Magnezijum je lagani srebrno-bijeli metal, sjajan, ali bez sjaja na zraku zbog stvaranja zaštitnog oksidnog filma na njegovoj površini. Hemijska formula magnezijum – Mg. 12 - atomski broj magnezijuma u periodnom sistemu hemijski elementi DI. Mendeljejev.
Magnezijum je prilično čest u zemljinoj kori. U tom pogledu ispred magnezijuma su samo kiseonik, silicijum, aluminijum, gvožđe i kalcijum. U prirodi se javlja u obliku jedinjenja. Najvažniji minerali koji sadrže magnezij su magnezit MgCO 3 i dvostruku sol dolomit CaMg 2 . Ogromne rezerve magnezijuma nalaze se u morima i okeanima u obliku MgCl 2. Nauka poznaje oko 1.500 minerala. A skoro 200 njih sadrži magnezijum.
Dobijanje magnezijuma
Kako je otkriven magnezijum?
Godine 1695., engleski doktor Crewe je izvršio testove mineralna voda iz izvora u blizini grada Epsom. Kada je ova voda isparila, na zidovima posude nastala je bijela so gorkog okusa. Ova so je imala lekovita svojstva. Farmaceuti su ovu sol nazvali Epsom soli ili Epsom soli. Sol je kasnije nazvana bijelim magnezijem zbog sličnosti s bijelim prahom koji je dobiven kalciniranjem minerala otkrivenog u blizini grčkog grada Magnezije.
Metalni magnezijum prvi je nabavio 1808. godine britanski hemičar Humphry Davy. Davy je elektrolizirao mješavinu bijelog magnezija i živinog oksida. Kao rezultat toga, dobio je leguru žive i nepoznatog metala. Nakon što je izolovao metal, Davy je predložio da ga nazove magnezijumom. Ali magnezijum koji je dobio Davy sadržavao je nečistoće. Čisti magnezijum, bez nečistoća, dobio je tek 1829. godine francuski hemičar Antoine Bussy.
Hemijska svojstva magnezijuma
Magnezijum je aktivan metal. I kao i svi aktivni metali, dobro gori. U normalnim uvjetima, njegova površina je zaštićena oksidnim filmom. Ali kada se zagrije na 600 stepeni, film se uništava i magnezijum reaguje sa kiseonikom. Produkt sagorevanja magnezijuma je magnezijum oksid, beli prah.
2Mg + O2 = 2MgO
Prilikom sagorijevanja oslobađa se mnogo topline i svjetlosti. Štaviše, prema njegovoj spektralnoj analizi, svetlost tokom sagorevanja magnezijuma je skoro ista kao sunčeva svetlost. Ovu nekretninu koristili su prvi fotografi prije više od 100 godina. Sagorevanje magnezijumovog praha uz dodatak kalijum permanganata ili barijum nitrata osvetlilo je fotografisani objekat, što je omogućilo snimanje jasnih fotografija u zatvorenom prostoru, gde je osvetljenje bilo nedovoljno.
Magnezijum reaguje sa vodom samo kada se zagreje. Kao rezultat ove reakcije oslobađa se vodonik.
Mg + 2H 2 O = Mg(OH) 2 + H 2
Magnezijum takođe sagoreva u okolini ugljen-dioksid.
2Mg + CO 2 = 2MgO + C
Magnezijum stupa u interakciju sa halogenima kada sobnoj temperaturi.
Mg + Br 2 = MgBr 2
Magnezijum reaguje sa sumporom samo kada se zagreje, formirajući magnezijum sulfid.
Mg + S = MgS
Magnezijum ne reaguje sa alkalijama.
Dobijanje magnezijuma
Metalni magnezijum se proizvodi elektrotermalnim ili elektrolitičkim metodama.
U prvom slučaju se kalcinira magnezit ili dolomit koji se nalazi u reakcijskom aparatu. Rezultat je magnezijum oksid MgO. Magnezijum oksid se zatim redukuje aluminijumom, silicijumom ili ugljem. Tako se dobija čisti magnezijum.
Ali glavna industrijska metoda za proizvodnju magnezija je elektrolitička. U specijalnim elektrolizerskim kupkama nalazi se talina magnezijum hlorida MgCl2. Kao rezultat elektrolize, magnezijum se oslobađa na gvozdenoj katodi, a joni hlora se sakupljaju na grafitnoj anodi. Rastopljeni magnezijum se sakuplja i sipa u kalupe. Magnezijum se zatim pročišćava kako bi se uklonile nečistoće.
Primjena magnezijuma
Sposobnost magnezijuma da lako reaguje sa kiseonikom omogućava mu da se koristi u proizvodnji čelika za uklanjanje kiseonika otopljenog u rastopljenim metalima. Magnezijum u prahu se koristi u raketnoj nauci kao visokokalorično gorivo. Visoko pročišćeni magnezijum se koristi u proizvodnji poluprovodnika.
Magnezijum je najlakši metal. Četiri je puta lakši od gvožđa i jedan i po puta lakši od aluminijuma. U svom čistom obliku, magnezijum je mekan i krhak. Ne može se koristiti za izradu tehničkih konstrukcija. Ali mehanička čvrstoća magnezija značajno se povećava ako mu se doda cink, aluminij ili mangan. Aditivi se unose u malim količinama kako se ne bi povećala specifična težina magnezijuma. Nažalost, ove legure gube snagu kada se zagreju. Ali ako im dodate cink, bakar, srebro, berilijum, torijum, cirkonijum, titanijum, oni će zadržati svoju mehaničku čvrstoću čak i kada temperatura raste. Kućišta napravljena od legura magnezijuma mogu se naći u mobilnim telefonima, video kamerama i laptopovima. Osim toga, dijelovi napravljeni od legura magnezija apsorbiraju vibracije 100 puta bolje od aluminija i 20 puta bolje od legiranog čelika. Zbog toga se široko koriste u avijaciji, automobilskoj industriji i drugim oblastima tehnologije.
