Magnez jest metalem ważnym dla przemysłu i życia ludzkiego. Magnez

Siła, atrakcyjność, moc - tak mieszkańcy starożytnej Grecji interpretowali słowo „magnes”. W tym kraju było miasto zwane Magnezja. W pobliżu tych osad wydobywano magnetyczną rudę żelaza, która, jak wiadomo, ma moc przyciągania metalowych przedmiotów.

Ale, metaliczny magnez nazwany nie na cześć skały zawierającej żelazo, ale na cześć proszku „białej magnezji”. Grecy pozyskiwali go z minerału, który był dostępny także w pobliżu starożytnej osady. Po kalcynacji kamień zamienił się w biały proszek - tlenek magnezu. Grecy nie wiedzieli, że jest to metal, ale zauważyli lecznicze właściwości kompozycji. Pomagał przy chorobach wątroby i nerek, działał przeczyszczająco.

Lek nie wyszedł z użycia przez wieki i w 1808 roku Geoffrey Davy podczas eksperymentów wyizolował z niego nieznany metal. Nie zastanawiając się długo, naukowiec z Anglii nazwał odkryty pierwiastek magnezem. Tak to się nadal nazywa w Europie. Rosjanie to nazywają metaliczny magnez dzięki podręcznikowi Hermanna Hessa. Mimo niemieckich korzeni chemik jest Rosjaninem. W 1831 przetłumaczył zachodni podręcznik. Naukowiec przekształcił słowo „magnez” na „magnez”. W ten sposób pierwiastek otrzymał specjalną nazwę w rosyjskiej nauce.

W układzie okresowym pierwiastków chemicznych Magnez zajmuje 12. pozycję. Znajduje się w głównej podgrupie grupy pod numerem drugim. Element jest biały ze srebrnymi refleksami. Barwa ta jest charakterystyczna dla wszystkich metali ziem alkalicznych, do których obok strontu, radu i baru zalicza się także magnez. To „puch” wśród metali. Na przykład żelazo i miedź są prawie 5 razy cięższe. Nawet lekkie aluminium przeważy nad elementem nr 12 na czaszy.

Lekkość magnezu jest korzystna dla projektantów i producentów samolotów. Nie muszą być ciężkie, żeby mieć dobre właściwości latające. Jednak w tym samym samolocie nie można zastosować czystego metalu nr 12. Jest zbyt miękki i giętki.

Musimy zrobić stopy z manganem, aluminium lub . Dają siłę manganu bez zwiększania wagi. Mieszanki wykorzystywane są głównie do produkcji okładzin dla „ptaków żelaznych”. Nawiasem mówiąc, pierwszy samolot oparty na stopach magnezu był dziełem krajowych techników lotniczych. Statek powstał w 1934 roku i otrzymał nazwę „Sergo Ordzhonekidze”.

Pierwiastek magnezu bardzo trudno się rozpuścić. Wymagana jest tylko temperatura 650 stopni Celsjusza. Jednak już w temperaturze 550 metal wybucha i rozpuszcza się w atmosferze. Wytwarzany płomień jest bardzo imponujący, dlatego metal znalazł zastosowanie w przemyśle pirotechnicznym.

Żaden fajerwerk ani brylant nie jest kompletny bez niego. Jeśli magnez jest przechowywany w domu, lepiej nie rozlewać w jego pobliżu wybielacza. W obecności chloru 12. element świeci nawet w temperaturze 25 stopni.

Produktami spalania magnezu są promienie ultrafioletowe i ciepło. Nawet kilka gramów metalu wystarczy do zagotowania 200 mililitrów wody. To wystarczy, aby wypić herbatę. Warszawscy naukowcy postanowili „zmusić” pierwiastek do podgrzewania jedzenia. Fizycy zbudowali z nich słoiki konserwowe taśma magnezowa. Po otwarciu pojemnika wkład zapala się, podgrzewając zawartość słoika. Oto gotowy lunch.

Puszki samonagrzewające są produkowane od tysięcy lat. Złoża magnezu w głębinach konkurują z rezerwami zaledwie 7 elementów. Więcej jest tylko krzemu, tlenu, żelaza, aluminium i wapnia. Metal numer 12 jest częścią dwustu minerałów. Pierwiastek ekstrahowany jest z karnalitu na skalę przemysłową.

Magnez jest także głównym składnikiem magmy, gorącej warstwy pomiędzy jądrem planety a jej powierzchnią. W wodzie morskiej pierwiastek nr 12 zawiera 4 kilogramy na metr sześcienny.

Jeśli wodę oceaniczną zmiesza się z muszlami pokruszonymi na proszek, wynik będzie taki chlorek magnezu. Czysty metal można z niego wyizolować metodą elektrolizy. Ale tę metodę zastosowano dopiero podczas drugiej wojny światowej. Wydobyliśmy około 100 tysięcy ton pierwiastka nr 12 i uspokoiliśmy się, bo przetwarzanie zasobów mórz w ogromnych zbiornikach to kłopotliwe zajęcie.

W przypadku metalurgii, jednego z głównych konsumentów magnezu, w skorupie ziemskiej są wystarczające rezerwy. Metal jest niezbędny do produkcji prawie wszystkich stopów. Element nr 12 zmniejsza w nich zawartość tlenu, co gwałtownie pogarsza jakość produktu. Sprawienie, że magnez stanie się częścią dowolnego stopu, nie jest łatwe. Dzięki swojej lekkości nie tonie w innych metalach. W wyniku „reakcji wybuchowej” na powietrze wybucha na powierzchni mieszanin.

Metalurdzy muszą sprasować kapryśny metal w brykiety, umieścić w nich odważniki i dopiero wtedy obniżyć je do kompozycji w celu przetopienia.

Lekkość magnezu przyciągała i. Dodają pierwiastek do szlachetnych stopów, aby przedmioty były lżejsze. Jest to bardzo przydatne, jeśli dekoracja jest obszerna i ma imponujące wymiary. Nie każdy chce nosić niesamowitą wagę jako biżuterię. Magnez przychodzi na ratunek.

Ale jeśli tworzenie biżuterii bez magnezu jest możliwe, życie nie jest możliwe. Metaliczny magnez jest częścią chlorofilu. Jest częścią roślinności, substancją odpowiedzialną za fotosyntezę. Oznacza to, że bez pierwiastka nr 12 proces przemiany dwutlenku węgla w tlen byłby niemożliwy. Atmosfera planety byłaby inna, więc ludzkość prawie nie pojawiłaby się na Ziemi, gdyby nie było na niej magnezu.

Metal ten wspomaga także pracę serca człowieka, nie tylko poprzez dostarczanie mu tlenu. Magnez jest niezbędny dla stabilnej pracy mięśnia sercowego. Według statystyk zawał serca występuje głównie u osób, których organizm nie ma wystarczającej ilości pierwiastka nr 12. Dlatego nie zaszkodzi jeść pestki dyni, otręby, pić kakao i herbatę. Te produkty zawierają najwięcej magnezu.

W naszym kraju bogate złoża magnezytu znajdują się na środkowym Uralu (Satkinskoye) i w regionie Orenburg (Khalilovskoye). A na terenie miasta Solikamsk zagospodarowywane jest największe na świecie złoże karnalitu. Dolomit, najpopularniejszy minerał zawierający magnez, występuje w Donbasie, Moskwie i Leningradzie oraz w wielu innych miejscach.

Magnez metaliczny wytwarza się na dwa sposoby - elektrotermiczny (lub metalotermiczny) i elektrolityczny. Jak sugerują nazwy, w obu procesach wykorzystuje się energię elektryczną. Ale w pierwszym przypadku jego rola ogranicza się do ogrzewania aparatu reakcyjnego, a tlenek magnezu otrzymany z minerałów jest redukowany za pomocą jakiegoś środka redukującego, na przykład węgla, krzemu, aluminium. Metoda ta jest dość obiecująca, a ostatnio jest coraz częściej stosowana. Jednak główną przemysłową metodą produkcji Mg jest druga, elektrolityczna.

