硫酸镁(英文名:Magnesium Sulfate,别名无水硫酸镁、泻盐,硫苦、苦盐、泻利盐),是一种无机化合物。化学式为MgSO4,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,有潮解性,易溶于水,微溶于乙醇、甘油,不溶于丙酮。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。临床用于导泻、利胆、抗惊厥、子痫、破伤风、高血压等症,也可以用作制革、炸药、造纸、瓷器、肥料等,但其吞食可能有害,在某些情况下可能会引起全身毒性。
结构与组成
硫酸镁是白色细小的斜状或斜柱状结晶体,属正交晶系。其存在多种水合物,常温下在溶液和大气中稳定存在的是MgSO4·7H2O,存在于自然界中的矿物有硫镁矾矿MgSO4·H2O和苦盐MgSO4·7H2O,也存在于一些盐湖卤水中。
发展简史
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。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
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。熔点1124℃,加热到更高温度时完全分解为MgO、O2、SO2、SO3,MgSO4·7H2O在150℃时会失去6个结晶水,250℃时会失去全部7个结晶水。
化学性质
(1)硫酸镁与氢氧化钠(烧碱)反应,其反应式如下:
MgSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Mg(OH)2↓
(2)海水中含有大量的硫酸镁,所以能腐蚀混凝土结构,其反应式如下:
Ca(OH)2 + MgSO4=CaSO4 + Mg(OH)2↓
(3)硫酸镁与氢氧化铵及磷酸氢钠反应生成磷酸铵镁沉淀,其反应式如下:
MgSO4 + NH4OH + Na2HPO4 = MgNH4PO4↓ + Na2SO4 + H2O
与碳酸盐反应生成碳酸镁沉淀,其反应式如下:
MgSO4+CO32- = SO42-+MgCO3↓
(1)硫酸镁加热生成氧化镁与三氧化硫,其反应式如下:
MgSO4 = MgO + SO3↑
(2)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↑
稳定性:无水硫酸镁易吸水,七水硫酸镁易脱水
毒性:低毒
毒理学数据:小鼠皮下: LD50 645 mg/kg(小鼠皮下);小鼠腹腔:670-733mg/kg
刺激性:本品可能引起引起胃痛、呕吐、水泻、虚脱、呼吸困难、紫绀等
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。
制备方法
工业制备方法
以
氧化镁、
氢氧化镁、
碳酸镁、
菱苦土等为原料加硫酸分解或中和而得。也有以生产
氯化钾副产为原料,与制溴后含镁母液按比例混合,冷却结晶分离得粗硫酸镁,再加热过滤、除杂、冷却结晶得工业硫酸镁。还可用苦卤加热浓缩、结晶分离而得或氧化镁及石膏水悬浮液碳化制得。
有关化学方程式:
1、Mg+H2SO4=H2↑+MgSO4
2、 MgO+H2SO4=H2O+MgSO4
3、 Mg(OH)2+H2SO4=2H2O+MgSO4
4、 MgCO3+H2SO4=CO2↑+H2O+MgSO4
5 、2MgSO3+O2=2MgSO4
6 、Mg+FeSO4=Fe+MgSO4
7、 Mg+CuSO4=Cu+MgSO4
8、 Mg+ZnSO4=Zn+MgSO4
具体生产流程
将硫酸与氧化镁、氢氧化镁或碳酸镁反应,过滤保温,结晶、分离得七水硫酸镁,再经二段干燥而得。
反应方程式如下
MgO+H2SO4=H2O+MgSO4
Mg(OH)2+H2SO4=2H2O+MgSO4
MgCO3+H2SO4=CO2↑+H2O+MgSO4
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,其反应式如下
MgSO4·7H2O=MgSO4+7H2O
用氢氧化镁浆液吸收二氧化硫,在催化剂下,于50-60℃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。
将高低温盐(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,再将其进行洗涤、分离、干燥得到一水硫酸镁。
应用领域
建筑领域
硫酸镁溶于水后可与轻烧粉反应形成
硫氧镁水泥。硫氧镁水泥具有较好的防火性、保温性、耐久性和环保性,应用在防火门芯板、外墙保温板、硅质改性保温板、防火板等诸多领域。
医药领域
(1)硫酸镁可抑制中枢神经系统,松弛骨骼肌,具有镇静、抗痉挛以及减低颅内压等作用。常用于治疗惊厥、子痫、尿毒症、破伤风及高血压脑病等。多以10%硫酸镁10毫升深部肌肉注射或用5%葡萄糖稀释成2%~2.5%的溶液缓慢滴注。但应注意直接静脉注射或大剂量肌肉注射硫酸镁很危险,一般25%硫酸镁每次最多用15毫升即可。使用时应注意观察病人呼吸和血压情况,膝反射迟钝是镁离子足量的重要标志。
(2)镁在糖和蛋白质的代谢中有极其重要的作用。生长发育期中的儿童如果有消化不良以及应用维生素D时,应补充镁盐。
(3)镁具有许多与钾相类似的生理功能。由于镁缺乏的临床表现与缺钾相似,故缺镁往往易被忽视。在缺钾时经过补钾而症状仍无改善时,应首先考虑到缺镁的可能,这样才可使低镁血症得到及时纠正。因此,长期输液的病人,在补钾的同时要注意补镁。每日输液中加1克的硫酸镁,可防止低镁血症的发生。
(4)心功能不全的病人使用洋地黄药物时,可适当补充镁盐,防止低镁而加重洋地黄的毒性。临床上用镁盐治疗心动过速常常有效。
(5)口服硫酸镁在肠道吸收很少,因此没有上述的用途。但口服硫酸镁有良好的导泻功能,因此硫酸镁又叫泻盐。口服硫酸镁水溶液到达肠腔后,具有一定渗透压,使肠内水分不被肠壁吸收。肠内保有大量水分,能机械地刺激肠的蠕动而排便。因此硫酸镁可用于治疗便秘、肠内异常发酵;与驱虫剂并用,可使肠虫易于排出。可每次将5~20克硫酸镁溶于100~400毫升温开水中,清晨一次口服。浓度不易太高,5%为佳,否则排便延迟。