Jedinjenja magnezija poznata su čovjeku jako dugo. Magnezit (na grčkom Magnhsia oliqV) je bio meki, bijeli, sapunast mineral (kamen sapunice ili talk) pronađen u regiji Magnesia u Tesaliji. Kada je ovaj mineral kalcinisan, dobija se beli prah, koji je postao poznat kao beli magnezijum.
Godine 1695. N. Gro je isparavanjem mineralne vode izvora Epsom (Engleska) dobio so koja je imala gorak ukus i laksativno dejstvo (MgSO 4 · 7H 2 O). Nekoliko godina kasnije ispostavilo se da u interakciji sa sodom ili potašom ova sol formira bijeli, rastresiti prah, isti kao onaj koji nastaje kada se magnezit kalcinira.
Godine 1808., engleski hemičar i fizičar Humphry Davy, elektrolizom blago navlaženog bijelog magnezijevog oksida sa živinim oksidom kao katodom, dobio je amalgam novog metala sposobnog za formiranje bijele magnezije. Zvao se magnezijum. Davy je dobio kontaminirani metal, a čisti magnezij je izolovao tek 1829. godine francuski hemičar Antoine Bussy (1794–1882).
Rasprostranjenost magnezijuma u prirodi i njegova industrijska ekstrakcija.
Magnezij se nalazi u kristalnim stijenama u obliku nerastvorljivih karbonata ili sulfata, a također (u manjoj mjeri) pristupačan oblik) u obliku silikata. Procjena njegovog ukupnog sadržaja značajno ovisi o korištenom geohemijskom modelu, a posebno o omjeru težine vulkanskih i sedimentnih stijena. Trenutno se koriste vrijednosti od 2 do 13,3%. Možda najrazumnija vrijednost je 2,76%, što magnezijum svrstava na šesto mjesto po obilju nakon kalcija (4,66%) i ispred natrijuma (2,27%) i kalijuma (1,84%).
Velike kopnene površine kao što su Dolomiti u Italiji pretežno se sastoje od minerala dolomita MgCa(CO 3) 2 . Tu su i sedimentni minerali magnezit MgCO 3, epsomit MgSO 4 · 7H 2 O, karnalit K 2 MgCl 4 · 6H 2 O, langbeinit K 2 Mg 2 (SO 4) 3.
Nalazišta dolomita nalaze se u mnogim drugim područjima, uključujući Moskvu i Lenjingradske regije. Bogata ležišta magnezita pronađena su na Srednjem Uralu iu Orenburškoj regiji. Najveće ležište karnalita razvija se u regiji Solikamsk. Magnezijum silikati su predstavljeni mineralom bazalt olivin (Mg,Fe) 2 (SiO 4), sapunica (talk) Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2, azbest (hrizotil) Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 i mica. Spinel MgAl 2 O 4 spada u drago kamenje.
Velika količina magnezijuma se nalazi u vodama mora i okeana i u prirodnim salamuri ( cm. HEMIJA HIDROSFERE). U nekim zemljama su sirovine za proizvodnju magnezijuma. Po sadržaju metalnih elemenata u morskoj vodi, ona je druga nakon natrijuma. Svaki kubni metar morske vode sadrži oko 4 kg magnezijuma. Magnezijum se takođe nalazi u svježa voda, određujući, zajedno sa kalcijumom, njegovu krutost.
Magnezijum se uvek nalazi u biljkama, jer je deo hlorofila.
Karakteristike jednostavnih supstanci i industrijska proizvodnja metalnog magnezijuma.
Magnezijum je srebrno-bijeli sjajni metal, relativno mekan, duktilan i savitljiv. Njegova čvrstoća i tvrdoća su minimalne u zastupljenosti za livene uzorke, veće za presovane.
U normalnim uslovima, magnezijum je otporan na oksidaciju zbog stvaranja jakog oksidnog filma. Međutim, on aktivno reagira s većinom nemetala, posebno kada se zagrije. Magnezijum se zapali u prisustvu halogena (u prisustvu vlage), formirajući odgovarajuće halogenide, i gori zaslepljujuće sjajnim plamenom u vazduhu, pretvarajući se u MgO oksid i Mg 3 N 2 nitrid:
2Mg (k) + O 2 (g) = 2MgO (k); DG° = –1128 kJ/mol
3Mg (k) + N 2 (t) = Mg 3 N 2 (k); DG° = –401 kJ/mol
Uprkos niskoj tački topljenja (650°C), magnezijum je nemoguće rastopiti na vazduhu.
Kada je izložen vodoniku pod pritiskom od 200 atm na 150°C, magnezijum formira hidrid MgH 2 . WITH hladnom vodom magnezij ne reaguje, ali istiskuje vodonik iz kipuće vode i formira hidroksid Mg(OH) 2:
Mg + 2H 2 O = Mg(OH) 2 + H 2
Na kraju reakcije, pH vrijednost (10,3) rezultirajuće zasićene otopine magnezijum hidroksida odgovara ravnoteži:
U potonjem slučaju, nastala mješavina ugljičnog monoksida i para magnezija mora se brzo ohladiti inertnim plinom kako bi se spriječila obrnuta reakcija.
Svjetska proizvodnja magnezija približava se 400 hiljada tona godišnje. Glavni proizvođači su SAD (43%), zemlje ZND (26%) i Norveška (17%). IN poslednjih godina Kina naglo povećava svoj izvoz magnezijuma. U Rusiji, jedan od najvećih proizvođača magnezijuma je fabrika titan-magnezijuma u Bereznikiju (Permska oblast) i fabrika magnezijuma u Solikamsku. Proizvodnja magnezijuma se takođe odvija u gradu Azbestu.
