Magnesio (Mg) y agua

Magnesio y agua: mecanismos de reacción, impacto ambiental y efectos en la salud

El magnesio está presente en el agua de mar en concentraciones de 1300 ppm. Después del sodio, el magnesio es el catión que se encuentra en mayores proporciones en el océano. Los ríos contienen aproximadamente 4 ppm de magnesio, las algas marinas contienen 6.000-20.000 ppm, y las ostras alrededor de 1.200 ppm.
El agua potable de Holanda contiene entre 1 y 5 mg de magnesio por litro.
El magnesio y otros metales alcalinotérreos son responsables de la dureza del agua. El agua que contiene grandes cantidades de iones alcalinotérreos se denomina agua dura, y el agua que contiene bajas concentraciones de estos iones se conoce como agua blanda.


¿Cómo reacciona el magnesio con el agua?

Los metales de magnesio no están afectados por el agua a temperatura ambiente. El magnesio generalmente es un elemento poco reactivo, pero su reactividad aumenta con niveles de oxígeno. Además el magnesio reacciona con el vapor de agua para dar lugar a hidróxido de magnesio y gas hidrógeno:

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

Los fuegos provocados por el magnesio no se extinguen con agua. El magnesio continúa quemándose hasta que el oxígeno se agota. Entonces reacciona con el nitrógeno del aire para formar nitruro de magnesio (Mg3N2). Cuando se intentan extinguir los fuegos de magnesio con agua, el magnesio en llamas reacciona violentamente provocando la ruptura de la molécula de agua y produciendo una reacción explosiva, liberando gran cantidad de energía. Para prevenir daños, el fuego causado por magnesio debe apagarse cubriéndolo con arena.
Un ejemplo de compuesto de magnesio es el fosfuro de magnesio (Mg3P2), un sólido oloroso y gris. Cuando este compuesto se pone en contacto con agua o aire húmedo, se descompone y se forma la fosfina (PH3), compuesto tóxico y también muy inflamable.


Solubilidad del magnesio y de los compuestos del magnesio

El magnesio se presenta principalmente como Mg2+ (aq) en soluciones acuosas, pero también como MgOH+ (aq) y Mg(OH)2 (aq). En el agua de mar también puede presentarse como MgSO4.
La solubilidad del hidróxido de magnesio en agua es de 12 mg/L. Otros derivados del magnesio son más solubles en agua, por ejemplo el carbonato de magnesio (600 mg/L). El sulfato de magnesio añade al agua un sabor agrio, y tiene una solubilidad en agua de 309 g/L a 10oC.


¿Por qué el magnesio está presente en el agua?

Un gran número de minerales contienen magnesio, por ejemplo la dolomita (carbonato de calcio y magnesio, CaMg(CO3)2) y la magnesita ( carbonato de magnesio MgCO3). El magnesio se desprende de las rocas y va a parar al agua.
El magnesio tiene muchos propósitos y consecuentemente finaliza en en agua de maneras muy distintas. La industria química añade magnesio a los plásticos y a otros materiales como una medida de protección contra el fuego o como material de relleno. También finaliza en el medio ambiente como fertilizante y como alimentación de ganados. El sulfato de magnesio se aplica en la industria de la cerveza, y el hidróxido de magnesio se aplica como floculante en plantas de tratamiento de aguas residuales. El magnesio es también un laxante suave. Las aleaciones del magnesio se aplican en la construcción de coches y de aviones.
Durante la II Guerra Mundial el magnesio se aplicó como material de bombas, y causó un gran número de incendios en las ciudades. El desarrollo de estas bombas introdujo un método para extraer magnesio del agua de mar.


¿Cuáles son los efectos medioambientales de la presencia de magnesio en agua?

