Magnesium | |||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
← Natrium | Aluminium → | |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
Udseende af et simpelt stof | |||||||||||||||||||||
magnesium krystaller | |||||||||||||||||||||
Atom egenskaber | |||||||||||||||||||||
Navn, symbol, nummer | Magnesium / Magnesium (Mg), 12 | ||||||||||||||||||||
Gruppe , punktum , blok |
2 (forældet 2), 3, s-element |
||||||||||||||||||||
Atommasse ( molær masse ) |
[24.304; 24.307] [komm. 1] [1] a. e. m. ( g / mol ) | ||||||||||||||||||||
Elektronisk konfiguration |
[Ne] 3s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 |
||||||||||||||||||||
Atomradius | 160 kl | ||||||||||||||||||||
Kemiske egenskaber | |||||||||||||||||||||
kovalent radius | 136 kl | ||||||||||||||||||||
Ion radius | 66 (+2e) kl | ||||||||||||||||||||
Elektronegativitet | 1,31 (Pauling-skala) | ||||||||||||||||||||
Elektrodepotentiale | -2,37 V | ||||||||||||||||||||
Oxidationstilstande | 0, +2 | ||||||||||||||||||||
Ioniseringsenergi (første elektron) |
737,3 (7,64) kJ / mol ( eV ) | ||||||||||||||||||||
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof | |||||||||||||||||||||
Tæthed ( i.a. ) | 1.738 [2] g/cm³ | ||||||||||||||||||||
Smeltetemperatur | 650 °C (923 K) [2] | ||||||||||||||||||||
Kogetemperatur | 1090 °C (1363 K) [2] | ||||||||||||||||||||
Oud. fusionsvarme | 9,20 kJ/mol | ||||||||||||||||||||
Oud. fordampningsvarme | 131,8 kJ/mol | ||||||||||||||||||||
Molær varmekapacitet | 24,90 [3] J/(K mol) | ||||||||||||||||||||
Molært volumen | 14,0 cm³ / mol | ||||||||||||||||||||
Krystalgitteret af et simpelt stof | |||||||||||||||||||||
Gitterstruktur | Sekskantet | ||||||||||||||||||||
Gitterparametre | a = 0,32029 nm, c = 0,52000 nm | ||||||||||||||||||||
c / a -forhold | 1,624 | ||||||||||||||||||||
Debye temperatur | 318K _ | ||||||||||||||||||||
Andre egenskaber | |||||||||||||||||||||
Varmeledningsevne | (300 K) 156 W/(m K) | ||||||||||||||||||||
CAS nummer | 7439-95-4 | ||||||||||||||||||||
Emissionsspektrum | |||||||||||||||||||||
længst levede isotoper | |||||||||||||||||||||
|
12 | Magnesium |
mg24.305 | |
3s 2 |
Magnesium ( kemisk symbol - Mg , fra lat. Magnesium ) er et kemisk grundstof af den 2. gruppe (ifølge den forældede klassifikation - hovedundergruppen af den anden gruppe, IIA), den tredje periode af det periodiske system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 12.
Det simple stof magnesium er et let, formbart , sølvhvidt jordalkalimetal .
I 1695 blev salt isoleret fra mineralvandet fra Epsom - kilden i England , som havde en bitter smag og afførende virkning. Apoteker kaldte det "bittersalt" såvel som "engelsk" eller " epsomsalt ". Mineralet epsomit er et hydreret magnesiumsulfat og har den kemiske formel MgSO 4 · 7H 2 O. Det latinske navn på grundstoffet kommer fra navnet på den antikke by Magnesia i Lilleasien , i nærheden af hvilken der er aflejringer af mineralsk magnesit .
I 1792 isolerede Anton von Ruprecht et ukendt metal fra hvid magnesia ved reduktion med kul, som han kaldte østrig . " Austrium " viste sig senere at være magnesium af ekstrem lav renhed, da udgangsmaterialet var stærkt forurenet med jern [4] .
I 1809 opnåede den engelske kemiker Humphrey Davy ved hjælp af elektrolyse af en fugtet blanding af magnesia og kviksølvoxid et amalgam af et ukendt metal, som han gav navnet "magnesium", som har overlevet den dag i dag i mange lande. I Rusland er navnet "magnesium" siden 1831 blevet vedtaget. I 1829 opnåede den franske kemiker A. Bussy magnesium ved at reducere dets smeltede chlorid med kaliummetal . I 1830 opnåede M. Faraday magnesium ved elektrolyse af smeltet magnesiumchlorid .
Naturligt magnesium består af en blanding af 3 stabile isotoper 24 Mg, 25 Mg og 26 Mg med en molær koncentration i blandingen på henholdsvis 78,6%, 10,1% og 11,3%.
