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'''氯氧化镁'''，又被称为'''镁氢氯酸盐'''<ref name="bodine">{{Cite journal |last=Bodine |first=M. W. |title=Magnesium hydroxychloride: A possible pH buffer in marine evaporite brines? |url=https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article-abstract/4/2/76/194097/Magnesium-hydroxychloride-A-possible-pH-buffer-in |journal=Geology |volume=4 |issue=2 |page=76–80 |doi=10.1130/0091-7613(1976)4<76:MHAPPB>2.0.CO;2 |access-date=2024-01-20 |archive-date=2020-07-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200710052232/https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article-abstract/4/2/76/194097/Magnesium-hydroxychloride-A-possible-pH-buffer-in |dead-url=no }}</ref>，是指几种[[镁]]、[[氯]]、[[氧]]和[[氢]]的[[化合物]]，其一般化学式为''x''{{chem|MgO}}·''y''{{chem|MgCl|2}}·''z''{{chem|H|2|O}}，其中''x''、''y''和''z''可以是不同的值，又或等效表示为{{chem|Mg|''x''+''y''|(|OH|)|2''x''|Cl|2''y''|(|H|2|O|)|''z''−''x''}}。此類化合物通常使用的简单化学式是MgClOH，在高中化学科目中经常出现。此类化合物的其他名称包括'''羟基氯化镁'''<ref name="xiong">{{Cite journal |date=2010-08-15 |title=Experimental determination of the solubility constant for magnesium chloride hydroxide hydrate ({{chem|Mg|3|Cl(OH)|5|·4H|2|O}}, phase 5) at room temperature, and its importance to nuclear waste isolation in geological repositories in salt formations |author1=Yongliang Xiong |author2=Haoran Deng |author3=Martin Nemer |author4=Shelly Johnsen |url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016703710003078 |journal=Geochimica et Cosmochimica Acta |volume=74 |issue=16 |page=4605-4611 |doi=10.1016/j.gca.2010.05.029 |access-date=2024-01-20 |via=sciencedirect |archive-date=2024-01-20 |archive-url=https://web.archive.org/web/20240120033527/https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016703710003078 |dead-url=no }}</ref>、'''氯羟化镁'''，'''羟基氯氧化镁'''和'''碱性氯化镁'''<ref name="wu">{{Cite journal |date=2011-02-01 |title=The growth mechanism of the basic magnesium chloride whisker |url=https://link.springer.com/article/10.1007/s11431-011-4300-9 |journal=Science China Technological Sciences |volume=54 |issue=3 |page=682–690 |doi=10.1007/s11431-011-4300-9 |access-date=2024-01-20 |author1=JianSong Wu |author2=YingKai Xiao |author3=JingYun Su |author4=TingTing Deng |author5=JieRong Feng |author6=YuYing Mo |author7=Mei Zeng |archive-date=2024-01-20 |archive-url=https://web.archive.org/web/20240120131554/https://link.springer.com/article/10.1007/s11431-011-4300-9 |dead-url=no }}</ref>。其中一些化合物是{{tsl|en|Sorel cement|索雷尔水泥}}的主要组成部分。目前名称相同，但化学式为'''MgOCl'''的物质尚未被发现。

== 化合物 ==
[[File:MgO-MgCl2-H2O_phase_diagram_23_C_PNG.png|right|thumb|400x400px|在约23°C下，镁氧化物（MgO） - 氯化镁（MgCl2） - 水（H2O）三元系统的相图。<ref name="urwon">Ladawan Urwongse和Charles A. Sorrell（1980）："The System MgO‐MgCl2‐H2O at 23°C"。《美国陶瓷学会杂志》，第63卷，第9-10期，501-504页。{{doi|10.1111/j.1151-2916.1980.tb10752.x}}</ref>稳定的氧氯化物相是P5（第五相，5:1:8）和P3（第三相，3:1:8）。深蓝色区域是清晰的溶液(Sol)。饱和溶液的三重平衡点是S1（Sol:Mg(OH)2:P5），S2（Sol:P5:P3）和S3（Sol:P3:MgCl2·6H2O）。浅蓝色区域是均匀亚稳凝胶的近似成分范围。]]

