Lenntech Waterbehandeling en luchtbehandeling Lenntech Waterbehandeling en luchtbehandeling

Magnesium (Mg) en water

Magnesium en water: reacties, milieu- en gezondheidseffecten

Reacties Oplosbaarheid Bronnen Milieu Gezondheid Waterbehandeling

In zeewater is magnesium met een hoeveelheid van circa 1300 ppm vertegenwoordigd. Naast natrium is het zo het meest verspreide kation in de oceanen. In rivierwater ligt het magnesiumgehalte bij 4 ppm, in marine algen bij 6000-20000 ppm en in oesters bij 1200 ppm.
Drinkwater in Nederland bevat circa 1-5 mg magnesium per liter.
Samen met andere aardalkali-ionen is magnesium verantwoordelijk voor de hardheid van water. Water met een hoog gehalte aan aardalkali-ionen wordt hard, water met weinig aardalkali-ionen zacht genoemd.

Hoe en in welke verbindingen reageert magnesium met water?

Magnesiummetaal wordt bij kamertemperatuur niet door water aangetast. Magnesium is sowieso een relatief traag reagerend element dat echter bij luchtcontact aanloopt.
Bovendien reageert het met waterdamp tot magnesiumoxide of magnesiumhydroxide en waterstofgas:

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

Brandend magnesium mag niet met water geblust worden. Magnesium brandt zelfs als geen zuurstof meer aanwezig is. Het reageert dan met stikstof uit de lucht en vormt magnesiumnitride (Mg3N2). Bij bluspogingen met water reageert het agressief met het vrijkomende waterstofgas. Daarom moet een magnesiumbrand met zand bedekt worden om de schade te beperken.
Een voorbeeld voor een magnesiumverbinding is magnesiumfosfide (Mg3P2), een slecht ruikende, grijze vaste stof. Bij contact met water of luchtvochtigheid wordt hij afgebroken en wordt giftig fosfin gevormd. Dit is door difosfin dat ernaast ontstaat, aan de lucht zelfontvlambaar.

Oplosbaarheid van magnesium en/of zijn verbindingen in water

Magnesium is in waterige oplossingen vooral als Mg2+(aq), maar ook in vorm van MgOH+(aq) of Mg(OH)2(aq) aanwezig. In zeewater komt het bovendien als MgSO4 voor.
De oplosbaarheid van magnesiumhydroxide in water komt neer op 12 mg/L. Andere magnesiumverbindingen zijn duidelijk beter oplosbaar, zoals bijvoorbeeld magnesiumcarbonaat met 600 mg/L. Magnesiumsulfaat dat in water een bittere smaak achterlaat, heeft een oplosbaarheid van 309 g/L bei 10oC.

Oplosbaarheid en waardoor deze beïnvloed kan worden

Hoe kan magnesium in water terechtkomen?

Een groot aantal mineralen bevatten magnesium. De belangrijksten zijn dolomiet (calciummagnesiumcarbonaat; CaMg(CO3)2) en magnesiet (magnesiumcarbonat; MgCO3). Magnesium kan uit het gesteente worden gewassen en op die manier in wateren terechtkomen.
Van magnesium wordt voor veel verschillende doeleinden gebruik gemaakt en het kan op deze manier bijvoorbeeld bij productieprocessen in water terechtkomen. In de chemische industrie wordt het als tegen brand beveiligend middel of als vulstof toegevoegd aan plastic en andere materialen. Ook als bestanddeel van meststoffen en toevoeging aan veevoer wordt het in het milieu verspreid. Magnesiumsulfaat wordt in bierbrouwerijen gebruikt en magnesiumhydroxide als vlokmiddel bij de afvalwaterbehandeling. Daarnaast werkt het als een mild laxeermiddel. Als legering met andere metalen kan magnesium voor carrosserieën van auto’s en vliegtuigen gebruikt worden.
Tijdens de tweede wereldoorlog werd magnesium voor brandbommen gebruikt om uitslaande branden in steden te veroorzaken. De ontwikkeling van deze bommen leidde tot de ontwikkeling van een methode om magnesium uit zeewater te extraheren.

Welke milieuproblemen kunnen door waterverontreiniging met magnesium ontstaan?

