硫酸マグネシウム

硫酸マグネシウム

硫酸マグネシウム六水和物
無水硫酸マグネシウム
エプソマイト（硫酸マグネシウム・七水和物）
名称
IUPAC名 硫酸マグネシウム
その他の名称 エプソムソルト（硫酸マグネシウム・七水和物） イギリスの塩 苦い塩 バスソルト
識別記号
CAS番号	7487-88-9 (無水)^はい 14168-73-1 (一水和物)^はい 10034-99-8（七水和物）^はい
3Dモデル（JSmol）	無水物：インタラクティブ画像 六水和物：インタラクティブ画像
ChEBI	CHEBI:32599^はい CHEBI:31795 (七水和物)
ChEMBL	ChEMBL2021423^いいえ ChEMBL3989857 (七水和物)
ケムスパイダー	22515^はい
ドラッグバンク	DB00653^はい
ECHA情報カード	100.028.453
EC番号	231-298-2
KEGG	C12505（七水和物）
PubChem CID	24083
RTECS番号	OM4500000
UNII	ML30MJ2U7I^はい E2L2TK027P  （一水和物）^はい SK47B8698T  （七水和物）^はい
コンプトックスダッシュボード（EPA）	DTXSID6042105
InChI InChI=1S/Mg・H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2^はい 凡例: CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L^はい InChI=1/Mg.8H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2 凡例: CSNNHWWHGAXBCP-NUQVWONBAQ
スマイルズ 無水物: [Mg+2].[O-]S([O-])(=O)=O 六水和物：[OH₂+][Mg₄]([OH₂+])([OH₂+])([OH₂+])([OH₂+])[OH₂+].[O₃-]S(=O)(=O)[O₃-]
性質
化学	MgSO4
モル質量	120.366 g/mol（無水） 138.38 g/mol（一水和物） 174.41 g/mol（三水和物） 210.44 g/mol（五水和物） 228.46 g/mol（六水和物） 246.47 g/mol（七水和物）
外観	白色結晶性固体
臭い	無臭
密度	2.66 g/cm ^3 (無水) 2.445 g/cm ^3 (一水和物) 1.68 g/cm ^3（七水和物） 1.512 g/cm ^3（11水和物）
融点	分解する 1,124℃ (2,055℉) (無水) 200℃ (392℉) (一水和物) 150℃ (302°F) (七水和物) 2℃ (36°F) (十一水和物)
水への溶解度	無水 26.9 g/100 mL @ 0 °C (32 °F) 35.1 g/100 mL @ 20 °C (68 °F) 50.2 g/100 mL @ 100 °C (212 °F) 七水和物 113 g/100 mL @ 20 °C (68 °F)
溶解度積( K sp )	738 (502 g/L)
ジエチルエーテルへの溶解度	1.16 g/100 mL @ 18 °C (64 °F)
エタノールへの溶解度	わずか
グリセロールへの溶解度	わずか
磁化率（χ）	−50 × 10 ^−6  cm ^3 /モル
屈折率（nD ）	1.523（一水和物） 1.433（七水和物）
構造
結晶構造	単斜晶系（水和物）
薬理学
ATCコード	A06AD04 ( WHO ) A12CC02 ( WHO ) B05XA05 ( WHO ) D11AX05 ( WHO ) V04CC02 ( WHO )
関連化合物
その他の陽イオン	硫酸ベリリウム 硫酸カルシウム 硫酸ストロンチウム 硫酸バリウム 硫酸鉄(II) 硫酸銅(II)
特に記載がない限り、データは標準状態（25℃ [77℉]、100kPa）における物質のものです いいえ 検証する （何ですか  ？） ^はいいいえ 情報ボックスの参考資料

硫酸マグネシウムは、化学式MgSO ₄の塩で、マグネシウム陽イオンMg ²⁺（質量比20.19%）と硫酸陰イオンSOからなる化合物です2−4白色の結晶性固体で、水に 溶けます

硫酸マグネシウムは通常、水和物MgSO ₄ · n H ₂ Oの形で存在し、 nの値は1から11まで様々です。最も一般的なのは七水和物MgSO ₄ · 7H ₂ Oで^{[ 1 ]}、エプソム塩として知られ、入浴剤を含む多くの伝統的な用途を持つ家庭用化学薬品です。^{[ 2 ]}

