Síran hořečnatý

Síran hořečnatý
Obecné
Systematický název	Síran hořečnatý
Triviální název	epsomská sůl
Ostatní názvy	hořká sůl
Anglický název	Magnesium sulfate
Německý název	Magnesiumsulfat
Sumární vzorec	MgSO4
Vzhled	bílé krystalky nebo prášek
Identifikace
Registrační číslo CAS	7487-88-9 10034-99-8 (heptahydrát)
Vlastnosti
Molární hmotnost	120,366 g/mol (bezvodý) 246,48 g/mol (heptahydrát)
Teplota tání	1 185 °C
Hustota	2,66 g/cm³ (15 °C) 2,63 g/cm³ (23,5 °C)
Rozpustnost ve vodě	25,5 g/100 g (0 °C) 37,4 g/100 g (25 °C) 44,4 g/100 g (40 °C) 54,8 g/100 g (60 °C) 54,8 g/100 g (80 °C) 50,2 g/100 g (100 °C)
Rozpustnost v polárních rozpouštědlech	Methanol 3,5 g/100 g (20 °C) Ethanol 0,002 5 g/100 g (15 °C) 0,016 g/100 g (55 °C) Diethylether 1,16 g/100 g (18 °C)
Relativní permitivita εr	8,2
Měrná magnetická susceptibilita	−4,4×10^−6 cm^3g^−1
Struktura
Krystalová struktura	Kosočtverečná
Hrana krystalové mřížky	a = 482 pm b = 672 pm c = 835 pm
Termodynamické vlastnosti
Standardní slučovací entalpie ΔHf^°	−1 286 kJ/mol
Entalpie tání ΔHt	121 J/g
Entalpie rozpouštění ΔHrozp	−733 J/g (18 °C)
Standardní molární entropie S^°	91,7 JK^−1mol^−1
Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf^°	−1 171 kJ/mol
Izobarické měrné teplo cp	0,801 9 JK^−1g^−1
Bezpečnost
GHS07 [1] Varování[1]
R-věty	žádné nejsou
S-věty	žádné nejsou
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Síran hořečnatý (MgSO₄) je síran hořčíku. Ve významném množství je rozpuštěn v mořské vodě.^{[pozn. 1]} V bezvodé formě je silně hygroskopický, přirozeně se obvykle vyskytuje ve formě hydrátů, tj. sloučenin obsahujících krystalicky vázanou vodu. Nejčastější je heptahydrát MgSO₄·7H₂O nazývaný epsomská sůl, případně hořká sůl, mineralogicky epsomit. Minerály s jiným podílem krystalové vody se vyskytují méně často, některé krystalizují z roztoku o určité koncentraci, jiné jsou stabilní jen za určitých podmínek, například při nízké teplotě nebo vysokém tlaku. Při změně fyzikálních podmínek se může měnit podíl krystalové vody, jeden hydrát tak může přecházet na jiný.

Historie

Epsomská sůl, přesněji heptahydrát síranu hořečnatého, byla poprvé získána v 17. století z hořkého slaného pramene poblíž města Epsom v anglickém hrabství Surrey. Odtud pochází i mineralogický název nerostu epsomit.

V roce 1837 Carl Julius Fritzsche objevil domnělý dodekahydrát (MgSO₄·12H₂O), nazývaný podle něj Fritzscheho sůl. Teprve v roce 2006 se prokázalo, že jde o undekahydrát (MgSO₄·11H₂O), který později získal mineralogický název meridianiit.^{[pozn. 2]}

Prozatím nejnovější hydrát síranu hořečnatého byl objeven v roce 2017, jde o nonahydrát MgSO₄·9H₂O, který je stabilní při vysokém tlaku a teplotě hluboko pod bodem mrazu.^[2]

Hydráty

Síran hořečnatý se obvykle vyskytuje ve formě hydrátů, z nichž nejběžnější je epsomit obsahující na jednu molekulu síranu 7 molekul krystalové vody.^[3] Existují však hydráty obsahující od jedné (monohydrát) po jedenáct (undekahydrát) molekul krystalové vody:

