Magneziul este un metal alb-argintiu, strălucitor, dar tern în aer datorită formării unei pelicule protectoare de oxid pe suprafața sa. Formula chimica magneziu – Mg. 12 - numărul atomic al magneziului în tabelul periodic elemente chimice DI. Mendeleev.
Magneziul este destul de comun în scoarța terestră. Doar oxigenul, siliciul, aluminiul, fierul și calciul sunt înaintea magneziului în acest sens. În natură, apare sub formă de compuși. Cele mai importante minerale care conțin magneziu sunt magnezitul MgCO3 şi sare dublă dolomit CaMg 2 . Rezerve uriașe de magneziu se găsesc în mări și oceane sub formă de MgCl 2. Știința cunoaște aproximativ 1.500 de minerale. Și aproape 200 dintre ele conțin magneziu.
Obține magneziu
Cum a fost descoperit magneziul?
În 1695, medicul englez Crewe a efectuat teste apă minerală dintr-o sursă din apropierea orașului Epsom. Când această apă s-a evaporat, pe pereții vasului s-a format sare albă cu gust amar. Această sare avea proprietăți medicinale. Farmaciştii au numit această sare sare Epsom sau sare Epsom. Sarea a fost numită mai târziu magnezie albă din cauza asemănării sale cu pulberea albă care a fost obținută prin calcinarea mineralului descoperit în apropierea orașului grecesc Magnesia.
Metalul de magneziu a fost obținut pentru prima dată în 1808 de chimistul britanic Humphry Davy. Davy a electrolizat un amestec de magnezie albă și oxid de mercur. Drept urmare, a primit un aliaj de mercur și un metal necunoscut. După ce a izolat metalul, Davy a propus să-l numească magneziu. Dar magneziul obținut de Davy conținea impurități. Magneziul pur, fără impurități, a fost obținut abia în 1829 de chimistul francez Antoine Bussy.
Proprietățile chimice ale magneziului
Magneziul este un metal activ. Și ca toate metalele active, arde bine. În condiții normale, suprafața sa este protejată de o peliculă de oxid. Dar când este încălzită la 600 de grade, pelicula este distrusă, iar magneziul reacţionează cu oxigenul. Produsul de ardere al magneziului este oxidul de magneziu, o pulbere albă.
2Mg + O2 = 2MgO
La ardere, se eliberează multă căldură și lumină. În plus, conform analizei sale spectrale, lumina în timpul arderii magneziului este aproape aceeași cu lumina soarelui. Această proprietate a fost folosită de primii fotografi acum mai bine de 100 de ani. Arderea pulberii de magneziu cu adaos de permanganat de potasiu sau nitrat de bariu a iluminat obiectul fotografiat, ceea ce a făcut posibilă realizarea de fotografii clare în interior, unde iluminarea era insuficientă.
Magneziul reacţionează cu apa numai atunci când este încălzit. Ca rezultat al acestei reacții, se eliberează hidrogen.
Mg + 2H20 = Mg(OH)2 + H2
Magneziul arde și în mediu dioxid de carbon.
2Mg + CO2 = 2MgO + C
Magneziul interacționează cu halogenii când temperatura camerei.
Mg + Br2 = MgBr2
Magneziul reacţionează cu sulful numai atunci când este încălzit, formând sulfură de magneziu.
Mg + S = MgS
Magneziul nu reacționează cu alcalii.
Obține magneziu
Magneziul metalic este produs prin metode electrotermale sau electrolitice.
În primul caz, magnezitul sau dolomita situate în aparatul de reacție este calcinată. Rezultatul este oxidul de magneziu MgO. Oxidul de magneziu este apoi redus cu aluminiu, siliciu sau cărbune. Așa se obține magneziu pur.
Dar principala metodă industrială de producere a magneziului este electrolitică. În băile speciale de electrolizor există o topitură de clorură de magneziu MgCl2. Ca rezultat al electrolizei, magneziul este eliberat la catodul de fier, iar ionii de clor sunt colectați la anodul de grafit. Se colectează magneziul topit și se toarnă în forme. Magneziul este apoi purificat pentru a elimina impuritățile.