Magnesium is essentieel voor bijna alle organismen behalve insecten. Het speelt een belangrijke rol als centraal atoom in het chlorofylmolecule en is daarom noodzakelijk voor de fotosynthese van planten.
Omdat magnesium niet alleen in zeewater, maar ook in rivieren en regenwater te vinden is, verspreidt het zich van nature bijna overal in het milieu.
Er zijn drie natuurlijk voorkomende magnesiumisotopen die allemaal stabiel en dus niet radioactief zijn. Daarnaast bestaan ook nog acht instabiele isotopen.
Richtlijnen voor het magnesiumgehalte in drinkwater zijn niet gebruikelijk, omdat geen negatieve effecten voor de gezondheid van mens en dier te verwachten zijn. (Er zijn wel gegevens over de hardheid van water -> Vergelijking drinkwaternormen.)
Milieuproblemen die indirect door magnesium in water kunnen ontstaan, zijn de gevolgen van het gebruik van ontharders. Zoals hierboven beschreven is magnesium medeverantwoordelijk voor de hardheid van water. Calcium- en magnesiumionen (maar vooral calciumionen -> Calcium en water) beïnvloeden de waskracht van wasmiddelen negatief, omdat zij bijna onoplosbare zouten met zeep vormen. Daarom wordt aan wasmiddel tot 40% ontharder toegevoegd. Vroeger waren dit vaak fosfaten die in grote mate moeilijk afbreekbaar waren en eutrofiëring veroorzaakten. Inmiddels heeft men vervangende stoffen voor deze gevonden. Hierbij gaat het vooral om andere complexvormers (bijv. natriumcitraat, EDTA en NTA) of ionenwisselaars (bijv. zeoliet A). Deze veroorzaken geen eutrofiering en gelden als niet toxisch. Nitrilotriacetaat (NTA) werkt echter eventueel mutageen en is, zoals ook andere vervangende stoffen, in een afvalwaterzuiveringsinstallatie moeilijk te verwijderen. Zeoliet A verhoogt de aanvallende hoeveelheid slib. Bovendien hebben een aantal van de complexvormers, zoals bijvoorbeeld ethylendiamintetraacetaat (EDTA) het bijverschijnsel dat zij zware metalen uit hun normaal moeilijk te doorbrekende verbindingen kunnen halen. Omdat EDTA niet (goed) in een afvalwaterzuiveringsinstallatie verwijderd kan worden, kunnen mobiele zware metaalionen uiteindelijk in wateren terechtkomen. In tegenstelling tot calcium wordt magnesium overigens door zeolieten onder wascondities niet gebonden.
Omdat de hardheid van water in verschillende regio’s grote verschillen kan vertonen, is de aan wasmiddel toegevoegde hoeveelheid ontharder voor regio’s met relatief zacht water eigenlijk overbodig. In regio’s met hard water wordt wasmiddel eventueel hoog gedoseerd om veel ontharder aan het wasproces toe te voegen. In dit geval worden andere substanties in het wasmiddel te hoog gedoseerd en belasten op deze manier het afvalwater. Een mogelijke oplossing voor dit probleem bieden systemen waarbij de consument afhankelijk van de kwaliteit van het door hem gebruikte water de verschillende ingrediënten van het wasmiddel zelf kan doseren.


Welke gezondheidseffecten kan magnesium in water veroorzaken?

Het menselijke lichaam bevat circa 25 g magnesium, waarvan zich 60 % in het skelet en 40 % in spieren en ander weefsel bevindt. Het is een voor de mens essentiële stof, een van de macro elementen, dat medeverantwoordelijk is voor membraanfuncties, de overdracht van zenuwprikkels, spiercontracties, de opbouw van eiwitten en de replicatie van DNA. Zo is magnesium ook bestanddeel van een groot aantal enzymen. Magnesium en calcium hebben in het lichaam vaak dezelfde functies, vaak werken zij ook als antagonisten.
Gevallen van magnesiumvergiftiging zijn niet bekend. Bij een te grote orale inname leidt het tot braken en diaree. Een te hoge dosering van magnesium in vorm van medicamenten en voedingssupplementen kan wel een oorzaak zijn voor spierzwakte, sloomheid en verwardheid. De dagelijkse behoefte van een mens ligt bij ongeveer 200-300 mg magnesium. Dit kan bij een normale voeding zonder problemen worden bereikt, omdat veel voedingsmiddelen dit element bevatten. Groente kan in het kookwater de helft van het aanwezige magnesium kwijtraken. Te weinig magnesium zou wederom sloomheid en spierzwakte, maar ook een verhoogde prikkelbaarheid van de zenuwen, depressies en persoonlijkheidsveranderingen kunnen veroorzaken.
Zoals boven genoemd, is het niet meer gebruikelijk om grenswaarden voor magnesium in drinkwater aan te geven, omdat geen wetenschappelijke onderzoeken bestaan die een gevaar voor de gezondheid aanduiden.
In andere verbindingen, bijvoorbeeld als bestanddeel van asbest, kan magnesium daarentegen wel gevaarlijk zijn.

Welke waterzuiveringstechnologieën kunnen toegepast worden om magnesium te verwijderen?

Magnesiumverbindingen worden vaak uit het water verwijderd, omdat zij medeverantwoordelijk zijn voor een eventueel te hoge hardheid. Dit gebeurt met behulp van ontharders.
Magnesium zelf kan in vorm van magnesiumhydroxide als vlokmiddel voor de waterzuivering gebruikt worden.

Literatuurverwijzingen


Terug naar het periodiek systeem der elementen

Terug naar de overzicht van elementen en water

Over Lenntech

Lenntech BV
Distributieweg 3
2645 EG Delfgauw

tel: +31 152 755 703
fax: +31 152 616 289
e-mail: info@lenntech.com


Copyright © 1998-2018 Lenntech B.V. All rights reserved