Elektrolit jest stopem bezwodnych chlorków magnezu, potasu i sodu; metaliczny magnez jest uwalniany na żelaznej katodzie, a jony chloru na anodzie grafitowej. Proces odbywa się w specjalnych kąpielach elektrolizerskich. Roztopiony magnez wypływa na powierzchnię wanny, skąd jest okresowo usuwany kadzią próżniową, a następnie wlewany do form. Ale na tym proces się nie kończy: w takim magnezie wciąż jest zbyt wiele zanieczyszczeń. Dlatego nieunikniony jest drugi etap - oczyszczanie Mg. Magnez można rafinować na dwa sposoby – poprzez przetapianie i topniki lub poprzez sublimację w próżni. Znaczenie pierwszej metody jest dobrze znane: specjalne dodatki – topniki – oddziałują z zanieczyszczeniami i przekształcają je w związki, które można łatwo oddzielić mechanicznie od metalu. Druga metoda - sublimacja próżniowa - wymaga bardziej złożonego sprzętu, ale za jej pomocą uzyskuje się czystszy magnez. Sublimację przeprowadza się w specjalnych urządzeniach próżniowych – stalowych retortach cylindrycznych. „Szorstki” metal umieszcza się na dnie retorty, zamyka i wypompowuje powietrze. Następnie dolna część retorty jest podgrzewana, a górna jest stale chłodzona powietrzem zewnętrznym. Pod wpływem wysokiej temperatury magnez sublimuje – przechodzi w stan gazowy z pominięciem stanu ciekłego. Jego para unosi się i skrapla na zimnych ściankach górnej części retorty. W ten sposób możliwe jest otrzymanie bardzo czystego metalu zawierającego ponad 99,99% magnezu.

Z królestwa Neptuna

Ale nie tylko skorupa ziemska jest bogata w magnez - praktycznie niewyczerpane i stale uzupełniane rezerwy przechowywane są w błękitnych spiżarniach oceanów i mórz. Każdy metr sześcienny wody morskiej zawiera około 4 kg magnezu. Łącznie w wodach oceanów świata rozpuszczonych jest ponad 64 016 ton tego pierwiastka.

Wydobycie magnezu

Jak pozyskuje się magnez z morza? Wodę morską miesza się w ogromnych zbiornikach z mlekiem wapiennym wytwarzanym ze zmielonych muszli morskich. W ten sposób powstaje tak zwane mleko magnezjowe, które suszy się i przekształca w chlorek magnezu. Cóż, wtedy w grę wchodzą procesy elektrolityczne.

Źródłem magnezu może być nie tylko woda morska, ale także woda ze słonych jezior zawierająca chlorek magnezu. Mamy takie jeziora w naszym kraju: na Krymie - Saki i Sasyk-Siwasz, w regionie Wołgi - Jezioro Elton i wiele innych.

Do jakich celów wykorzystuje się element nr 12 i jego połączenia?

Magnez jest niezwykle lekki i dzięki tej właściwości może być doskonałym materiałem konstrukcyjnym, ale niestety czysty magnez jest miękki i delikatny. Dlatego projektanci wykorzystują magnez w postaci stopów z innymi metalami. Szczególnie szeroko stosowane są stopy magnezu z aluminium, cynkiem i manganem. Każdy ze składników ma swój własny wkład w ogólne właściwości: aluminium i cynk zwiększają wytrzymałość stopu, mangan zwiększa jego odporność antykorozyjną. A co z magnezem? Magnez sprawia, że ​​stop jest lekki - części wykonane ze stopu magnezu są o 20-30% lżejsze od aluminium i o 50-75% lżejsze od żeliwa i stali... Istnieje wiele pierwiastków, które ulepszają stopy magnezu, zwiększają ich żaroodporność i ciągliwość, a także uczynić je bardziej odpornymi na utlenianie. Są to lit, beryl, wapń, cer, kadm, tytan i inne.

Rakieta magnezowa nie wystartuje, ale...

Ale niestety są też „wrogowie” - żelazo, krzem, nikiel; pogarszają właściwości mechaniczne stopów i zmniejszają ich odporność na korozję.

Stopy magnezu są szeroko stosowane. Technologia lotnicza i odrzutowa, reaktory jądrowe, części silników, zbiorniki benzyny i oleju, przyrządy, karoserie samochodów, autobusy, samochody, koła, pompy olejowe, młoty pneumatyczne, wiertarki pneumatyczne, kamery fotograficzne i filmowe, lornetki - to nie jest pełna lista zastosowań stopy magnezu.

Magnez odgrywa znaczącą rolę w metalurgii. Stosowany jest jako środek redukujący w produkcji niektórych metali szlachetnych – wanadu, chromu, tytanu, cyrkonu. Magnez wprowadzony do roztopionego żeliwa modyfikuje je, czyli poprawia jego strukturę i zwiększa jego właściwości mechaniczne. Zmodyfikowane odlewy żeliwne z powodzeniem zastępują odkuwki stalowe. Ponadto metalurdzy używają magnezu do odtleniania stali i stopów.

Właściwość magnezu (w postaci proszku, drutu lub taśmy) – spalanie białym, oślepiającym płomieniem – jest szeroko wykorzystywana w sprzęcie wojskowym do produkcji flar oświetleniowych i sygnalizacyjnych, pocisków i łusek smugowych oraz bomb zapalających. Fotografowie znają magnez: „Uspokój się! Filmuję!” - i jasny błysk magnezu oślepia Cię na chwilę. Jednak magnez odgrywa tę rolę coraz rzadziej – niemal wszędzie zastąpiła go lampa elektryczna „blitz”.

Zastosowania magnezu

A magnez bierze udział w innym wspaniałym dziele - akumulacji energii słonecznej. Jest częścią chlorofilu, który pochłania energię słoneczną i przy jej pomocy przekształca dwutlenek węgla i wodę w złożone substancje organiczne (cukier, skrobia itp.) niezbędne do żywienia ludzi i zwierząt. Bez chlorofilu nie byłoby życia, a bez magnezu nie byłoby chlorofilu – zawiera on 2% tego pierwiastka. Czy to za dużo? Sami oceńcie: całkowita ilość magnezu w chlorofilu wszystkich roślin na Ziemi wynosi około 100 miliardów ton! Pierwiastek nr 12 występuje także w prawie wszystkich żywych organizmach.

Jeśli ważysz 60 kg, około 25 g to magnez. Właściwości magnezu są szeroko stosowane w medycynie: każdy zna „sól Epsom” MgSO 4 -7H 2 O. Przyjmowany doustnie działa jako niezawodny i szybko działający środek przeczyszczający, a podany domięśniowo lub dożylnie łagodzi drgawki i zmniejsza skurcze naczyń. Czysty tlenek magnezu (magnez spalony) stosuje się w przypadku zwiększonej kwasowości soku żołądkowego, zgagi i zatrucia kwasem. Nadtlenek magnezu służy jako środek dezynfekujący przy zaburzeniach żołądkowych.

Ale medycyna nie ogranicza się do obszarów zastosowania związków magnezu. Dlatego tlenek magnezu znajduje zastosowanie w produkcji cementów, cegieł ogniotrwałych oraz w przemyśle gumowym. Nadtlenek magnezu („Novozon”) służy do wybielania tkanin. Siarczan magnezu stosowany jest w przemyśle tekstylnym i papierniczym jako zaprawa do barwienia, a wodny roztwór chlorku magnezu służy do przygotowania cementu magnezowego, ksylolitu i innych materiałów syntetycznych. Węglan magnezu MgCO 3 wykorzystywany jest do produkcji materiałów termoizolacyjnych.

I wreszcie kolejnym szerokim obszarem działania magnezu jest chemia organiczna. Proszek magnezowy służy do odwadniania ważnych substancji organicznych, takich jak alkohol i anilina. Związki magnezoorganiczne są szeroko stosowane w syntezie wielu substancji organicznych.

Zatem działanie magnezu w przyrodzie i gospodarce narodowej jest bardzo różnorodne. Ale ci, którzy myślą: „zrobił już wszystko, co mógł”, nie mają racji. Istnieją podstawy, by wierzyć, że najlepsza rola magnezu dopiero nadejdzie.

Produkty zawierające magnez

• SUROWCE NA CHOROWIE. W razie potrzeby magnez można wydobyć nawet z... prostego bruku: wszak każdy kilogram kamienia użytego do nawierzchni dróg zawiera około 20 g magnezu. Nie ma jednak jeszcze potrzeby stosowania takiego procesu – magnez z kamienia drogowego byłby zbyt drogi.
• MAGNEZ, DRUGA I ERA. Ile magnezu jest w oceanie? Wyobraźmy sobie, że od pierwszych dni naszej ery ludzie zaczęli równomiernie i intensywnie wydobywać magnez z wody morskiej i do dziś wyczerpali wszystkie zapasy wodne tego pierwiastka. Jak myślisz, jaka powinna być „intensywność” wydobycia? Okazuje się, że co sekundę przez prawie 2000 lat konieczne byłoby wydobywanie. milion ton! Ale nawet podczas II wojny światowej, kiedy produkcja tego metalu osiągnęła maksimum, z wody morskiej pozyskiwano zaledwie 80 tysięcy ton magnezu rocznie (!).

