得。將菱鎂礦石與無(wú)煙煤或焦炭在豎窯內煅燒，生成氧化鎂和二氧化碳?？嗤练塾盟{成漿狀后與鹽酸反應制備氯化鎂溶液，氯化鎂再與一定濃度的氨水在反應器中進(jìn)行反應，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(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、沉降增稠、洗滌、過(guò)濾、輕燒、重燒等過(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。計算得氫氧化鎂含量。
應用領(lǐng)域
醫藥領(lǐng)域
氫氧化鎂可用于醫藥領(lǐng)域。氫氧化鎂可作滲透性瀉藥，用于治療習慣性便秘及高齡、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，如胃藥達喜即以氫氧化鎂為原料制成。氫氧化鎂不可過(guò)量或長(cháng)期服用，過(guò)量服用會(huì )導致脫水、腹瀉，腎功能不全者長(cháng)期服用會(huì )引起高鎂血癥，嚴重時(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合材料的無(wú)機阻燃填料。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，減少了可燃氣體的產(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氣體的濃度，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，對設備磨損小，利于加工設備的使用壽命?？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，可將其轉化為Mg(HSO?)?、MgSO?，再經(jīng)空氣氧化為MgSO?，反應原理如下。采用氫氧化鎂脫硫，具有設備簡(jiǎn)單，運行費用低；原料無(wú)毒無(wú)腐蝕，來(lái)源穩定等特點(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度提高，且隨著(zhù)碳化齡期的延長(cháng)，碳化反應生成的碳酸鎂增多，水泥石更加密實(shí)，碳化后的強度更高。 也可將氫氧化鎂摻雜到過(guò)期復合硅酸鹽水泥等中，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，可在水泥中充當惰性骨料并堿激發(fā)水泥的水化反應，填充其密實(shí)結構并提高其抗壓強度，為過(guò)期水泥的再利用提供了可行性。
農業(yè)領(lǐng)域
氫氧化鎂可于農業(yè)領(lǐng)域，其作為農用鎂肥具有含鎂量高、肥效穩長(cháng)、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。納米級氫氧化鎂可作農藥，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(zhù)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(wú)毒，但其粉塵對黏膜及眼結膜有輕度刺激作用。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，嚴重時(shí)可致腸道穿孔、呼吸抑制、中樞神經(jīng)系統抑制等。此外，氫氧化鎂可以通過(guò)抑制結腸上皮細胞的過(guò)度增生來(lái)防止化學(xué)誘導的腸癌發(fā)生。
儲存與貯運
氫氧化鎂應貯存于陰涼、通風(fēng)、干燥的庫房中，嚴格防潮、防水，遠離火種、熱源。嚴禁與酸類(lèi)物品共貯混運。搬運時(shí)輕裝輕卸，防止包裝破損。
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