氯化鎂(英語:MagnesiumChloride),無機化合物,化學式為MgCl2。外觀為無色晶體固體,密度為2.316~2.33(25 ℃),易溶于水和乙醇,在空氣中易潮解,味苦。氯化鎂按碘化鈉物重量計算,是由74.54%的氯和25.48%的鎂組成的。氯化鎂雖然存在多種水合物,例如MgCl2·6H?O,MgCl2·4H?O,MgCl2·2H?O,MgCl2·H?O等,但常以六水合氯化鎂的形式存在,即MgCl2·6H?O,受熱則脫去結晶水和失去氯化氫,得到氧化鎂或者氫氧化鎂。可用于金屬鎂制造、消毒劑、冷凍水、陶瓷、填充織物、造紙等領域。與氧化鎂和水混合則成鎂水泥,廣泛用于菱鎂材料制作。
分布情況
氯化鎂在自然界分布較廣,以礦石、海水、鹽湖水及地下鹵水的形式存在。其中含氯化鎂的礦石有光鹵石(KCl·MgCl?·6H?O),水氯鎂石(MgCl?·6H?O)。但是自然界的氯化鎂還是大多以可溶鹽形式存在,海水的主要成分是氯化鎂,其含量可達每公斤海水約含氯化鎂3.2 g,因此用海水制取大量氯化鎂可作為鎂工業的原料。
在中國,氯化鎂主要分布于河北省、山東省、江蘇省等沿海省市,及擁有眾多內陸鹽湖的青海格爾木內陸地區。
物質結構
氯化鎂屬于離子化合物,因此氯原子和鎂原子以離子鍵形式連接,其中鎂原子電負性要遠小于氯原子,因此氯原子作為電子受體吸引鎂原子的電子,其電子均從鎂原子處轉移得到。氯化鎂分子的幾何構型為直線型,因此盡管存在兩個大小相等的鍵偶極子(C1-+Mg+C1-],但由于兩者方向水平相反從而剛好相互抵消。
MgCl?晶體屬于三方晶系,含有α和β兩種變體,其中在α型變體中氯原子呈現立方最密堆積形式,在β型變體中氯原子為六方最密堆積。
理化性質
作用機制
藥效學
口服氯化鎂溶液因在腸道部位難以吸收,因此在小腸內會起到高滲作用,使水分積聚腸腔,從而刺激腸蠕動而引起腹瀉。氯化鎂溶液中的鎂離子可抑制中樞神經活動,減低神經肌接頭乙酰膽堿的釋放,減低橫紋肌收縮作用,從而可預防或治療尿毒癥或子癇引起的驚厥。鎂離子可用于維持心肌離子平衡,調節鉀通道,人體中鎂離子含量過低可能會引起心律失常的癥狀。注射過量鎂離子可直接舒張外周血管平滑肌及引起交感神經節沖動傳遞障礙,使血管擴張血壓下降。
藥動學
氯化鎂溶液作為可溶性鎂鹽,口服后大約有三分之一被小腸緩慢吸收,同時服用維生素D類藥物可加強其吸收,吸收后均經腎排泄,乳汁、唾液內亦會分泌少量,并可通過胎盤。
物理性質
六水氯化鎂
六水氯化鎂,顧名思義為攜帶6個結晶水的氯化鎂晶體,分子式為 MgCl?·6H?O,分子量為 203.30,為單斜晶系,晶體外觀為無色透明至半透明的柱狀,呈現玻璃光澤,味道苦澀,密度為1.56 ~ 1.59 ,熔點 117.2 ℃,在水和乙醇中易溶解,且水溶性與溫度呈現正相關。工業品往往呈黃褐色,含氯化鎂約40~46%,還含有硫酸鎂、氯化物等雜質,六水氯化鎂具有很強的吸濕性,易潮解,耐火阻燃性強。
二水氯化鎂
二水氯化鎂分子式為 MgCl?·2H?0,分子量為 131.24,外觀為白色顆粒狀或粉狀固體,味道苦澀,易溶于水;二水氯化鎂固體中往往 MgCl?的含量占到70% 左右,而除了MgCl?之外還會有少量的 NaCl。二水氯化鎂是由六水氯化鎂制取無水氯化鎂的中間產物。常溫條件下,二水氯化鎂吸濕性強,在吸收空氣中水后會生成六水氯化鎂,因此需要隔絕空氣包裝,與六水氯化鎂類似的是它也具有較強的耐火能力。
無水氯化鎂