硫酸マグネシウムの主な用途は農業であり、マグネシウム（クロロフィルと光合成に重要な役割を果たすため、植物にとって必須の栄養素）が欠乏した土壌を改良するために使用されます。この用途では一水和物が好まれ、1970年代半ばまでに年間生産量は230万トンに達し、2024年には約260万トンに増加すると予想されています。^{[ 3 ] [ 4 ]}無水物といくつかの水和物は自然界に鉱物として存在し、その塩はいくつかの泉の水の重要な成分となっています。

自然発生

Mg2 ⁺およびSOとして2−4海水中に存在する陽イオンと陰イオンはそれぞれNa ⁺とCl ⁻に次いで2番目に多い。硫酸マグネシウムは地質環境に広く存在する鉱物である。その産出は主に深成作用と関連している。また、一部の硫酸マグネシウムは蒸発岩カリウム-マグネシウム（K-Mg）塩鉱床の重要な構成成分でもある。

ドーン宇宙船が準惑星ケレスのオクタトルクレーターで観測した明るい点は、硫酸マグネシウム六水和物からの反射光と最も一致しています。^{[ 5 ]}

MgSO ₄の既知の鉱物形態はほぼ全て水和物です。エプソマイトは「エプソム塩」の天然類似物です。メリディアナイト（MgSO ₄ ·11H ₂ O）は凍った湖の表面で観測されており、火星にも存在すると考えられています。ヘキサハイドライトは次に低い水和物です。次に低い水和物であるペンタハイドライト、スターキーライト、そして特にサンデライトは希少です。キースライトは一水和物で、蒸発岩堆積物によく見られます。

製造

硫酸マグネシウムは通常、乾燥した湖底やその他の天然資源から直接得られます。また、マグネサイト（炭酸マグネシウム、MgCO ₃）またはマグネシア（酸化物、MgO）と硫酸（H ₂ SO ₄） を反応させることによっても製造できます

H ₂ SO ₄ + MgCO ₃ → MgSO ₄ + H ₂ O + CO ₂

もう一つの方法として、海水やマグネシウムを含む産業廃棄物を処理して水酸化マグネシウムを沈殿させ、その沈殿物を硫酸と反応させることが考えられる。

また、硫酸マグネシウム七水和物（エプソマイト、MgSO ₄・7H ₂ O）は、硫酸マグネシウム一水和物（キーゼライト、MgSO ₄・H ₂ O）を水に溶解し、続いて七水和物を結晶化させることによって製造することができます。

物理的性質

硫酸マグネシウムの緩和は、海水中の音波吸収の主なメカニズムであり、10 kHz ^{[ 6 ]}（音響エネルギーは熱エネルギーに変換されます）。低周波音は塩分によって吸収されにくいため、海中をより遠くまで伝わります。ホウ酸と炭酸マグネシウムも吸収に寄与します。^{[ 7 ]}

用途

医療

硫酸マグネシウムは、外用（エプソム塩として）と内服の両方に使用されます

主な外用用途は入浴剤、特に足湯として足の痛みを和らげるものです。このような入浴剤は、筋肉痛、筋肉痛、または怪我の回復を早め、鎮静化する効果があるとされています。^{[ 8 ]硫酸マグネシウムの健康効果としては、治療抵抗性うつ病の改善[ 9 ]}や片頭痛や慢性疼痛の鎮痛剤としての効果 が示唆されています。^{[ 10 ]}

硫酸マグネシウムは通常、隔離タンクで比重を約1.5kgまで上げるために使用される濃縮塩溶液の主成分です。1.25～1.26。この高い密度により、密閉された水槽内では、人間は水面に楽に浮かぶことができ、外部感覚への刺激を可能な限り排除することができます。^{[ 11 ]}

英国では、「ドローイングペースト」と呼ばれる硫酸マグネシウムとフェノールを含む薬剤が、小さな腫れ物や局所的な感染症^{[ 12 ]}や棘の除去に有効です。^{[ 13 ]}

内服薬として、硫酸マグネシウムは経口、経鼻、または静脈内投与されます。内服薬としての使用には、マグネシウム欠乏症の補充療法、 ^{[ 14 ] [ 15 ]} 、急性および重度の不整脈の治療、^{[ 15 ]} 、喘息治療における気管支拡張薬としての用途、^{[ 16 ]} 、子癇^{[ 17 ]}および脳性麻痺の予防、^{[ 18 ] [ 19 ]} 、子宮収縮抑制薬としての用途、^{[ 20 ]} 、抗けいれん薬としての用途などがあります。^{[ 20 ]} 2歳未満の小児における急性細気管支炎の治療における硫酸マグネシウムの有効性と安全性は十分に解明されていません。^{[ 21 ]}

