Магнезиум сулфат

Магнезиум сулфат — хемиско соединение, сол со формула , која содржи магнезиум катјон  (20.19% масен удел) и сулфат анјон . Тоа е бела цврста кристална супстанца, растворлива во вода но не и во етанол.

Магнезиум сулфат обично се среќава во форма на хидрат , за различни вредности на n помеѓу 1 и 11. Најчест е хептахидратот , позната како Горка сол, која е хемикалија за домаќинство со многу традиционални намени, вклучувајќи соли за капење.

Главната употреба на магнезиум сулфат е во земјоделството, за корекција на почвите со недостаток на магнезиум (неопходна хранлива материја за растенијата поради улогата на магнезиум во хлорофилот и фотосинтезата). Монохидратот е фаворизиран за оваа употреба; до средината на 1970-тите, неговото производство беше 2,3 милиони тони годишно. Безводната форма и неколку хидрати се јавуваат во природата како минерали, а солта е значајна компонента на водата од некои извори.

Хидрати
Магнезиум сулфат може да се кристализира како неколку хидрати, вклучувајќи:
 Анхидрид, ; нестабилен во природата, хидрира за да формира епсомит.
 Монохидрат, ; кизерит, моноклиничен.
 Монохидрат, ; триклиничен.
  or .
 Дихидрат, ; орторомбичен.
  or .
 Трихидрат, .
 Тетрахидрат, ; старкеит, monoclinic.
 Пентахидрат, ; пентахидрит, triclinic.
 Хексахидрат, ; хексахидрит, monoclinic.
 Хептахидрат,  ("Горка сол"); епсомит, орторомбичен.
 Нонахидрат, , моноклиничен.
 Декахидрат, .
 Ундекахидрат, ; meridianiite, триклиничен.

Почнувајќи од 2017 година, постоењето на декахидрат очигледно не е потврдено.

Сите хидрати губат вода при загревање. Над 320 °C, само безводната форма е стабилна. Се распаѓа без да се топи на 1124 °C во магнезиум оксид (MgO) и сулфур триоксид ().

Хептахидрат
Хептахидратот го зема своето име „Горка сол “ од горчлив солен извор во Епсом во Сари, Англија, каде што солта се произведувала од изворите што излегуваат од местото каде што порозната креда на Норт Даунс се среќава со непропустливата лондонска глина.

Хептахидратот лесно губи еден еквивалент вода за да формира хексахидрат.

Тој е природен извор и на магнезиум и на сулфур. Горките соли најчесто се користат како соли за капење, пилинг, мускулни релаксатори и лекови против болки. Сепак, овие се различни од Горките соли кои се користат за градинарство, бидејќи содржат ароми и парфеми кои не се погодни за растенија.

Монохидрат
Магнезиум сулфат монохидрат, или кизерит, може да се подготви со загревање на хептахидрат на 120 °C. Понатамошното загревање до 250 °C дава безводен магнезиум сулфат. Кизерит покажува моноклинична симетрија при притисоци помали од 2,7 GPa по што се трансформира во фаза на триклинична симетрија.

Ундекахидрат
Индекахидратот , меридијанит, е стабилен при атмосферски притисок само под 2 °C. Над таа температура, се втечнува во мешавина од цврст хептахидрат и заситен раствор. Има евтектичка точка со вода на −3.9 °C и 17.3% (масен удел) на . Големи кристали може да се добијат од раствори со соодветна концентрација чувани на 0 °C неколку дена.

При притисок од околу 0,9 GPa и на 240 K, меридијаниит се распаѓа во мешавина од мраз VI и нонахидрат  .

Нонахидрат

Нонахидратот  беше идентификуван и карактеризиран дури неодамна, иако се чини лесно да се произведе (со ладење на раствор од  и натриум сулфат  во соодветни пропорции).

Структурата е моноклинична, со параметри на единечна-ќелија на 250 K: a = 0.675 nm, b = 1.195 nm, c = 1.465 nm, β = 95.1°, V = 1.177 nm3 со Z = 4. Најверојатната просторна група е  P21/c. Магнезиум селенат, исто така, формира нонахидрат , bно со различна кристална структура.

Природна појава
Како што  и  јоните се вторите по застапеност катјон и анјон во морската вода после  and , магнезиум сулфатите се вообичаени минерали во геолошките средини. Нивната појава најчесто е поврзана со супергенски процеси. Некои од нив се исто така важни состојки на депозитите на испарувачките соли на калиум-магнезиум (K-Mg).