Aplicații ale magneziului
Capacitatea magneziului de a reacționa ușor cu oxigenul îi permite să fie utilizat în producția de oțel pentru a îndepărta oxigenul dizolvat în metalele topite. Pulberea de magneziu este folosită în știința rachetelor ca combustibil bogat în calorii. Magneziul foarte purificat este utilizat în producția de semiconductori.
Magneziul este cel mai ușor dintre metale. Este de patru ori mai ușor decât fierul și de o ori și jumătate mai ușor decât aluminiul. În forma sa pură, magneziul este moale și fragil. Nu poate fi folosit pentru a face structuri tehnice. Dar rezistența mecanică a magneziului crește semnificativ dacă i se adaugă zinc, aluminiu sau mangan. Aditivii se introduc in cantitati mici pentru a nu creste greutatea specifica a magneziului. Din păcate, aceste aliaje își pierd rezistența atunci când sunt încălzite. Dar dacă le adăugați zinc, cupru, argint, beriliu, toriu, zirconiu, titan, atunci își păstrează rezistența mecanică chiar și atunci când temperatura crește. Carcasele din aliaje de magneziu pot fi găsite în telefoane mobile, camere video și laptop-uri. În plus, piesele din aliaje de magneziu absorb vibrațiile de 100 de ori mai bine decât aluminiul și de 20 de ori mai bine decât oțelul aliat. Prin urmare, sunt utilizate pe scară largă în aviație, auto și alte domenii ale tehnologiei.
Compușii de magneziu sunt cunoscuți de om de foarte mult timp. Magnezit (în greacă Magnhsia oliqV) a fost un mineral moale, alb, săpun (satină sau talc) găsit în regiunea Magnesia din Tesalia. Când acest mineral a fost calcinat, s-a obținut o pulbere albă, care a devenit cunoscută sub numele de magnezie albă.
În 1695, N. Gro, evaporând apa minerală din izvorul Epsom (Anglia), a obţinut sare care avea un gust amar şi efect laxativ (MgSO 4 · 7H 2 O). Câțiva ani mai târziu s-a dovedit că atunci când interacționează cu sifon sau potasiu, această sare formează o pulbere albă, liberă, la fel cu cea formată la calcinarea magnezitului.
În 1808, chimistul și fizicianul englez Humphry Davy, prin electroliza magneziei albe ușor umezite cu oxid de mercur ca catod, a obținut un amalgam dintr-un metal nou capabil să formeze magnezia albă. Se numea magneziu. Davy a obținut metalul contaminat, iar magneziul pur a fost izolat abia în 1829 de chimistul francez Antoine Bussy (1794–1882).
Distribuția magneziului în natură și extracția sa industrială.
Magneziul se găsește în rocile cristaline sub formă de carbonați sau sulfați insolubili și, de asemenea, (într-o măsură mai mică) formă accesibilă) sub formă de silicaţi. Estimarea conținutului său total depinde în mod semnificativ de modelul geochimic utilizat, în special de raporturile de greutate ale rocilor vulcanice și sedimentare. În prezent, sunt utilizate valori de la 2 la 13,3%. Poate cea mai rezonabilă valoare este 2,76%, care ocupă magneziul pe locul șase ca abundență după calciu (4,66%) și înaintea sodiului (2,27%) și potasiului (1,84%).
Suprafețele mari de uscat, cum ar fi Dolomiții din Italia, sunt compuse în principal din mineralul dolomit MgCa(CO 3) 2 . Mai sunt minerale sedimentare magnezitul MgCO 3, epsomit MgSO 4 · 7H 2 O, carnalita K 2 MgCl 4 · 6H 2 O, langbeinita K 2 Mg 2 (SO 4) 3.
Există depozite de dolomit în multe alte zone, inclusiv Moscova și regiunile Leningrad. Depozite bogate de magnezit au fost găsite în Uralul Mijlociu și în regiunea Orenburg. Cel mai mare depozit de carnalită este dezvoltat în regiunea Solikamsk. Silicații de magneziu sunt reprezentați de mineralul bazalt olivină (Mg,Fe) 2 (SiO 4), piatra de săpun (talc) Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2, azbest (crisotil) Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 și mica. Spinelul MgAl 2 O 4 aparține pietrelor prețioase.