Magnezijum je najlakši strukturni materijal koji se koristi u industrijskoj skali. Njegova gustina (1,7 g cm–3) je manja od dvije trećine gustoće aluminija. Legure magnezija teže četiri puta manje od čelika. Osim toga, magnezij je savršeno obrađen i može ga izliti i preraditi bilo ko standardne metode obrada metala (valjanje, štancanje, izvlačenje, kovanje, zavarivanje, lemljenje, zakivanje). Stoga je njegova glavna primjena kao lagani konstrukcijski metal.
Legure magnezijuma obično sadrže više od 90% magnezijuma, kao i 2-9% aluminijuma, 1-3% cinka i 0,2-1% mangana. Održavanje snage na visoke temperature(do 450 ° C) se primjetno poboljšava kada se legira s rijetkim zemnim metalima (na primjer, prazeodimijumom i neodimijumom) ili torijom. Ove legure se mogu koristiti za kućišta motora automobila, kao i za trup aviona i stajni trap. Magnezijum se koristi ne samo u vazduhoplovstvu, već iu proizvodnji stepenica, pristaništa, teretnih platformi, transportera i liftova, kao i u proizvodnji fotografske i optičke opreme.
Do 5% magnezijuma se dodaje industrijskom aluminijumu radi poboljšanja mehaničkih svojstava, zavarljivosti i otpornosti na koroziju. Magnezijum se takođe koristi za katodna zaštita drugi metali protiv korozije, kao hvatač kiseonika i redukciono sredstvo u proizvodnji berilija, titana, cirkonija, hafnija i uranijuma. Mješavine magnezijevog praha sa oksidantima koriste se u pirotehnici za pripremu rasvjetnih i zapaljivih kompozicija.
Jedinjenja magnezijuma.
Preovlađujuće oksidaciono stanje (+2) za magnezijum je određeno njegovom elektronskom konfiguracijom, energijama jonizacije i veličinom atoma. Oksidacijsko stanje (+3) je nemoguće, jer je treća energija jonizacije za magnezijum 7733 kJ mol –1. Ova energija je mnogo veća nego što se može nadoknaditi stvaranjem dodatnih veza, čak i ako su one pretežno kovalentne. Razlozi za nestabilnost jedinjenja magnezijuma u oksidacionom stanju (+1) su manje očigledni. Procjena entalpije formiranja takvih spojeva pokazuje da oni moraju biti stabilni u odnosu na svoje sastavne elemente. Razlog zašto jedinjenja magnezijuma(I) nisu stabilna je mnogo veća entalpija stvaranja magnezijum(II) jedinjenja, što bi trebalo da dovede do brzog i potpunog disproporcionisanja:
Mg(k) + Cl 2 (g) = MgCl 2 (k);
D N° arr = –642 kJ/(mol MgCl 2)
2Mg(k) + Cl 2 (g) = 2MgCl(k);
D N° arr = –250 kJ/(2 mol MgCl)
2MgCl(k) = Mg(k) + MgCl 2 (k);
D N° disprop = –392 kJ/(2 mol MgCl)
Ako se može pronaći sintetički put koji otežava disproporcionalnost, takvi spojevi se mogu dobiti. Postoje neki dokazi za stvaranje čestica magnezijuma(I) tokom elektrolize na magnezijum elektrodama. Dakle, tokom elektrolize NaCl na magnezijumskoj anodi, oslobađa se vodonik, a količina magnezijuma koju je izgubila anoda odgovara naelektrisanju od +1,3. Slično, tokom elektrolize vodenog rastvora Na 2 SO 4, količina oslobođenog vodonika odgovara oksidaciji vode magnezijevim jonima, čiji naboj odgovara +1,4.
Većina magnezijumovih soli je visoko rastvorljiva u vodi. Proces rastvaranja je praćen blagom hidrolizom. Dobiveni rastvori imaju slabo kiselo okruženje:
2+ + H 2 O + + H 3 O +
Jedinjenja magnezijuma s mnogim nemetalima, uključujući ugljik, dušik, fosfor i sumpor, nepovratno se hidroliziraju vodom.
Magnezijum hidrid sastav MgH 2 je polimer sa premošćivanjem atoma vodika. Koordinacioni broj magnezijuma u njemu je 4. Ova struktura dovodi do naglog smanjenja termičke stabilnosti jedinjenja. Magnezijum hidrid se lako oksidira atmosferskim kiseonikom i vodom. Ove reakcije su praćene velikim oslobađanjem energije.
Magnezijum nitrid Mg 3 N 2. Formira žućkaste kristale. Hidrolizom magnezijum nitrida nastaje amonijak hidrat:
Mg 3 N 2 + 8H 2 O = 3Mg(OH) 2 + 2NH 3 H 2 O
Ako se hidroliza magnezijum nitrida provodi u alkalnom mediju, amonijak hidrat se ne stvara, već se oslobađa plin amonijaka. Hidroliza u kiseloj sredini dovodi do stvaranja kationa magnezijuma i amonijuma:
Mg 3 N 2 + 8H 3 O + = 3Mg 2+ + 2NH 4 + + 8H 2 O
Magnezijum oksid MgO se naziva spaljenim magnezijumom. Dobija se pečenjem magnezita, dolomita, bazičnog magnezijum karbonata, magnezijum hidroksida, kao i kalcinacije bišofita MgCl 2 · 6H 2 O u atmosferi vodene pare.