• SMACZNE LEKI. Statystyki pokazują, że mieszkańcy obszarów o cieplejszym klimacie rzadziej doświadczają skurczów naczyń krwionośnych niż mieszkańcy północy. Medycyna wyjaśnia to właściwościami odżywczymi obu. Przecież wiadomo, że dożylne i domięśniowe wlewy roztworów niektórych soli magnezu łagodzą skurcze i skurcze. Owoce i warzywa pomagają gromadzić niezbędną podaż tych soli w organizmie. Szczególnie bogate w magnez są morele, brzoskwinie i kalafior. Występuje także w zwykłej kapuście, ziemniakach i pomidorach.
• UWAGA NIE USZKODZAJ. Praca ze stopami magnezu czasami sprawia wiele kłopotów - magnez łatwo się utlenia. Topienie i odlewanie tych stopów należy przeprowadzać pod warstwą żużla - w przeciwnym razie stopiony metal może zapalić się w wyniku kontaktu z powietrzem.

Podczas szlifowania lub polerowania wyrobów magnezowych nad maszyną należy zainstalować urządzenie odsysające pył, ponieważ drobne cząsteczki magnezu rozproszone w powietrzu tworzą mieszaninę wybuchową.

Nie oznacza to jednak, że jakakolwiek praca z magnezem jest obarczona niebezpieczeństwem pożaru lub eksplozji. Magnez można podpalić jedynie poprzez jego stopienie, a w normalnych warunkach nie jest to takie łatwe - wysoka przewodność cieplna stopu nie pozwoli zapałce ani nawet pochodni na przekształcenie odlewanych produktów w proszek białego tlenku. Jednak z wiórami lub taśmą grzejną magnezową należy obchodzić się bardzo ostrożnie.

• NIE MUSISZ CZEKAĆ. Konwencjonalne lampy radiowe zaczynają normalnie działać dopiero po nagrzaniu ich siatek do temperatury 800°C. Za każdym razem, gdy włączasz radio lub telewizor, musisz chwilę poczekać, aż zacznie płynąć muzyka lub zacznie migać niebieski ekran. Aby wyeliminować tę wadę lamp radiowych, polscy naukowcy z Wydziału Elektrycznego Politechniki Wrocławskiej zaproponowali pokrycie katod lamp MgO: lampy takie zaczynają działać natychmiast po włączeniu.
• PROBLEM SKÓRKI JAJKA. Kilka lat temu naukowcy z Uniwersytetu Minnesota w USA jako przedmiot badań naukowych wybrali skorupki jaj. Udało im się ustalić, że im więcej zawiera magnezu, tym mocniejsza jest skorupa. Oznacza to, że zmieniając skład paszy dla kur niosek, można zwiększyć wytrzymałość skorupy. Znaczenie tego wniosku dla rolnictwa można ocenić na podstawie następujących liczb: w samej Minnesocie roczne straty spowodowane walką z jajami przekraczają milion dolarów. Nikt tutaj nie powie, że ta praca naukowców „jest nic nie warta”.
• MAGNEZ I... ATAK SERCA. Eksperymenty przeprowadzone przez węgierskich naukowców na zwierzętach wykazały, że brak Mg w organizmie zwiększa podatność na zawały serca. Niektóre psy otrzymywały karmę bogatą w sole tego pierwiastka, inne ubogą. Pod koniec eksperymentu psy, których dieta była uboga w magnez, doznały zawału mięśnia sercowego.

• ZADBAJ O MAGNEZ! Francuscy biolodzy uważają, że magnez pomoże lekarzom w walce z tak poważną chorobą XX wieku, jak przepracowanie. Badania pokazują, że krew osób zmęczonych zawiera mniej magnezu niż osób zdrowych, a nawet najmniejsze odchylenia „krwi magnezowej” od normy nie przechodzą bez śladu.

Należy pamiętać, że w przypadkach, gdy dana osoba jest często z jakiegokolwiek powodu podrażniona, magnez zawarty w organizmie „wypala się”. Dlatego u osób nerwowych, łatwo pobudliwych znacznie częściej obserwuje się zaburzenia w funkcjonowaniu mięśnia sercowego.

• MAGNEZ WĘGLOWY I CIEKŁY TLEN. Duże zbiorniki do przechowywania ciekłego tlenu są zwykle wykonane w kształcie cylindra lub kuli, aby zmniejszyć straty ciepła. Jednak dobrze dobrana forma przechowywania to nie wszystko. Potrzebna jest niezawodna izolacja termiczna. Do tych celów można zastosować głęboką próżnię (jak w kolbie Dewara), można zastosować wełnę mineralną, ale często pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną ścianę magazynu wsypuje się sypki proszek węglanu magnezu. Ta izolacja termiczna jest zarówno tania, jak i niezawodna.

Magnez

MAGNEZ-I; M.[łac. magnium] Pierwiastek chemiczny (Mg), lekki, kowalny metal o srebrzystobiałej barwie, który pali się jasnym, białym płomieniem. Tlenek magnezu. Flara magnezu.

◁ Magnez, och, och. Więcej rud. M. stop.

magnez

(łac. Magnez), pierwiastek chemiczny II grupy układu okresowego. Imię z nowolatu. magnezja - magnezja. Srebrny metal, bardzo lekki i trwały; gęstość 1,74 g/cm3, T pl 650°C. Na powietrzu pokrywa się ochronną warstwą tlenku; zapala drobne wióry i proszek magnezu, płonie jasnym, białym płomieniem. Pod względem występowania w skorupie ziemskiej zajmuje 8. miejsce wśród pierwiastków (minerały, magnezyt, dolomit, karnalit). Stosowany jest głównie do produkcji stopów lekkich, do odtleniania i odsiarczania niektórych metali, do redukcji Hf, Ti, U, Zr i innych metali ze związków (metalotermia), jako składnik mieszanek oświetleniowych i zapalających do pocisków i rakiety.