O cantitate mare de magneziu se găsește în apele mărilor și oceanelor și în saramurele naturale ( cm. CHIMIA HIDROSFEREI). În unele țări, acestea sunt materiile prime pentru producția de magneziu. În ceea ce privește conținutul de elemente metalice din apa de mare, acesta este al doilea după sodiu. Fiecare metru cub de apă de mare conține aproximativ 4 kg de magneziu. Magneziul se găsește și în apa dulce, determinând, alături de calciu, rigiditatea acestuia.
Magneziul se găsește întotdeauna în plante, deoarece face parte din clorofile.
Caracteristicile substanțelor simple și producția industrială a magneziului metalic.
Magneziul este un metal lucios alb-argintiu, relativ moale, ductil și maleabil. Rezistența și duritatea sa sunt minime ca prevalență pentru probele turnate, mai mari pentru cele presate.
În condiții normale, magneziul este rezistent la oxidare datorită formării unei pelicule puternice de oxid. Cu toate acestea, reacționează activ cu majoritatea nemetalelor, mai ales atunci când este încălzit. Magneziul se aprinde în prezența halogenilor (în prezența umezelii), formând halogenurile corespunzătoare și arde cu o flacără orbitor de strălucitoare în aer, transformându-se în oxid de MgO și nitrură de Mg 3 N 2:
2Mg (k) + O2(g) = 2MgO (k); DG° = –1128 kJ/mol
3Mg (k) + N2 (t) = Mg3N2 (k); DG° = –401 kJ/mol
În ciuda punctului de topire scăzut (650 ° C), este imposibil să se topească magneziul în aer.
Când este expus la hidrogen la o presiune de 200 atm la 150°C, magneziul formează hidrura MgH2. CU apă rece magneziul nu reacționează, dar înlocuiește hidrogenul din apa clocotită și formează hidroxid Mg(OH) 2:
Mg + 2H20 = Mg(OH)2 + H2
La sfârșitul reacției, valoarea pH-ului (10,3) a soluției saturate de hidroxid de magneziu rezultată corespunde echilibrului:
În acest din urmă caz, amestecul rezultat de monoxid de carbon și vapori de magneziu trebuie răcit rapid cu un gaz inert pentru a preveni o reacție inversă.
Producția mondială de magneziu se apropie de 400 de mii de tone pe an. Principalii producători sunt SUA (43%), țările CSI (26%) și Norvegia (17%). ÎN anul trecut China își crește brusc exporturile de magneziu. În Rusia, unul dintre cei mai mari producători de magneziu este fabrica de titan-magneziu din Berezniki (regiunea Perm) și uzina de magneziu Solikamsk. Producția de magneziu are loc și în orașul Asbest.
Magneziul este cel mai ușor material structural folosit la scară industrială. Densitatea sa (1,7 g cm–3) este mai mică de două treimi din cea a aluminiului. Aliajele de magneziu cântăresc de patru ori mai puțin decât oțelul. În plus, magneziul este perfect procesat și poate fi turnat și refăcut de oricine metode standard prelucrarea metalelor (laminare, ștanțare, trefilare, forjare, sudare, lipire, nituire). Prin urmare, principala sa aplicație este ca metal structural ușor.
Aliajele de magneziu conțin de obicei mai mult de 90% magneziu, precum și 2–9% aluminiu, 1–3% zinc și 0,2–1% mangan. Mentinerea fortei la temperatura ridicata(până la 450 ° C) se îmbunătățește considerabil atunci când este aliat cu metale din pământuri rare (de exemplu, praseodim și neodim) sau toriu. Aceste aliaje pot fi utilizate pentru carcasele motoarelor de automobile, precum și pentru fuzelajele aeronavelor și trenurile de aterizare. Magneziul este utilizat nu numai în aviație, ci și în fabricarea de scări, pasarele de andocare, platforme de marfă, transportoare și ascensoare, precum și în producția de echipamente fotografice și optice.
La aluminiul industrial se adaugă până la 5% magneziu pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice, sudarea și rezistența la coroziune. Magneziul este, de asemenea, folosit pentru protectie catodica alte metale împotriva coroziunii, ca captator de oxigen și agent reducător în producția de beriliu, titan, zirconiu, hafniu și uraniu. Amestecuri de pulbere de magneziu cu agenți oxidanți sunt utilizate în pirotehnică pentru prepararea compozițiilor de iluminat și incendiare.
