Magnézium és víz: reakciómechanizmusok, környezeti hatások és egészségügyi hatások
A magnézium 1300 ppm koncentrációban van jelen a tengervízben. A nátrium után a magnézium a legnagyobb arányban található kation az óceánban. A folyók körülbelül 4 ppm magnéziumot tartalmaznak, a hínár 6000-20 000 ppm, az osztriga pedig körülbelül 1200 ppm.
A holland ivóvíz literenként 1–5 mg magnéziumot tartalmaz.
A víz keménységéért a magnézium és más alkáliföldfémek felelősek. A nagy mennyiségű alkáliföldfém-iont tartalmazó vizet kemény víznek nevezzük, és az ilyen ionok alacsony koncentrációját tartalmazó vizet lágy víznek nevezzük.
Hogyan reagál a magnézium a vízzel?
A magnéziumfémeket szobahőmérsékleten nem befolyásolja a víz. A magnézium általában rosszul reaktív elem, de reakcióképessége az oxigénszint növekedésével növekszik. Ezenkívül a magnézium vízgőzzel reagálva magnézium-hidroxidot és hidrogéngázt eredményez:
A magnézium tüzet nem oltják el vízzel. A magnézium addig ég, amíg az oxigén kimerül. Ezután a levegőben lévő nitrogénnel reagálva magnézium-nitridet (Mg3N2) képez. Amikor megpróbálják vízzel oltani a magnézium tüzet, az égő magnézium hevesen reagál, ami a vízmolekula lebomlását eredményezi, és robbanásveszélyes reakciót eredményez, nagy mennyiségű energiát szabadítva fel. A károk megelőzése érdekében a magnézium által okozott tüzet el kell oltani homokkal letakarva.
A magnéziumvegyületre példa a magnézium-foszfid (Mg3P2), szürke, szagú szilárd anyag. Amikor ez a vegyület vízzel vagy nedves levegővel érintkezik, lebomlik és foszfint (PH3) képez, amely mérgező és szintén könnyen gyúlékony vegyület.
Magnézium és magnéziumvegyületek oldhatósága
A magnézium főleg vizes oldatokban Mg 2+ (aq), de MgOH + (aq) és Mg (OH) 2 (aq) formájában is előfordul. A tengervízben MgSO4-ként is előfordulhat.
A magnézium-hidroxid vízben való oldhatósága 12 mg/l. A magnézium egyéb származékai jobban oldódnak vízben, például a magnézium-karbonát (600 mg/l). A magnézium-szulfát savanyú ízt ad a víznek, vízoldhatósága 10 o C-on 309 g/l.
Miért van jelen a magnézium a vízben?
Számos ásványi anyag tartalmaz magnéziumot, például dolomitot (kalcium-magnézium-karbonát, CaMg (CO3) 2) és magnezitet (magnézium-karbonát MgCO3). A magnézium leválik a sziklákról és a vízbe kerül.
A magnéziumnak sok célja van, következésképpen nagyon különböző módon kerül a vízbe. A vegyipar tűzvédelemként vagy töltőanyagként ad magnéziumot a műanyagokhoz és más anyagokhoz. Műtrágyaként és állattakarmányként is a környezetbe kerül. A magnézium-szulfátot a söriparban, a magnézium-hidroxidot pedig pelyhesítőszerként alkalmazzák a szennyvíztisztító telepeken. A magnézium szintén enyhe hashajtó. A magnéziumötvözeteket autók és repülőgépek gyártásánál alkalmazzák.
A második világháború alatt a magnéziumot használták bombaként, ami nagyszámú tüzet okozott a városokban. Ezeknek a szivattyúknak a fejlesztése bevezette a magnézium tengervízből történő kinyerésére szolgáló módszert.
Milyen környezeti hatásai vannak a vízben található magnéziumnak?
Ma alternatív kémiai szereket alkalmaznak, főleg komplexképző szereket, például nátrium-citrátot, EDTA-t és ANT-t, vagy ioncserélőket, például zeolit A. Ezek az anyagok nem okoznak eutrofizációt és nem mérgezőek. A nitroecetsav (ANT) mutagén lehet, és a tisztítás során nehéz eltávolítani. A Zeolite növeli az iszap mennyiségét. Ezenkívül más komplexképző szerek, mint például az EDTA, képesek eltávolítani a fémeket a vegyületekből, amelyeket egyébként nehéz lebontani. A nehézfémek vízbe kerülhetnek, mert az EDTA-t nehéz eltávolítani a szennyvíztisztító telepekben.
A víz keménysége régiónként eltérő, ezért a lágy vízzel rendelkező régiókban nem szükséges lágyítószert adni a mosószerekhez. A nagy keménységű vizekkel rendelkező régiókban nagyobb mennyiségű mosószert kell kijuttatni, ily módon bizonyos lágyító erőt adnak hozzá. Ennek eredményeként a mosószerekben jelen lévő egyéb anyagokat is nagyobb adagokban adják hozzá, ha a mosószereket nagy mennyiségben alkalmazzák, ez bonyolítja a szennyvízkezelési folyamatokat.
Milyen egészségügyi hatásai vannak a vízben lévő magnéziumnak?
Az emberi test körülbelül 25 g magnéziumot tartalmaz, amelynek 60% -a a csontokban, 40% pedig az izmokban és más szövetekben található meg. Táplálkozási ásványi anyag emberi lények számára, ez az egyik olyan elem, amely felelős a membránok működéséért, az idegi ingerek továbbadásáért, az izom összehúzódásáért, a fehérje építéséért és a DNS replikációjáért. A magnézium az enzimek többségének fő összetevője. A kalcium és a magnézium sok esetben ugyanazt a funkciót látja el az emberi testben, és sok esetben antagonista.
Magnézium-mérgezés nem ismert. Nagy dózisú magnézium esetén hányás és hasmenés jelentkezik. A gyógyszerekben és étrend-kiegészítőkben található magas magnéziumdózis izomfeszültségeket, idegi problémákat, depressziót és személyiségváltozásokat okozhat.
Mint fent említettük, ritkán vezetnek be jogi korlátozásokat az ivóvíz magnéziumára, mivel a magnézium toxicitására nincs tudományos bizonyíték. Más vegyületekben, például azbesztben a magnézium nagyon károsnak bizonyul.
Milyen víztisztítási technológiák alkalmazhatók a magnézium eltávolítására a vízből?
A magnéziumszármazékokat általában eltávolítják a vízből, mivel a Mg jelentősen hozzájárul a keménységhez. Ezt vízlágyító technikákkal érik el.
A magnézium-hidroxidot flokkulálószerként alkalmazzák a vízkezelés során.