该系统的{{chem|MgO}} – {{chem|Mg|Cl|2}} – {{chem|H|2|O}}三元图具有以下明确定义和稳定的相：<ref name="urwon" /><ref name="ZJLi">Zongjin Li和C. K. Chau（2007）："镁氯氧化物水泥摩尔比对其性能的影响"。《水泥与混凝土研究》，第37卷，第6期，866-870页。{{doi|10.1016/j.cemconres.2007.03.015}}</ref><ref name="dorre">Ronan M. Dorrepaal和Aoife A. Gowen（2018）："Identification of Magnesium Oxychloride Cement Biomaterial Heterogeneity using Raman Chemical Mapping and NIR Hyperspectral Chemical Imaging"。《科学报告》，第8卷，文章编号13034。{{doi|10.1038/s41598-018-31379-5}}</ref>

* {{chem|Mg|(|OH|)|2}}（[[氢氧化镁]]，[[莫来石]]矿物）
* 2{{chem|Mg|(|OH|)|2}}·{{chem|MgCl|2}}·4{{chem|H|2|O}} = {{chem|Mg|3|(|OH|)|4|Cl|2}}·4{{chem|H|2|O}}（"第二相", "2:1:4"）
* 3{{chem|Mg|(|OH|)|2}}·{{chem|MgCl|2}}·8{{chem|H|2|O}} = 2{{chem|Mg|2|(|OH|)|3|Cl}}·4{{chem|H|2|O}}（"第三相", "3:1:8"）
* 5{{chem|Mg|(|OH|)|2}}·{{chem|MgCl|2}}·8{{chem|H|2|O}} = 2{{chem|Mg|3|(|OH|)|5|Cl}}·4{{chem|H|2|O}}（"第五相", "5:1:8"）
* 9{{chem|Mg|(|OH|)|2}}·{{chem|MgCl|2}}·5{{chem|H|2|O}} = {{chem|Mg|10|(|OH|)|18|Cl|2}}·5{{chem|H|2|O}}（"第九相", "9:1:5"）
* {{chem|MgCl|2}}·6{{chem|H|2|O}}（[[氯化镁]]六水合物）
第三相和第五相可能在室温下存在，而第二相和第九相仅在温度超过100°C时稳定。<ref name="ZJLi" /> 所有这些化合物都是无色结晶固体。

在室温下，当试剂混合时，最初会形成类似凝胶的均匀相，最终结晶为第5相、第3相或与{{chem|Mg|(|OH|)|2}}或{{chem|MgCl|2}}·6{{chem|H|2|O}}的混合物。<ref name="urwon" />

还可以通过加热“自然”相获得其他低级水合物：<ref name="cole">W. F. Cole和T. Demediuk（1955）："X-Ray, thermal, and Dehydration studies on Magnesium oxychlorides"。《澳大利亚化学杂志》，第8卷，第2期，234-251页。{{doi|10.1071/CH9550234}}</ref>
{{div col|cols =2}}
* 2{{chem|Mg|(|OH|)|2}}·{{chem|MgCl|2}}·2{{chem|H|2|O}}（第二相的二水合物；~230°C）
* 3{{chem|Mg|(|OH|)|2}}·{{chem|MgCl|2}}·5{{chem|H|2|O}}（第三相的五水合物；~110°C）
* 3{{chem|Mg|(|OH|)|2}}·{{chem|MgCl|2}}·4{{chem|H|2|O}}（第三相的四水合物；~140°C）
* 5{{chem|Mg|(|OH|)|2}}·{{chem|MgCl|2}}·4{{chem|H|2|O}}（第五相的四水合物；~120°C）
* 5{{chem|Mg|(|OH|)|2}}·{{chem|MgCl|2}}·3{{chem|H|2|O}}（第五相的三水合物；~150°C）
* 9{{chem|Mg|(|OH|)|2}}·{{chem|MgCl|2}}·2{{chem|H|2|O}}（第九相的二水合物；~190°C）
{{div end}}
此外，通过用乙醇洗涤天然的八水合物，可以获得第五相的的七水合物5{{chem|Mg|(|OH|)|2}}·{{chem|MgCl|2}}·7{{chem|H|2|O}}。<ref name="cole" />

所有四个稳定相都有无水版本，例如3{{chem|Mg|(|OH|)|2}}·{{chem|MgCl|2}}（无水第三相）和5{{chem|Mg|(|OH|)|2}}·{{chem|MgCl|2}}（无水第五相），其晶体结构为{{chem|Mg|(|OH|)|2}}。它们可以通过加热至约230°C（第三相和第五相）、约320°C（第二相）和约260°C（第九相）来获得。<ref name="cole" />

