Sulfato de magnesio

sulfato de magnesio o sulfato de magnesio (en países de habla inglesa distintos de los EE. UU.) es un compuesto químico, una sal con la fórmula MgSO₄, que consta de cationes de magnesio Mg²⁺ (20,19 % en masa) y aniones sulfato SO2−4 . Es un sólido cristalino blanco, soluble en agua pero no en etanol.

El sulfato de magnesio generalmente se encuentra en forma de hidrato MgSO₄·n H₂O, para varios valores de n entre 1 y 11. El más común es el heptahidrato MgSO₄·7H₂O, conocido como sal de Epsom, que es un químico doméstico con muchos usos tradicionales, incluidas las sales de baño.

El uso principal del sulfato de magnesio es en agricultura, para corregir suelos deficientes en magnesio (un nutriente esencial para las plantas debido al papel del magnesio en la clorofila y la fotosíntesis). El monohidrato es el preferido para este uso; a mediados de la década de 1970, su producción era de 2,3 millones de toneladas por año. La forma anhidra y varios hidratos se encuentran en la naturaleza como minerales, y la sal es un componente importante del agua de algunos manantiales.

Hidrata

El sulfato de magnesio puede cristalizarse como varios hidratos, entre ellos:

• Anhydrous, MgSO₄; inestable en la naturaleza, hidrata para formar epsomita.
• Monohydrate, MgSO₄· H₂O; kieserita, monoclínica.
• Monohydrate, MgSO₄· H₂O; triclínico.
• MgSO₄·1.25H₂O o 4MgSO₄·5H₂O.
• Dihidrato, MgSO₄·2H₂O; ortorhombic.
• MgSO₄·2.5H₂O o 2MgSO₄·5H₂O.
• Trihydrate, MgSO₄·3H₂O.
• Tetrahydrate, MgSO₄·4H₂O; llave de estrellas, monoclínica.
• Pentahydrate, MgSO₄·5H₂O; pentahydrite, triclinic.
• Hexahydrate, MgSO₄·6H₂O; hexahydrite, monoclinic.
• Heptahidratos, MgSO₄·7H₂O ("Sala de Epsom"); epsomita, ortomóbica.
• Enneahydrate, MgSO₄·9H₂O, monoclínico.
• Decahydrate, MgSO₄·10H₂O.
• Undecahydrate, MgSO₄·11H₂O; meridianiita, triclínica.

A partir de 2017, aparentemente no se ha confirmado la existencia del decahidrato.

Todos los hidratos pierden agua al calentarse. Por encima de 320 °C, solo la forma anhidra es estable. Se descompone sin fundirse a 1124 °C en óxido de magnesio (MgO) y trióxido de azufre (SO₃).

Heptahidrato

El heptahidrato toma su nombre común "sal de Epsom" de un manantial salino amargo en Epsom en Surrey, Inglaterra, donde la sal se produjo a partir de los manantiales que surgen donde la tiza porosa de North Downs se encuentra con la arcilla impermeable de Londres.

El heptahidrato pierde fácilmente un equivalente de agua para formar el hexahidrato.

Es una fuente natural de magnesio y azufre. Las sales de Epsom se usan comúnmente en sales de baño, exfoliantes, relajantes musculares y analgésicos. Sin embargo, estas se diferencian de las sales de Epsom que se utilizan para la jardinería, ya que contienen aromas y perfumes no aptos para las plantas.

Monohidrato

El sulfato de magnesio monohidratado, o kieserita, se puede preparar calentando el heptahidrato a 120 °C. El calentamiento adicional a 250 °C da sulfato de magnesio anhidro. La kieserita exhibe simetría monoclínica a presiones inferiores a 2,7 GPa, después de lo cual se transforma en fase de simetría triclínica.

Undecahidrato

El undecahidrato MgSO₄·11H₂O, meridianita, es estable a presión atmosférica solo por debajo de 2 °C. Por encima de esa temperatura, se licua en una mezcla de heptahidrato sólido y una solución saturada. Tiene un punto eutéctico con agua a −3,9 °C y un 17,3 % (masa) de MgSO₄. Se pueden obtener cristales grandes a partir de soluciones de la concentración adecuada mantenidas a 0 °C durante unos días.

A presiones de alrededor de 0,9 GPa y a 240 K, la meridianita se descompone en una mezcla de hielo VI y enneahidrato MgSO₄·9H₂O.

Eneahidrato

Se identificó el eneahidrato MgSO₄·9H₂O y caracterizado recientemente, aunque parece fácil de producir (enfriando una solución de MgSO₄ y sodio sulfato Na₂SO₄ en proporciones adecuadas).