下剤としても使用されることがある。^{[ 22 ]}

農業

農業において、硫酸マグネシウムは土壌中のマグネシウムまたは硫黄含有量を増やすために使用されます。最も一般的には、鉢植えの植物、またはジャガイモ、トマト、ニンジン、ピーマン、レモン、バラなどのマグネシウムを多く必要とする作物に施用されます。硫酸マグネシウムが他のマグネシウム土壌改良剤（ドロマイト石灰など）よりも優れている点は、溶解性が高いことです。そのため、葉面散布も可能です。硫酸マグネシウム溶液は、石灰岩に含まれる弱アルカリ性のマグネシウム塩と比較して、pHがほぼ中性であるため、土壌のマグネシウム源として硫酸マグネシウムを使用しても、土壌のpHは大きく変化しません。^{[ 20 ]}硫酸マグネシウムは害虫やナメクジを駆除し、種子の発芽を助け、より多くの花を咲かせ、養分吸収を改善し、環境に優しいという一般的な考えとは反対に、土壌中のマグネシウム欠乏を補うこと以外に、主張されている効果は何も得られません。硫酸マグネシウムは、過剰に使用すると水を汚染することさえあります。^{[ 23 ]}

硫酸マグネシウムは、キレート療法が開発される以前から鉛中毒の治療に使われてきました。摂取した鉛が硫酸マグネシウムによって沈殿し、消化器系から排出されると考えられていたためです。^{[ 24 ]}この治療法は、20世紀初頭から中期にかけて獣医師の間で特に広く普及しました。エプソム塩はすでに多くの農場で農業用に使用されており、誤って鉛を摂取した家畜の治療に処方されることがよくありました。^{[ 25 ] [ 26 ]}

食品の調理

硫酸マグネシウムは、以下の用途に使用されます。

• ビール製造における醸造塩^{[ 27 ]}

^{[ 28 ]}

• 豆腐を作るための凝固剤^{[ 28 ]}
• ボトル入りの水に風味をつけるための食品添加物。 ^{[ 29 ] [ 30 ]}

化学

無水硫酸マグネシウムは、水との親和性とほとんどの有機化合物との相溶性のため、有機合成における乾燥剤として一般的に使用されています。 ^{[ 31 ]}後処理では、有機相を無水硫酸マグネシウムで処理します。その後、水和固体はろ過、デカンテーション、または蒸留（沸点が十分に低い場合）によって除去されます。硫酸ナトリウムや硫酸カルシウムなどの他の無機硫酸塩も同様に使用できます

水和物

硫酸マグネシウムは、以下を含む いくつかの水和物として結晶化します

• 無水、MgSO ₄ ; 性質上不安定で、水和してエプソマイトを形成する。^{[ 32 ]}
• 一水和物、MgSO ₄ ·H ₂ O ;キーザー石、単斜晶系。^{[ 33 ]}
• 一水和物、MgSO ₄ ·H ₂ O ;三斜晶系。^{[ 34 ]}
• MgSO ₄ ·1.25H ₂ Oまたは4MgSO ₄ ^· 5H ₂ O ^{[ 35} ]
• 二水和物、MgSO ₄ ·2H ₂ O ;斜方晶系。
• MgSO ₄ ·2.5H ₂ Oまたは2MgSO ₄ ^· 5H ₂ O ^{[ 35} ]
• 三水和物、MgSO ₄ ·3H ₂ O . ^{[ 35 ]}
• 四水和物、MgSO ₄ ·4H ₂ O ;スターキー石、単斜晶系。^{[ 36 ]}
• 五水和物、MgSO ₄ ·5H ₂ O ;五水和物、三斜晶系。^{[ 33 ]}
• 六水和物、MgSO ₄ ·6H ₂ O ; 六水和物、単斜晶系。
• 七水和物、MgSO ₄・7H ₂ O (「エプソム塩」);エプソマイト、斜方晶系。^{[ 33 ]}
• 九水和物、MgSO ₄ ·9H ₂ O、単斜晶系。^{[ 37 ]}
• 十水和物、MgSO ₄ ·10H ₂ O . ^{[ 36 ]}
• 11水和物、MgSO ₄ ·11H ₂ O ;メリディアナイト、三斜晶系。^{[ 36 ]}

2017年現在、十水和物の存在は確認されていないようです。^{[ 37 ]}

すべての水和物は加熱すると水分を失います。320℃（608℉）を超えると、無水物のみが安定します。無水物は1,124℃（2,055℉）で融解することなく分解し、酸化マグネシウム（MgO）と三酸化硫黄（SO ₃）になります。