Светлите точки забележани од вселенското летало Зора во кратерот Окатор на џуџестата планета Церера се најконзистентни со рефлектираната светлина од хексахидрат на магнезиум сулфат.

Речиси сите познати минералошки форми на  се хидрати. Епсомит е природниот аналог на „Горката солт“. Меридијанит, , забележан е на површината на замрзнатите езера и се смета дека се појавува и на Марс. Хексахидритот е следниот понизок хидрат. Три следни пониски хидрати - пентахидрит, старкеит и особено сандерит - се ретки. Кизерит е монохидрат и е вообичаен меѓу испарливите наслаги. Беше забележан безводен магнезиум сулфат од некои депонии за запален јаглен.

Подготовка

Магнезиум сулфат обично се добива директно од суви езерски корита и други природни извори. Може да се подготви и со реакција на магнезит (магнезиум карбонат, ) или магнезија (оксид, MgO) со сулфурна киселина ().

Друг можен метод е да се третира морската вода или индустрискиот отпад што содржи магнезиум за да се таложи магнезиум хидроксид и да реагира талогот со сулфурна киселина.

Исто така, магнезиум сулфат хептахидрат (епсомит, ) се произведува со растворање на магнезиум сулфат монохидрат (киезерит, ) во вода и последователна кристализација на хептахидратот.

Физички својства
Релаксацијата на магнезиум сулфат е примарен механизам што предизвикува апсорпција на звук во морската вода на фреквенции над 10 kHz (акустичната енергија се претвора во топлинска енергија). Пониските фреквенции се помалку апсорбирани од солта, така што звукот со ниска фреквенција патува подалеку во океанот. Борна киселина и магнезиум карбонат, исто така, придонесуваат за апсорпцијата.Michael A. Ainslie, Principles of Sonar Performance Modeling, p.18

Употреба
Медицинска
Магнезиум сулфат се користи и надворешно (како Горка сол) и внатрешно.

Главната надворешна употреба е формулацијата како соли за капење, особено за бањи за стапала за смирување на болните стапала. Се тврди дека таквите бањи го смируваат и забрзуваат закрепнувањето од болки во мускулите, болки или повреди. Потенцијалните здравствени ефекти на магнезиум сулфат се рефлектираат во медицинските студии за влијанието на магнезиумот врз резистентната депресија и како аналгетик за мигрена и хронична болка. Магнезиум сулфатот е проучуван во третманот на астма, прееклампсија и еклампсија.

Магнезиум сулфат е вообичаената компонента на концентрираниот раствор на сол што се користи во изолационите резервоари за да се зголеми неговата специфична тежина на приближно 1,25-1,26. Оваа висока густина му овозможува на поединецот без напор да лебди на површината на водата во затворениот резервоар, елиминирајќи што е можно повеќе надворешни сетила.

Во Обединетото Кралство, лек кој содржи магнезиум сулфат и фенол, наречен „паста за цртање“, е корисен за акни или локализирани инфекции и отстранување на цепнатинки.

Внатрешно, магнезиум сулфат може да се администрира преку орален, респираторен или интравенски пат. Внатрешните употреби вклучуваат заменета терапија за дефицит на магнезиум, третман на акутни и тешки аритмии, како бронходилататор во третманот на астма, спречување на еклампсија, токолитички агенс, и како антиконвулзивно средство.

Може да се користи и како лаксатив.

Земјоделство
Во земјоделството, магнезиум сулфат се користи за зголемување на содржината на магнезиум или сулфур во почвата. Најчесто се применува на растенија во саксии или на култури кои се гладни за магнезиум како што се компири, домати, моркови, пиперки, лимони и рози. Предноста на магнезиум сулфатот во однос на другите додатоци на почвата со магнезиум (како што е доломитската вар) е неговата висока растворливост, што овозможува и можност за хранење со листови. Растворите на магнезиум сулфат се исто така речиси неутрални на pH, во споредба со малку алкалните соли на магнезиум што се наоѓаат во варовникот; затоа, употребата на магнезиум сулфат како извор на магнезиум за почвата не ја менува значително pH вредноста на почвата. Спротивно на популарното верување дека магнезиум сулфатот е способен да ги контролира штетниците и голтките, помага во `ртење на семињата, производство на повеќе цвеќиња, подобрување на навлегувањето на хранливи материи и е еколошки, тој не прави ништо од наводните тврдења, освен корекција на недостаток на магнезиум во почвите. Магнезиум сулфатот може дури и да ја загади водата ако се користи во прекумерни количини.