MAGNEZ

MAGNEZ (łac. Magnez), Mg (czytaj „magnez”), pierwiastek chemiczny grupy IIA trzeciego okresu układu okresowego Mendelejewa (cm. OKRESOWY UKŁAD ELEMENTÓW MENDELEEWA), liczba atomowa 12, masa atomowa 24,305. Naturalny magnez składa się z trzech stabilnych nuklidów (cm. NUKLIDE): 24 Mg (78,60% wag.), 25 Mg (10,11%) i 26 Mg (11,29%). Konfiguracja elektronowa neutralnego atomu 1s 2 2s 2 P 6 3s 2 , zgodnie z którym magnez w stabilnych związkach jest dwuwartościowy (stopień utlenienia +2). Prosta substancja magnez jest lekkim, srebrzystobiałym, błyszczącym metalem.
Historia odkryć
Związki magnezu są znane człowiekowi od dawna. Łacińska nazwa pierwiastka pochodzi od nazwy starożytnego miasta Magnezja w Azji Mniejszej, w pobliżu którego znajdują się złoża mineralnego magnezytu (cm. MAGNEZYT). Magnez metaliczny po raz pierwszy uzyskał w 1808 roku angielski chemik G. Davy (cm. DAVY Humphrey). Podobnie jak w przypadku innych metali aktywnych – sodu, potasu, wapnia, Davy zastosował elektrolizę, aby otrzymać metaliczny magnez. Poddał elektrolizie zwilżoną mieszaninę białej magnezji (jej skład najwyraźniej zawierał tlenek magnezu MgO i wodorotlenek magnezu Mg(OH) 2) i tlenek rtęci HgO. W rezultacie Davy otrzymał amalgamat - stop nowego metalu z rtęcią. Po oddestylowaniu rtęci pozostał proszek nowego metalu, który Davy nazwał magnezem.
Magnez uzyskany przez Davy'ego był raczej brudny, czysty metaliczny magnez został po raz pierwszy uzyskany w 1828 roku przez francuskiego chemika A. Bussy'ego.
Będąc w naturze
Magnez jest jednym z dziesięciu pierwiastków występujących najczęściej w skorupie ziemskiej. Zawiera wagowo 2,35% magnezu. Ze względu na swoją wysoką aktywność chemiczną magnez nie występuje w postaci wolnej, ale jest zawarty w wielu minerałach - krzemianach, glinokrzemianach, węglanach, chlorkach, siarczanach itp. Zatem magnez jest zawarty w powszechnych krzemianach oliwinu (cm. OLIWIN)(Mg,Fe)2 i serpentyn (cm. SERPENTYNOWY) Mg6(OH)8. Minerały zawierające magnez, takie jak azbest, mają ogromne znaczenie praktyczne (cm. AZBEST (mineralny)), magnezyt (cm. MAGNEZYT), dolomit (cm. DOLOMIT) MgCO3CaCO3, biszofit (cm. BISCHOFIT) MgCl2 6H 2 O, karnalit (cm. KARNALIT) KCl MgCl 2 6H 2 O, epsomit (cm. EPSOMIT) MgSO 4 7H 2 O, kainit (cm. KAINIT) KCl·MgSO 4 ·3H 2 O, astrachanit Na 2 SO 4 ·MgSO 4 ·4H 2 O, itp. Magnez występuje w wodzie morskiej (4% Mg w suchej pozostałości), w naturalnych solankach i wielu wodach gruntowych.
Paragon
Typową przemysłową metodą wytwarzania metalicznego magnezu jest elektroliza stopu mieszaniny bezwodnych chlorków magnezu MgCl2, NaCl sodu i KCl potasu. W stopie tym chlorek magnezu ulega redukcji elektrochemicznej:
MgCl2 (elektroliza) = Mg + Cl2.
Roztopiony metal okresowo usuwa się z kąpieli elektrolizy i dodaje do niego nowe porcje surowców zawierających magnez. Ponieważ otrzymany w ten sposób magnez zawiera stosunkowo dużo zanieczyszczeń - w razie potrzeby około 0,1%, „surowy” magnez poddaje się dodatkowemu oczyszczaniu. W tym celu stosuje się rafinację elektrolityczną, topienie w próżni przy użyciu specjalnych dodatków - topników, które „usuwają” zanieczyszczenia z magnezu lub destylację (sublimację) metalu w próżni. Czystość rafinowanego magnezu sięga 99,999% i więcej.
Opracowano inną metodę pozyskiwania magnezu – termiczną. W tym przypadku koks służy do redukcji tlenku magnezu w wysokiej temperaturze:
MgO + C = Mg + CO
lub silikon. Zastosowanie krzemu umożliwia otrzymanie magnezu z surowców takich jak dolomit CaCO 3 ·MgCO 3 bez wstępnego oddzielania magnezu i wapnia. Reakcje z udziałem dolomitu zachodzą:
CaCO 3 MgCO 3 = CaO + MgO + 2CO 2,
2MgO + 2CaO + Si = Ca2SiO4 + 2Mg.
Zaletą metody termicznej jest możliwość uzyskania magnezu o wyższej czystości. Aby uzyskać magnez, wykorzystuje się nie tylko surowce mineralne, ale także wodę morską.
Fizyczne i chemiczne właściwości
Magnez metaliczny ma sześciokątną sieć krystaliczną. Temperatura topnienia 650°C, temperatura wrzenia 1105°C, gęstość 1,74 g/cm 3 (magnez jest metalem bardzo lekkim, lżejsze są tylko wapń i metale alkaliczne (cm. METALE ALKALICZNE)). Standardowy potencjał elektrody magnezu Mg/Mg 2+ wynosi –2,37 V. W szeregu standardowych potencjałów znajduje się za sodem i przed aluminium.
Powierzchnia magnezu pokryta jest gęstą warstwą tlenku MgO, która w normalnych warunkach niezawodnie chroni metal przed dalszym zniszczeniem. Dopiero po podgrzaniu metalu do temperatury powyżej około 600°C następuje zapalenie się w powietrzu. Magnez spala się emitując jasne światło, którego skład widmowy jest zbliżony do składu słonecznego. Dlatego w przeszłości fotografowie w warunkach słabego oświetlenia fotografowali w świetle płonącej taśmy magnezowej. Kiedy magnez spala się w powietrzu, tworzy się sypki biały proszek tlenku magnezu MgO:
2Mg + O2 = 2MgO.
Azotek magnezu Mg 3 N 2 powstaje również jednocześnie z tlenkiem:
3Mg + N2 = Mg3N2.
Magnez nie reaguje z zimną wodą (a dokładniej reaguje, ale niezwykle wolno), ale z gorącą wodą reaguje i tworzy się sypki biały osad wodorotlenku magnezu Mg(OH) 2:
Mg + 2H 2 O = Mg(OH) 2 + H 2.
Jeśli pasek magnezu zostanie podpalony i umieszczony w szklance wody, metal będzie się nadal palił. W tym przypadku wodór uwolniony podczas interakcji magnezu z wodą natychmiast zapala się w powietrzu. Spalanie magnezu przebiega w atmosferze dwutlenku węgla:
2Mg + CO2 = 2MgO + C.
Zdolność magnezu do spalania zarówno w wodzie, jak i w atmosferze dwutlenku węgla znacznie utrudnia gaszenie pożarów, w których palą się konstrukcje wykonane z magnezu lub jego stopów. (cm. TLENEK MAGNEZU)
Tlenek magnezu (cm. TLENEK MAGNEZU) MgO to biały, kruchy proszek, który nie reaguje z wodą. Wcześniej nazywano ją magnezją paloną lub po prostu magnezją. Tlenek ten ma właściwości zasadowe; reaguje z różnymi kwasami, na przykład:
MgO + 2HNO 3 = Mg(NO 3) 2 + H 2 O.
Zasada odpowiadająca temu tlenkowi, Mg(OH) 2, ma średnią moc, ale jest praktycznie nierozpuszczalna w wodzie. Można go uzyskać na przykład przez dodanie zasady do roztworu dowolnej soli magnezu:
2NaOH + MgSO4 = Mg(OH)2 + Na2SO4.
Ponieważ tlenek magnezu MgO nie tworzy zasad podczas interakcji z wodą, a zasada magnezu Mg(OH) 2 nie ma właściwości alkalicznych, magnez, w przeciwieństwie do swoich „towarzyszy” - wapnia, strontu i baru, nie jest metalem ziem alkalicznych.
Magnez metaliczny reaguje w temperaturze pokojowej z halogenami, na przykład z bromem:
Mg + Br2 = MgBr2.
Po podgrzaniu magnez reaguje z siarką, dając siarczek magnezu:
Mg + S = MgS.
Jeżeli w obojętnej atmosferze kalcynuje się mieszaninę magnezu i koksu, powstaje węglik magnezu o składzie Mg 2 C 3 (należy zauważyć, że najbliższy sąsiad magnezu w tej grupie – wapń – w podobnych warunkach tworzy węglik magnezu o składzie skład CaC2). Kiedy węglik magnezu rozkłada się z wodą, powstaje homolog acetylenu - propyn C 3 H 4:
Mg 2 C 3 + 4H 2 O = 2Mg(OH) 2 + C 3 H 4.
Dlatego Mg 2 C 3 można nazwać propylenem magnezowym.
Zachowanie magnezu jest podobne do zachowania litu metalu alkalicznego (cm. LIT)(przykład diagonalnego podobieństwa pierwiastków układu okresowego). Zatem magnez, podobnie jak lit, reaguje z azotem (reakcja magnezu z azotem zachodzi po podgrzaniu), w wyniku czego powstaje azotek magnezu:
3Mg + N2 = Mg3N2.
Podobnie jak azotek litu, azotek magnezu łatwo ulega rozkładowi w wodzie:
Mg 3 N 2 + 6H 2 O = 3Mg(OH) 2 + 2NH 3.
Magnez jest podobny do litu pod tym względem, że jego węglan MgCO3 i fosforan Mg3 (PO 4)2 są słabo rozpuszczalne w wodzie, podobnie jak odpowiednie sole litu.
Magnez działa podobnie do wapnia, że ​​obecność w wodzie rozpuszczalnych węglowodorów tych pierwiastków decyduje o twardości wody (cm. TWARDOŚĆ WODY). Podobnie jak w przypadku wodorowęglanu wapnia (patrz art. DO al (cm. WAPŃ)), twardość spowodowana wodorowęglanem magnezu Mg(HCO 3) 2 jest przejściowa. Podczas gotowania wodorowęglan magnezu Mg(HCO 3) 2 rozkłada się i jego główny węglan, hydroksywęglan magnezu (MgOH) 2 CO 3, wytrąca się:
2Mg(HCO 3) 2 = (MgOH) 2CO 3 + 3CO 2 + H 2 O.
Nadchloran magnezu Mg(ClO 4) 2, który energetycznie oddziałuje z parą wodną i dobrze osusza powietrze lub inny gaz przechodzący przez jego warstwę, jest nadal w praktycznym zastosowaniu. W tym przypadku tworzy się mocny krystaliczny hydrat Mg(ClO 4) 2 6H 2 O. Substancję tę można ponownie odwodnić poprzez ogrzewanie pod próżnią w temperaturze około 300°C. Nadchloran magnezu nazywany jest anhydronem ze względu na swoje właściwości osuszające.
Związki magnezoorganiczne mają ogromne znaczenie w chemii organicznej. (cm. ZWIĄZKI ORGANOMAGNEZU), zawierający wiązanie Mg-C. Szczególnie ważną rolę wśród nich odgrywa tzw. odczynnik Grignarda – związki magnezu o wzorze ogólnym RMgHal, gdzie R oznacza rodnik organiczny, a Hal = Cl, Br lub I. Związki te powstają w roztworach eterycznych w wyniku oddziaływania magnezu i odpowiedniego organicznego halogenu RHal i są wykorzystywane do najróżniejszych syntez.
Aplikacja
Większość wydobywanego magnezu jest wykorzystywana do produkcji różnych lekkich stopów magnezu. W składzie tych stopów, oprócz magnezu, zwykle znajdują się aluminium, cynk i cyrkon. Takie stopy są dość mocne i są stosowane w produkcji samolotów, produkcji przyrządów i do innych celów.
Wysoka aktywność chemiczna metalicznego magnezu pozwala na jego zastosowanie w magnezowo-termicznej produkcji metali takich jak tytan, cyrkon, wanad, uran itp. W tym przypadku magnez reaguje np. z tlenkiem lub fluorkiem powstałego metalu :
2Mg + TiO2 = 2MgO + Ti.
2Mg + UF4 = 2MgF2 + U.
Szeroko stosowanych jest wiele związków magnezu, zwłaszcza jego tlenek, węglan i siarczan.
Biologiczna rola magnezu
Magnez jest pierwiastkiem biogennym (cm. ELEMENTY BIOGENICZNE), stale obecny w tkankach wszystkich organizmów. Wchodzi w skład cząsteczki zielonego pigmentu roślin – chlorofilu. (cm. CHLOROFIL), uczestniczy w metabolizmie minerałów, aktywuje procesy enzymatyczne w organizmie, zwiększa odporność roślin na suszę. Bioluminescencja zachodzi przy udziale jonów Mg+ (cm. BIOLUMINESCENCJA) i szereg innych procesów biologicznych. Nawozy magnezowe - mąka dolomitowa, magnezja palona itp. - są szeroko stosowane w praktyce.
Magnez dostaje się do organizmu zwierząt i ludzi wraz z pożywieniem. Dzienne zapotrzebowanie człowieka na magnez wynosi 0,3-0,5 g. Ciało przeciętnego człowieka (o masie ciała 70 kg) zawiera około 19 g magnezu. Zaburzenia metabolizmu magnezu prowadzą do różnych chorób. W medycynie stosuje się preparaty magnezu - jego siarczan, węglan, magnezja palona.