== 历史 ==
这些化合物是1867年由法国化学家Stanislas Sorel（斯坦尼斯拉斯·索雷尔）发明的熟{{tsl|en|Sorel cement|氧化镁水泥}}的主要成分。<ref name="sorel-1867">Stanislas Sorel（1867）："Sur un nouveau ciment magnesién"。《法国科学院周报》，第65卷，102–104页。</ref>

在19世纪末，有几次尝试确定索雷尔水泥的组成，但结果并不确定。<ref name="robin">W. O. Robinson和W. H. Waggaman（1909）："Basic magnesium chlorides"。《物理化学杂志》，第13卷，第9期，673–678页。{{doi|10.1021/j150108a002}}</ref><ref name="davis">J. W. C. Davis（1872）："Magnesium and Ammonium Chloride溶液的结晶沉淀组成"。《化学新闻和物理科学杂志》，第25卷，第258页。</ref><ref name="krause">Otto Krause（1873）："Ueber Magnesiumoxychlorid"。《化学和药学年鉴》，第165卷，38–44页。</ref><ref name="andre">G. M. André（1882）："Sur les oxychlorures de magnésium"。《法国科学院周报》，第94卷，444–446页。</ref> 直到1909年，罗宾森和瓦格曼在 1909 年才正确分离和描述了第三相。<ref name="robin" /> 第5相则由卢肯斯于1932年鉴定。<ref name="lukens">H. S. Lukens（1932）："The composition of magnesium oxychloride"。《美国化学学会杂志》，第54卷，第6期，2372–2380页。{{doi|10.1021/ja01345a026}}</ref>

== 物理性质 ==
=== 溶解性 === 

氯氧化物微溶于水。<ref name="mazur">Carmen Mažuranić、Halka Bilinski和Boris Matković（1982）："Reaction Products in the System {{chem|MgCl|2}}‐NaOH‐{{chem|H|2|O}}"。《美国陶瓷学会杂志》，第65卷，第10期，523-526页。{{doi|10.1111/j.1151-2916.1982.tb10346.x}}</ref>
在约23°C的MgO – {{chem|Mg|Cl|2}} – {{chem|H|2|O}}体系中，完全液态区域的顶点位于以下三重平衡点（质量分数，不是摩尔分数）：<ref name="urwon" />
: S1 = 0.008 MgO + 0.170 {{chem|MgCl|2}} + 0.822 {{chem|H|2|O}}（溶液:{{chem|Mg|(|OH|)|2}}:P5）
: S2 = 0.010 MgO + 0.222 {{chem|MgCl|2}} + 0.768 {{chem|H|2|O}}（溶液:P5:P3）
: S3 = 0.012 MgO + 0.345 {{chem|MgCl|2}} + 0.643 {{chem|H|2|O}}（溶液:P3:{{chem|MgCl|2}}·6{{chem|H|2|O}}）
其他顶点包括纯水、氯化镁六水合物和饱和{{chem|Mg|(|OH|)|2}}溶液（质量为0.0044 MgO + 0.9956 {{chem|H|2|O}}）。<ref name="urwon" />

=== 分解和降解 === 

无水形式在加热至450-500°C以上时分解，通过水氢氧根和氯离子的分解释放水和[[氢氯酸]]，留下氧化镁残留物，反应如下：<ref name="cole" />
: 2{{chem|HO|-}} → {{chem|O|2-}} + {{chem|H|2|O}}
: {{chem|H|2|O}} + 2{{chem|Cl|-}} → {{chem|O|2-}} + 2{{chem|HCl}}
将氯氧化物长时间暴露于水中，会溶出可溶性的{{chem|MgCl|2}}，留下水合莫来石{{chem|Mg|(|OH|)|2}}。<ref name="Brichni">Amal Brichni、Halim Hammi、Salima Aggoun和M'nif Adel（2016）："Optimization of magnesium oxychloride cement properties by silica glass"。《水泥研究进展》（斯普林格会议论文）。{{doi|10.1680/jadcr.16.00024}}</ref>

暴露于大气中时，氯氧化物会缓慢与空气中的[[二氧化碳]]{{chem|CO|2}}发生反应，形成[[酸式氯化镁|氯碳酸镁]]。 无水和部分水合形式也会吸水，逐渐转变为第五相，然后在转化为氯碳酸盐的过程中变为第三相。唯一的例外是第九相的的二水合物和六水合物，在许多月内保持不变。<ref name="cole" />

