Υδροξείδιο του μαγνησίου

Το υδροξείδιο του μαγνησίου είναι ανόργανη χημική ένωση με μοριακό τύπο Mg(OH)2 και μοριακό βάρος 58,3197. Είναι γνωστό και ως γάλα μαγνησίας εξαιτίας της μορφής του ως λευκού εναιωρήματος. Παρά το ότι η διαλυτότητά του στο νερό είναι μικρή, είναι αρκετή ώστε να δώσει ιόντα στο διάλυμα, σχηματίζοντας το εναιώρημα. Μία σχετικώς υψηλή συγκέντρωση ιόντων μαγνησίου ή υδροξειδίου θα χρειαζόταν για να μετατρέψει το εναιώρημα σε ίζημα, αντιστρέφοντας την ισορροπία.

Στη μορφή του εναιωρήματος, το υδροξείδιο του μαγνησίου αποτελεί συστατικό αντιόξινων και καθαρτικών φαρμάκων. Επηρεάζει την απορρόφηση του φολικού οξέος και του σιδήρου από τον οργανισμό. Η στερεά μορφή του υδροξειδίου του μαγνησίου απαντάται στη φύση ως το ορυκτό μπρουσίτης.

Φυσικές ιδιότητες

Το καθαρό υδροξείδιο του μαγνησίου είναι άοσμο λευκό κρυσταλλικό στερεό με πυκνότητα 2,3446 γραμμάρια ανά cm³, που κρυσταλλώνεται στο εξαγωνικό σύστημα. Η θερμοκρασία τήξεώς του είναι 350 °C περίπου, αλλά πριν φθάσει σε αυτή αποσυντίθεται στους 332 °C. Για τον λόγο αυτό δεν υπάρχει θερμοκρασία βρασμού για την ουσία.

Η διαλυτότητα του υδροξειδίου του μαγνησίου στο νερό είναι μόλις 6,4 μιλιγκράμ ανά λίτρο στους 25°C και 40 μιλιγκράμ ανά λίτρο στους 100°C.

Η ειδική θερμότητα του Mg(OH)² είναι 77,03 J/mol·K και ο δείκτης διάθλασης 1,559.

Ιστορία
Στις 4 Μαΐου 1818 ένας Αμερικανός ονόματι Τζων Κάλεν (John Callen) κατοχύρωσε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας (No. X2952) για το υδροξείδιο του μαγνησίου.

Το 1829 ο Ιρλανδός ιατρός Τζέιμς Μάρεϊ (1788-1871) χρησιμοποίησε υγρό σκεύασμα της ενώσεως για να θεραπεύσει τον αντιβασιλέα της Ιρλανδίας Μαρκήσιο του Anglesey από στομαχικό άλγος, με τόση επιτυχία, ώστε διορίσθηκε προσωπικός ιατρός αυτού και των δύο επόμενων αντιβασιλέων της Ιρλανδίας, και του δόθηκε ο τίτλος του ιππότη (σερ). Το δικής του εμπνεύσεως υγρό σκεύασμα μαγνησίας κατοχυρώθηκε δύο χρόνια μετά τον θάνατό του, το 1873.

Ο όρος «γάλα μαγνησίας» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά για ένα λευκό, μετρίως αλκαλικό υδατικό αιώρημα υδροξειδίου του μαγνησίου με συγκέντρωση περίπου 8% κατά βάρος από τον Άγγλο φαρμακοποιό Τσαρλς Χένρυ Φίλιπς το 1872 και άρχισε να πωλείται με την εμπορική ονομασία Phillips' Milk of Magnesia για ιατρική χρήση.

Παρασκευή
Το υδροξείδιο του μαγνησίου σε διάλυμα αποτελείται από κατιόντα μαγνησίου και ανιόντα υδροξυλίου, και θα καθιζάνει όποτε τα δύο συνδυασθούν με μία αντίδραση μετάθεσης. Εξαιτίας της διαθεσιμότητας αλκαλικών αλάτων, αυτό συμβαίνει συνήθως ανάμεσα σε άλατα του μαγνησίου και του νατρίου, του καλίου, ή του αμμωνίου, αλλά μπορεί να συμβεί και σε οποιοδήποτε άλλο βασικό περιβάλλον με παρουσία υδροξυλίου. Η ιοντική αντίδραση είναι η εξής:

Mg2+ (aq) + 2 OH− (aq) → Mg(OH)2 (s)

Στη φύση το Mg(OH)2 απαντάται με τη μορφή του ορυκτού μπρουσίτη, που χρησιμοποιείται εμπορικά ως επιβραδυντικό πυρκαγιών. Ωστόσο, η μεγαλύτερη ποσότητα υδροξειδίου του μαγνησίου που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία παράγεται χημικώς από το θαλασσινό νερό ή την άλμη, και συγκεκριμένα με αντίδραση του χλωριούχου μαγνησίου του θαλάσσιου νερού με ασβεστόλιθο ή δολομίτη, οπότε καθιζάνει υδροξείδιο του μαγνησίου.

Χρήσεις

Ιατρική
Αιωρήματα υδροξειδίου του μαγνησίου στο νερό χρησιμοποιούνται ως αντιόξινο φάρμακο για την εξουδετέρωση του οξέος του στομάχου, και ως καθαρτικό, αλλά και κατά της αφθώδους στοματίτιδας με τοπική χρήση.

Το Mg(OH)2 πωλείται για ιατρικές χρήσεις με τη μορφή ταμπλέτας, κάψουλας ή υγρών με διάφορες προστιθέμενες γεύσεις. Το περισσότερο από αυτό χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση της δυσκοιλιότητας, ονομαζόμενο και απλώς μαγνησία, αλλά και της δυσπεψίας. Η οσμωτική δράση του αιωρήματος μαγνησίας μειώνει τα υγρά του σώματος, ενώ διατηρεί όσα βρίσκονται μέσα στο εσωτερικό των εντέρων, τεντώνοντας τα τοιχώματά του, με αποτέλεσμα τη διέγερση των νεύρων στα τοιχώματα του παχέος εντέρου προς περισταλτικές κινήσεις που τείνουν να το αδειάσουν. Ως προς την αντιόξινη δράση του ωστόσο, τα σύγχρονα παρασκευάσματα τείνουν να συνδυάζουν ίση συγκέντρωση υδροξειδίου του αργιλίου για την αποφυγή ανεπιθύμητης καθαρτικής δράσεως.

Βιομηχανική
Η σκόνη υδροξειδίου του μαγνησίου ρίχνεται ως ακίνδυνη βάση για την εξουδετέρωση όξινων αποχετευόμενων υδάτων. Συμμετέχει επίσης στη μέθοδο «Biorock» για την κατασκευή τεχνητών υφάλων.

Το στερεό Mg(OH)2 επιβραδύνει την εξάπλωση της φωτιάς και μειώνει την παραγωγή καπνού από αυτή, ιδιότητες που οφείλονται στη ενδόθερμη αντίδραση αποσυνθέσεως που υφίσταται σε θερμοκρασία 332 °C:

 Mg(OH)2 (s) → MgO (s) + H2Ο (g)

Η θερμότητα που απορροφάται από την αντίδραση δρα ως επιβραδυντικό καθυστερώντας την ανάφλεξη του καιόμενου υλικού. Το νερό που απελευθερώνεται ως υδρατμός αραιώνει τυχόν εύφλεκτα αέρια και στερεί οξυγόνο από τη φωτιά. Συνηθισμένες χρήσεις του υδροξειδίου του μαγνησίου ως επιβραδυντικού φωτιάς περιλαμβάνουν τα πλαστικά, στέγες και επικαλύψεις. Ανθρακικά ορυκτά του μαγνησίου χρησιμοποιούνται επίσης σε μίγματα σε παρόμοιες επιβραδυντικές εφαρμογές, όπως στο φυσικό μίγμα χαντίτη και υδρομαγνησίτη.

Βιολογικός μεταβολισμός
Το υδροξείδιο του μαγνησίου δίνεται ως αντιόξινο φάρμακο κατά της υπερχλωρυδρίας του στομάχου σε δόσεις περίπου 0,5 ως 1,5 γραμμαρίου σε ενήλικες. Δρα με απλή εξουδετέρωση, κατά την οποία τα ιόντα OH- από το Mg(OH)2 ενώνονται με τα όξινα ιόντα H+ που παράγονται από επιθηλιακά κύτταρα του στομάχου και δίνουν νερό.

