Estrarre magnesio dall'acqua di mare: procedura di laboratorio (precipitazione idrossido + riciclo acido)

L'acqua di mare contiene ~1,3 g/L Mg2+ (0,05 M). Poiché Mg(OH)2 è sparingly soluble (Ksp = 5,6×10⁻¹²), a pH >10 precipita quasi quantitativamente, permettendo la separazione da Na+, K+, Ca2+ (idrossidi più solubili).

Principio chimico

Mg2+ (aq) + 2 OH- (aq) → Mg(OH)2 (s) ↓ (pH ~10,5-11 con NaOH 5 M)

NaOH 5 M fornisce [OH-] = 5 M → pOH = -log(5) ≈ -0,7 → pH ≈ 14,7 (teorico), tamponato da CO2/equilibri → pH finale ~12-13, ampiamente sopra pH precipitazione Mg(OH)2 (~9,5).

Procedura passo-passo (scala didattica: 5 ml acqua mare)

1. Sicurezza: Camice, guanti nitrile, occhiali, cappa chimica. NaOH 5 M = corrosivo severo (ustioni immediate). HCl 1 M = corrosivo.
2. Precipitazione: Tubo centrifuga 15 ml. 5 ml acqua mare + 5 ml NaOH 5 M. Agitare (vortex). Mg(OH)2 bianco precipita istantaneamente.
3. Centrifugazione: Bilanciare con tubo controllo (10 ml H2O/acqua mare). Centrifuga 2 min @ 3000-4000 rpm.
4. Decantazione: Rimuovi surnatante (contiene Na+, K+, Cl-, SO4^2-, ecc.) in beuta. Lascia precipitato.
5. Lavaggio (opzionale): Risospendi in 5 ml H2O deionizzata, centrifuga, decanta. Rimuove sali aderenti.
6. Dissoluzione acida: Aggiungi HCl 1 M goccia a goccia sotto agitazione fino a dissoluzione completa Mg(OH)2 + 2H+ → Mg2+ + 2H2O. pH → neutro (verifica carta pH). Ora hai soluzione di cloruro di magnesio (MgCl2).
7. Essiccazione: Beuta su bagno sabbia / piastra riscaldante 100-110°C fino a secchezza. Residuo solido = MgCl2·6H2O (idrato) anidro se >200°C. NON RISCALDARE A SECCO OLTRE 300°C (decomposizione → MgO + HCl gassoso).

Resa teorica e purezza

5 ml acqua mare ≈ 6,5 mg Mg2+ → teorici ~27 mg MgCl2·6H2O. Resa pratica 70-90% (perdite manipolazione, occlusione sali). Prodotto contiene impurità (NaCl, KCl, CaCl2 residui, materia organica). NON PER USO ALIMENTARE/FARMACEUTICO/UMANO.

Scala industriale (processo Dow / Noranda)

• Preconcentrazione evaporazione solare / membrane.
• Precipitazione Mg(OH)2 con calce (Ca(OH)2) o NaOH in reattori continui.
• Filtrazione presse, lavaggio controcorrente.
• Clorazione con HCl gassoso / acido cloridrico → MgCl2 soluzione.
• Elettrolisi MgCl2 fuso (cella Dow) → Mg metallico + Cl2. O vendita MgCl2 per disgelo, polpa carta, additivi.

Valore didattico

Esperimento classico chimica analitica/inorganica: dimostra solubilità differenziale, equilibrio eterogeneo, stechiometria, tecniche separazione (centrifuga, decantazione, dissoluzione, essiccazione). Richiede laboratorio attrezzato e formazione sicurezza.