• monohydrát MgSO₄·H₂O, kieserit, krystalizuje v jednoklonné soustavě, vzniká krystalizací z mořské vody dehydratací z primárního epsomitu,^[4][5]
• monohydrát β-MgSO₄·H₂O (samostatný mineralogický název nemá, někdy je označován jako β-kieserit), vyskytuje se při tlaku nad 2,72 GPa, krystalizuje v trojklonné soustavě, pravděpodobně se vyskytuje na Jupiterově měsíci Callisto,^[6]
• MgSO₄·1,25H₂O nebo 4MgSO₄·5H₂O
• dihydrát MgSO₄·2H₂O, sanderit, krystalizuje v kosočtverečné soustavě,
• hemipentahydrát MgSO₄·2,5H₂O nebo 2MgSO₄·5H₂O
• trihydrát MgSO₄·3H₂O, vzniká rozkladem heptahydrátu (epsomitu) při teplotě 95 °C za současného vzniku nasyceného roztoku, při teplotě 105 °C se odpaří nadbytečná voda a zbude pevný trihydrát, při teplotě 115 °C se trihydrát rozkládá, část krystalové vody se odpaří a zbude směs monohydrátu a dihydrátu, jejichž poměr závisí na experimetnálních podmínkách, při teplotě 150 °C se odpaří další krystalová voda a zbude monohydrát, který je stabilní až do teploty 310 °C, kdy se odpaří zbývající krystalová voda,^[7]

• tetrahydrát MgSO₄·4H₂O, starkeyit, krystalizuje v jednoklonné soustavě, vzniká (přes hexahydrát, viz níže) z epsomitu v aridních podmínkách^[8]
• pentahydrát MgSO₄·5H₂O, pentahydrit krystalizuje v trojklonné soustavě,
• hexahydrát MgSO₄·6H₂O, hexahydrit, krystalizuje v jednoklonné soustavě, vzniká ve významnějším množství z epsomitu v aridních podmínkách^[8]
• heptahydrát MgSO₄·7H₂O, epsomit (Epsomská sůl, hořká sůl), krystalizuje v kosočtverečné soustavě, vzniká vysrážením z roztoku při kyzovém zvětrávání dolomitu (kyselina sírová uvolněná z kyzových minerálů reaguje s uhličitanem hořečnatým)^[9]
• nonahydrát (eneahydrát, enneahydrát) MgSO₄·9H₂O, jednoklonný, krystalizuje pravděpodobně i při nízkém tlaku z roztoku o určité koncentraci, je však za těchto podmínek nestabilní, vzniká rovněž rozkladem undekahydrátu (meridianiitu, viz níže) při teplotě 240 K a při zvyšování tlaku nad 0,8 GPa za současného vzniku ledu VI, objev tohoto nového hydrátu byl publikován v roce 2017, předpokládá se, že by se mohl vyskytovat na ledových měsících a planetách,^[10][2]
• dekahydrát MgSO₄·10H₂O, hypotetický minerál (k roku 2017 nepotvrzen),
• undekahydrát MgSO₄·11H₂O, meridianiit, trojklonný, objevil jej již v roce 1837 Carl Julius Fritzsche, podle něhož byl nazýván Fritzcheho sůl, Fritzsche se však domníval, že jde o dodekahydrát (12 molekul krystalové vody, takto byl až do roku 2006 označován),^[11] teprve v roce 2006 bylo prokázáno, že jde o undekahydrát,^[12] mineralogický název získal v roce 2007 podle Meridiani Planum na Marsu, předpokládá se, že se tam v minulosti vyskytoval, za normálního tlaku krystalizuje z roztoku o určité koncentraci při teplotě pod +2 °C, při vyšší teplotě se rozkládá na heptahydrát a vodu, při teplotě 240 K a zvyšování tlaku nad 0,8 GPa se rozkládá na nonahydrát a led VI.^[13]

Kromě toho může být síran hořečnatý součástí minerálů obsahujících další sloučeniny, například podvojných solí:

• langbeinit 2MgSO₄∙K₂SO₄^[3]
• leonit MgSO₄∙K₂SO₄·4H₂O
• pikromerit MgSO₄∙K₂SO₄·6H₂O^[3]

Výskyt

Ionty Mg²⁺ a SO 2-
4  jsou ve významných koncentracích obsaženy v mořské vodě i některých českých minerálních vodách (Šaratica, Zaječická hořká).^[9]

Bezvodý síran hořečnatý se vyskytuje vzácně, například na hořících uhelných haldách při vyšších teplotách.^[14]

Epsomit se často vyskytuje v chodbách důlních děl ve formě výkvětů, krápníků nebo agregátů^[15]

Využití

Epsomská sůl (epsomit, hořká sůl) se používá vnitřně i zevně. Vnitřně se užívá jako projímadlo s cílem čištění organismu. Pro zevní použití se přidává do koupele ke zklidnění organismu, proti migréně, bolestem kloubů a proti zadržování vody v organismu.^[16] Vzhledem k poklesu množství hořčíku v lidském těle při nadbytku stresu je epsomské soli někdy přisuzována schopnost odbourávat stres, zlepšovat spánek a podporovat dobrou náladu, ač studie schopnost absorpce hořčíku přes lidskou pokožku nijak nedokazují, naopak mnoho z nich tento proces vylučuje a ukazují, že absorpce hořčíku orálně ve formě potravin či doplňků stravy je jedinou funkční variantou doplnění hořčíku.^[16]