Alle de andre 19 isotoper er ustabile, den længstlevende er 28 mg med en halveringstid på 20,915 timer.
Magnesium clark - 1,98% (19,5 kg / t). Dette er et af de mest almindelige elementer i jordskorpen . Store mængder magnesium findes i havvand i form af en saltopløsning. De vigtigste mineraler med et højt masseindhold af magnesium:
Magnesianske salte findes i store mængder i saltforekomsterne i selvbærende søer . Aflejringer af karnallit af sedimentær oprindelse findes i mange lande.
Magnesit dannes overvejende under hydrotermiske forhold og relateret til middeltemperatur hydrotermiske aflejringer . Dolomit er også en vigtig magnesiumråvare. Dolomitaflejringer er udbredte, deres reserver er enorme. De er genetisk beslægtet med karbonat sedimentære lag, og de fleste af dem er af prækambrisk eller permisk geologisk alder. Dolomitaflejringer dannes ved sedimentation, men kan også forekomme, når kalksten udsættes for hydrotermiske opløsninger , grundvand eller overfladevand.
Et ekstremt sjældent mineral er naturligt magnesium, som dannes ved at reducere gasstrømme og først blev opdaget i 1991 i kystaflejringer i Chona (Østlige Sibirien) [5] [6] , og derefter i lavaer i Sydgissar (Tadsjikistan) [7] .
I 1995 var størstedelen af verdens magnesiumproduktion koncentreret i USA (43 %), SNG-landene (26 %) og Norge (17 %), mens Kinas andel af markedet er stigende [8] [9] .
Den sædvanlige industrielle metode til at opnå metallisk magnesium er elektrolyse af en blanding af vandfri magnesiumchlorid MgCl 2 ( bischofit ), natrium NaCl og kalium KCl . Magnesiumchlorid undergår elektrokemisk reduktion i smelten:
Det smeltede metal tages med jævne mellemrum fra elektrolysebadet, og der tilsættes nye portioner magnesiumholdige råvarer. Da det på denne måde opnåede magnesium indeholder en relativt stor mængde (ca. 0,1%) urenheder, udsættes "rå" magnesium om nødvendigt for yderligere oprensning. Til dette formål anvendes elektrolytisk raffinering , vakuumomsmeltning med brug af specielle additiver - flusmidler , som fjerner urenheder fra magnesium, eller destillation ( sublimering ) af metallet i vakuum . Renheden af raffineret magnesium når 99,999% og højere.
Der er også udviklet en anden metode til at opnå magnesium - termisk. I dette tilfælde bruges silicium eller koks til at reducere magnesiumoxid ved høj temperatur :
Anvendelsen af silicium gør det muligt at opnå magnesium fra råmaterialer som CaCO 3 ·MgCO 3 dolomit uden foreløbig adskillelse af magnesium og calcium. Reaktioner fortsætter med deltagelse af dolomit, første dolomit affyres:
Derefter kraftig opvarmning med silicium:
Fordelen ved den termiske proces er, at den gør det muligt at opnå magnesium med højere renhed. For at opnå magnesium bruges ikke kun mineralske råvarer , men også havvand.
Magnesium er et sølv-hvidt metal med et sekskantet gitter , har en metallisk glans; rumgruppe P 6 3 / mmc , gitterparametre a = 0,32029 nm, c = 0,52000 nm, Z = 2. Under normale forhold er magnesiumoverfladen dækket af en ret kraftig beskyttende film af magnesiumoxid MgO, som ødelægges ved opvarmning i luft til 560 °C [1] , hvorefter metallet brænder med en blændende hvid flamme og danner magnesiumoxid og nitrid Mg 3 N 2 . Magnesiums antændelseshastighed er meget højere end hastigheden af håndtilbagetrækning, derfor, når magnesium sættes i brand, har en person ikke tid til at trække sin hånd tilbage og bliver forbrændt . . Det er tilrådeligt kun at se på forbrænding af magnesium gennem mørke briller eller glas, da der ellers er risiko for at få en let forbrænding af nethinden og blive blind i et stykke tid.
Densiteten af magnesium ved 20 °C er 1,738 g/cm³, smeltepunktet er 650 °C, kogepunktet er 1090 °C [2] , den termiske ledningsevne ved 20 °C er 156 W/(m K).
Magnesium af høj renhed er sejt, godt presset, valset og bearbejdeligt.
Ved en temperatur T c \u003d 0,0005 K går magnesium (Mg) over i den superledende tilstand .
Når det opvarmes i luft, brænder magnesium og danner et oxid og en lille mængde nitrid. I dette tilfælde frigives en stor mængde varme og lys:
kJMagnesium brænder godt selv i kuldioxid:
Varmt magnesium reagerer kraftigt med vand, hvilket resulterer i, at brændende magnesium ikke kan slukkes med vand:
Det er også muligt at reagere:
Alkalier virker ikke på magnesium, det opløses i syrer med en hurtig frigivelse af brint:
En blanding af magnesiumpulver reagerer eksplosivt med stærke oxidationsmidler, såsom tørt kaliumpermanganat .