無水氯化鎂是氯化鎂固體不含任何結晶水的狀態,分子式為 MgCl?,分子量為 95.21。外觀為白色六方形晶體,在25 ℃時,密度為 2.316 - 2.33 g/cm3,熔點為 714 ℃,沸點為1412 ℃,在空氣中容易潮解,易溶于水和乙醇,且水溶解度隨溫度的升高而增加,當水溶液中氯化鎂含量超過其飽和濃度時時,氯化鎂會與水分子結合形成水合物以固相析出,在不同溫度下,析出的水合固體也不同。例如在低于-16.4℃~-33.6℃之間,會析出十二水氯化鎂,-3.4 ℃~-16.4℃,會析出八水或者六水合氯化鎂,而在高于0℃后,析出的是單一的六水合氯化鎂。
化學性質
水解反應
六水氯化鎂受熱脫水后無法完全轉變為無水鹽,會有一部分分解成氧化鎂和鹽酸。或者在170 ℃水解為堿式氯化鎂和HCl。
與堿或氨水反應
電解反應
置換反應
復分解反應
氯化鎂可與其他鹽類發生復分解反應,生成正鹽、酸式鹽、堿式鹽或者復鹽。
加合反應
氧化反應
轉變溫度及反應
盡管氯化鎂存在多種水合物形態,但結晶水數量多的氯化鎂水合物狀態在達到轉變溫度后受熱會逐漸失去一分子或者二分子結晶水形成結晶水數量相對少的氯化鎂水合物。各個氯化鎂水合物的轉變形式和轉變溫度如下所示:
制備方法
天然水蒸發制備
該法主要通過蒸發海水、鹽湖鹽水來制備氯化鎂,即使濃厚苦鹵中提取氯化鎂:濃厚苦鹵是將海水或者鹽湖水曬取食鹽后的母液,由于食鹽曬制過程中會產生大量氯化鎂,因此只需將其從濃厚苦鹵中提取便可獲得氯化鎂。該法被認為是一種較為簡單氯化鎂制備方法,其中曬制過程中氯化鎂的生成原理如下:
光鹵石制備
結晶出人造光鹵石后的氯化鎂鹵液,常常還會含有28~31%的MgCl2,因此可以對這些鹵液進一步蒸發得到六水合氯化鎂,再對該水合產物進行脫水得到無水氯化鎂。但是鹵液中也會摻雜了大量雜質,如氯化鉀和氯化鈉。需要采用適量的氯化氫氣體溶入鹵液中,來使得氯化鈉和氯化鉀析出。
海水的化學加工
除了從蒸發海水后的濃厚鹽鹵提取制備氯化鎂外,也可以對海水進行化學加工來間接制備氯化鎂:可以先用石灰乳和海水反應,使得氫氧化鎂從海水析出,再用鹽酸溶解,可以直接制得氯化鎂,但可能會含有硼化物雜質。因此,可以將約25%Mg(OH)2的沉淀和MgCl2稀榕液混合再用鹽酸中和,然后將所得的含15%左右的MgCl2的溶液進行蒸發可得到不含硼化物沉淀的Mg(OH)2和MgCl2,因為整個過程pH較高可以阻止硼化物沉淀。Mg(OH)2沉淀也可以在CaCl2廢液中碳化來轉化為MgCl2,其中CaCl2溶液可以來自純堿生產的廢液。再經過進一步的分離沉淀,可以得到含10%MgCl2和少量NaCl的溶液。反應原理如下:
白云石制備
白云石制備氯化鎂有三種路線。
第一種是將完全燒透的白云石料漿碳化,將料漿用鹽酸調節pH,再將沉淀物沉降分離可得到MgCl2的溶液,另一部分則進行二次澄清后再蒸發。
第二種在同樣是將白云石乳、硫酸鈣和堿金屬氯化物構成的懸浮液進行碳化。碳化結束后,將漿料加熱到沸騰,分離出CaCO3,和堿金屬硫酸鹽,再把母液蒸發得到氯化鎂。
第三種,將白云石NH4Cl溶液消化煅燒得到白云石乳,然后碳化。其中碳化過程堿式復式碳酸鹽CaCO3·Mg(OH)2會析出,使得MgCl2留在溶液,析出的沉淀可再用NH4Cl處理,將Mg(OH)2轉化為MgCl2。
無水氯化鎂的制備