Compuși de magneziu.
Starea de oxidare predominantă (+2) pentru magneziu este determinată de configurația sa electronică, energiile de ionizare și dimensiunile atomice. Starea de oxidare (+3) este imposibilă, deoarece a treia energie de ionizare pentru magneziu este de 7733 kJ mol –1. Această energie este mult mai mare decât poate fi compensată prin formarea de legături suplimentare, chiar dacă acestea sunt predominant covalente. Motivele instabilității compușilor de magneziu în starea de oxidare (+1) sunt mai puțin evidente. O evaluare a entalpiei de formare a unor astfel de compuși arată că aceștia trebuie să fie stabili în raport cu elementele lor constitutive. Motivul pentru care compușii de magneziu (I) nu sunt stabili este entalpia mult mai mare de formare a compușilor de magneziu (II), care ar trebui să conducă la o disproporție rapidă și completă:
Mg(k) + CI2 (g) = MgCI2 (k);
D N° arr = –642 kJ/(mol MgCl 2)
2Mg(k) + CI2(g) = 2MgCI(k);
D N° arr = –250 kJ/(2 mol MgCl)
2MgCI(k) = Mg(k) + MgCI2(k);
D N° disprop = –392 kJ/(2 mol MgCl)
Dacă poate fi găsită o cale sintetică care face dificilă disproporționarea, astfel de compuși pot fi obținuți. Există unele dovezi pentru formarea de particule de magneziu (I) în timpul electrolizei pe electrozii de magneziu. Astfel, în timpul electrolizei NaCl pe un anod de magneziu, se eliberează hidrogen, iar cantitatea de magneziu pierdută de anod corespunde unei sarcini de +1,3. În mod similar, în timpul electrolizei unei soluții apoase de Na2SO4, cantitatea de hidrogen eliberată corespunde oxidării apei de către ionii de magneziu, a cărei sarcină corespunde cu +1,4.
Majoritatea sărurilor de magneziu sunt foarte solubile în apă. Procesul de dizolvare este însoțit de o ușoară hidroliză. Soluțiile rezultate au un mediu slab acid:
2+ + H2O + + H3O+
Compușii de magneziu cu multe nemetale, inclusiv carbonul, azotul, fosforul și sulful sunt hidrolizați ireversibil de apă.
Hidrură de magneziu compoziție MgH 2 este un polimer cu punte de atomi de hidrogen. Numărul de coordonare al magneziului din acesta este 4. Această structură duce la o scădere bruscă a stabilității termice a compusului. Hidrura de magneziu este ușor oxidată de oxigenul atmosferic și de apă. Aceste reacții sunt însoțite de o eliberare mare de energie.
Nitrură de magneziu Mg3N2. Formează cristale gălbui. Hidroliza nitrurii de magneziu produce hidrat de amoniac:
Mg3N2 + 8H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3H2O
Dacă hidroliza nitrurii de magneziu se efectuează într-un mediu alcalin, nu se formează hidrat de amoniac, dar se eliberează amoniac gazos. Hidroliza într-un mediu acid duce la formarea de cationi de magneziu și amoniu:
Mg 3 N 2 + 8H 3 O + = 3Mg 2+ + 2NH 4 + + 8H 2 O
Oxid de magneziu MgO se numește magnezie arsă. Se obține prin arderea magnezitului, dolomitei, carbonatului de magneziu bazic, hidroxidului de magneziu, precum și calcinării bischofitului MgCl 2 · 6H 2 O într-o atmosferă de vapori de apă.
Reactivitatea oxidului de magneziu depinde de temperatura la care este produs. Oxidul de magneziu preparat la 500–700°C se numește magnezie ușoară. Reacționează ușor cu acizii diluați și apa pentru a forma sărurile corespunzătoare sau hidroxidul de magneziu și absoarbe dioxidul de carbon și umiditatea din aer. Oxidul de magneziu obținut la 1200–1600° C se numește magnezie grea. Se caracterizează prin rezistență la acizi și rezistență la apă.
