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hidróxido de magnesio

2 \n| MolarMass = 58.3197 g/mol\n| Appearance = White solid\n| Odor = Odorless\n| Density = 2.3446{{nbsp}}g/cm 3 \n| MeltingPtC = 350\n| MeltingPt_notes = decomposes\n| Solubili...

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El hidróxido de magnesio es un compuesto inorgánico con la fórmula química Mg(OH) ₂ . Se encuentra en la naturaleza como el mineral brucita . Es un sólido blanco con baja solubilidad en agua ( Ksp =5,61 × 10 −12 ). [ 5 ] El hidróxido de magnesio es un componente común de los antiácidos , como la leche de magnesia .

Preparación

El tratamiento de la solución de diferentes sales de magnesio solubles con agua alcalina induce la precipitación del hidróxido sólido Mg(OH) 2 :

Mg 2+ + 2  OH − → Mg(OH) 2

Como Mg 2+es el segundo catión más abundante presente en el agua de mar después del Na +, se puede extraer económicamente directamente del agua de mar mediante alcalinización como se describió anteriormente. A escala industrial, el Mg(OH) ₂ se produce tratando el agua de mar con cal (Ca(OH) ₂ ). Un volumen de 600 m³ (160 000 galones estadounidenses ) de agua de mar produce aproximadamente 1 tonelada (2200 libras) de Mg(OH) ₂ . Ca(OH) ₂ ( Ksp =    5,02 × 10 −6 ) [ 6 ] es mucho más soluble que Mg(OH) 2 ( K sp =5,61 × 10 −12 ) y aumenta drásticamente el valor de pH del agua de mar de 8,2 a 12,5. El Mg(OH) menos soluble2 precipitados debido alefecto del ion comúndebido alOH −añadido por la disolución de Ca(OH)2 : [ 7 ]

Mg 2+ + Ca(OH) 2 → Mg(OH) 2 + Ca 2+

Para las salmueras de agua de mar, se pueden utilizar agentes precipitantes distintos del Ca(OH) ₂ , cada uno con sus propios matices:

  • El uso de Ca(OH) 2 puede producir CaSO 4 o CaCO 3 , lo que reduce la pureza final de Mg(OH) 2 .
  • El NH₄OH puede producir tricloruro de nitrógeno explosivo cuando la salmuera se utiliza para la producción de cloro.
  • El NaOH, como agente precipitante, tiene tiempos de sedimentación más prolongados y es difícil de filtrar.

Se ha demostrado que el hidróxido de sodio, NaOH , es el mejor agente precipitante en comparación con Ca(OH) ₂ y NH₄OH debido a mayores tasas de recuperación y pureza, y el tiempo de sedimentación y filtración puede mejorarse a bajas temperaturas y mayor concentración de precipitados. Los métodos que implican el uso de agentes precipitantes suelen ser procesos por lotes . [ 8 ]

También es posible obtener Mg(OH) ₂ a partir de agua de mar utilizando cámaras de electrólisis separadas por una membrana de intercambio catiónico . Este proceso es continuo, de menor costo y produce oxígeno gaseoso, hidrógeno gaseoso, ácido sulfúrico (si se utiliza Na₂SO₄; alternativamente , se puede usar NaCl para obtener HCl ) y Mg(OH) ₂ con una pureza del 98 % o superior. Es fundamental desairear el agua de mar para mitigar la coprecipitación de precipitados de calcio. [ 9 ]

Usos

Precursor del MgO

La mayor parte del Mg(OH) ₂ que se produce industrialmente, así como la pequeña cantidad que se extrae de minas, se convierte en magnesia fundida (MgO). La magnesia es valiosa porque es un mal conductor eléctrico y un excelente conductor térmico. [ 7 ]

Médico

Normalmente, solo una pequeña cantidad del magnesio del hidróxido de magnesio se absorbe en el intestino (a menos que exista una deficiencia de magnesio). Sin embargo, el magnesio se excreta principalmente por los riñones; por lo tanto, el consumo diario y prolongado de leche de magnesia por parte de una persona con insuficiencia renal podría, en teoría, provocar hipermagnesemia . El magnesio no absorbido se excreta en las heces; el magnesio absorbido se excreta rápidamente en la orina. [ 10 ]

Botella utilizada para la Leche de Magnesia de Phillips en el Museo del Ámbar, Santo Domingo , República Dominicana.

Aplicaciones

Neutralizador de acidez

Como antiácido, el hidróxido de magnesio se dosifica en dosis aproximadas de 0,5 a 1,5 g  en adultos y actúa mediante una neutralización simple , en la que los iones hidróxido del Mg(OH) ₂ se combinan con los iones ácidos H⁺ (o iones hidronio ) producidos en forma de ácido clorhídrico por las células parietales del estómago , para producir agua.