制取無水氯化鎂采用的脫水方法有:⑴、氯化氫脫水法;⑵、生成復鹽脫水法;⑶生成螯合肥脫水法。其中,氯化氫脫水法是利用六水氯化鎂脫去結晶水得到MgCl2 含量為99%的無水氯化鎂,但是脫水過程需要分段進行。首先將六水氯化鎂脫水成為二水合物,然后在氯化氫氣流中逐步升溫脫去結晶水;最后將溫度升到350~375°C,在此過程中在250℃和305℃的溫度條件下分別保溫一段時間。實際生產中,六水氯化鎂脫水過程中可能會溶于自身脫去的結晶水,為避免這一情況的發生。通常設置兩個脫水階段:第一階段在100~200°C的熱氣流脫去4個結晶水;然后在620~650°C的氯化氫氣體里完全脫水。
氧化鎂的氯化
該法只需要將氧化鎂和一定濃度氯反應可得到MgCl2。在低溫條件下,保持不高濃度的氯氣既可以生成MgCl2,但是反應速度會較慢,因此該法常常需要大于500℃的高溫條件。但當溫度提升至500~700℃時,也需要將氯氣的濃度增加。其中還可以放入一些還原劑來加快反應,例如固體碳或者一氧化碳。反應方程式如下:
其中固體碳作還原劑時,在600~800℃下就能使該反應基本上完成。一氧化碳作還原劑的時候,在更低一些的溫度也能基本上反應完成。最后,除了調節好反應的溫度和放入適當的還原劑外,也要在反應前使得氧化鎂盡量無Al2O3和SiO2等雜質。
應用領域
化工行業
在化工行業,氯化鎂是生產其他碳酸鎂、氧化鎂、氫氧化鎂等含鎂化合物的重要原料,也用于制作鞭炮固引劑,還可用作防凍劑的原料,同時也常用于制備金屬鎂。
氯化鎂可作為低壓下催化聚乙烯和聚丙烯生產的催化劑的載體。例如,將TiCl4振磨負載在MgCl2載體上,再經過烷基[wán jī]鋁活化還原,便可作為低壓下的聚乙烯高效催化劑。氯化鎂還可以應用于金屬鎂滅火劑生產、陶瓷和造紙領域。
食品行業
氯化鎂可作豆腐凝固劑;添加少量氯化鎂也可以作為魚肉除水劑。當與縮合磷酸鹽并用時,還可以作為彈力補強劑并進一步改善味道。但要注意用量最好不要超過0.1%。
醫藥行業
在醫藥領域氯化鎂常作為電解質平衡調節藥使用,用于防治低鎂血癥或補充鎂離子。也可以用于配制血液透析液和腹膜透析液。但需要注意的是,過量注射氯化鎂可能會導致高鎂血癥,患者可能會出現疲倦、乏力等不良反應。
建材行業
在建材行業,工業制氯化鎂,即是生產玻纖瓦、天花板、地板磚等輕型建材的重要材料,也可用于通風管道、防火門窗等高層建材的生產。其溶液在與氧化鎂和水混合后,還可制成堅固耐磨的鎂質水泥。
其他領域
氯化鎂也可以用于砷酸[shēn suān]和磷酸的定量分析,或者用于制備金屬鎂、化學消毒劑、滅水劑、冷凍鹽水。
安全事宜
運輸及儲存
在氯化鎂的搬運過程中,要注意防止容器碰撞破損。潮解液化后切記搖晃,防止液體從容器口溢出來。工作人員需身著專用工作服和專用手套。
在入庫儲存時,需要檢查容器是否包裝好,是否有潮解液化現象,是否有雜質混入。最后密封壇口,保持干燥,防止受潮。
毒性
氯化鎂的毒性較低,大鼠經口,成人口服4-5g氯化鎂會引起腹瀉等癥狀。
急性中毒癥狀
誤食大量氯化鎂鹽容易引起腹痛、嘔吐、腹瀉煩渴、瞳孔散大、昏迷、休克、呼吸困難和腎臟損害。當靜脈注射過量氯化鎂,則會導致患者言語不清、走路不穩、視線模糊。此外,過量的還會對中樞神經系統及肌肉裝置上產生顯著的抑制和麻痹作用,癥狀表現為患者呈現為麻醉現象,喪失痛覺,血壓下降,導致死于呼吸或者心臟麻痹。
急救措施
對于氯化鎂中毒的患者,采用溫水洗胃,并飲入豆漿或者牛奶,以減緩其吸收和減低其毒性。采取氧化鈣或者葡萄糖酸鈣溶液及時靜脈注射解毒。或者皮下注射毒扁豆堿緩解鎂鹽,去除神經肌肉的麻痹效應。必要時進行人工呼吸。最后及時送醫。
參考資料 >
COMPOUND SUMMARY:Magnesium Chloride[DB/OL].PubChem.2023-03-19