Reaktivnost magnezijevog oksida ovisi o temperaturi na kojoj se proizvodi. Magnezijum oksid pripremljen na 500-700°C naziva se lagani magnezijum. Lako reaguje s razrijeđenim kiselinama i vodom stvarajući odgovarajuće soli ili magnezijev hidroksid i apsorbira ugljični dioksid i vlagu iz zraka. Magnezijum oksid dobijen na 1200-1600°C naziva se teški magnezijum. Karakterizira ga otpornost na kiseline i vodu.
Magnezijum oksid se široko koristi kao materijal otporan na toplotu. Karakterizira ga i visoka toplinska provodljivost i dobra električna izolacijska svojstva. Stoga se ovaj spoj koristi u izolacijskim radijatorima za lokalno grijanje.
Lakši razredi magnezija koriste se za pripremu magnezijevog cementa i građevinski materijal na bazi njega, a takođe i kao vulkanizator u gumarskoj industriji.
Magnezijum hidroksid Mg(OH) 2 formira bezbojne kristale. Rastvorljivost ovog jedinjenja je niska (2·10 –4 mol/l na 20°C). Može se pretvoriti u otopinu djelovanjem amonijevih soli:
Mg(OH) 2 + 2NH 4 Cl = MgCl 2 + 2NH 3 H 2 O
Magnezijum hidroksid je termički nestabilan i pri zagrevanju se raspada:
Mg(OH) 2 = MgO + H 2 O
U industrijskim razmjerima, magnezijev hidroksid se proizvodi taloženjem s vapnom iz morske vode i prirodnih slanica.
Magnezijum hidroksid je blaga baza koja se u obliku vodenog rastvora (mleko magnezijuma) široko koristi za smanjenje kiselosti želudačnog soka. Štaviše, uprkos svojoj mekoći, Mg(OH) 2 neutrališe kiseline 1,37 puta više od natrijum hidroksida NaOH i 2,85 puta više od natrijum bikarbonata NaHCO 3.
Koristi se i za proizvodnju magnezijum oksida, rafinaciju šećera, prečišćavanje vode u kotlarnicama i kao komponenta pasta za zube.
Magnezijum karbonat MgCO 3 formira bezbojne kristale. U prirodi se javlja u bezvodnom obliku (magnezit). Osim toga, poznati su penta-, tri- i monohidrati magnezijum karbonata.
Rastvorljivost magnezijum karbonata u odsustvu ugljičnog dioksida je oko 0,5 mg/l. U prisustvu viška ugljičnog dioksida i vode, magnezijev karbonat se pretvara u rastvorljivi bikarbonat, a pri ključanju dolazi do obrnutog procesa. Karbonat i bikarbonat reagiraju s kiselinama kako bi se oslobodio ugljični dioksid i formirale odgovarajuće soli. Kada se zagrije, magnezijev karbonat se, bez topljenja, raspada:
MgCO 3 = MgO + CO 2
Ovaj proces se koristi za proizvodnju magnezijum oksida. Osim toga, prirodni magnezijev karbonat je polazni materijal za proizvodnju metalnog magnezija i njegovih spojeva. Koristi se i kao gnojivo i za smanjenje kiselosti tla.
Rastresiti prah magnezijum karbonata se sipa između dvostrukih zidova rezervoara za skladištenje tečnog kiseonika. Ova toplotna izolacija je jeftina i pouzdana.
Magnezijum sulfat MgSO 4 je poznat u bezvodnom stanju, kao iu obliku raznih hidrata. Kiserit MgSO 4 ·H 2 O, epsomit MgSO 4 ·7H 2 O i heksahidrat MgSO 4 ·6H 2 O se nalaze u prirodi.
U medicini se koristi magnezijum sulfat heptahidrat MgSO 4 ·7H 2 O, poznatiji kao Epsom ili gorka so. Ovo jedinjenje ima laksativni efekat. Intramuskularnim ili intravenskim infuzijama magnezijum sulfat ublažava konvulzivna stanja i smanjuje vaskularne grčeve.
Magnezijev sulfat se koristi u industriji tekstila i papira kao jedka za bojenje, kao sredstvo za utegljivanje pamuka i svile i kao punilo papira. Služi kao sirovina za proizvodnju magnezijum oksida.
Magnezijum nitrat Mg(NO 3) 2 su bezbojni higroskopni kristali. Rastvorljivost u vodi na 20° C je 73,3 g na 100 g. Heksahidrat kristalizira iz vodenih otopina. Iznad 90°C dehidrira do monohidrata. Zatim se voda odvaja djelomičnom hidrolizom i razgradnjom do magnezijevog oksida. Ovaj proces se koristi u sintezi magnezijum oksida visoke čistoće. Od magnezijum nitrata dobijaju se nitrati drugih metala, kao i razna jedinjenja magnezijuma. Osim toga, magnezijev nitrat je dio složenih gnojiva i pirotehničkih smjesa.
Magnezijum perklorat Mg(ClO 4) 2 formira vrlo higroskopne bezbojne kristale. Vrlo je rastvorljiv u vodi (99,6 g na 100 g) i organskim rastvaračima. Heksahidrat kristalizira iz vodenih otopina. Koncentrovani rastvori magnezijum perhlorata u organskim rastvaračima i njegovi solvati sa molekulima redukcionog sredstva su eksplozivni.
Djelomično hidratizirani magnezijev perklorat koji sadrži 2-2,5 molekula vode oslobađa se pod komercijalno ime"anhidron". Da bi se dobio bezvodni magnezijum perhlorat, suši se u vakuumu na 200–300 °C. Koristi se kao gas za sušenje. Upija ne samo vodenu paru, već i amonijak, alkoholnu paru, aceton i druge polarne supstance.
Magnezijum perhlorat se koristi kao katalizator acilacije u Friedel-Crafts reakciji, a takođe i kao oksidaciono sredstvo u mikroanalizi.