Oxidul de magneziu este utilizat pe scară largă ca material rezistent la căldură. Se caracterizează atât prin conductivitate termică ridicată, cât și prin proprietăți bune de izolare electrică. Prin urmare, acest compus este utilizat la izolarea radiatoarelor pentru încălzirea locală.
Calitățile mai ușoare de magnezie sunt folosite pentru a prepara cimentul de magnezie și materiale de construcții pe baza acestuia și, de asemenea, ca agent de vulcanizare în industria cauciucului.
Hidroxid de magneziu Mg(OH)2 formează cristale incolore. Solubilitatea acestui compus este scăzută (2·10 –4 mol/l la 20° C). Poate fi transformat în soluție prin acțiunea sărurilor de amoniu:
Mg(OH)2 + 2NH4Cl = MgCl2 + 2NH3H2O
Hidroxidul de magneziu este instabil termic și se descompune atunci când este încălzit:
Mg(OH)2 = MgO + H2O
La scară industrială, hidroxidul de magneziu este produs prin precipitarea cu var din apa de mare și saramură naturală.
Hidroxidul de magneziu este o bază blândă care, sub formă de soluție apoasă (lapte de magnezie), este utilizată pe scară largă pentru a reduce aciditatea sucului gastric. Mai mult, în ciuda moliciunii sale, Mg(OH)2 neutralizează acizii de 1,37 ori mai mult decât hidroxidul de sodiu NaOH și de 2,85 ori mai mult decât bicarbonatul de sodiu NaHCO3.
De asemenea, este folosit pentru a produce oxid de magneziu, rafinarea zahărului, purificarea apei în centralele de cazane și ca componentă a pastelor de dinți.
Carbonat de magneziu MgCO3 formează cristale incolore. Se găsește în mod natural sub formă anhidră (magnezit). În plus, sunt cunoscuți penta-, tri- și monohidrați de carbonat de magneziu.
Solubilitatea carbonatului de magneziu în absența dioxidului de carbon este de aproximativ 0,5 mg/l. În prezența excesului de dioxid de carbon și apă, carbonatul de magneziu se transformă în bicarbonat solubil, iar la fierbere are loc procesul invers. Carbonatul și bicarbonatul reacționează cu acizii pentru a elibera dioxid de carbon și formează sărurile corespunzătoare. Când este încălzit, carbonatul de magneziu, fără a se topi, se descompune:
MgC03 = MgO + CO2
Acest proces este folosit pentru a produce oxid de magneziu. În plus, carbonatul de magneziu natural este materia primă pentru producerea magneziului metalic și a compușilor săi. De asemenea, este folosit ca îngrășământ și pentru a reduce aciditatea solului.
Pulberea liberă de carbonat de magneziu este turnată între pereții dubli ai rezervoarelor de stocare a oxigenului lichid. Această izolație termică este ieftină și fiabilă.
Sulfat de magneziu MgS04 este cunoscut în stare anhidră, precum și sub formă de diferiți hidrați. Kieseritul MgS04·H2O, epsomit MgSO4·7H2O şi hexahidratul MgSO4·6H2O se găsesc în natură.
În medicină, se folosește sulfat de magneziu heptahidrat MgSO 4 ·7H 2 O, cunoscut în mod obișnuit ca Epsom sau sare amară. Acest compus are un efect laxativ. Cu perfuzii intramusculare sau intravenoase, sulfatul de magneziu ameliorează stările convulsive și reduce spasmele vasculare.
Sulfatul de magneziu este utilizat în industria textilă și hârtie ca mordant de vopsire, ca agent de greutate pentru bumbac și mătase și ca umplutură de hârtie. Acesta servește ca materie primă pentru producerea de oxid de magneziu.
Nitrat de magneziu Mg(NO3)2 sunt cristale higroscopice incolore. Solubilitatea în apă la 20° C este de 73,3 g la 100 g. Hexahidratul cristalizează din soluții apoase. Peste 90°C se deshidratează până la monohidrat. Apoi apa este separată cu hidroliză parțială și descompunere în oxid de magneziu. Acest proces este utilizat în sinteza oxidului de magneziu de înaltă puritate. Din azotat de magneziu se obțin nitrați ai altor metale, precum și diverși compuși de magneziu. În plus, azotatul de magneziu face parte din îngrășămintele complexe și amestecurile pirotehnice.