七水和物

七水和物は、イギリスのサリー州エプソムにある苦い塩泉にちなんで「エプソム塩」という一般名で呼ばれています。この塩は、ノースダウンズの多孔質の白亜質岩と不浸透性のロンドン粘土が出会う場所に湧き出る泉から生産されました

七水和物は容易に 1 当量の水を失って六水和物を形成します。

エプソムソルトはマグネシウムと硫黄の両方の天然源です。入浴剤、角質除去剤、筋弛緩剤、鎮痛剤などによく使用されています。

一水和物

硫酸マグネシウム一水和物、またはキーゼライトは、七水和物を120℃（248℉）に加熱することによって調製できます。^{[ 38 ]}さらに250℃（482℉）に加熱すると無水硫酸マグネシウムが得られます。^{[ 38 ]}キーゼライトは2.7ギガパスカル（27,000気圧）未満の圧力では単斜晶系対称性を示し、その後三斜晶系対称相に転移します。^{[ 34 ]}

11水和物

₁₁水和物MgSO4・11H ₂ O、メリディアナイトは、大気圧下では2℃（36°F）以下の温度でのみ安定します。その温度を超えると、固体の7水和物と飽和溶液の混合物に液化します。水との共晶点は-3.9 ℃（25.0°F）、MgSO4の含有量は17.3%（質量）です。^{[ 35 ]}適切な濃度の溶液を0℃（32°F）で数日間保存すると、大きな結晶が得_られます。^{[ 35 ]}

約0.9ギガパスカル（8,900気圧）の圧力と240 K（-33 °C; -28 °F）の圧力で、メリディアナイトは氷VIと九水和物MgSO ₄ ·9H ₂ Oの混合物に分解します。^{[ 37 ]}

九水和物

九水和物MgSO ₄・9H ₂ Oは、適切な割合の MgSO ₄と硫酸ナトリウム（Na ₂ SO ₄ ）の溶液を冷却することによって生成されます

構造は単斜晶系で、単位胞パラメータは250 K (-23 °C; -10 °F) で次の通りである: a =0.675 nm、b =1.195 nm、c =1.465 nm、β =95.1°、V =1.177 nm ³、Z =4。最も可能性の高い空間群はP21/cである。セレン酸マグネシウムは、9水和物MgSeO ₄ ·9H ₂ Oも形成するが、結晶構造は異なる。^{[ 37 ]}

建設

硫酸マグネシウムは、酸化マグネシウムと硫酸マグネシウム溶液の反応によって特定のセメントを製造するために使用されます。 ^{[ 39 ]}このセメントは主に軽量断熱パネルの製造に使用されますが、耐水性が低いため使用が制限されています

硫酸マグネシウム（または硫酸ナトリウム）は、ASTM C88規格に準拠した骨材の健全性試験にも用いられます。ただし、実際の耐候性条件下での試験記録がない場合に限ります。この試験は、飽和溶液への繰り返し浸漬と、その後オーブン乾燥を行うことで、透水性細孔内に沈殿した塩分を脱水させることで行われます。再浸漬時の塩分の再水和によって生じる内部膨張力は、凍結時の水の膨張を模擬します。

硫酸マグネシウムは、コンクリートの外部硫酸塩腐食（ESA）に対する耐性を試験するためにも使用されます。^{[ 40 ]}

水槽

硫酸マグネシウム七水和物は、大量の石灰サンゴを含む海水水槽のマグネシウム濃度を維持するためにも使用されます。これは、石灰化の過程でマグネシウムが徐々に減少するためです。マグネシウムが不足している海水水槽では、海水中のこれらのイオンを安定させ、炭酸カルシウムへの自然沈殿を防ぐのに十分なマグネシウムが存在しないため、カルシウムとアルカリ度の濃度を制御することが困難です。^{[ 41 ]}

複塩

硫酸マグネシウムを含む複塩が存在します。硫酸ナトリウムマグネシウムや硫酸カリウムマグネシウムとして知られているものがいくつかあります。銅-硫酸マグネシウム混合七水和物(Mg,Cu)SO ₄ · 7H ₂ Oは鉱山の尾鉱中に存在することが発見され、アルパーサイトという鉱物名が付けられました。^{[ 42 ]}

参照

• 塩化マグネシウム

参考文献

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外部リンク

• 国際化学物質安全性カード - 硫酸マグネシウム
• 園芸におけるエプソムソルト