słownik encyklopedyczny. 2009 .

Synonimy:

Zobacz, co oznacza „magnez” w innych słownikach:

- (nowe łac. magnium, z łac. magnezji). Srebrzysty metal stanowiący bazę tlenku magnezu. Słownik słów obcych zawartych w języku rosyjskim. Chudinov A.N., 1910. MAGNEZ jest błyszczącym metalem o srebrzystobiałym kolorze, pali się bardzo jasno na biało... ... Słownik obcych słów języka rosyjskiego

- (Magnez), Mg, pierwiastek chemiczny II grupy układu okresowego, liczba atomowa 12, masa atomowa 24,305; odnosi się do metali ziem alkalicznych; temperatura topnienia 650shC. Część chlorofilu. Magnez jest składnikiem stopów, materiałów oświetleniowych i zapalających... ... Nowoczesna encyklopedia

- (symbol Mg), pierwiastek metaliczny o srebrzystobiałej barwie, jeden z METALI ZIEM ALKALICZNYCH. Ósmy najpowszechniej występujący pierwiastek w skorupie ziemskiej. Po raz pierwszy został wyizolowany w 1808 roku przez Humphreya DAVY’ego. Niezbędny w żywieniu ludzi i zwierząt. Magnez zawsze... ... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny

Magnez- (Magnez), Mg, pierwiastek chemiczny II grupy układu okresowego, liczba atomowa 12, masa atomowa 24,305; odnosi się do metali ziem alkalicznych; temperatura topnienia 650°C. Część chlorofilu. Magnez jest składnikiem stopów, materiałów oświetleniowych i zapalających... ... Ilustrowany słownik encyklopedyczny

MAGNEZ, patrz magnezja. Słownik wyjaśniający Dahla. W I. Dahla. 1863 1866… Słownik wyjaśniający Dahla

- (łac. Magnez) Mg, pierwiastek chemiczny II grupy układu okresowego, liczba atomowa 12, masa atomowa 24,305. Nazwa pochodzi od nowołacińskiego słowa magnezja magnezja. Srebrny metal, bardzo lekki i trwały; gęstość 1,74 g/cm³, temperatura topnienia 650.C. Na… … Wielki słownik encyklopedyczny

Mg (łac. Magnez * a. magnez; n. Magnez; f. magnez; i. magnezio), chemiczny. pierwiastek okresowy grupy II. System Mendelejewa, godz. N. 12, o godz. m. 24.312. Naturalny M. składa się z mieszaniny stabilnych izotopów 24Mg (78,6%), 25Mg (10,11%) i... ... Encyklopedia geologiczna

Magnez jest pierwiastkiem głównej podgrupy drugiej grupy, trzeciego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych, o liczbie atomowej 12. Oznaczany jest symbolem Mg (łac. Magnez). Prosta substancja magnez (numer CAS: 7439-95-4) to lekki, kowalny metal o srebrzystobiałej barwie. W przyrodzie umiarkowanie rozpowszechniony. Podczas spalania wydziela się duża ilość światła i ciepła.

pochodzenie imienia

W 1695 roku z wody mineralnej Epsom Spring w Anglii wyizolowano sól, która miała gorzki smak i działanie przeczyszczające. Farmaceuci nazywali ją gorzką solą, a także solą Epsom lub Epsom. Minerał epsomit ma skład MgSO 4 · 7H 2 O. Łacińska nazwa pierwiastka pochodzi od nazwy starożytnego miasta Magnezja w Azji Mniejszej, w pobliżu którego znajdują się złoża mineralnego magnezytu.
Po raz pierwszy został wyizolowany w czystej postaci przez Sir Humphry'ego Davy'ego w 1808 roku.

Paragon

Typową przemysłową metodą wytwarzania metalicznego magnezu jest elektroliza stopu mieszaniny bezwodnych chlorków magnezu MgCl2 (bischofit), NaCl sodu i KCl potasu. Chlorek magnezu w stopie ulega redukcji elektrochemicznej:
MgCl2 (elektroliza) = Mg + Cl2.

Roztopiony metal okresowo usuwa się z kąpieli elektrolizy i dodaje do niego nowe porcje surowców zawierających magnez. Ponieważ otrzymany w ten sposób magnez zawiera stosunkowo dużo (ok. 0,1%) zanieczyszczeń, w razie potrzeby „surowy” magnez poddawany jest dodatkowemu oczyszczaniu. W tym celu stosuje się rafinację elektrolityczną, topienie w próżni przy użyciu specjalnych dodatków - topników, które „usuwają” zanieczyszczenia z magnezu lub destylację (sublimację) metalu w próżni. Czystość rafinowanego magnezu sięga 99,999% i więcej.
Opracowano inną metodę pozyskiwania magnezu – termiczną. W tym przypadku do redukcji tlenku magnezu w wysokich temperaturach stosuje się krzem lub koks:
MgO + C = Mg + CO

Zastosowanie krzemu umożliwia otrzymanie magnezu z surowców takich jak dolomit CaCO 3 ·MgCO 3 bez wstępnego oddzielania magnezu i wapnia. Reakcje z udziałem dolomitu zachodzą:
CaCO 3 MgCO 3 = CaO + MgO + 2CO 2,
2MgO + CaO + Si = CaSiO3 + 2Mg.

Zaletą metody termicznej jest możliwość uzyskania magnezu o wyższej czystości. Aby uzyskać magnez, wykorzystuje się nie tylko surowce mineralne, ale także wodę morską.

