Magnesio (Mg) ed acqua

In che modo ed in che forma il magnesio reagisce con l'acqua?

I metalli di magnesio non sono alterati dall'acqua a temperatura ambiente. Il magnesio è generalmente un elemento a reazione lenta, ma la reattività aumenta insieme ad il livello di ossigeno. Inoltre, il magnesio reagisce con i vapori di acqua per formare idrossido di magnesio e idrogeno gassoso:

Mg (s) + 2H₂O(g) -> Mg(OH)₂(aq) + H₂(g)

I fuochi di magnesio non possono essere spenti dall'acqua. In magnesio continua a bruciare fino a quando si estingue tutto l'ossigeno. Reagisce quindi con l'azoto dell'aria per formare nitruro di magnesio (Mg₃N₂). Quando in passato furono fatti dei tentativi per spegnere fuochi di magnesio con l'acqua, il magnesio reagì aggressivamente con l'idrogeno gassoso. Per prevenire danni un incendio di magnesio deve essere coperto con la sabbia.
Un esempio di composto di magnesio e il fosfuro di magnesio (Mg₃P₂), un solido grigio e odoroso. Quando tale composto entra in contatto con acqua o con aria umida, è decomposto e si forma fosfina (PH₃), un composto tossico, anche piuttosto infiammabile in aria.

Solubilità di magnesio e dei composti di magnesio

Il magnesio è per la maggior parte presente come Mg²⁺ (aq) in soluzioni acquose, ma anche come MgOH⁺ (aq) e Mg(OH)₂ (aq). Nell'acqua marina può anche essere presente come MgSO_4.
La solubilità dell'idrossido di magnesio in acqua è 12 mg/L. Altri composti di magnesio sono chiaramente meglio solubili, come per esempio il carbonato di magnesio (600 mg/L). Il solfato di magnesio dà all'acqua un gusto più amaro, e ha una solubilità dell'acqua pari a 309 g/L a 10°C.

Perchè il magnesio è presente nell'acqua?

Un ampio numero di minerali contengono magnesio, per esempio la dolomite (carbonato di calcio e magnesio CaMg(CO₃)₂) e la magensite (carbonato di magnesio MgCO₃). Il magnesio è lavato via dalle rocce e successivamente va a finire nell'acqua. Il magnesio è usato a molti scopi diversi e per questo può finire nell'acqua per diverse vie. Le industrie chimiche aggiungono magnesio alle plastiche ed a altri materiali, come misura protettiva antincendio o come filtro. Finisce anche nell'ambiente dall'applicazione di fertilizzante e dall'alimentazione del bestiame. Il solfato di magnesio è usato nelle fabbriche di birra, e l'idrossido di magnesio come flocculante negli impianti di trattamento dell'acqua reflua. Il magnesio è anche un debole lassativo. Leghe di magnesio sono usate nei telai di automobili ed areoplani.
Durante la seconda Guerra Mondiale il magnesio veniva usato in bombe, per causare gravi incendi nelle città. Lo sviluppo di tali bombe introdusse un metodo per estrarre magnesio da acqua reflua.

Quali sono gli effetti ambientali del magnesio in acqua?

Il magnesio è un costituente essenziale per la dieta di tutti gli organismi tranne gli insetti. E' un atomo centrale per la molecola della clorofilla, ed è quindi necessario per la fotosintesi delle piante. Il magnesio può essere trovato non soltanto nell'acqua potabile, ma anche i fiumi e acqua piovana, causando naturale dispersione nell'ambiente.
Tre isotopi di magnesio di formano naturalmente, che sono tutti stabili e di conseguenza non radioattivi. Esistono anche otto isotopi instabili.
Linee guida per il contenuto di magnesio nell'acqua potabile non sono possibili, in quanto non sono attesi effetti negativi per animali e per esseri umani.
I problemi ambientali indirettamente causati dal magnesio sono dovuti all'utilizzo degli addolcitori. Come descritto precedentemente, la durezza è parzialmente causate dal magnesio. Gli ioni calcio e magnesio (soprattutto calcio) influenzano negativamente il potere pulente di alcuni detergenti in polvere, in quanto formano sali quasi insolubili con il sapone. Il conseguenza, circa il 40% di addolcente è aggiunto al sapone. Questo era di solito fatto di fosfati, ma fu scoperto che questi erano difficilmente biodegradabili e causavano eutrofizzazione. Oggi, sono usate sostanze chimiche alternative, principalmente agenti complessanti come citrato di sodio, EDTA e NTA, o scambiatori di ioni come zeolite A. Tali sostanze non causano eutrofizzazione e non sono tossiche. L'acido nitrilacetico (NTA) può essere mutogeno, in quando difficilmente rimovibile durante la depurazione dell'acqua. La zeolite A aumenta la quantità di fango, in aggiunta altri agenti complessanti come acido etilene diamine tetracetico (EDTA) ha la capacità di rimuovere metalli da composti che sono altrimenti difficili da decomporre. Metalli pesanti mobili possono andare a finire nell'acqua, in quanto l'EDTA è difficile da rimuovere negli impianti di depurazione dell'acqua reflua. Al contrario del calcio, il magnesio non è legato alle zeoliti in condizioni di lavaggio.
La durezza dell'acqua può essere diversa nelle diverse regioni, quindi aggiungere addolcitori ai detersivi può non essere necessario in regioni che già dispongono di acqua dolce, mentre in regioni dotate di acqua dura dosi di detersici più elevate sono necessarie, in modo da aggiungere più addolcente. Questo causa un maggiore dosaggio di altre sostanze nei detersivi, rendendo il processi di trattamento dell'acqua più complicato. Una possibile soluzione a questo problema è di dosare da sé diversi composti nei detersivi.

Quali sono gli effetti sulla salute del magnesio in acqua?

Il corpo umano contiene circa 25 g di magnesio, di cui il 60% è presente nelle ossa ed il 40% in muscoli ed altri tessuti. E' un elemento necessario per la dieta degli esseri umani, uno dei microelementi responsabili per il funzionamento delle membrane, la trasmissione di stimoli ai nervi, la contrazione dei muscoli, la costruzione di proteine e la duplicazione del DNA. Il magnesio è un ingrediente di parecchi enzimi. Magnesio e calcio spesso performano le stesse funzioni nel corpo umano e sono generalmente antagonisti.
Non esistono casi di avvelenamento da magnesio. A dosi orali molto elevate in magnesio causa può causare vomito e diarrea. Dosi elevate di magnesio in medicine e supplementi del cibo può causare indebolimento dei muscoli, problemi ai nervi, depressione e mutamenti dipersonalità.
Come è stato menzionato precedentemente, di solito non si stabiliscono limiti legali per i magnesio in acuqa potabile, perchè non esiste evidenza della tossicità del magnesio. In altri composti, per esempio l'amianto, il magnesio può essere nocivo.

Quali tecnologie per la purificazione dell'acqua possono essere usate per rimuovere il magnesio?

I composti di magnesio sono solitamente rimossi dall'acqua, a causa del ruolo che il magnesio gioca nella durezza dell'acqua. Questo viene realizzato tramite l'addolcimento dell'acqua.
L'idrossido di magnesio è usato come flocculante nella purificazione dell'acqua.

Bibiliografia e altri elementi e loro interazione con l'acqua