Magnezijum fluorid MgF 2 je slabo rastvorljiv u vodi (0,013 g na 100 g na 25 °C). U prirodi se javlja kao mineral selait. Magnezijum fluorid se dobija reakcijom magnezijum sulfata ili oksida sa fluorovodoničnom kiselinom ili magnezijum hlorida sa kalijum ili amonijum fluoridom.
Magnezijum fluorid je deo fluksa, stakla, keramike, emajla, katalizatora, mešavina za proizvodnju veštačkog liskuna i azbesta. Osim toga, to je optički i laserski materijal.
Magnezijum hlorid MgCl 2 je jedna od industrijski najvažnijih magnezijevih soli. Njegova rastvorljivost je 54,5 g na 100 g vode na 20 °C. Koncentrovani vodeni rastvori magnezijum hlorida otapaju magnezijum oksid. Iz nastalih otopina kristalizira MgCl 2 mMg(OH) 2 nH 2 O. Ova jedinjenja su dio magnezijevih cementa.
Magnezijum hlorid formira kristalne hidrate sa 1, 2, 4, 6, 8 i 12 molekula vode. Kako temperatura raste, broj molekula kristalizacijske vode se smanjuje.
U prirodi se magnezijum hlorid nalazi u obliku minerala bišofita MgCl 2 ·6H 2 O, magnezit hlorida MgCl 2 i karnalita. Nalazi se u morskoj vodi, salamuri iz slanih jezera i nekim podzemnim slanicima.
Bezvodni magnezijev hlorid se koristi u proizvodnji metalnog magnezijuma i magnezijum oksida, a heksahidrat se koristi za proizvodnju magnezijum cementa. Vodeni rastvor magnezijum hlorida koristi se kao rashladno sredstvo i antifriz. Služi kao sredstvo za odleđivanje na aerodromima, željezničkim prugama i skretnicama, kao i protiv smrzavanja uglja i ruda. Drvo je impregnirano rastvorom magnezijum hlorida kako bi bilo otporno na vatru.
Magnezijum bromid MgBr 2 je visoko rastvorljiv u vodi (101,5 g na 100 g na 20°C). Iz vodenih rastvora kristališe od -42,7 do 0,83 °C u obliku dekahidrata, na višim temperaturama - u obliku heksahidrata. Formira brojne kristalne solvate, kao što su MgB 2 6ROH (R = Me, Et, Pr), MgBr 2 6Me 2 CO, MgBr 2 3Et 2 O, kao i amini MgBr 2 n NH 3 ( n = 2–6).
Kompleksna jedinjenja magnezijuma. IN vodeni rastvori jon magnezijuma postoji u obliku akva kompleksa 2+. U nevodenim rastvaračima, kao što je tečni amonijak, magnezijev jon formira komplekse sa molekulima rastvarača. Solvati magnezijevih soli obično kristaliziraju iz takvih otopina. Poznato je nekoliko halidnih kompleksa tipa MX 4 2–, gdje je X halidni anjon.
Među složenim magnezijumskim jedinjenjima, poseban značaj imaju hlorofili, koji su modifikovani porfirinski kompleksi magnezijuma. Oni su vitalni za fotosintezu u zelenim biljkama.
Organomagnezijumova jedinjenja. Za magnezijum su dobijena brojna jedinjenja koja sadrže veze metal-ugljik. Posebno je mnogo istraživanja posvećeno Grignardovim reagensima RMgX (X = Cl, Br, I).
Grignardovi reagensi su najvažniji organometalni magnezijumovi spojevi i vjerovatno najčešće korišteni organometalni reagensi. To je zbog njihove lakoće proizvodnje i sintetičke svestranosti. Utvrđeno je da u rastvoru ova jedinjenja mogu sadržati različite hemijske čestice koje su u mobilnoj ravnoteži.
Grignardovi reagensi se obično pripremaju polaganim dodavanjem organskog halida u suspenziju magnezijevih strugotina u odgovarajućem rastvaraču uz snažno miješanje i potpuno odsustvo vazduh i vlaga. Reakcija obično počinje polako. Može se pokrenuti malim kristalom joda, koji uništava zaštitni sloj na površini metala.
Grignardovi reagensi se široko koriste za sintezu alkohola, aldehida, ketona, karboksilne kiseline, esteri i amidi i vjerovatno su najvažniji reagensi za stvaranje veza ugljik-ugljik, kao i veza između atoma ugljika i drugih elemenata (dušik, kiseonik, sumpor itd.).
R2Mg spojevi se obično raspadaju kada se zagriju. U kristalnom stanju imaju strukturu linearnih polimera sa premošćivanjem alkil grupa. MgMe 2 jedinjenje je neisparljiv polimer, stabilan do ~250°C, nerastvorljiv u ugljovodonicima i samo malo rastvorljiv u eteru. Jedinjenje MgEt 2 i viši homolozi su vrlo slični MgMe 2, ali se razgrađuju na nižim temperaturama (175–200 ° C), formirajući odgovarajući alken i MgH 2 u reakciji suprotnoj od njihovog stvaranja. MgPh 2 je takođe sličan njima; nerastvorljiv je u benzenu, rastvara se u eteru da bi se formirao monomerni kompleks MgPh 2 · 2Et 2 O i razgrađuje se na 280 °C da bi formirao Ph 2 i metalni magnezijum.
Biološka uloga magnezijuma.
Zeleni listovi biljke sadrže hlorofile, koji su kompleksi porfirina koji sadrže magnezijum i uključeni u fotosintezu.
Magnezijum je takođe blisko uključen u biohemijske procese u životinjskim tijelima. Ioni magnezija su neophodni za pokretanje enzima odgovornih za konverziju fosfata, za prijenos nervnih impulsa i za metabolizam ugljikohidrata. Oni su također uključeni u kontrakciju mišića, koju iniciraju joni kalcija.