Laxante

Como laxante, el hidróxido de magnesio se dosifica a razón de 5 a 10 gramos (0,18 a 0,35 oz) y actúa de varias maneras. En primer lugar, el Mg²⁺ se absorbe mal en el tracto intestinal, por lo que extrae agua del tejido circundante por ósmosis . Este aumento del contenido de agua no solo ablanda las heces, sino que también incrementa el volumen de las heces en el intestino (volumen intraluminal), lo que estimula naturalmente la motilidad intestinal . Además, los iones Mg²⁺ provocan la liberación de colecistoquinina (CCK), lo que resulta en la acumulación intraluminal de agua y electrolitos, y un aumento de la motilidad intestinal. Algunas fuentes afirman que los iones hidróxido en sí mismos no desempeñan un papel significativo en los efectos laxantes de la leche de magnesia, ya que las soluciones alcalinas (es decir, soluciones de iones hidróxido) no son laxantes fuertes, y las soluciones de Mg²⁺ no alcalinas , como el MgSO₄ , son laxantes igualmente fuertes, mol por mol. [ 11 ] 

Historia de la leche de magnesia

Botella antigua para leche de magnesia

El 4 de mayo de 1818, el inventor estadounidense Koen Burrows recibió una patente (n.º X2952) para el hidróxido de magnesio. [ 12 ] En 1829, Sir James Murray utilizó una preparación de su propio diseño, una «solución condensada de magnesia fluida» [ 13 ], para tratar al Lord Teniente de Irlanda , el Marqués de Anglesey , por dolor de estómago. Este tratamiento tuvo tanto éxito (se anunció en Australia y fue aprobado por el Real Colegio de Cirujanos en 1838) [ 14 ] que fue nombrado médico residente de Anglesey y de dos Lords Tenientes posteriores, y recibió el título de caballero. Su producto de magnesia fluida fue patentado dos años después de su muerte, en 1873. [ 15 ]

El término leche de magnesia fue utilizado por primera vez por Charles Henry Phillips en 1872 para una suspensión de hidróxido de magnesio formulada a aproximadamente 8 % p/v . [ 16 ] Se vendió bajo la marca Phillips' Milk of Magnesia para uso medicinal.

Los registros de la USPTO muestran que los términos "Leche de Magnesia" [ 17 ] y "Leche de Magnesia Phillips" [ 18 ] han sido asignados a Bayer desde 1995. En el Reino Unido, el nombre genérico de "Leche de Magnesia" y "Leche de Magnesia Phillips" es "Crema de Magnesia" (Mezcla de hidróxido de magnesio, BP ).

Como aditivo alimentario

Se agrega directamente a los alimentos para consumo humano y la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos lo reconoce como generalmente seguro . [ 19 ] Se le conoce como número E E528 .

El hidróxido de magnesio se comercializa para uso médico en forma de comprimidos masticables, cápsulas, polvo y suspensiones líquidas , algunas de ellas con sabor. Estos productos se venden como antiácidos para neutralizar el ácido estomacal y aliviar la indigestión y la acidez .

También es un laxante que se usa para aliviar el estreñimiento . Como laxante, la fuerza osmótica de la magnesia actúa extrayendo líquidos del cuerpo. Las dosis altas pueden provocar diarrea y agotar las reservas de potasio del cuerpo , lo que a veces provoca calambres musculares . [ 20 ] Algunos productos de hidróxido de magnesio que se venden como antiácidos (como Maalox ) están formulados para minimizar los efectos laxantes no deseados mediante la inclusión de hidróxido de aluminio , que inhibe las contracciones de las células del músculo liso en el tracto gastrointestinal, [ 21 ] contrarrestando así las contracciones inducidas por los efectos osmóticos del hidróxido de magnesio.

Otros usos específicos

El hidróxido de magnesio también es un componente de los antitranspirantes . [ 22 ]

Tratamiento de aguas residuales

El hidróxido de magnesio en polvo se utiliza industrialmente para neutralizar aguas residuales ácidas. [ 23 ] También es un componente del método Biorock para la construcción de arrecifes artificiales . La principal ventaja del Mg(OH)2 sobreCa(OH)2 , es imponer un pH más bajo, más compatible con el del agua de mar y la vida marina: pH 10,5 paraMg(OH)2 en lugar de pH 12,5 conCa(OH)2 .