(6)硫酸镁能刺激十二指肠粘膜,反射性地引起总胆管括约肌松弛、胆囊收缩,从而促进胆囊排空,有利胆之功效。可用于治疗胆囊炎胆石症,每次2~5克,每日3次,饭前或餐间口服。50%硫酸镁稀释为33%(高浓度),5mL Tid。
(7)硫酸镁可用作消化道造影。
(8)消炎去肿:本品50%溶液外用热敷患处,有消炎祛肿的功效。
硫酸镁粉剂外敷可以消肿,用于治疗肢体外伤后肿胀、帮助改善粗糙的皮肤等。
硫酸镁易溶于水,内服不吸收,水溶液中的镁离子和硫酸根离子均不易为肠壁所吸收,使肠内渗透压升高,体液的水分向肠腔移动,使肠腔容积增加,肠壁扩张,从而刺激肠壁的传入神经末梢,反射性地引起肠蠕动增加而导泻,其作用在全部肠段,故作用快而强。作
导泻剂和
十二指肠引流剂。
硫酸镁静脉注射和肌肉注射主要用于抗惊厥,它可引起血管扩张,导致血压下降,由于硫酸镁的中枢抑制作用及骨骼肌松弛作用,降压作用,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。也用作解钡盐的毒。
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
用于制革、炸药、肥料、造纸、瓷器、印染料、铅酸蓄电池等工业。硫酸镁和其他钾、钙、氨基酸盐、硅酸盐等矿物质一样,可以用作浴盐。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
肥料:在农业和园艺,硫酸镁是用来改良缺镁的土壤(镁是一个叶绿素分子的基本要素),促进植物体内糖类的代谢作用,最常见的用于盆栽植物,或含镁作物,如马铃薯,玫瑰,西红柿,辣椒和大麻。施用硫酸镁的优势超过其他硫酸镁镁土壤改良剂(如白云质石灰)是因为它的高溶解性。可以用硫酸镁作为原料生产硫酸钾肥料和钙镁磷肥。
饲料:饲料级硫酸镁作为饲料加工中镁的补充剂。镁是畜禽体内参与造骨过程和肌肉收缩时不可缺少的因子,是畜禽体内多种酶的激活剂,对畜禽体内的物质代谢和神经功能起着极其重要的作用。若畜禽机体缺镁,会导致物质代谢和神经功能紊乱,供给失调,影响畜禽生长发育,甚至导致死亡。
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。
其他领域
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。
注意事项
危害
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)其它:该物质对环境有危害,应特别注意对水体的污染。
急救措施
(1)皮肤接触:脱去污染的衣着,用流动清水冲洗。
(2)眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
(3)吸入: 迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,需提供人工呼吸给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
(4)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),饮足量温水,催吐。就医。
处置措施
(1)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。
(2)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
储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。防止阳光直射。包装密封。应与氧化剂分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
储运特性
运输注意事项:起运时包装要完整,装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与氧化剂、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。车辆运输完毕应进行彻底清扫。公路运输时要按规定路线行驶。
操作处置与储存
操作注意事项:密闭操作,局部排风。防止粉尘释放到车间空气中。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学
安全防护眼镜,穿防毒物渗透工作服,戴
橡胶手套。避免产生粉尘。避免与氧化剂接触。配备
泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。防止阳光直射。包装密封。应与氧化剂分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
废弃处置方法: 用安全掩埋法处置。若可能,重复使用容器或在规定场所掩埋。
消防措施
(1)危险特性: 本身不能燃烧。受高热分解放出有毒的气体。
(2)有害燃烧产物: 氧化硫、氧化镁。
(3)灭火方法: 消防人员必须穿全身防火防毒服,在上风向灭火。灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。然后根据着火原因选择适当灭火剂灭火。
风险术语
危险标识:R36/37/38
应急处理
隔离泄漏污染区,限制出入。建议应急处理人员戴防尘口罩,穿一般作业工作服。不要直接接触泄漏物。小量泄漏:避免扬尘,小心扫起,收集运至废物处理场所处置。大量泄漏:收集回收或运至废物处理场所处置。
检测
(1)镁离子鉴别
取约 0.5g试样,溶于10mL水,加5mL氯化铵溶液、5mL碳酸铵溶液,搅拌,不产生沉淀,再加入5mL磷酸钠溶液,产生白色结晶沉淀,加入10mL氨水溶液白色结晶沉淀不溶解。
(2)硫酸根离子鉴别
(1)取约0.5g试样,溶于10mL水,加入氯化钡溶液,即产生白色沉淀,此白色沉淀不溶于盐酸溶液。
(2)取约0.5g试样,溶于10mL水,加入乙酸铅溶液,即产生白色沉淀,此白色沉淀溶于乙酸铵溶液。
(3)取约0.5g试样,溶于10mL水,加入盐酸不产生沉淀。