Prije nekoliko godina, naučnici sa Univerziteta Minesota u SAD-u otkrili su da su ljuske jajeta čvršće što sadrže više magnezijuma.
Tijelo odrasle osobe težine 65 kg sadrži oko 20 g magnezija (uglavnom u obliku jona). Većina je koncentrisana u kostima. Kompleksi magnezijuma sa ATP i ADP prisutni su u intracelularnoj tečnosti.
Dnevna potreba za ovim elementom je 0,35 g. Uz jednoličnu ishranu, nedostatak zelenog povrća i voća, kao i kod alkoholizma, često se javlja nedostatak magnezijuma. Kajsije, breskve i karfiol. Takođe se nalazi u običnom kupusu, krompiru i paradajzu.
Statistike pokazuju da stanovnici područja sa toplijom klimom rjeđe doživljavaju grčeve krvnih sudova od sjevernjaka. Vjeruje se da su razlog tome prehrambene navike u hladnim krajevima. Jedu manje voća i povrća, što znači da dobijaju manje magnezijuma.
Istraživanje francuskih biologa pokazalo je da krv umornih ljudi sadrži manje magnezija od krvi odmornih ljudi. Smatra se da ishrana bogata magnezijumom treba da pomogne lekarima u borbi protiv tako ozbiljne bolesti kao što je prekomerni rad.
Elena Savinkina
| Magnezijum | |
|---|---|
| Atomski broj | 12 |
| Izgled jednostavna supstanca |
lagan, savitljiv, srebrno-bijeli metal |
| Svojstva atoma | |
|
Atomska masa (molarna masa) |
24.305 a. e.m. (/mol) |
| Atomski radijus | 160 pm |
| Energija jonizacije (prvi elektron) |
737,3 (7,64) kJ/mol (eV) |
| Elektronska konfiguracija | 3s 2 |
| Hemijska svojstva | |
| Kovalentni radijus | 136 pm |
| Jonski radijus | 66 (+2e) popodne |
| Elektronegativnost (prema Paulingu) |
1,31 |
| Potencijal elektrode | −2,37 V |
| Stanja oksidacije | 2 |
| Termodinamička svojstva jednostavne supstance | |
| Gustina | 1,738 g/cm³ |
| Molarni toplotni kapacitet | 24,90 J/(K mol) |
| Toplotna provodljivost | 156 W/(m K) |
| Temperatura topljenja | 922 K |
| Toplota topljenja | 9,20 kJ/mol |
| Temperatura ključanja | 1 363 K |
| Toplota isparavanja | 131,8 kJ/mol |
| Molarni volumen | 14,0 cm³/mol |
| Kristalna rešetka jednostavne supstance | |
| Rešetkasta struktura | hexagonal |
| Parametri rešetke | a=3,210 c=5,21 Å |
| c/a odnos | 1,624 |
| Debye temperatura | 318K |
| Mg | 12 |
| 24,305 | |
| 3s 2 | |
| Magnezijum | |
Magnezijum- element glavne podgrupe druge grupe, treći period periodni sistem hemijski elementi, sa atomskim brojem 12. Označava se simbolom Mg Magnezijum. Jednostavna supstanca magnezijum (CAS broj: 7439-95-4) je lagan, savitljiv metal srebrno-bijele boje.
Priča
porijeklo imena
Godine 1695, iz mineralne vode izvora Epsom u Engleska izolovana so, koja je imala gorak ukus i laksativno dejstvo. Farmaceuti su je nazvali gorkom so, kao i Epsom ili Epsom so. Mineralni epsomit ima sastav MgSO 4 7H 2 O.
Prvi ga je izolovao u čistom obliku Sir Humphry Davy 1808.
Potvrda
Uobičajena industrijska metoda za proizvodnju metalnog magnezija je elektroliza taline mješavine bezvodnih magnezijum hlorida MgCl 2 (bišofit), natrijuma NaCl i kalijuma KCl. U ovoj talini, magnezijum hlorid prolazi kroz elektrohemijsku redukciju:
MgCl 2 (elektroliza) = Mg + Cl 2.
Otopljeni metal se povremeno uklanja iz kupke za elektrolizu, a u njega se dodaju nove porcije sirovina koje sadrže magnezij. Pošto magnezijum dobijen na ovaj način sadrži relativno mnogo nečistoća – oko 0,1%, po potrebi se „sirovi“ magnezijum podvrgava dodatnom prečišćavanju. U tu svrhu koristi se elektrolitička rafinacija, topljenje u vakuumu pomoću posebnih aditiva - fluksa, koji "uklanjaju" nečistoće iz magnezija, ili destilacija (sublimacija) metala u vakuumu. Čistoća rafinisanog magnezijuma dostiže 99,999% i više.
Razvijena je još jedna metoda za dobijanje magnezijuma - termalna. U ovom slučaju, koks se koristi za smanjenje magnezijevog oksida na visokoj temperaturi:
ili silicijum. Upotreba silicijuma omogućava dobijanje magnezijuma iz sirovina kao što je dolomit CaCO 3 ·MgCO 3 bez prethodnog odvajanja magnezijuma i kalcijuma. Uz učešće dolomita javljaju se sljedeće reakcije:
CaCO 3 MgCO 3 = CaO + MgO + 2CO 2,
2MgO + CaO + Si = Ca 2 SiO 4 + 2Mg.
Prednost termičke metode je što omogućava dobijanje magnezijuma veće čistoće. Za dobijanje magnezijuma koriste se ne samo mineralne sirovine, već i morska voda.