Perclorat de magneziu Mg(ClO 4) 2 formează cristale incolore foarte higroscopice. Este foarte solubil în apă (99,6 g la 100 g) și în solvenți organici. Hexahidratul cristalizează din soluții apoase. Soluțiile concentrate de perclorat de magneziu în solvenți organici și solvații săi cu molecule de agent reducător sunt explozive.
Perclorat de magneziu parțial hidratat care conține 2–2,5 molecule de apă este eliberat sub nume comercial„anhidronă”. Pentru a obține perclorat de magneziu anhidru, se usucă în vid la 200–300 ° C. Se folosește ca desicant gazos. Absoarbe nu numai vaporii de apă, ci și amoniacul, vaporii de alcool, acetona și alte substanțe polare.
Percloratul de magneziu este utilizat ca catalizator de acilare în reacția Friedel-Crafts și, de asemenea, ca agent de oxidare în microanalize.
Fluorura de magneziu MgF 2 este ușor solubil în apă (0,013 g la 100 g la 25 ° C). Apare în mod natural sub formă de selait mineral. Fluorura de magneziu se obține prin reacția sulfatului sau oxidului de magneziu cu acid fluorhidric sau clorură de magneziu cu fluorură de potasiu sau amoniu.
Fluorura de magneziu face parte din fluxuri, sticle, ceramica, emailuri, catalizatori, amestecuri pentru producerea mica artificiala si azbest. În plus, este un material optic și laser.
Clorura de magneziu MgCl 2 este una dintre cele mai importante săruri de magneziu din punct de vedere industrial. Solubilitatea sa este de 54,5 g la 100 g de apă la 20 ° C. Soluțiile apoase concentrate de clorură de magneziu dizolvă oxidul de magneziu. Din soluțiile rezultate se cristalizează MgCl 2 mMg(OH) 2 nH 2 O. Acești compuși fac parte din cimenturile de magnezie.
Clorura de magneziu formează hidrați cristalini cu 1, 2, 4, 6, 8 și 12 molecule de apă. Pe măsură ce temperatura crește, numărul de molecule de apă de cristalizare scade.
În natură, clorura de magneziu se găsește sub formă de minerale bischofit MgCl 2 ·6H 2 O, clorură de magnezit MgCl 2 și carnalit. Se găsește în apa de mare, în saramură din lacurile sărate și în unele saramuri subterane.
Clorura de magneziu anhidru este utilizată în producția de magneziu metalic și oxid de magneziu, iar hexahidratul este utilizat pentru producerea cimenturilor de magneziu. O soluție apoasă de clorură de magneziu este utilizată ca lichid de răcire și antigel. Acesta servește ca agent de dezghețare pe aerodromuri, linii de cale ferată și macazuri, precum și împotriva înghețului cărbunelui și minereurilor. Lemnul este impregnat cu o soluție de clorură de magneziu pentru a-l face rezistent la foc.
Bromură de magneziu MgBr2 este foarte solubil în apă (101,5 g la 100 g la 20°C). Din soluții apoase cristalizează de la –42,7 la 0,83 ° C sub formă de decahidrat, la temperaturi mai ridicate - sub formă de hexahidrat. Formează numeroși solvați de cristal, cum ar fi MgB 2 6ROH (R = Me, Et, Pr), MgBr 2 6Me 2 CO, MgBr 2 3Et 2 O, precum și amine MgBr 2 n NH 3 ( n = 2–6).
Compuși complecși de magneziu. ÎN solutii apoase ionul de magneziu există sub formă de complex acvatic 2+. În solvenții neapoși, cum ar fi amoniacul lichid, ionul de magneziu formează complexe cu moleculele de solvent. Solvații sărurilor de magneziu cristalizează de obicei din astfel de soluții. Sunt cunoscute mai multe complexe de halogenură de tip MX 4 2–, unde X este anionul halogenură.
Printre compușii complecși de magneziu, clorofilele, care sunt complecși de porfirină modificate de magneziu, au o importanță deosebită. Ele sunt vitale pentru fotosinteza plantelor verzi.
Compuși de organomagneziu. Pentru magneziu s-au obținut numeroși compuși care conțin legături metal-carbon. În special, multe cercetări sunt dedicate reactivilor Grignard RMgX (X = Cl, Br, I).