Ως καθαρτικό, το υδροξείδιο του μαγνησίου δίνεται σε μεγαλύτερες δόσεις, 2 ως 5 γραμμαρίων, και εκτός από την προαναφερθείσα οσμωτική δράση, τα ιόντα Mg2+ που ελευθερώνει προκαλούν την απελευθέρωση χολοκυστοκίνης (CCK), η οποία επίσης συσσωρεύει νερό και ηλεκτολύτες μέσα στον εντερικό σωλήνα, που αυξάνουν την κινητικότητα του εντέρου. Παρά το ότι αναφέρεται σε κάποιες πηγές, τα ιόντα OH- δεν διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην καθαρτική δράση της ουσίας, καθώς τα αλκαλικά διαλύματα γενικώς (που περιέχουν τέτοια ιόντα) δεν εμφανίζουν αξιοσημείωτες καθαρτικές ιδιότητες, ενώ αντιθέτως μη-αλκαλικά διαλύματα με ιόντα Mg2+ όπως το θειικό μαγνήσιο, είναι εξίσου ισχυρά καθαρτικά ανά γραμμομόριο (άλλο αν δεν χρησιμοποιούνται εξαιτίας παρενεργειών).

Μόνο μικρές ποσότητες μαγνησίου από υδροξείδιο του μαγνησίου απορροφώνται συνήθως από το έντερο. Τα ιόντα μαγνησίου αποβάλλονται κυρίως από τους νεφρούς και επομένως η μακροχρόνια καθημερινή λήψη μαγνησίας από ασθενείς με κάποιο βαθμό νεφρικής ανεπάρκειας μπορεί θεωρητικά να προκαλέσει υπερμαγνησιαιμία.

Ορυκτολογία
Ο μπρουσίτης, η ορυκτή μορφή με την οποία βρίσκεται συνήθως στη φύση το Mg(OH)2, απαντάται στον πηλό και μαζί με χλωρίτη. Στη δεύτερη περίπτωση καταλαμβάνει τις ενδιάμεσες θέσεις που κανονικά καταλαμβάνουνται από μονοσθενή και δισθενή κατιόντα όπως τα Na+, K+, Mg2+ και Ca2+. Ως συνέπεια, οι στρώσεις χλωρίτη «δένονται» από τον μπρουσίτη και δεν μπορούν να διασταλούν ή να συσταλούν πλέον.

Ο μπρουσίτης στον οποίο κάποια κατιόντα Mg2+ έχουν αντικατασταθεί με κατιόντα Al3+ φορτίζεται θετικά και αποτελεί την κύρια συνιστώσα των λεγόμενων διαστρωματωμένων διπλών υδροξειδίων (layered double hydroxide, LDH). Τα ορυκτά LDH, όπως ο υδροταλκίτης, είναι ισχυρά απορροφητικά ανιόντων, αλλά σχετικώς σπάνια στη φύση.

Ο μπρουσίτης μπορεί επίσης να κρυσταλλωθεί επάνω σε τσιμέντο και σκυρόδεμα που έρχονται σε επαφή με θαλάσσιο νερό, καθώς το Mg2+ είναι το δεύτερο αφθονότερο κατιόν στο νερό της θάλασσας μετά το Na+. Ο σχηματισμός μπρουσίτη προκαλεί τοπικές διαστολές στον όγκο, που ευθύνονται για την ανάπτυξη μηχανικών τάσεων στο σκυρόδεμα. Αυτές οι τάσεις δημιουργούν ρωγμές και σχισμές στο σκυρόδεμα, επιταχύνοντας έτσι την υποβάθμισή του στο θαλάσσιο περιβάλλον.

Για τον ίδιο λόγο τα δολομιτικά πετρώματα δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως χαλίκι για την παραγωγή σκυροδέματος. Η αντίδραση του ανθρακικού μαγνησίου με τις ελεύθερες αλκαλικές ρίζες OH- που είναι παρούσες στο νερό των πόρων του τσιμέντου οδηγεί επίσης στον σχηματισμό μπρουσίτη:

MgCO3 + 2 NaOH → Mg(OH)2 + Na2CO3

Αυτή η αντίδραση είναι γνωστή και ως αλκαλοανθρακική αντίδραση (alkali–carbonate reaction).

Παραπομπές

Ενώσεις μαγνησίου
Ανόργανες βάσεις
Καθαρτικά
Μαγνησιου
Αντιόξινα φάρμακα