Det skal også nævnes Grignard-reagenser , dvs. alkyl- eller arylmagnesiumhalogenider:
Hvor Hal = I, Br, sjældent Cl.
Magnesiummetal er et stærkt reduktionsmiddel, der bruges i industrien til at reducere titanium til metal fra titantetrachlorid og uranmetal fra dets tetrafluorid .
Det bruges til at opnå lette og ultralette støbelegeringer (flykonstruktion, bilproduktion) samt i pyroteknik og militære anliggender til fremstilling af belysning og brandraketter. Siden anden halvdel af det 20. århundrede er magnesium i sin rene form og som en del af en legering af silicium med jern - ferrosiliciummagnesium, blevet meget brugt i jernstøberier på grund af opdagelsen af dets evne til at påvirke formen af grafit i støbt jern, hvilket gjorde det muligt at skabe nye unikke strukturelle materialer til maskinteknik - højstyrke støbejern (støbejern med sfærisk grafit - ChShG og støbejern med vermicular form af grafit - ChVG), der kombinerer egenskaberne af støbejern og stål.
Magnesiumbaserede legeringer er et vigtigt strukturelt materiale i rumfarts-, luftfarts- og bilindustrien på grund af deres lethed og styrke. Motorkrumtaphusene på Druzhba -kædesaven og Zaporozhets -bilen , samt en række andre maskiner, var lavet af magnesiumlegering. Nu produceres alufælge af denne legering.
Magnesium i form af et rent metal, såvel som dets kemiske forbindelser (bromid, perchlorat) bruges til produktion af energikrævende elektriske backup-batterier (f.eks. magnesium-perkloratcelle , svovl-magnesium-celle , bly-chlorid- magnesiumcelle , sølvklorid-magnesium-celle , kobberchlorid-magnesium-celle , magnesium-vanadium-element , etc.) og tørre grundstoffer ( mangan-magnesium-element , bismuth-magnesium-element , magnesium-m-DNB-element , etc.). Magnesiumbaserede kemiske strømkilder er karakteriseret ved meget høje værdier af specifikke energikarakteristika og høj EMF .
Magnesiumhydrid er en af de mest rummelige brintakkumulatorer, der bruges til dets kompakte opbevaring og produktion.
Magnesiumoxid MgO anvendes som et ildfast materiale til fremstilling af digler og specialforinger i metallurgiske ovne.
Magnesiumperchlorat, Mg (ClO 4 ) 2 - (anhydron) bruges til dybtørring af gasser i laboratorier og som elektrolyt til kemiske strømkilder ved hjælp af magnesium.
Magnesiumfluorid MgF 2 - i form af syntetiske enkeltkrystaller, det bruges i optik (linser, prismer).
Magnesiumbromid MgBr 2 - som elektrolyt til kemiske backupstrømkilder.
Magnesiums egenskab til at brænde med en blændende hvid flamme er meget brugt i militær teknologi til fremstilling af lys- og signalraketter, sporkugler og projektiler og brandbomber. Blandet med passende oxidationsmidler er det også den vigtigste ladningskomponent i flashbang ammunition .
Magnesium er et livsvigtigt element, der findes i alle kroppens væv og er nødvendigt for cellernes normale funktion. Deltager i de fleste metaboliske reaktioner , i reguleringen af transmissionen af nerveimpulser og i muskelsammentrækning, har en krampeløsende og blodpladehæmmende virkning. Magnesiumoxid og salte bruges traditionelt i medicin i kardiologi , neurologi og gastroenterologi ( asparcam , magnesiumsulfat , magnesiumcitrat ). Samtidig er brugen af magnesiumsalte i kardiologien med et normalt niveau af magnesiumioner i blodet utilstrækkeligt underbygget [10] .
Magnesiumpulver med oxiderende tilsætningsstoffer ( bariumnitrat , kaliumpermanganat , natriumhypochlorit , kaliumchlorat osv.) blev brugt (og bruges nu i sjældne tilfælde) til fotografering i kemiske lommelygter (magnesiumlommelygte).
Magnesium-svovl-batterier er et af de mest lovende, som teoretisk overgår kapaciteten af lithium-ion-batterier, men indtil videre er denne teknologi på stadiet af laboratorieforskning på grund af uoverkommeligheden af nogle tekniske forhindringer [11] .
Produktionen i Rusland er koncentreret om to virksomheder: byen Solikamsk (SMZ) og byen Berezniki (AVISMA). Den samlede produktivitet er cirka 35 tusinde tons om året [12] .