Магнезиум сулфатот историски се користел како третман за труење со олово пред развојот на хелаторната терапија, бидејќи се надевало дека секое внесено олово ќе се преципитира од магнезиум сулфатот и последователно ќе се исчисти од дигестивниот систем. Оваа апликација забележа особено широка употреба кај ветеринарите од почетокот до средината на 20 век. Горката сол веќе беше достапна на многу фарми за земјоделска употреба и често се препишуваше за лекување на животни на фарма кои ненамерно проголтале олово.

Подготовка на храна
Магнезиум сулфат се користи како:
 Сол за варење при правење пиво.
 Коагулант за правење тофу.
 Замена за сол.

Хемија
Безводниот магнезиум сулфат најчесто се користи како десикант во органската синтеза поради неговиот афинитет за вода и компатибилноста со повеќето органски соединенија. За време на обработката, органската фаза се третира со безводен магнезиум сулфат. Хидрираната цврста супстанца потоа се отстранува со филтрација, декантација или со дестилација (ако точката на вриење е доволно ниска). Други неоргански сулфатни соли како што се натриум сулфат и калциум сулфат може да се користат на ист начин.

Градежништво
Магнезиум сулфат се користи за подготовка на специфични цементи со реакција помеѓу магнезиум оксид и раствор на магнезиум сулфат, кои се со добра врзувачка способност и поголема отпорност од Портланд цементот. Овој цемент главно се користи во производството на лесни изолациски панели. Слабоста во водоотпорноста ја ограничува неговата употреба.

Магнезиум (или натриум) сулфат исто така се користи за тестирање на здравост на агрегати во согласност со стандардот ASTM C88, кога нема сервисни записи за материјалот изложен на вистински временски услови. Тестот се постигнува со повеќекратно потопување во заситени раствори проследено со сушење во рерна за да се дехидрира солта таложена во пропустливите пори. Внатрешната експанзивна сила, добиена од рехидратација на солта при повторно потопување, го симулира ширењето на водата при замрзнување.

Магнезиум сулфат исто така се користи за тестирање на отпорноста на бетонот на надворешен напад од сулфати (ESA).

Аквариуми
Магнезиум сулфат хептахидрат исто така се користи за одржување на концентрацијата на магнезиум во морските акварии кои содржат големи количини на камени корали, бидејќи полека се исцрпува во нивниот процес на калцификација. Во морски аквариум со недостаток на магнезиум, концентрациите на калциум и алкалност е многу тешко да се контролираат бидејќи нема доволно магнезиум за да се стабилизираат овие јони во солената вода и да се спречи нивното спонтано таложење во калциум карбонат.

Двојни соли
Постојат двојни соли кои содржат магнезиум сулфат. Постојат неколку познати како натриум магнезиум сулфати и калиум магнезиум сулфати. Кај мешан бакар-магнезиум сулфат хептахидрат  неодамна беше откриено дека 7H2O се појавува во јаловината на рудникот и му беше дадено минералното име алперзит.

Истражување
Истражувањата за тематски магнезиум (на пример бањи со Горка сол) се многу ограничени. Советот за Горка сол препорачува капење 2 или 3 пати неделно, користејќи 500-600 g Горка сол секој пат.

Поврзано
 Калциум сулфат
 Магнезиум хлорид

Наводи
A. Dominic Fortes, Kevin S. Knight, and Ian G. Wood (2017): "Structure, thermal expansion and incompressibility of MgSO4·9H2O, its relationship to meridianiite (MgSO4·11H2O) and possible natural occurrences". Acta Crystallographica Section B: Structureal Science, Crystal Engineering and Materials, volume 73, part 1, pages 47-64. 
Industrial Inorganic Chemistry, Karl Heinz Büchel, Hans-Heinrich Moretto, Dietmar Werner, John Wiley & Sons, 2d edition, 2000, 

R. C. Peterson, W. Nelson, B. Madu, and H. F. Shurvell (2007): "Meridianiite: A new mineral species observed on Earth and predicted to exist on Mars". American Mineralogist, volume 92, issue 10, pages 1756–1759. 

.

A. Dominic Fortes, Frank Browning, and Ian G. Wood (2012): "Cation substitution in synthetic meridianiite (MgSO4·11H2O) I: X-ray powder diffraction analysis of quenched polycrystalline aggregates". Physics and Chemistry of Minerals, volume 39, issue, pages 419–441. 

Надворешни врски
 International Chemical Safety Cards—Magnesium Sulfate

Категорија:Исушувачи
Категорија:Лаксативи
Категорија:Соединенија на магнезиумот
Категорија:Сулфати