Fizička svojstva
Magnezijum je vrlo lagan, prilično krh metal koji postepeno oksidira na zraku, pretvarajući se u bijeli magnezijev oksid. Kristalna rešetka α-oblika Ca (stabilna na uobičajenim temperaturama) je kubna sa centriranjem lica, a = 5,56 Å. Atomski radijus 1,97Å, jonski radijus Ca2+, 1,04Å. Gustina 1,74 g/cm³ (20 °C). Iznad 464 °C, heksagonalni β-oblik je stabilan. t topljenja = 650 °C, t ključanja = 1105 °C; temperaturni koeficijent linearne ekspanzije 22,10-6 (0-300 °C); toplotna provodljivost na 20 °C 125,6 W/(m.K) ili 0,3 cal/(cm.sec.°C); specifična toplota(0-100 °C) 623,9 j/(kg.K) ili 0,149 cal/(g.°C); električna otpornost na 20 °C 4.6.10-8 ohm.m ili 4.6.10-6 ohm.cm; temperaturni koeficijent električnog otpora 4.57.10-3 (20 °C). Modul elastičnosti 26 Gn/m² (2600 kgf/mm²); zatezna čvrstoća 60 MN/m² (6 kgf/mm²); granica elastičnosti 4 MN/m² (0,4 kgf/mm²), granica tečenja 38 MN/m² (3,8 kgf/mm²); relativno izduženje 50%; Tvrdoća po Brinellu 200-300 MN/m² (20-30 kgf/mm²). Magnezijum dovoljno visoke čistoće je plastičan, lako se presuje, valja i podložan rezanju.
Hemijska svojstva
Mešavina magnezijuma u prahu sa kalijum permanganatom KMnO 4 - eksplozivno! Vrući magnezijum reaguje sa vodom:
Mg (deklarisani) + H 2 O = MgO + H 2;
Alkalije ne utiču na magnezijum; lako se otapa u kiselinama, oslobađajući vodonik:
Mg + 2HCl = MgCl 2 + H 2;
Kada se zagrije na zraku, magnezij gori i formira oksid; mala količina nitrida također se može formirati s dušikom:
2Mg + O 2 = 2MgO;
3Mg + N 2 = Mg 3 N 2
Definicija
Srebrno-bijeli metal srednje tvrdoće. Umjereno rasprostranjen u prirodi. Prilikom sagorijevanja oslobađa se velika količina svjetlosti i topline.
Aplikacija
Legure
Legure na bazi magnezijuma su zbog svoje lakoće i čvrstoće važan konstrukcijski materijal u industriji aviona i automobila. Cijene magnezijuma u polugama u 2006. u prosjeku su iznosile 3 USD/kg.
Hemijski izvori struje
Magnezijum u obliku čistog metala, kao i njegova hemijska jedinjenja (bromid, perhlorat) koriste se za proizvodnju veoma moćnih rezervnih električnih baterija (npr. srebro-magnezijum-hloridna ćelija, bakar-magnezijum-hloridna ćelija, magnezij-vanadijum-element, itd.), i suvi elementi (mangan-magnezijum-element, bizmut-magnezijum-element, magnezij-m-DNB element, itd.). HIT-ovi na bazi magnezijuma su veoma različiti visoke vrijednosti specifično energetske karakteristike i visokog napona pražnjenja. Posljednjih godina, problem razvoja baterija s dugim vijekom trajanja postao je akutniji u nizu zemalja, jer teorijski podaci ukazuju na vrlo velike izglede za njegovu široku upotrebu (visoka energija, ekološka prihvatljivost, dostupnost sirovina).
Veze
Magnezijum hidrid je jedna od najkapacitetnijih vodoničnih baterija koja se koristi za skladištenje vodonika.
Vatrootporni materijali
Magnezijum oksid MgO se koristi kao vatrostalni materijal za proizvodnju lonaca i specijalnih obloga metalurških peći.
Magnezijum perhlorat, Mg(ClO 4) 2 - (anhidron) koristi se za dubinsko sušenje gasova u laboratorijama, i kao elektrolit za hemijske izvore struje koji uključuju magnezijum.
Magnezijum fluorid MgF 2 - u obliku sintetičkih monokristala koristi se u optici (sočiva, prizme).
Magnezijum bromid MgBr 2 - kao elektrolit za hemijske rezervne izvore struje.
Lijek
Magnezijum oksid i soli se koriste u medicini (asparkam, magnezijum sulfat, magnezijum citrat, mineral bišofita). Bišofitoterapija koristi biološke efekte prirodnog magnezijuma u liječenju i rehabilitaciji širokog spektra bolesti, prvenstveno mišićno-koštanog sistema, nervnog i kardiovaskularnog sistema.
Fotografija
Magnezijum u prahu sa oksidacionim aditivima (barijum nitrat, amonijum nitrat, kalijum permanganat, natrijum hipohlorit, kalijum hlorat itd.) je korišćen (i sada se koristi u retkim slučajevima) u fotografisanju u hemijskim bljeskovima (magnezijum blic).
Biološka uloga i toksikologija
Magnezijum je jedan od važnih biogenih elemenata, nalazi se u značajnim količinama u tkivima životinja i biljaka. Magnezijum je kofaktor u mnogim enzimskim reakcijama. Magnezijum je neophodan za pretvaranje kreatin fosfata u ATP, nukleotid koji je univerzalni snabdevač energijom u živim ćelijama organizma. Stoga je magnezijum element koji kontroliše energiju tijela. Magnezijum je neophodan u svim fazama sinteze proteina. Takođe je utvrđeno da 80-90% savremeni ljudi pate od nedostatka magnezijuma. To se može manifestirati na različite načine: nesanica, hronični umor, osteoporoza, artritis, fibromijalgija, migrene, grčevi i grčevi mišića, srčana aritmija, zatvor, predmenstrualni sindrom (PMS) i drugi simptomi i bolesti. I uz čestu upotrebu laksativa, alkohola, velikih mentalnih i fizička aktivnost povećava se potreba za magnezijumom.