Reactivii Grignard sunt cei mai importanți compuși organometalici de magneziu și probabil cei mai folosiți reactivi organometalici. Acest lucru se datorează ușurinței lor de producție și versatilității sintetice. S-a stabilit că în soluție acești compuși pot conține o varietate de particule chimice care se află în echilibru mobil.
Reactivii Grignard sunt de obicei preparați prin adăugarea lent a unei halogenuri organice la o suspensie de turnuri de magneziu într-un solvent adecvat, cu agitare puternică și absență completă aer și umiditate. Reacția începe de obicei lent. Poate fi inițiată de un mic cristal de iod, care distruge stratul protector de pe suprafața metalică.
Reactivii Grignard sunt utilizați pe scară largă pentru sinteza alcoolilor, aldehidelor, cetonelor, acizi carboxilici, esteri și amide și sunt probabil cei mai importanți reactivi pentru crearea legăturilor carbon-carbon, precum și a legăturilor dintre atomii de carbon și alte elemente (azot, oxigen, sulf etc.).
Compușii R2Mg se descompun de obicei atunci când sunt încălziți. În stare cristalină, au structura polimerilor liniari cu grupări alchil de punte. Compusul MgMe 2 este un polimer nevolatil, stabil până la ~250°C, insolubil în hidrocarburi și doar ușor solubil în eter. Compusul MgEt 2 și omologii superiori sunt foarte asemănători cu MgMe 2, dar se descompun la temperaturi mai scăzute (175–200 ° C), formând alchena corespunzătoare și MgH 2 în reacția opusă formării lor. MgPh 2 este, de asemenea, similar cu ei; este insolubil în benzen, se dizolvă în eter pentru a forma complexul monomeric MgPh 2 · 2Et 2 O și se descompune la 280 ° C pentru a forma Ph 2 și magneziu metalic.
Rolul biologic al magneziului.
Frunzele verzi ale plantelor conțin clorofile, care sunt complexe de porfirine care conțin magneziu implicate în fotosinteză.
Magneziul este, de asemenea, strâns implicat în procesele biochimice din corpurile animalelor. Ionii de magneziu sunt necesari pentru inițierea enzimelor responsabile de conversia fosfaților, pentru transferul impulsurilor nervoase și pentru metabolismul carbohidraților. De asemenea, sunt implicați în contracția musculară, care este inițiată de ionii de calciu.
În urmă cu câțiva ani, oamenii de știință de la Universitatea din Minnesota din SUA au descoperit că cojile de ouă sunt mai puternice cu cât conțin mai mult magneziu.
Corpul unui adult care cântărește 65 kg conține aproximativ 20 g de magneziu (în principal sub formă de ioni). Cea mai mare parte este concentrată în oase. Complexele de magneziu cu ATP și ADP sunt prezente în lichidul intracelular.
Necesarul zilnic pentru acest element este de 0,35 g. Cu o dietă monotonă, lipsa legumelor și fructelor verzi, precum și cu alcoolismul, apare adesea deficiența de magneziu. Caise, piersici și conopidă. Se găsește și în varza obișnuită, cartofi și roșii.
Statisticile arată că locuitorii zonelor cu climă mai caldă se confruntă cu spasme ale vaselor de sânge mai rar decât cei din nord. Se crede că motivul pentru aceasta este obiceiurile alimentare din regiunile reci. Ei mănâncă mai puține fructe și legume, ceea ce înseamnă că primesc mai puțin magneziu.
Cercetările biologilor francezi au arătat că sângele oamenilor obosiți conține mai puțin magneziu decât cel al oamenilor odihniți. Se crede că o dietă bogată în magneziu ar trebui să ajute medicii în lupta împotriva unei boli atât de grave precum surmenajul.