Rang | Land | Produktion (tusind tons) |
---|---|---|
— | Hele verden | 6.970 |
en | Kina | 4.900 |
2 | Rusland | 400 |
3 | Kalkun | 300 |
fire | Spanien | 280 |
5 | Østrig | 200 |
6 | Slovakiet | 200 |
7 | Brasilien | 150 |
otte | Australien | 130 |
9 | Grækenland | 115 |
ti | Nordkorea | 80 |
elleve | Indien | 60 |
— | Andre lande | 150 |
Magnesiumbarrerpriserne i 2006 var i gennemsnit $ 3 /kg. I 2012 var magnesiumpriserne omkring 2,8-2,9 USD/kg.
Magnesiumforbindelser er af lav toksicitet (med undtagelse af salte af sådanne toksiske syrer som blåsyre , salpetersyre , flussyre , krom ).
Magnesium er et af de vigtige biogene grundstoffer, der findes i betydelige mængder i dyrs og planters væv ( klorofyler ). Dets biologiske rolle skyldes sandsynligvis udskiftningen af jernholdigt jern efter dets globale oxidation til jern(III)jern i fotosynteseprocessen [13] .
Magnesium er en cofaktor i mange enzymatiske reaktioner. Magnesium er nødvendigt for omdannelsen af kreatinfosfat til ATP , et nukleotid , der er den universelle energileverandør i levende celler i kroppen. Magnesium er essentielt i alle stadier af proteinsyntesen. Det er involveret i at opretholde den normale funktion af nervesystemet og hjertemusklen, har en vasodilaterende effekt, stimulerer galdesekretion, øger tarmmotiliteten, hvilket hjælper med at fjerne kolesterol fra kroppen [14] .
Magnesiumabsorption hæmmes af tilstedeværelsen af phytin og overskydende fedt og calcium i kosten [14] . En mangel på magnesium i kroppen kan vise sig på forskellige måder: søvnløshed , kronisk træthed , osteoporose , gigt , fibromyalgi , migræne , muskelkramper og spasmer , hjertearytmi , forstoppelse , præmenstruelt syndrom (PMS) . Ved svedtendens, hyppig brug af afføringsmidler og diuretika, alkohol, høj psykisk og fysisk stress (primært under stress og hos atleter), øges behovet for magnesium.
Det meste magnesium findes i hvedeklid, græskarkerner, kakaopulver. Fødevarer rige på magnesium omfatter også sesam , klid , nødder . Imidlertid gør overfloden af phytin i disse produkter det svært at fordøje, så kun grønne grøntsager kan tjene som en pålidelig kilde til magnesium. Der er meget lidt magnesium i brød, mejeriprodukter, kød og andre daglige fødevarer fra det moderne menneske. Det daglige indtag af magnesium er ca. 300 mg for kvinder og 400 mg for mænd (det antages, at ca. 30% af magnesium absorberes).
Når du bruger vitamin-mineralkomplekser indeholdende magnesium, skal det huskes, at hvis det indtages overdrevent, er en overdosis mulig, ledsaget af et fald i blodtrykket, kvalme, opkastning, depression af centralnervesystemet, nedsatte reflekser, ændringer i elektrokardiogram, respirationsdepression, koma, hjertestop, respiratorisk lammelse, anurisk syndrom [15] .
Der bør også udvises forsigtighed, når man tager magnesium hos personer med nyresvigt .
Etage | Alder | Dagligt indtag af magnesium, mg / dag | Øvre grænse, mg/dag |
---|---|---|---|
babyer | 0 til 6 måneder | tredive | Ikke bestemt |
babyer | 7 til 12 måneder | 75 | Ikke bestemt |
Børn | 1 til 3 år | 80 | 145 |
Børn | 4 til 8 år gammel | 130 | 240 |
Børn | 9 til 13 år | 240 | 590 |
Piger | 14 til 18 år | 360 | 710 |
Unge | 14 til 18 år | 410 | 760 |
Mænd | fra 19 til 30 år | 400 | 750 |
Mænd | 31 år og ældre | 420 | 770 |
Kvinder | fra 19 til 30 år | 310 | 660 |
Kvinder | 31 år og ældre | 320 | 670 |
Gravid kvinde | 14 til 18 år | 400 | 750 |
Gravid kvinde | fra 19 til 30 år | 350 | 700 |
Gravid kvinde | 31 år og ældre | 360 | 710 |
ammende kvinder | 14 til 18 år | 360 | 710 |
ammende kvinder | fra 19 til 30 år | 310 | 660 |
ammende kvinder | 31 år og ældre | 320 | 670 |
Ordbøger og encyklopædier |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Elektrokemisk aktivitet serie af metaller | |
---|---|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , |
_ | Magnesiumforbindelser|
---|---|
|