Retardante de fuego

El hidróxido de magnesio natural ( brucita ) se utiliza comercialmente como retardante de llama. La mayor parte del hidróxido de magnesio utilizado industrialmente se produce sintéticamente. [ 24 ] Al igual que el hidróxido de aluminio, el hidróxido de magnesio sólido tiene propiedades supresoras de humo y retardantes de llama . Esta propiedad se atribuye a la descomposición endotérmica que experimenta a 332 °C (630 °F) :  

Mg ( OH) ₂ → MgO + H₂O

El calor absorbido por la reacción retarda el fuego al retrasar la ignición de la sustancia asociada. El agua liberada diluye los gases combustibles. Los usos comunes del hidróxido de magnesio como retardante de llama incluyen aditivos para aislamiento de cables, plásticos aislantes, techos y diversos recubrimientos ignífugos. [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]

Mineralogía

Cristales de brucita (forma mineral de Mg(OH) ₂ ) de la región de Sverdlovsk, Urales, Rusia (tamaño: 10,5 cm × 7,8 cm × 7,4 cm o 4,1 pulg. × 3,1 pulg . × 2,9 pulg .)          

La brucita , la forma mineral del Mg(OH) ₂ que se encuentra comúnmente en la naturaleza, también se presenta en los minerales arcillosos 1:2:1 , entre otros, en la clorita , donde ocupa la posición interlaminar que normalmente es ocupada por cationes monovalentes y divalentes como Na⁺ , K⁺ , Mg²⁺ y Ca²⁺ . Como consecuencia, las intercapas de clorita están cementadas por brucita y no pueden hincharse ni contraerse.

La brucita, en la que algunos cationes Mg²⁺ han sido sustituidos por cationes Al³⁺ , adquiere carga positiva y constituye la base principal de los hidróxidos dobles laminares (LDH). Los minerales LDH, como la hidrotalcita, son potentes adsorbentes de aniones, pero son relativamente raros en la naturaleza.

Degradación del hormigón

La brucita también puede cristalizar en cemento y hormigón en contacto con agua de mar . De hecho, el catión Mg 2+ es el segundo catión más abundante en el agua de mar, justo después del Na + y antes del Ca 2+ .

Cuando el cemento o el hormigón se exponen simultáneamente a los iones Mg 2+ y SO 2− 4 presentes en el agua de mar , la precipitación de la brucita poco soluble contribuye a potenciar la formación de yeso en el ataque de sulfatos:

MgSO₄ + Ca (OH) ₂ + 2 H₂O → Mg (OH) ₂ + CaSO₄ · 2H₂O

La precipitación de Mg(OH) ₂ insoluble contribuye a desplazar considerablemente el equilibrio químico de la reacción hacia la derecha. Esto exacerba el ataque de sulfatos, lo que resulta en la formación de yeso y etringita (una fase expansiva ) responsables de la tensión mecánica en la pasta de cemento endurecida. Sin embargo, la brucita, una fase con un volumen molar pequeño ( 24,63 cm³ / mol ), [ 30 ] puede contribuir a obstruir la red porosa en la pasta de cemento endurecida, dificultando la difusión de estas especies reactivas dañinas en la matriz de cemento. Esto puede retrasar la descalcificación de la fase CSH (la fase "adhesiva" en la pasta de cemento endurecida responsable de la cohesión en el hormigón) y su transformación en una fase MSH.

El contacto prolongado entre el agua de mar o las salmueras ricas en magnesio y el hormigón puede provocar problemas de durabilidad en componentes o estructuras de hormigón que se sumergen con regularidad.

El mecanismo exacto de degradación de la pasta de cemento endurecida por brucita sigue siendo objeto de debate. [ 31 ] Si la brucita tuviera un alto volumen molar, podría considerarse de facto una fase expansiva (como la etringita o los minerales altamente hidratados), pero este no parece ser el caso. No está claro si causa expansión o no, y cómo. Si reemplaza localmente a otra fase (reemplazo topoquímico), en los casos en que su volumen molar es menor que el de la fase que reemplaza, no se espera expansión; más bien, se anticipa una disminución de la porosidad . Sin embargo, si cristaliza en una gran cantidad de cristales diminutos que crecen entre los existentes, incluso con un pequeño volumen molar, podría ejercer una presión de cristalización considerable en la matriz de cemento, lo que resultaría en tensión, expansión y agrietamiento.

Por la misma razón, la dolomita no puede utilizarse como árido de construcción para la fabricación de hormigón. La reacción del carbonato de magnesio con los hidróxidos alcalinos libres presentes en el agua intersticial del cemento también da lugar a la formación de brucita, una fase mineral de bajo volumen molar, pero que suele ir acompañada de otros productos de reacción expansivos (con un volumen molar superior al de la brucita, lo que compensa su retracción).