== 结构 ==
第三相的晶体结构为[[三斜晶系]]，[[空间群]]为<math>P\bar 1</math>，晶格参数''z'' = 2。<ref name="kane">Isao Kanesaka和Shin Aoyama（2001）："Vibrational spectra of magnesia cement, phase 3"。《喇曼光谱学杂志》，第32卷，第5期，361-367页。{{doi|10.1002/jrs.706}}</ref> 固体由聚合的氢氧羟阳离子组成，以镁原子形成双链，氧原子在羟基团和络合水分子中起到桥接作用。这些线性阳离子与氯离子和一些未结合的水分子相互交错和中和，得到通用的化学式[{{chem|(Mg|2|(|OH|)|3|(|H|2|O|)|3|)|''n''}}]<sup>''n''+</sup> ·''n''{{chem|Cl|-}} · ''n''{{chem|H|2|O}}。<ref name="deng">Deng Dehua和Zhang Chuanmei（1999）："The formation mechanism of the hydrate phases in magnesium oxychloride cement"。《水泥与混凝土研究》，第29卷，第9期，1365-1371页。{{doi|10.1016/S0008-8846(98)00247-6}}</ref><ref name="kane" /><ref name="cole" />

第五相的结构被认为类似，通用分子式为 [{{chem|(Mg|3|(|OH|)|5|(|H|2|O|)|''x''|)|''n''}}]<sup>''n''+</sup>·''n''{{chem|Cl|-}} · ''n''(4-''x''){{chem|H|2|O}}。<ref name="deng" />

第三相和第五相的无水形式与{{chem|Mg|(|OH|)|2}}具有相同的结构，即每个镁阳离子层夹在两层羟基或氯离子之间。<ref name="cole" />

第五相的晶体形成为卷曲的片状长针。<ref name="tooper">B. Tooper和L. Cartz（1966）："Structure and Formation of Magnesium Oxychloride Sorel Cements"。《自然》，第211卷，64–66页。{{doi|10.1038/211064a0}}</ref>

第三相的[[拉曼光谱]]在3639和3657 cm<sup>−1</sup>处有峰，而第五相的在3608和3691 cm<sup>−1</sup>处有峰，莫来石在3650 cm<sup>−1</sup>处有峰。 这些峰被归因于[[氢氧基]]基团的拉伸振动。 第三相的还有一个在451 cm<sup>−1</sup>处的峰，归因于Mg–O键的拉伸。<ref name="dorre" /><ref name="kane" />

== 制备 ==
=== 从MgO或{{chem|Mg|(|OH|)|2}}和{{chem|Mg|Cl|2}} === 
可以通过将粉末[[氧化镁]]{{chem|MgO}}与水{{chem|H|2|O}}中的[[氯化镁]]{{chem|MgCl|2}}溶液在室温下以摩尔比3:1:11和5:1:13混合来制备第三相和第五相，这是制备索雷尔水泥的常见方法。<ref name="kane" /> 也可以使用调整过量的水代替氧化物使用[[氢氧化镁]]。

为了获得最佳效果，氧化镁应具有小的粒径和大的比表面积。可以通过在约600 °C下煅烧[[碳酸氢氧化镁]]{{chem|Mg|5|(|OH|)|2|(|CO|3|)|4}}·4{{chem|H|2|O}}制备。温度越高，粒径越大，反应速率越慢。<ref name="bilin">Halka Bilinski、Boris Matković、Carmen Mažuranić和Toncci Balić Žunić（1984）："The Formation of Magnesium Oxychloride Phases in the Systems MgO‐{{chem|MgCl|2}}‐{{chem|H|2|O}} and NaOH‐{{chem|MgCl|2}}‐{{chem|H|2|O}}".《美国陶瓷学会杂志》，第67卷，第4期，266-269页。{{doi|10.1111/j.1151-2916.1984.tb18844.x}}</ref>