El magnesio es un mineral alimentario para todos los organismos excepto para los insectos. Es un átomo central de la molécula de la clorofila, y por lo tanto es una sustancia necesaria par la función fotosintética de las plantas. El magnesio no sólo se encuentra en el agua de mar sino también en ríos y agua de lluvia, y de esta forma se distribuye de forma natural en el medio ambiente.
Tres isótopos del magnesio se forman naturalmente, los cuales son estables y consecuentemente no radiactivos. También existen ocho isótopos inestables.
Las pautas que establecen el contenido máximo de magnesio en el agua potable son bastante relativas, ya que no se le atribuyen efectos negativos en seres humanos y en animales.
Los problemas ambientales provocados directamente por la presencia de magnesio en agua, hacen necesaria la utilización de ablandadores. Como se citó anteriormente, la dureza es causada, en parte, por el magnesio. Los iones de calcio y magnesio (especialmente de calcio) influencian negativamente la capacidad de limpieza de los detergentes, ya que en el agua que contiene altas concentraciones de iones calcio y magnesio en disolución, cuándo éstos se ponen en contacto con el jabón se forman precipitados en forma de sales insolubles, esto hace que el jabón no se disuelva totalmente en el agua, y por lo tanto se pierde cierta capacidad de limpieza. Debido a esta razón, se añade alrededor de un 40% de ablandador al jabón. Estos jabones solían ser fosfatos, pero se descubrió que estos compuestos eran difícilmente biodegradables, y causaban eutrofización.

Hoy en día se aplican agentes químicos alternativos, principalmente agentes acomplejantes como citrato de sodio, AEDT y ANT, o intercambiadores iónicos como zeolita A. Estas sustancias no provocan eutrofización y no son tóxicos. El ácido nitroacético (ANT) puede ser mutagénico, y es difícil de eliminar durante la purificación. La zeolita A aumenta la cantidad de lodo. Adicionalmente otros agentes acomplejantes como el AEDT tienen la capacidad de eliminar metales de compuestos que de otro modo serían difíciles de descomponer. Los metales pesados pueden finalizar en agua porque el AEDT es difícil de eliminar en las plantas de tratamiento de aguas residuales.
La dureza del agua difiere de una región a otra, por lo tanto la adición de ablandadores a los detergentes no es necesario en regiones que tienen aguas blandas. En regiones que tienen aguas de elevada dureza, deben aplicarse mayores cantidades de detergente, de esta forma se está añadiendo cierto poder ablandador. Como consecuencia, otras sustancias presentes en los detergentes, se adicionan también en dosis más altas al aplicarse detergentes en grandes cantidades, esto hace que se compliquen los procesos de tratamiento de aguas residuales.


¿Cuáles son los efectos sobre la salud de la presencia de magnesio en agua?

El cuerpo humano contiene alrededor de 25 g de magnesio, del cual el 60% está presente en los huesos y el 40% está presente en los músculos y en otros tejidos. Se trata de un mineral alimenticio para los seres humanos, es uno de los elementos que son responsables de la función de las membranas, transmisión de estímulos nerviosos, contracción de músculos, construcción de proteínas y de réplica de ADN. El magnesio es un ingrediente principal para la mayor parte de las enzimas. El calcio y el magnesio en muchas ocasiones realizan las mismas funciones en el cuerpo humano, y en muchos casos son antagónicos.
No se conocen casos de envenenamiento por magnesio. Con grandes dosis de magnesio se producen vómitos y diarrea. Las altas dosis de magnesio en medicinas y suplementos alimenticios pueden causar distensiones musculares, problemas nerviosos, depresiones y cambios de personalidad.
Como se mencionó anteriormente, no es frecuente introducir límites legales de magnesio en agua potable, ya que no hay una evidencia científica de la toxicidad del magnesio. En otros compuestos, por ejemplo asbestos, el magnesio resulta ser muy dañino.

¿Cuáles son las tecnologías de tratamiento del agua que se pueden aplicar para eliminar magnesio del agua?

Los derivados del magnesio son generalmente eliminados del agua debido a la importante contribución del Mg a la dureza. Esto se consigue mediante técnicas de ablandamiento del agua.
El hidróxido de magnesio se aplica como un floculante en él tratamiento del agua.

Bibliografía y otros elementos y su interacción con el agua.







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