Właściwości fizyczne

Magnez to srebrzystobiały metal o sześciokątnej siatce, grupa przestrzenna P 6 3 /mmc. W normalnych warunkach powierzchnia magnezu pokryta jest trwałą warstwą ochronną z tlenku magnezu MgO, która ulega zniszczeniu pod wpływem ogrzewania na powietrzu do temperatury około 600°C, po czym metal spala się oślepiającym białym płomieniem, tworząc tlenek i azotek magnezu Mg 3 N 2. Gęstość magnezu w temperaturze 20°C wynosi 1,737 g/cm3, temperatura topnienia metalu wynosi t pl = 651°C, temperatura wrzenia t = 1103°C, przewodność cieplna w temperaturze 20°C wynosi 156 W/ (mK). Magnez o wysokiej czystości jest plastyczny, łatwo prasowany, walcowany i podatny na cięcie.

Właściwości chemiczne

Mieszanka sproszkowanego magnezu z nadmanganianem potasu KMnO 4 jest materiałem wybuchowym.
Gorący magnez reaguje z wodą:
Mg (deklarowany) + H2O = MgO + H2;

Zasady nie wpływają na magnez; łatwo rozpuszczają się w kwasach, uwalniając wodór:
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2;

Po podgrzaniu na powietrzu magnez spala się, tworząc tlenek; niewielka ilość azotku może również tworzyć się z azotem:
2Mg + O2 = 2MgO;
3Mg + N2 = Mg3N2

Związki magnezu są znane człowiekowi od bardzo dawna. Magnezyt (w języku greckim Magnhsia oliqV) był miękkim, białym, mydlanym minerałem (steatyt lub talk) występującym w regionie Magnesia w Tesalii. Po kalcynowaniu tego minerału uzyskano biały proszek, który stał się znany jako biała magnezja.

W 1695 r. N. Gro odparowując wodę mineralną ze źródła Epsom (Anglia) uzyskał sól o gorzkim smaku i działaniu przeczyszczającym (MgSO 4 · 7H 2 O). Kilka lat później okazało się, że w reakcji z sodą lub potasem sól ta tworzy biały, sypki proszek, taki sam, jaki powstaje przy kalcynowaniu magnezytu.

W 1808 roku angielski chemik i fizyk Humphry Davy poprzez elektrolizę lekko zwilżonej białej magnezji z tlenkiem rtęci jako katodą otrzymał amalgamat nowego metalu zdolnego do tworzenia białej magnezji. Nazywano go magnezem. Davy uzyskał zanieczyszczony metal, a czysty magnez wyizolował dopiero w 1829 roku francuski chemik Antoine Bussy (1794–1882).

Rozmieszczenie magnezu w przyrodzie i jego ekstrakcja przemysłowa.

Magnez występuje w skałach krystalicznych w postaci nierozpuszczalnych węglanów lub siarczanów, a także (w mniej dostępnej formie) w postaci krzemianów. Oszacowanie jego całkowitej zawartości zależy w istotny sposób od zastosowanego modelu geochemicznego, w szczególności od stosunku wagowego skał wulkanicznych i osadowych. Obecnie stosuje się wartości od 2 do 13,3%. Być może najbardziej rozsądną wartością jest 2,76%, co plasuje magnez na szóstym miejscu pod względem obfitości po wapniu (4,66%) i przed sodem (2,27%) i potasem (1,84%).

Duże obszary lądowe, takie jak Dolomity we Włoszech, składają się głównie z dolomitu mineralnego MgCa(CO 3) 2 . Istnieją również minerały osadowe magnezyt MgCO 3, epsomit MgSO 4 · 7H 2 O, karnalit K 2 MgCl 4 · 6H 2 O, langbeinit K 2 Mg 2 (SO 4) 3.

Złoża dolomitu występują na wielu innych obszarach, w tym w rejonie Moskwy i Leningradu. Bogate złoża magnezytu odkryto na środkowym Uralu i w regionie Orenburga. Największe złoże karnalitu jest zagospodarowywane w rejonie Solikamska. Krzemiany magnezu reprezentowane są przez minerał bazaltowy oliwin (Mg,Fe) 2 (SiO 4), steatyt (talk) Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2, azbest (chryzotyl) Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 i mika. Spinel MgAl 2 O 4 należy do kamieni szlachetnych.

Duże ilości magnezu występują w wodach mórz i oceanów oraz w naturalnych solankach ( cm. CHEMIA HYDROSFERY). W niektórych krajach stanowią one surowiec do produkcji magnezu. Pod względem zawartości pierwiastków metalicznych w wodzie morskiej ustępuje jedynie sodowi. Każdy metr sześcienny wody morskiej zawiera około 4 kg magnezu. Magnez występuje także w wodzie słodkiej, co wraz z wapniem decyduje o jej twardości.

Magnez zawsze występuje w roślinach, ponieważ wchodzi w skład chlorofilów.

Charakterystyka substancji prostych i przemysłowej produkcji metalicznego magnezu.

Magnez to srebrzystobiały, błyszczący metal, stosunkowo miękki, ciągliwy i kowalny. Jego wytrzymałość i twardość są minimalne w przypadku próbek odlewanych, wyższe w przypadku próbek prasowanych.

W normalnych warunkach magnez jest odporny na utlenianie w wyniku tworzenia silnej warstwy tlenkowej. Jednakże aktywnie reaguje z większością niemetali, zwłaszcza po podgrzaniu. Magnez zapala się w obecności halogenów (w obecności wilgoci), tworząc odpowiednie halogenki i pali się oślepiająco jasnym płomieniem w powietrzu, zamieniając się w tlenek MgO i azotek Mg 3 N 2:

2Mg (k) + O2 (g) = 2MgO (k) ; DG° = –1128 kJ/mol

3Mg (k) + N 2 (t) = Mg 3 N 2 (k); DG° = –401 kJ/mol

Pomimo niskiej temperatury topnienia (650°C) magnezu w powietrzu nie można stopić.

Pod wpływem wodoru pod ciśnieniem 200 atm w temperaturze 150°C magnez tworzy wodorek MgH2. Magnez nie reaguje z zimną wodą, ale wypiera wodór z wrzącej wody i tworzy wodorotlenek Mg(OH) 2:

Mg + 2H 2 O = Mg(OH) 2 + H 2

Pod koniec reakcji wartość pH (10,3) powstałego nasyconego roztworu wodorotlenku magnezu odpowiada równowadze:

W tym drugim przypadku powstałą mieszaninę tlenku węgla i oparów magnezu należy szybko schłodzić gazem obojętnym, aby zapobiec reakcji odwrotnej.

Światowa produkcja magnezu zbliża się do 400 tys. ton rocznie. Głównymi producentami są USA (43%), kraje WNP (26%) i Norwegia (17%). W ostatnich latach Chiny gwałtownie zwiększyły eksport magnezu. W Rosji jednymi z największych producentów magnezu są zakłady tytanowo-magnezowe w Bereznikach (obwód Perm) i zakłady magnezowe w Solikamsku. Produkcja magnezu odbywa się również w mieście Asbest.

Magnez jest najlżejszym materiałem konstrukcyjnym stosowanym na skalę przemysłową. Jego gęstość (1,7 g cm–3) jest mniejsza niż dwie trzecie gęstości aluminium. Stopy magnezu ważą cztery razy mniej niż stal. Ponadto magnez jest wysoce podatny na obróbkę skrawaniem i można go odlewać i ponownie obrabiać dowolnymi standardowymi metodami obróbki metalu (walcowanie, tłoczenie, ciągnienie, kucie, spawanie, lutowanie, nitowanie). Dlatego jego głównym zastosowaniem jest lekki metal konstrukcyjny.

Stopy magnezu zazwyczaj zawierają ponad 90% magnezu, a także 2–9% aluminium, 1–3% cynku i 0,2–1% manganu. Zachowanie wytrzymałości w wysokich temperaturach (do 450°C) ulega zauważalnej poprawie po dodaniu metali ziem rzadkich (na przykład prazeodymu i neodymu) lub toru. Stopy te można stosować na obudowy silników samochodowych, a także kadłuby samolotów i podwozia. Magnez wykorzystywany jest nie tylko w lotnictwie, ale także do produkcji schodów, chodników dokowych, platform ładunkowych, przenośników i wind, a także do produkcji sprzętu fotograficznego i optycznego.

Do aluminium przemysłowego dodaje się do 5% magnezu w celu poprawy właściwości mechanicznych, spawalności i odporności na korozję. Magnez stosowany jest także do ochrony katodowej innych metali przed korozją, jako odtleniacz i środek redukujący przy produkcji berylu, tytanu, cyrkonu, hafnu i uranu. Mieszanki proszku magnezowego z utleniaczami stosowane są w pirotechnice do sporządzania kompozycji oświetleniowych i zapalających.

Związki magnezu.