Bezvodý síran hořečnatý je velmi hygroskopický ale zároveň ve většině organických kapalin nerozpustný. Je proto velmi dobrým desikantem, na vysoušení kapalných substancí se často přidává přímo do kapaliny a následně je filtrován. Používá se i v exsikátorech (zvláště v amatérské chemii) pro sušení pevných látek.^[17]

Epsomská sůl (epsomit) a kieserit jsou používány jako hnojiva, pokud je třeba rostlinám dodat hořčík a síru.^[18][19]

V medicínské praxi se roztok síranu hořečnatého používá ve formě injekcí nebo nitrožilně k léčbě křečových stavů, akutního nedostatku hořčíku například při déletrvajícím průjmu, v porodnictví k prevenci eklampsie a v  dalších stavech vyžadujících rychlé dodání hořčíku, který je součástí mnoha metabolických procesů.^[20][21]

Zajímavost

Západní stěna kaňonu Ceti Mensa, kde sonda Mars Express prokázala pomocí přístroje OMEGA přítomnost hydratovaných síranů, kieseritu a sádrovce, což je považováno za důkaz přítomnosti kapalné vody na povrchu Marsu v  jeho minulosti

Přístroj OMEGA evropské sondy Mars Express identifikoval na povrchu Marsu hydráty síranu hořečnatého: kieserit, epsomit a hexahydrit, jde o jeden z důkazů přítomnosti kapalné vody na povrchu Marsu v minulosti.^[22][23]

Odkazy

Poznámky

1. Přesněji: v  mořské vodě jsou přítomny ionty Mg²⁺ a SO 2-
   4 , jaké minerály vykrystalizují však závisí i na obsahu ostatních iontů
2. Tato znalost je důležitá při studiu starší odborné literatury