Za hranu bogat magnezijumom, uključuju: susam, mekinje, orašaste plodove. Magnezijuma ima veoma malo u hlebu, mlečnim proizvodima, mesu i drugim svakodnevnim namirnicama. savremeni čovek. Da biste dobili dnevnu potrebu za magnezijumom, oko 300 mg za žene i 400 mg za muškarce, potrebno je popiti 2-3 litre mlijeka ili pojesti 1,5-2 kg mesa.
Prema rezultatima nedavnih studija, ustanovljeno je da je magnezijum citrat najapsorptivniji proizvod koji sadrži magnezijum.
Utvrđeno je da je za apsorpciju kalcijuma organizmu potreban magnezijum. Jedan od biološki najprikladnijih izvora magnezijuma za transkutanu (perkutanu) apsorpciju je mineral bišofit, koji se široko koristi u svrhu medicinske rehabilitacije, fizioterapije i banjskog liječenja.
Magnezijum, Magnezijum, Mg (12)
Naziv magnezija nalazi se već u Lajdenskom papirusu X (treći vek). Verovatno dolazi od imena grada u planinskom regionu Tesalije - Magnezija. Magnezijski kamen se u antičko doba zvao magnetni željezni oksid, a magnes je bio magnet. Ova imena su prešla u latinski i druge jezike.
Vanjska sličnost magnetskog željeznog oksida s pirolizom (mangan dioksid) dovela je do toga da su minerali i rude tamno-smeđe boje, a kasnije i drugi minerali, počeli nazivati magnezijev kamen, magnetis i magne. U alhemijskoj literaturi, reč Magnes je označavala mnoge supstance, kao što su živa, etiopski kamen, heraklijanski kamen. Minerali koji sadrže magnezij su također poznati od davnina (dolomit, talk, azbest, žad, itd.) i već su bili u širokoj upotrebi. Međutim, oni se nisu smatrali pojedinačnim supstancama, već modifikacijama drugih, poznatijih minerala, najčešće vapna.
Činjenica da je posebna metalna baza prisutna u mineralima i solima koji sadrže magnezij potpomogla su istraživanja mineralne vode izvora Epsom u Engleskoj, otkrivena 1618. godine. Čvrstu so iz gorke Epsom vode izolovao je 1695. Grew, ističući da se po svojoj prirodi ova sol uočljivo razlikuje od svih ostalih soli. U 18. vijeku Epsomsku so proučavali su mnogi istaknuti analitički hemičari - Bergman, Neumann, Black i dr. Kada su u kontinentalnoj Evropi otkriveni izvori vode slični Epsomu, ova istraživanja su se još više proširila. Očigledno, Neumann je bio prvi koji je predložio da se Epsomova so (magnezijum karbonat) nazove belim magnezijumom za razliku od crnog magnezijuma (pirolusit). Zemlja bijelog magnezija (Magnesia alba) nazvana magnezija pojavljuje se na Lavoisierovoj listi jednostavnih tijela, a Lavoisier smatra da je “baza Epsom soli” (base de sel d"Epsom) sinonim za ovu zemlju.
U ruskoj književnosti ranog 19. veka. magnezijum se ponekad nazivao gorkom zemljom. Godine 1808. Davy je, podvrgavajući bijeli magnezijum elektrolizi, dobio nešto nečistog metalnog magnezijuma; ovaj metal je u svom čistom obliku dobio Bussy 1829. Prvo je Davy predložio da se novi metal nazove magnezijumom (magnijem) za razliku od magnezija, koji je u to vrijeme označavao metalnu bazu piroluzita (magnezijum). Međutim, kada je ime crnog magnezijuma promijenjeno, Davy je radije metal nazvao magnezijumom. Zanimljivo je da je originalni naziv magnezijum opstao samo u ruskom jeziku zahvaljujući Hesovom udžbeniku. IN početkom XIX V. Predložena su i druga imena - magnezijum (Strakhov), magnezijum, gorka zemlja (Ščeglov).
Prosječno ljudsko tijelo sadrži oko 25 g magnezija, uglavnom u kostima i skeletnim mišićima. Uklanjanje magnezijuma iz organizma se povećava pod stresom, određenim zdravstvenim poremećajima i vrstama liječenje lijekovima, kao i tokom velike fizičke aktivnosti. Jelovnik bogat rafiniranom hranom ne obezbeđuje uvek potrebnu količinu magnezijuma. Nedostatak je lako nadoknaditi dodacima prehrani. Magnezijum je dostupan u obliku jedinjenja - oksida, sulfata, aspartata, karbonata, citrata, glukonata.
Korisne karakteristike magnezijuma za organizam
Potreban za sagorevanje u ćelijama organska materija sa oslobađanjem energije, za nervna provodljivost, opuštanje mišića, formiranje kostiju i zuba. U kombinaciji sa kalcijumom i kalijumom, kontroliše rad srca i učestvuje u stvaranju insulina.
Prevencija
Nedavne studije ukazuju na hipotenzivne (snižavanje krvnog pritiska) i antikoagulantne (protiv tromboze) efekte magnezijuma, koji su, u kombinaciji sa sposobnošću elementa da spriječi grčeve arterija i opasne srčane aritmije, posebno korisni za one koji se oporavljaju od infarkta miokarda.
Njegov adekvatan unos u organizam važan je za prevenciju inzulinsko-zavisnog dijabetesa. Američki istraživači su 6 godina pratili nivoe magnezijuma kod više od 12 hiljada ljudi predisponiranih za dijabetes. Kako se pokazalo, kada nemaju dovoljno ovog elementa, sama bolest se razvija 94% češće nego kada ga ima mnogo.
Glavne prednosti magnezijuma
Učitavanje...