La estructura es monoclínica, con parámetros de celda unitaria a 250 K: a = 0,675 nm, b = 1,195 nm, c = 1,465 nm, β = 95,1°, V = 1,177 nm³ con Z = 4. El grupo espacial más probable es P21/c. El selenato de magnesio también forma un eneahidrato MgSeO₄·9H₂O, pero con una estructura cristalina diferente.

Ocurrencia natural

Como Mg²⁺ y SO Los iones 2−4 son respectivamente el segundo catión y el segundo anión presentes en el agua de mar después del Na⁺ y Cl⁻, los sulfatos de magnesio son minerales comunes en ambientes geológicos. Su aparición está relacionada principalmente con procesos supergénicos. Algunos de ellos también son constituyentes importantes de los depósitos de sales evaporíticas de potasio y magnesio (K-Mg).

Los puntos brillantes observados por la nave espacial Dawn en el cráter Occator en el planeta enano Ceres son más consistentes con la luz reflejada del sulfato de magnesio hexahidratado.

Casi todas las formas mineralógicas conocidas de MgSO₄ son hidratos. La epsomita es el análogo natural de la "sal de Epsom". Meridianita, MgSO₄·11H₂O, se ha observado en la superficie de lagos congelados y se cree que también ocurre en Marte. La hexahidrita es el siguiente hidrato inferior. Los tres siguientes hidratos inferiores (pentahidrita, starkeyita y especialmente sanderita) son raros. La kieserita es un monohidrato y es común entre los depósitos evaporíticos. Se informó sulfato de magnesio anhidro de algunos vertederos de carbón en llamas.

Preparación

El sulfato de magnesio generalmente se obtiene directamente de lechos de lagos secos y otras fuentes naturales. También se puede preparar haciendo reaccionar magnesita (carbonato de magnesio, MgCO₃) o magnesia (óxido, MgO) con ácido sulfúrico (H₂SO₄ ):

H₂SO₄ + MgCO₃ → MgSO₄ + H₂O + CO₂

Otro método posible es tratar el agua de mar o los desechos industriales que contienen magnesio para precipitar el hidróxido de magnesio y hacer reaccionar el precipitado con ácido sulfúrico.

También, sulfato de magnesio heptahidratado (epsomita, MgSO₄·7H₂O) se fabrica por disolución de sulfato de magnesio monohidrato (kieserita, MgSO₄·H₂O) en agua y posterior cristalización del heptahidrato.

Propiedades físicas

La relajación del sulfato de magnesio es el mecanismo principal que provoca la absorción del sonido en el agua de mar a frecuencias superiores a 10 kHz (la energía acústica se convierte en energía térmica). Las frecuencias más bajas son menos absorbidas por la sal, por lo que el sonido de baja frecuencia viaja más lejos en el océano. El ácido bórico y el carbonato de magnesio también contribuyen a la absorción.

Usos

Médica

El sulfato de magnesio se usa tanto externamente (como sal de Epsom) como internamente.

El principal uso externo es la formulación como sales de baño, especialmente para pediluvios para calmar los pies doloridos. Se ha afirmado que tales baños también alivian y aceleran la recuperación del dolor muscular, el dolor o las lesiones. Los efectos potenciales para la salud del sulfato de magnesio se reflejan en estudios médicos sobre el impacto del magnesio en la depresión resistente y como analgésico para la migraña y el dolor crónico. El sulfato de magnesio se ha estudiado en el tratamiento del asma, la preeclampsia y la eclampsia.

El sulfato de magnesio es el componente habitual de la solución salina concentrada que se utiliza en los tanques de aislamiento para aumentar su gravedad específica a aproximadamente 1,25–1,26. Esta alta densidad permite que un individuo flote sin esfuerzo sobre la superficie del agua en el tanque cerrado, eliminando tantos sentidos externos como sea posible.

En el Reino Unido, un medicamento que contiene sulfato de magnesio y fenol, llamado "pasta de dibujo", es útil para forúnculos pequeños o infecciones localizadas y para quitar astillas.

Internamente, el sulfato de magnesio se puede administrar por vía oral, respiratoria o intravenosa. Los usos internos incluyen la terapia de reemplazo para la deficiencia de magnesio, el tratamiento de arritmias agudas y graves, como broncodilatador en el tratamiento del asma, para prevenir la eclampsia y la parálisis cerebral, como agente tocolítico y como anticonvulsivo.

También se puede usar como laxante.