MgCO 3 + 2 NaOH → Mg(OH) 2 + Na 2 CO 3

Esta reacción, una de las dos reacciones álcali-agregado (AAR) más importantes, también se conoce como reacción álcali-carbonato .

Véase también

Referencias

  1. ↑ Patnaik, Pradyot (2003). Manual de productos químicos inorgánicos . Nueva York: McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8OCLC 50252041​​ 
  2. ↑ Toshiaki Enoki e Ikuji Tsujikawa (1975). "Comportamiento magnético de un imán aleatorio, Ni p Mg (1 − p ) (OH) 2 ". J. Phys. Soc. Jpn . 39 (2): 317– 323. Bibcode : 1975JPSJ...39..317E . doi : 10.1143/JPSJ.39.317 .
  3. 1 2 Zumdahl, Steven S. (2009). Principios de química (6.ª ed.). Houghton Mifflin Company. pág. A22. ISBN   978-0-618-94690-7.
  4. 1 2 3 4 "Hidróxido de magnesio" . Elementos americanos . Consultado el 9 de mayo de 2019 .
  5. ↑ Manual de Química y Física (76.ª ed.). CRC Press. 12 de marzo de 1996. ISBN  0-8493-0596-9.
  6. ↑ Rumble, John (18 de junio de 2018). CRC Handbook of Chemistry and Physics (99.ª ed.). CRC Press. págs. 5–188 . ISBN   978-1-138-56163-2.
  7. ^ Seeger , Margarete; Otón, Walter; Flick, Guillermo; Bickelhaupt, Friedrich; Akkerman, Otto S. "Compuestos de magnesio". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a15_595.pub2 . ISBN 978-3-527-30673-2.
  8. ↑ Fontana, Danilo; Forte, Federica; Pietrantonio, Massimiliana; Pucciarmati, Stefano; Marcoaldi, Caterina (2023-12-01). "Recuperación de magnesio a partir de salmueras de desalinización de agua de mar: una revisión técnica" . Environment, Development and Sustainability . 25 (12): 13733– 13754. Bibcode : 2023EDSus..2513733F . doi : 10.1007/s10668-022-02663-2 . Archivado del original el 30-09-2023.
  9. ↑ Sano, Yoshihiko; Hao, YiJia; Kuwahara, Fujio (2018-11-01). "Desarrollo de un sistema basado en electrólisis para recuperar continuamente magnesio del agua de mar" . Heliyon . 4 ( 11) e00923. Bibcode : 2018Heliy...400923S . doi : 10.1016/j.heliyon.2018.e00923 . PMC 6249789. PMID 30839823 .  
  10. ↑ "hidróxido de magnesio" . Biblioteca Global de Medicina de la Mujer . Archivado del original el 14 de enero de 2018. Consultado el 14 de marzo de 2023 .
  11. ↑ Tedesco, Frances J.; DiPiro, Joseph T. (1985). "Uso de laxantes en el estreñimiento". The American Journal of Gastroenterology . 80 (4): 303– 309. PMID 2984923 . 
  12. ↑ Patente USX2952 - Magnesia, medicada, líquida - Patentes de Google
  13. ↑ Michael Hordern . Un mundo en otro lugar (1993), pág. 2.
  14. ↑ "Solución condensada de magnesia fluida de Sir James Murray" . The Sydney Morning Herald . Vol. 21, n.º 2928. 7 de octubre de 1846. pág. 1, columna 4.   
  15. ↑ Historia del Ulster. Sir James Murray – Inventor de la leche de magnesia. 1788 a 1871. Archivado el 5 de junio de 2011 en Wayback Machine , 24 de febrero de 2005.
  16. ↑ ¿Cuándo se lanzó la Leche de Magnesia de Phillips? Archivado el 22 de junio de 2017 en la sección de preguntas frecuentes de Wayback Machine , phillipsrelief.com, consultado el 4 de julio de 2016.
  17. ↑ resultados del servidor web TARR: Leche de Magnesia
  18. ↑ resultados del servidor web TARR: Leche de magnesia de Phillips
  19. ↑ "Resumen del compuesto CID 14791 - Hidróxido de magnesio" . PubChem.
  20. ↑ Hidróxido de magnesio – Revolution Health
  21. ↑ Washington, Neena (2 de agosto de 1991). Antiácidos y agentes antirreflujo . Boca Raton, Florida: CRC Press. pág. 10. ISBN  0-8493-5444-7.
  22. ↑ [necesita citación]
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  25. ↑ Hollingbery, LA; Hull, TR (2010). "La descomposición térmica de la huntita y la hidromagnesita: una revisión" . Thermochimica Acta . 509 ( 1–2 ): 1–11 . doi : 10.1016/j.tca.2010.06.012 .
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