Reference

1. Magnesium sulfate. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-23]. Dostupné online. (anglicky) 
2. FORTES, Dominic; WOOD, Ian; KNIGHT, Kevin. Structure and thermoelastic properties of a new hydrate of magnesium sulfate, MgSO4·9H2O. data.isis.stfc.ac.uk [online]. STFC ISIS Neutron and Muon Source, 2014 [cit. 2024-04-16]. Dostupné online. doi:10.5286/ISIS.E.49914025. (anglicky) 
3. MIKA, Marek. Rozklad dolomitu minerálními kyselinami. Pardubice, 2021. bakalářská práce. Univerzita Pardubice, Fakulta chemicko-technologická. Vedoucí práce Ing. Petr Bělina, Ph.D.. Dostupné online.
4. Kieserit. In: VÁVRA, Václav; ŠTELCL, Jindřich; LOSOS, Zdeněk. Atlas minerálů (výuková pomůcka). [s.l.]: Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, Ústav geologických věd, 2013 (poslední aktualizace). Dostupné online.
5. kieserit. In: Encyclopaedia Beliana. [s.l.]: Centrum spoločných činností Slovenskej akadémie vied, Encyklopedický ústav Dostupné online.
6. MEUSBURGER, Johannes M.; ENDE, Martin; MATZINGER, Philipp; TALLA, Dominik; MILETICH, Ronald; WILDNER, Manfred. Polymorphism of Mg-monohydrate sulfate kieserite under pressure and its occurrence on giant icy jovian satellites. S. 113459. Icarus [online]. 2020-01 [cit. 2024-04-15]. Roč. 336, s. 113459. Dostupné online. doi:10.1016/j.icarus.2019.113459. (anglicky) 
7. PAULIK, J.; PAULIK, F.; ARNOLD, M. Dehydration of magnesium sulphate heptahydrate investigated by quasi isothermal—quasi isobaric TG. S. 105–110. Thermochimica Acta [online]. 1981-01-01 [cit. 2024-04-17]. Roč. 50, čís. 1, s. 105–110. Dostupné online. ISSN 0040-6031. doi:10.1016/0040-6031(81)85048-4. (anglicky) 
8. CÍLEK, Václav. "Aridní" sírany hořčíku z jeskyně Repiská v Demänovské dolině. S. 6–9. Aragonit, časopis Správy slovenských jaskýň [online]. Správa slovenských jaskýň [cit. 2024-04-15]. Roč. 2000, čís. 5, s. 6–9. [www.ssj.sk/sk/user_files/Aragonit5_2.pdf Dostupné online]. ISSN 1335-213X. 
9. Epsomit. In: VÁVRA, Václav; ŠTELCL, Jindřich; LOSOS, Zdeněk. Atlas minerálů (výuková pomůcka). [s.l.]: Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, Ústav geologických věd, 2013 (poslední aktualizace). Dostupné online.
10. FORTES, A. Dominic; KNIGHT, Kevin S.; WOOD, Ian G. Structure, thermal expansion and incompressibility of MgSO₄·9H₂O, its relationship to meridianiite (MgSO₄·11H₂O) and possible natural occurrences. S. 47–64. Acta Crystallographica Section B Structural Science, Crystal Engineering and Materials [online]. International Union of Crystallography, 2017-02-01 [cit. 2024-04-16]. Roč. 73, čís. 1, s. 47–64. Dostupné online. ISSN 2052-5206. doi:10.1107/S2052520616018266. (anglicky) 
11. FRITZSCHE, J. Ueber eine neue Verbindung der schwefelsauren Talkerde mit Wasser. S. 577–580. Annalen der Physik [online]. 1837-01 [cit. 2024-04-18]. Roč. 118, čís. 12, s. 577–580. doi:10.1002/andp.18371181211. (německy) 
12. GENCELI, F. Elif; LUTZ, Martin; SPEK, Anthony L.; WITKAMP, Geert-Jan. Crystallization and Characterization of a New Magnesium Sulfate Hydrate MgSO 4 ·11H 2 O. S. 2460–2466. Crystal Growth & Design [online]. 2007-12-01 [cit. 2024-04-18]. Roč. 7, čís. 12, s. 2460–2466. doi:10.1021/cg060794e. (anglicky) 
13. Meridianiite. mindat.org [online]. Hudson Institute of Mineralogy [cit. 2024-04-16]. Dostupné online. (anglicky) 
14. PARAFINIUK, Jan; SIUDA, Rafał. High Temperature Sulfate Minerals Forming on the Burning Coal Dumps from Upper Silesia, Poland. S. 228. Minerals [online]. MDPI, 2021-02-23 [cit. 2024-04-14]. Roč. 11, čís. 2, s. 228. Dostupné online. ISSN 2075-163X. doi:10.3390/min11020228. (anglicky) 
15. Epsomit. www.mineraly.org [online]. Jihočeský mineralogický klub [cit. 2024-04-18]. Dostupné online. 
16. THOMASON, Kristine. What Is Epsom Salt and Should You Be Bathing In It?. Health.com [online]. Health Media Ventures, Inc., 2017-04-20 [cit. 2018-03-16]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2018-02-14. (anglicky) 
17. Sušení. lat.zshk.cz [online]. Vyšší odborná škola zdravotnická a Střední zdravotnická škola [cit. 2023-04-27]. Dostupné online. 
18. HLAVÁČOVÁ, Jana. Epsomská sůl pro rostliny: návod, jak ji správně používat. www.nasezahrada.com [online]. Naše zahrada, 2022-10-21 [cit. 2024-04-15]. Dostupné online. 
19. ŠKARPA, Petr. Hořčík patří do systému hnojení luskovin - Články - Agromanuál.cz. www.agromanual.cz [online]. Kurent, 2020-05-14 [cit. 2024-04-15]. Dostupné online. ISSN 1801-4895. 
20. VINŠOVÁ, Světluše. MgSO4. www.ceskaordinace.cz [online]. NetConsulting Praha, 2024-03-13 [cit. 2024-04-15]. Dostupné online. 
21. Magnesium Sulfuricum Biotika 20% - Příbalový leták. pribalovy-letak.info [online]. analogic, 2010-04-27 [cit. 2024-04-15]. Dostupné online. 
22. KOŠEK, Filip. Využití miniaturních Ramanovských spektrometrů v terénních podmínkách (sulfáty). Praha, 2012 [cit. 2024-04-16]. bakalářská práce. Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta, Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů. Vedoucí práce prof. RNDr. Jan Jehlička, Dr.. Dostupné online.
23. GENDRIN, Aline; MANGOLD, Nicolas; BIBRING, Jean-Pierre; LANGEVIN, Yves; GONDET, Brigitte; POULET, François; BONELLO, Guillaume. Sulfates in Martian Layered Terrains: The OMEGA/Mars Express View. S. 1587–1591. Science [online]. 2005-03-11 [cit. 2024-04-16]. Roč. 307, čís. 5715, s. 1587–1591. Dostupné online. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.1109087. (anglicky) 

Literatura

• VOHLÍDAL, Jiří; ŠTULÍK, Karel; JULÁK, Alois. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 1999. 647 s. ISBN 80-7169-855-5. Nobelovy ceny za chemii a fyziku. 

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu síran hořečnatý na Wikimedia Commons

Portály: Chemie