Agricultura

En la agricultura, el sulfato de magnesio se usa para aumentar el contenido de magnesio o azufre en el suelo. Se aplica más comúnmente a plantas en macetas o a cultivos hambrientos de magnesio como papas, tomates, zanahorias, pimientos, limones y rosas. La ventaja del sulfato de magnesio sobre otras enmiendas del suelo de magnesio (como la cal dolomítica) es su alta solubilidad, que también permite la opción de alimentación foliar. Las soluciones de sulfato de magnesio también tienen un pH casi neutro, en comparación con las sales de magnesio ligeramente alcalinas que se encuentran en la piedra caliza; por lo tanto, el uso de sulfato de magnesio como fuente de magnesio para el suelo no cambia significativamente el pH del suelo. Contrariamente a la creencia popular de que el sulfato de magnesio es capaz de controlar plagas y babosas, ayuda a la germinación de semillas, produce más flores, mejora la absorción de nutrientes y es amigable con el medio ambiente, no cumple ninguna de las supuestas afirmaciones excepto corregir la deficiencia de magnesio en los suelos. El sulfato de magnesio puede incluso contaminar el agua si se usa en cantidades excesivas.

El sulfato de magnesio se usó históricamente como tratamiento para el envenenamiento por plomo antes del desarrollo de la terapia de quelación, ya que se esperaba que cualquier plomo ingerido fuera precipitado por el sulfato de magnesio y posteriormente purgado del sistema digestivo. Esta aplicación tuvo un uso particularmente generalizado entre los veterinarios durante la primera mitad del siglo XX; La sal de Epsom ya estaba disponible en muchas granjas para uso agrícola y, a menudo, se recetaba en el tratamiento de animales de granja que ingirieron plomo sin darse cuenta.

Preparación de alimentos

El sulfato de magnesio se utiliza como:

• Recogiendo sal en la elaboración de cerveza
• Coagulante para hacer tofu
• Sustituto de sal

Química

El sulfato de magnesio anhidro se usa comúnmente como desecante en la síntesis orgánica debido a su afinidad por el agua y compatibilidad con la mayoría de los compuestos orgánicos. Durante el tratamiento, una fase orgánica se trata con sulfato de magnesio anhidro. Luego, el sólido hidratado se elimina por filtración, decantación o destilación (si el punto de ebullición es lo suficientemente bajo). Se pueden usar de la misma manera otras sales de sulfato inorgánico tales como sulfato de sodio y sulfato de calcio.

Construcción

El sulfato de magnesio se utiliza para preparar cementos específicos por reacción entre el óxido de magnesio y la solución de sulfato de magnesio, que tienen buena capacidad de unión y mayor resistencia que el cemento Portland. Este cemento se adopta principalmente en la producción de paneles aislantes ligeros. La debilidad en la resistencia al agua limita su uso.

El sulfato de magnesio (o sodio) también se usa para probar la solidez de los agregados de acuerdo con la norma ASTM C88, cuando no hay registros de servicio del material expuesto a las condiciones climáticas reales. La prueba se logra por inmersión repetida en soluciones saturadas seguido de secado en horno para deshidratar la sal precipitada en los espacios porosos permeables. La fuerza expansiva interna, derivada de la rehidratación de la sal al volver a sumergirse, simula la expansión del agua al congelarse.

El sulfato de magnesio también se utiliza para probar la resistencia del hormigón al ataque de sulfato externo (ESA).

Acuarios

El sulfato de magnesio heptahidratado también se utiliza para mantener la concentración de magnesio en acuarios marinos que contienen grandes cantidades de corales pétreos, ya que se agota lentamente en su proceso de calcificación. En un acuario marino con deficiencia de magnesio, las concentraciones de calcio y alcalinidad son muy difíciles de controlar porque no hay suficiente magnesio para estabilizar estos iones en el agua salada y evitar su precipitación espontánea en carbonato de calcio.

Sales dobles

Existen sales dobles que contienen sulfato de magnesio. Hay varios conocidos como sulfatos de sodio y magnesio y sulfatos de potasio y magnesio. Una mezcla de sulfato de cobre y magnesio heptahidratado (Mg,Cu)SO₄·7H₂O se encontró recientemente en relaves mineros y se le ha dado el nombre de mineral alpersita.

Investigación

La investigación sobre magnesio tópico (por ejemplo, baños de sal de Epsom) es muy limitada. El Epsom Salt Council recomienda bañarse 2 o 3 veces por semana, usando 500-600 g de sales de Epsom cada vez.