Magnesiumsulfaatti

Author: Amelie Stahlbuhk
back to Sulfate

Tämä artikkeli julkaistaan pian.

Abstract

Esitellään magnesiumsulfaatin eri hydratoituja muotoja ja niiden käyttäytymistä liukoisuuden ja hygroskooppisuuden suhteen.

Hydratoituneet muodot

Kieseriitti MgSO4-H2O
Sanderiitti MgSO4-2H2O
Tähtihiili MgSO4-4H2O
Pentahydriitti MgSO4-5H2O
Hexahydriitti MgSO4-6H2O
Epsomiitti MgSO4-7H2O
Meridianiitti MgSO4-11H2O

Liukoisuus

Kuten taulukosta 1 ilmenee, magnesiumsulfaatin eri hydratoidut muodot ovat helposti liukenevia suoloja, mikä johtaa suolojen suureen liikkuvuuteen huokoisissa materiaaleissa.

Taulukko 1: Magnesiumsulfaatin eri hydratoitujen muotojen liukoisuudet mol/kg 20 °C:ssa Otsikko: Magnesiumsulfaattihydraattien hajoamisreaktiot ja faasitasapainot MgSO4-H2O- ja Na+-Mg2+-Cl-SO42–H2O-systeemeissä ja niiden vaikutukset Marsiin
Author: Steiger, Michael; Linnow, Kirsten; Ehrhardt, Dorothee; Rohde, Mandy
].

Hydratoitunut olomuoto	Liukoisuus 20°C:n lämpötilassa
Kieseriitti	5.60
Starkeyite	5.04
Pentahydriitti	4.40
Hexahydriitti	3.61
Epsomiitti	2.84

Johtuen magnesiumsulfaatin erilaisista hydratoiduista muodoista, joilla on stabiilit ja meta stabiilit tasapainot, systeemin MgSO4-H2O liukoisuuskaavio pitää sisällään paljon enemmän informaatiota kuin sellaisten suolojen kaaviot, joilla on vähemmän hydratoitunutta muotoa tai joilla ei ole lainkaan. Liukoisuuden lämpötilariippuvuuden avulla on mahdollista, että lämpötilan muutoksiin liittyy tarkasteltavan faasin hydrataatio tai dehydraatio.

Kuva 1: Liukoisuudet systeemissä MgSO4-H2O ja niiden lämpötilariippuvuus. Molaliteetti m on piirretty lämpötilan suhteen. Eri hydratoituneiden muotojen tasapainot voidaan erottaa käyrien eri värien perusteella. Pisteviivat kuvaavat metastabiileja tasapainoja. Liukoisuuksien lisäksi ilmoitetaan jäätymis- ja kiehumispisteet. Otsikon mukaan: Magnesiumsulfaattihydraattien hajoamisreaktiot ja faasitasapainot MgSO4-H2O- ja Na+-Mg2+-Cl–SO42–H2O-systeemeissä ja vaikutukset Marsiin
Author: Steiger, Michael; Linnow, Kirsten; Ehrhardt, Dorothee; Rohde, Mandy
.

Hygroskooppisuus

Systeemissä MgSO4-H2O lämpötilan tai suhteellisen ilmankosteuden muutokset voivat johtaa hydratoitumis- ja dehydraatio- tai deliquescenssi- ja kiteytymisprosessiin. 20 °C:n lämpötilassa epsomiitti on läsnä oleva kiteinen faasi, kun suhteellinen kosteus on alle sen deliquescenssikosteuden, joka on 91,3 %. Kun suhteellinen kosteus saavuttaa arvot, jotka ovat alle 47 %, alkaa dehydraatio alempiin hydratoituneisuusasteisiin, kuten kuvassa 2 esitetyt tasapainokosteuksien käyrät osoittavat.

Taulukko 2. Dehydraatio: Deliquescence ja tasapainokosteudet 20 °C:ssa Otsikko: Magnesiumsulfaattihydraattien hajoamisreaktiot ja faasitasapainot MgSO4-H2O- ja Na+-Mg2+-Cl-SO42–H2O-systeemeissä ja niiden vaikutukset Marsiin
Author: Steiger, Michael; Linnow, Kirsten; Ehrhardt, Dorothee; Rohde, Mandy
].

Faasimuutos	Deliquescence tai tasapainokosteus 20 °C:ssa
Epsomiitti-liuos	91,3 %
Epsomiitti-Heksahydriitti	46.6 %
Epsomiitti-Kieseriitti	46.7 %
Heksahydriitti-Starkeyitti	39.1 %

seurauksena tarkastellun faasin hydrataatio tai dehydraatio.

Kuva 2: Deliquescenssikäyttäytyminen systeemissä MgSO4-H2O. Veden aktiivisuus aw on piirretty lämpötilan funktiona. Eri väreillä on merkitty systeemin eri faasien tasapaino- ja deliquescenssikosteudet. Pisteviivat kuvaavat metastabiileja tasapainotiloja. Otsikon mukaan: Magnesiumsulfaattihydraattien hajoamisreaktiot ja faasitasapainot MgSO4-H2O- ja Na+-Mg2+-Cl–SO42–H2O-systeemeissä ja vaikutukset Marsiin
Author: Steiger, Michael; Linnow, Kirsten; Ehrhardt, Dorothee; Rohde, Mandy
.

Lämpötila-alueella -10-100 °C nykyisten hydratoituneiden muotojen deliquescenssikosteudet (lämpötilasta riippuen) ovat aina yli 80 r.h. %, joten suolat eivät kuulu hygroskooppisiin suoloihin.

Weblinkit

Kirjallisuus

	Mainusch, Nils (2001): Erstellung einer Materialsammlung zur qualitativen Bestimmung bauschädlicher Salze für Fachleute der Restaurierung, Diplomarbeit, HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen, file:Diplomarbeit Nils Mainusch.pdf
	Stark, Jochen; Stürmer, Sylvia (1996): Bauhaus-Univ. Weimar
	Steiger, Michael; Linnow, Kirsten; Ehrhardt, Dorothee; Rohde, Mandy (2011): Bauschädliche Salze: Magnesiumsulfaattihydraattien hajoamisreaktiot ja faasitasapainot MgSO4-H2O- ja Na+-Mg2+-Cl-SO42–H2O-systeemeissä ja niiden vaikutukset Marsiin. Geochimica et Cosmochimica Act, 75 (12), 3600-3626, 10.1016/j.gca.2011.03.03.038,