据信多亏镁氯溶液的轻微酸性性质，在反应过程中氧化镁会不断水合和溶解。<ref name="deng" /> 这种酸性归因于镁六水合阳离子的水解：
: {{chem|[|Mg|(|H|2|O|)|6|]|2+}} ↔ {{chem|[|Mg|(|OH|)|(|H|2|O|)|5|]|+}} + {{chem|H|+}}
质子（实际上是水合的，例如{{chem|H|3|O|+}}）使溶液呈酸性；随着{{chem|MgCl|2}}浓度从30%增加到70%（按重量计），pH值从6.5变化到4.7。<ref name="deng" /> 然后，质子与几乎不溶解的氧化物或氢氧化物发生反应并溶解，例如<ref name="deng" />
: {{chem|MgO}} + 2{{chem|H|+}} + 5{{chem|H|2|O}} → {{chem|[|Mg|(|H|2|O|)|6|]|2+}}
: {{chem|Mg|(|OH|)|2}} + {{chem|H|+}} + 4{{chem|H|2|O}} → {{chem|[|Mg|(|OH|)|(|H|2|O|)|5|]|+}}
溶液中的{{chem|[|Mg|(|H|2|O|)|6|]|2+}}和{{chem|[|Mg|(|OH|)|(|H|2|O|)|5|]|+}}离子然后结合成带有多个镁原子的复杂阳离子，被氢氧根阳离子和水分子桥接（镁[[水合氢氧根]][[络合物]]），通用公式为 [{{chem|Mg|''x''|(|OH|)|''y''|(|H|2|O|)|''z''}}]<sup>(2''x''−''y'')+</sup>。<ref name="deng" /> 这个过程涉及额外的水解，将一些{{chem|H|2|O}}配体转化为{{chem|OH|-}}并释放更多{{chem|H|+}}，这使氧化物溶解更多。<ref name="lukens" /><ref name="andre" />

在几个小时的时间里，这些阳离子不断结合成更大的复合物，随着它们的增长而变得不太溶解。在室温下几小时后，这些阳离子和氯离子会以（或将溶液转变为）[[水凝胶]]的形式沉淀，然后逐渐结晶为第三相、第五相、固体氧化镁，氯化物，一些残留的溶液。<ref name="deng" /> 根据试剂的比例，起初可能会形成第五相，但然后会与过量的氯反应形成第三相。<ref name="kane" />

氧化镁还可以与水反应形成氢氧化物，由于其溶解性差，会包覆氧化物颗粒并阻止进一步的水合。 溶液中阳离子水解提供的酸性溶解了这个涂层，从而使这个过程连续进行，直到其中一种反应物耗尽。<ref name="deng" />

=== 从MgO或{{chem|Mg|(|OH|)|2}}和HCl === 
这些化合物也可以通过氧化镁或氢氧化镁和[[盐酸]]制备。 {{chem|MgO}} – {{chem|H|2|O}} – {{chem|MgCl|2}}相图包含在{{chem|MgO}} – {{chem|H|2|O}} – {{chem|HCl}}相图中。<ref name="urwon" />
=== 从{{chem|Mg|Cl|2}}和NaOH === 
可以通过使用{{chem|NaOH}}代替{{chem|MgO}}或{{chem|Mg|(|OH|)|2}}，使所有试剂都是溶液，来避免制备氧化镁并确保其完全反应。 但是，对于某些试剂浓度，[[氯化钠]]{{chem|NaCl}}也可能沉淀。

在氯离子[Cl<sup>-</sup>]浓度为2.02 ± 0.03 mol/L、镁离子（作为Mg<sup>2+</sup>和其他阳离子）浓度为1.78 ± 0.07 mol/L，以及pH为7.65 ± 0.05的条件下，第五相只在相当小的范围内沉淀。稳定的第三相在更广泛的情况下沉淀，即当[Cl]为6.48 ± 2.17 mol/L，[Mg]为3.14 ± 1.12 mol/L，pH为6.26 ± 0.14<ref name="mazur" /><ref name="bilin" />

=== 其他 === 
1872年的一份简短报告描述了在[[氯化镁铵]]Mg(NH<sub>4</sub>)Cl<sub>3</sub>的溶液中，经过数月的剩余氨的静置后，形成了呈细针状块状物的近似配方为5MgO·MgCl<sub>2</sub>·13H<sub>2</sub>O的固体。<ref name="davis" />

G. André在1882年声称通过熔融无水氯化镁和粉末氧化镁制备了无水氧氯化物。<ref name="andre" />

== 参考 ==
{{reflist|3}}

[[Category:氯化物]]

[[Category:金属卤化物]]

[[Category:镁化合物]]
[[Category:氯化物]]
[[Category:氧化物]]
[[Category:金属卤化物]]
[[Category:氯氧化物]]