Magnesio (Mg) e acqua

Magnesio (Mg) e acqua: presenza, durezza e trattamento

Il magnesio è un minerale naturalmente presente in forma disciolta nell'acqua dolce e nell'acqua di mare. Insieme al calcio, gli ioni magnesio (Mg²⁺) contribuiscono alla durezza dell'acqua. Questa pagina distingue il magnesio disciolto nell'acqua dal magnesio metallico, che si comporta in modo molto diverso.

Un becher con un nastro di magnesio che reagisce nell'acqua, accanto ad apparecchiature per il trattamento dell'acqua e a un tablet che mostra l'equazione della reazione tra magnesio e acqua. — Illustrazione del magnesio metallico che reagisce con l'acqua e di apparecchiature per il trattamento dell'acqua.

Come reagisce il magnesio con l'acqua?

Il magnesio metallico reagisce molto lentamente con l'acqua liquida fredda perché uno strato superficiale limita il proseguimento della reazione. La reazione è più rapida con l'acqua calda. Il magnesio reagisce con l'acqua liquida formando idrossido di magnesio e idrogeno gassoso:

Mg(s) + 2 H₂O(l) → Mg(OH)₂(s) + H₂(g)

Con il vapore acqueo, il magnesio forma ossido di magnesio e idrogeno:

Mg(s) + H₂O(g) → MgO(s) + H₂(g)

Queste reazioni descrivono il comportamento del magnesio elementare, non del Mg²⁺ disciolto normalmente misurato nelle acque naturali. Gli incendi di magnesio metallico costituiscono un pericolo distinto: acqua, schiuma e anidride carbonica non sono agenti estinguenti adatti. L'intervento antincendio deve essere lasciato a personale addestrato che utilizzi agenti appropriati.

Perché il magnesio è presente nell'acqua?

L'alterazione e la dissoluzione di rocce e minerali contenenti magnesio, tra cui dolomite e magnesite, rilasciano magnesio nelle acque sotterranee e superficiali. Le concentrazioni variano in funzione della geologia locale, delle caratteristiche chimiche dell'acqua e del tempo di contatto. Anche le acque saline e alcuni scarichi industriali possono contenere concentrazioni elevate di magnesio.

Nell'acqua, il magnesio è presente principalmente come Mg²⁺ disciolto. La sua concentrazione e la sua forma chimica dipendono dal pH, dall'alcalinità e dagli altri ioni disciolti presenti.

Carbonato di magnesio, solfato di magnesio e acqua di mare

Il magnesio è presente nelle rocce e nei minerali in diverse forme. La magnesite è carbonato di magnesio (MgCO₃), mentre la dolomite contiene sia carbonato di calcio sia carbonato di magnesio. Questi minerali possono rilasciare magnesio durante l'alterazione, sebbene la magnesite sia solo scarsamente solubile e la sua dissoluzione dipenda dalle caratteristiche chimiche dell'acqua.

Il solfato di magnesio (MgSO₄) è presente naturalmente nell'acqua di mare e nelle sorgenti minerali, nonché in minerali idrati come l'epsomite. I minerali di solfato di magnesio sono solubili, quindi la loro dissoluzione può apportare all'acqua sia magnesio sia solfato. Nell'acqua di mare, tuttavia, queste sostanze sono descritte principalmente come ioni disciolti Mg²⁺ e SO₄²⁻; una parte degli ioni forma coppie ioniche disciolte, perciò non sono tutti presenti sotto forma di molecole intatte di MgSO₄.

Come composizione di riferimento, l'acqua di mare con una salinità di circa 35 contiene approssimativamente 1,294 g di magnesio per chilogrammo d'acqua (circa 1.294 mg/kg). La concentrazione effettiva varia in funzione della salinità e del luogo. Il magnesio è uno dei principali ioni disciolti nell'acqua di mare.

Magnesio, durezza dell'acqua e incrostazioni

La durezza dell'acqua è dovuta principalmente al calcio e al magnesio disciolti. Viene comunemente espressa in milligrammi per litro di carbonato di calcio equivalente (mg/L come CaCO₃). L'acqua dura può ridurre la formazione di schiuma del sapone e contribuire ai depositi minerali nelle tubazioni, negli scaldacqua e in altre apparecchiature. La quantità e il tipo di incrostazioni dipendono dall'insieme delle caratteristiche chimiche dell'acqua e dalle condizioni operative; il magnesio da solo non determina se si formeranno incrostazioni.

Considerazioni ambientali e sanitarie

Il magnesio è un nutriente essenziale per piante e animali; nelle piante fa parte della molecola di clorofilla. I suoi effetti ambientali dipendono dalla concentrazione, dall'esposizione e dalle caratteristiche chimiche delle acque riceventi. La presenza di magnesio, di per sé, non indica che l'acqua sia nociva o benefica.

Il magnesio è un nutriente essenziale anche per l'uomo e l'acqua potabile può contribuire all'apporto alimentare. L'Organizzazione mondiale della sanità ha esaminato le evidenze sul magnesio e sul calcio nell'acqua potabile, compresi il loro contributo all'apporto alimentare e le possibili associazioni con la salute. Concentrazioni molto elevate di magnesio, soprattutto se accompagnate da concentrazioni elevate di solfato, possono avere un effetto lassativo. Anche le condizioni mediche e i farmaci o gli integratori contenenti magnesio possono influire sul modo in cui l'organismo gestisce il magnesio; questa pagina non costituisce un parere medico.

Come si può ridurre il contenuto di magnesio nell'acqua?

Il contenuto di magnesio viene ridotto quando l'obiettivo del trattamento è diminuire la durezza dell'acqua o il contenuto di minerali disciolti. Il processo adatto dipende dall'acqua di alimentazione, dalla qualità richiesta per l'acqua prodotta e dalle condizioni operative.

Addolcimento a scambio cationico: sostituisce gli ioni calcio e magnesio disciolti con altri ioni, generalmente sodio, per ridurre la durezza.
Addolcimento con calce: a un pH e in condizioni di processo adeguati, il magnesio può essere precipitato come idrossido di magnesio e rimosso insieme ai solidi del trattamento.
Osmosi inversa: può ridurre i sali disciolti, compreso il magnesio, producendo al contempo un flusso di concentrato che deve essere gestito in modo appropriato.

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