Dominujący stopień utlenienia (+2) magnezu zależy od jego konfiguracji elektronowej, energii jonizacji i wielkości atomów. Stopień utlenienia (+3) jest niemożliwy, gdyż trzecia energia jonizacji dla magnezu wynosi 7733 kJ mol –1. Energia ta jest znacznie wyższa, niż można skompensować tworzeniem dodatkowych wiązań, nawet jeśli są one w przeważającej mierze kowalencyjne. Przyczyny niestabilności związków magnezu na stopniu utlenienia (+1) są mniej oczywiste. Ocena entalpii tworzenia takich związków wskazuje, że muszą one być trwałe w stosunku do swoich pierwiastków składowych. Powodem nietrwałości związków magnezu(I) jest znacznie wyższa entalpia tworzenia związków magnezu(II), co powinno prowadzić do szybkiej i całkowitej dysproporcjonowania:

Mg(k) + Cl2 (g) = MgCl2(k);

D N° arr = –642 kJ/(mol MgCl2)

2Mg(k) + Cl2(g) = 2MgCl(k);

D N° arr = –250 kJ/(2 mol MgCl)

2MgCl(k) = Mg(k) + MgCl2(k);

D N° disprop = –392 kJ/(2 mol MgCl)

Jeśli można znaleźć drogę syntezy utrudniającą dysproporcjonowanie, można otrzymać takie związki. Istnieją dowody na powstawanie cząstek magnezu (I) podczas elektrolizy na elektrodach magnezowych. Zatem podczas elektrolizy NaCl na anodzie magnezowej uwalnia się wodór, a ilość magnezu utraconego przez anodę odpowiada ładunkowi +1,3. Podobnie podczas elektrolizy wodnego roztworu Na2SO4 ilość uwolnionego wodoru odpowiada utlenianiu wody przez jony magnezu, których ładunek odpowiada +1,4.

Większość soli magnezu jest dobrze rozpuszczalna w wodzie. Procesowi rozpuszczania towarzyszy niewielka hydroliza. Powstałe roztwory mają słabo kwaśne środowisko:

2+ + H2O + + H3O +

Związki magnezu z wieloma niemetalami, w tym węglem, azotem, fosforem i siarką, ulegają nieodwracalnej hydrolizie pod wpływem wody.

Wodorek magnezu skład MgH2 jest polimerem z mostkującymi atomami wodoru. Liczba koordynacyjna magnezu w nim wynosi 4. Struktura ta prowadzi do gwałtownego spadku stabilności termicznej związku. Wodorek magnezu łatwo utlenia się pod wpływem tlenu atmosferycznego i wody. Reakcjom tym towarzyszy duże uwolnienie energii.

Azotek magnezu Mg3N2. Tworzy żółtawe kryształy. W wyniku hydrolizy azotku magnezu powstaje hydrat amoniaku:

Mg 3 N 2 + 8H 2 O = 3Mg(OH) 2 + 2NH 3 H 2 O

Jeśli hydrolizę azotku magnezu prowadzi się w środowisku zasadowym, nie tworzy się hydrat amoniaku, lecz uwalnia się gazowy amoniak. Hydroliza w środowisku kwaśnym prowadzi do powstania kationów magnezu i amonu:

Mg 3 N 2 + 8H 3 O + = 3Mg 2+ + 2NH 4 + + 8H 2 O

Tlenek magnezu MgO nazywany jest magnezją spaloną. Otrzymuje się go przez wypalanie magnezytu, dolomitu, zasadowego węglanu magnezu, wodorotlenku magnezu, a także kalcynacji biszofitu MgCl 2 · 6H 2 O w atmosferze pary wodnej.

Reaktywność tlenku magnezu zależy od temperatury, w której jest on wytwarzany. Tlenek magnezu wytwarzany w temperaturze 500–700° C nazywany jest magnezją lekką. Łatwo reaguje z rozcieńczonymi kwasami i wodą, tworząc odpowiednie sole lub wodorotlenek magnezu oraz pochłania dwutlenek węgla i wilgoć z powietrza. Tlenek magnezu otrzymywany w temperaturze 1200–1600°C nazywany jest magnezją ciężką. Charakteryzuje się kwasoodpornością i wodoodpornością.

Tlenek magnezu jest szeroko stosowany jako materiał żaroodporny. Charakteryzuje się zarówno wysoką przewodnością cieplną, jak i dobrymi właściwościami elektroizolacyjnymi. Dlatego związek ten stosuje się w izolacji grzejników do lokalnego ogrzewania.

Lżejsze odmiany tlenku magnezu stosowane są do wytwarzania cementu magnezjowego i materiałów budowlanych na jego bazie, a także jako środek wulkanizujący w przemyśle gumowym.

Wodorotlenek magnezu Mg(OH) 2 tworzy bezbarwne kryształy. Rozpuszczalność tego związku jest niska (2,10 –4 mol/l w temperaturze 20°C). Można go przekształcić w roztwór pod wpływem soli amonowych:

Mg(OH) 2 + 2NH 4 Cl = MgCl 2 + 2NH 3 H 2 O

Wodorotlenek magnezu jest niestabilny termicznie i rozkłada się po podgrzaniu:

Mg(OH)2 = MgO + H2O

Na skalę przemysłową wodorotlenek magnezu wytwarza się poprzez wytrącanie wapnem z wody morskiej i solanek naturalnych.

Wodorotlenek magnezu jest łagodną zasadą, która w postaci wodnego roztworu (mleka magnezjowego) jest szeroko stosowana w celu zmniejszenia kwasowości soku żołądkowego. Ponadto, pomimo swojej miękkości, Mg(OH) 2 neutralizuje kwasy 1,37 razy bardziej niż wodorotlenek sodu NaOH i 2,85 razy więcej niż wodorowęglan sodu NaHCO 3.

Wykorzystywany jest także do produkcji tlenku magnezu, rafinacji cukru, oczyszczania wody w kotłowniach oraz jako składnik past do zębów.

Węglan magnezu MgCO 3 tworzy bezbarwne kryształy. Występuje naturalnie w postaci bezwodnej (magnezyt). Ponadto znane są penta-, tri- i monohydraty węglanu magnezu.

Rozpuszczalność węglanu magnezu bez dwutlenku węgla wynosi około 0,5 mg/l. W obecności nadmiaru dwutlenku węgla i wody węglan magnezu przekształca się w rozpuszczalny wodorowęglan, a podczas gotowania zachodzi proces odwrotny. Węglan i wodorowęglan reagują z kwasami, uwalniając dwutlenek węgla i tworząc odpowiednie sole. Po podgrzaniu węglan magnezu bez topienia rozkłada się:

MgCO3 = MgO + CO2

W procesie tym powstaje tlenek magnezu. Ponadto naturalny węglan magnezu jest materiałem wyjściowym do produkcji metalicznego magnezu i jego związków. Stosowany jest także jako nawóz oraz w celu zmniejszenia zakwaszenia gleby.

Luźny proszek węglanu magnezu wsypuje się pomiędzy podwójne ściany zbiorników magazynujących ciekły tlen. Ta izolacja termiczna jest tania i niezawodna.

Siarczan magnezu MgSO4 znany jest w stanie bezwodnym, a także w postaci różnych hydratów. Kizeryt MgSO 4 ·H 2 O, epsomit MgSO 4 ·7H 2 O i heksahydrat MgSO 4 ·6H 2 O występują w przyrodzie.

W medycynie wykorzystuje się siedmiowodny siarczan magnezu MgSO 4 · 7H 2 O, powszechnie znany jako sól Epsom lub gorzka sól. Związek ten ma działanie przeczyszczające. Podczas wlewów domięśniowych lub dożylnych siarczan magnezu łagodzi stany drgawkowe i zmniejsza skurcze naczyń.

Siarczan magnezu stosowany jest w przemyśle tekstylnym i papierniczym jako zaprawa barwiąca, jako środek obciążający do bawełny i jedwabiu oraz jako wypełniacz papierowy. Służy jako surowiec do produkcji tlenku magnezu.

Azotan magnezu Mg(NO 3) 2 to bezbarwne, higroskopijne kryształy. Rozpuszczalność w wodzie w temperaturze 20°C wynosi 73,3 g na 100 g. Heksahydrat krystalizuje z roztworów wodnych. Powyżej 90°C odwadnia się do monohydratu. Następnie wodę oddziela się poprzez częściową hydrolizę i rozkład do tlenku magnezu. Proces ten wykorzystywany jest do syntezy tlenku magnezu o wysokiej czystości. Z azotanu magnezu otrzymuje się azotany innych metali, a także różne związki magnezu. Ponadto azotan magnezu wchodzi w skład złożonych nawozów i mieszanin pirotechnicznych.

Nadchloran magnezu Mg(ClO 4) 2 tworzy bardzo higroskopijne, bezbarwne kryształy. Jest dobrze rozpuszczalny w wodzie (99,6 g na 100 g) i rozpuszczalnikach organicznych. Heksahydrat krystalizuje z roztworów wodnych. Stężone roztwory nadchloranu magnezu w rozpuszczalnikach organicznych i jego solwatach z cząsteczkami środka redukującego są wybuchowe.

Częściowo uwodniony nadchloran magnezu, zawierający 2–2,5 cząsteczki wody, produkowany jest pod nazwą handlową „anhydron”. Aby otrzymać bezwodny nadchloran magnezu, suszy się go w próżni w temperaturze 200–300°C. Stosowany jest jako gazowy środek osuszający. Pochłania nie tylko parę wodną, ​​ale także amoniak, opary alkoholu, aceton i inne substancje polarne.

Nadchloran magnezu stosuje się jako katalizator acylowania w reakcji Friedela-Craftsa, a także jako środek utleniający w mikroanalizie.

Fluorek magnezu MgF 2 jest słabo rozpuszczalny w wodzie (0,013 g na 100 g w temperaturze 25 ° C). Występuje naturalnie jako minerał selait. Fluorek magnezu otrzymuje się w reakcji siarczanu lub tlenku magnezu z kwasem fluorowodorowym lub chlorkiem magnezu z fluorkiem potasu lub amonu.

Fluorek magnezu wchodzi w skład topników, szkieł, ceramiki, emalii, katalizatorów, mieszanin do produkcji sztucznej miki i azbestu. Ponadto jest materiałem optycznym i laserowym.

Chlorek magnezu MgCl2 jest jedną z najważniejszych soli magnezu w przemyśle. Jego rozpuszczalność wynosi 54,5 g na 100 g wody w temperaturze 20°C. Stężone wodne roztwory chlorku magnezu rozpuszczają tlenek magnezu. Z powstałych roztworów krystalizuje MgCl 2 mMg(OH) 2 nH 2 O. Związki te wchodzą w skład cementów magnezjowych.

Chlorek magnezu tworzy krystaliczne hydraty z 1, 2, 4, 6, 8 i 12 cząsteczkami wody. Wraz ze wzrostem temperatury maleje liczba cząsteczek wody krystalizacyjnej.

W naturze chlorek magnezu występuje w postaci minerałów biszofitu MgCl 2 · 6H 2 O, chlorku magnezytu MgCl 2 i karnalitu. Występuje w wodzie morskiej, solance ze słonych jezior i niektórych solankach podziemnych.

Do produkcji metalicznego magnezu i tlenku magnezu stosuje się bezwodny chlorek magnezu, a do produkcji cementów magnezowych stosuje się sześciowodzian. Jako środek chłodzący i przeciw zamarzaniu stosuje się wodny roztwór chlorku magnezu. Służy jako środek odladzający na lotniskach, torach kolejowych i rozjazdach, a także przeciw zamarzaniu węgla i rud. Drewno impregnowane jest roztworem chlorku magnezu w celu nadania mu odporności ogniowej.

Bromek magnezu MgBr 2 jest dobrze rozpuszczalny w wodzie (101,5 g na 100 g w temperaturze 20°C). Z roztworów wodnych krystalizuje od –42,7 do 0,83°C w postaci dekahydratu, w wyższych temperaturach – w postaci heksahydratu. Tworzy liczne solwaty krystaliczne, takie jak MgB 2 6ROH (R = Me, Et, Pr), MgBr 2 6Me 2 CO, MgBr 2 3Et 2 O, a także aminy MgBr 2 N NH3 ( N = 2–6).

Złożone związki magnezu. W roztworach wodnych jon magnezu występuje w postaci kompleksu wodnego 2+. W rozpuszczalnikach niewodnych, takich jak ciekły amoniak, jon magnezu tworzy kompleksy z cząsteczkami rozpuszczalnika. Z takich roztworów zwykle krystalizują solwaty soli magnezu. Znanych jest kilka kompleksów halogenkowych typu MX 4 2–, gdzie X oznacza anion halogenkowy.

Wśród złożonych związków magnezu szczególne znaczenie mają chlorofile, będące modyfikowanymi kompleksami porfirynowymi magnezu. Są niezbędne do fotosyntezy u roślin zielonych.

Związki magnezoorganiczne. Dla magnezu otrzymano wiele związków zawierających wiązania metal-węgiel. Szczególnie dużo badań poświęcono odczynnikom Grignarda RMgX (X = Cl, Br, I).

Odczynniki Grignarda to najważniejsze metaloorganiczne związki magnezu i prawdopodobnie najczęściej stosowane odczynniki metaloorganiczne. Wynika to z łatwości ich produkcji i wszechstronności syntetycznej. Ustalono, że w roztworze związki te mogą zawierać różnorodne cząstki chemiczne znajdujące się w równowadze ruchomej.

Odczynniki Grignarda zwykle wytwarza się przez powolne dodawanie halogenku organicznego do zawiesiny wiórków magnezowych w odpowiednim rozpuszczalniku, przy energicznym mieszaniu i przy całkowitym braku powietrza i wilgoci. Reakcja zwykle rozpoczyna się powoli. Może zostać zainicjowany przez mały kryształ jodu, który niszczy warstwę ochronną na powierzchni metalu.

Odczynniki Grignarda są szeroko stosowane do syntezy alkoholi, aldehydów, ketonów, kwasów karboksylowych, estrów i amidów i są prawdopodobnie najważniejszymi odczynnikami do tworzenia wiązań węgiel-węgiel, a także wiązań pomiędzy atomami węgla i innymi pierwiastkami (azot, tlen, siarka itp.) .d.).

Związki R2Mg zwykle rozkładają się pod wpływem ogrzewania. W stanie krystalicznym mają strukturę liniowych polimerów z mostkującymi grupami alkilowymi. Związek MgMe 2 jest nielotnym polimerem, trwałym do ~250°C, nierozpuszczalnym w węglowodorach i słabo rozpuszczalnym w eterze. Związek MgEt 2 i wyższe homologi są bardzo podobne do MgMe 2, ale rozkładają się w niższych temperaturach (175–200 ° C), tworząc odpowiedni alken i MgH 2 w reakcji odwrotnej do ich powstawania. MgPh 2 jest również do nich podobny; jest nierozpuszczalny w benzenie, rozpuszcza się w eterze, tworząc monomeryczny kompleks MgPh 2 · 2Et 2 O i rozkłada się w temperaturze 280 ° C, tworząc Ph 2 i metaliczny magnez.

Biologiczna rola magnezu.

Zielone liście roślin zawierają chlorofile, czyli kompleksy porfiryn zawierające magnez, biorące udział w fotosyntezie.

Magnez bierze również udział w procesach biochemicznych zachodzących w organizmach zwierząt. Jony magnezu są niezbędne do inicjacji enzymów odpowiedzialnych za konwersję fosforanów, za przekazywanie impulsów nerwowych i za metabolizm węglowodanów. Biorą także udział w skurczu mięśni, który jest inicjowany przez jony wapnia.

Kilka lat temu naukowcy z Uniwersytetu Minnesota w USA odkryli, że skorupki jaj są tym mocniejsze, im więcej zawierają magnezu.

Ciało osoby dorosłej ważącej 65 kg zawiera około 20 g magnezu (głównie w postaci jonów). Większość koncentruje się w kościach. W płynie wewnątrzkomórkowym obecne są kompleksy magnezu z ATP i ADP.

Dzienne zapotrzebowanie na ten pierwiastek wynosi 0,35 g. Przy monotonnej diecie, braku zielonych warzyw i owoców, a także przy alkoholizmie często dochodzi do niedoborów magnezu. Szczególnie bogate w magnez są morele, brzoskwinie i kalafior. Występuje także w zwykłej kapuście, ziemniakach i pomidorach.

Statystyki pokazują, że mieszkańcy obszarów o cieplejszym klimacie rzadziej doświadczają skurczów naczyń krwionośnych niż mieszkańcy północy. Uważa się, że przyczyną tego są nawyki żywieniowe panujące w zimnych regionach. Jedzą mniej owoców i warzyw, co oznacza, że ​​otrzymują mniej magnezu.

Badania francuskich biologów wykazały, że krew osób zmęczonych zawiera mniej magnezu niż osób wypoczętych. Uważa się, że dieta bogata w magnez powinna pomóc lekarzom w walce z tak poważną chorobą, jak przepracowanie.

Elena Savinkina