Elena Savinkina
| Magneziu | |
|---|---|
| Numar atomic | 12 |
| Aspect substanță simplă |
metal ușor, maleabil, alb-argintiu |
| Proprietățile atomului | |
|
Masă atomică (Masă molară) |
24.305 a. e.m. (/mol) |
| Raza atomică | ora 160 |
| Energie de ionizare (primul electron) |
737,3 (7,64) kJ/mol (eV) |
| Configuratie electronica | 3s 2 |
| Proprietăți chimice | |
| Raza covalentă | ora 136 |
| Raza ionică | 66 (+2e) pm |
| Electronegativitatea (după Pauling) |
1,31 |
| Potențialul electrodului | −2,37 V |
| Stări de oxidare | 2 |
| Proprietățile termodinamice ale unei substanțe simple | |
| Densitate | 1,738 g/cm³ |
| Capacitate de căldură molară | 24,90 J/(K mol) |
| Conductivitate termică | 156 W/(m K) |
| Temperatură de topire | 922 K |
| Căldura de topire | 9,20 kJ/mol |
| Temperatura de fierbere | 1 363 K |
| Căldura de vaporizare | 131,8 kJ/mol |
| Volumul molar | 14,0 cm³/mol |
| Rețea cristalină dintr-o substanță simplă | |
| Structura de zăbrele | hexagonal |
| Parametrii rețelei | a=3,210 c=5,21 Å |
| raport c/a | 1,624 |
| Debye temperatura | 318 K |
| Mg | 12 |
| 24,305 | |
| 3s 2 | |
| Magneziu | |
Magneziu- element al subgrupului principal al celui de-al doilea grup, a treia perioadă tabelul periodic elemente chimice, cu număr atomic 12. Notate prin simbolul Mg Magneziu. Substanța simplă magneziu (număr CAS: 7439-95-4) este un metal ușor, maleabil, de culoare alb-argintiu.
Poveste
originea numelui
În 1695, din apa minerală a Izvorului Epsom în Anglia sare izolata, care avea un gust amar si efect laxativ. Farmaciştii au numit-o sare amară, precum şi sare Epsom sau Epsom. Epsomitul mineral are compoziția MgSO 4 7H 2 O.
A fost izolat pentru prima dată în forma sa pură de Sir Humphry Davy în 1808.
Chitanță
Metoda industrială obișnuită pentru producerea magneziului metalic este electroliza unei topituri a unui amestec de cloruri de magneziu anhidre MgCl 2 (bischofit), NaCl de sodiu și KCl de potasiu. În această topitură, clorura de magneziu suferă o reducere electrochimică:
MgCl2 (electroliza) = Mg + CI2.
Metalul topit este îndepărtat periodic din baia de electroliză și i se adaugă noi porțiuni de materii prime care conțin magneziu. Deoarece magneziul obținut în acest mod conține relativ multe impurități - aproximativ 0,1%, dacă este necesar, magneziul „brut” este supus unei purificări suplimentare. În acest scop, se folosește rafinarea electrolitică, topirea în vid folosind aditivi speciali - fluxuri, care „elimină” impuritățile din magneziu, sau distilarea (sublimarea) metalului în vid. Puritatea magneziului rafinat atinge 99,999% și mai mult.
S-a dezvoltat o altă metodă de obținere a magneziului - termică. În acest caz, cocsul este utilizat pentru a reduce oxidul de magneziu la temperatură ridicată:
sau silicon. Utilizarea siliciului face posibilă obținerea magneziului din materii prime precum dolomita CaCO 3 ·MgCO 3 fără separarea prealabilă a magneziului și calciului. Următoarele reacții apar cu participarea dolomitei:
CaCO 3 MgCO 3 = CaO + MgO + 2CO 2,
2MgO + CaO + Si = Ca2SiO4 + 2Mg.
Avantajul metodei termice este că permite obținerea de magneziu de puritate mai mare. Pentru obținerea magneziului se folosesc nu numai materii prime minerale, ci și apă de mare.
Proprietăți fizice
Magneziul este un metal foarte ușor, destul de fragil, care se oxidează treptat în aer, transformându-se în oxid de magneziu alb. Rețeaua cristalină a formei α Ca (stabilă la temperaturi obișnuite) este cubică centrată pe față, a = 5,56 Å. Raza atomică 1,97 Å, rază ionică Ca2+, 1,04 Å. Densitate 1,74 g/cm³ (20 °C). Peste 464 °C, forma β hexagonală este stabilă. t topitură = 650 °C, t fierbere = 1105 °C; coeficient de temperatură de dilatare liniară 22,10-6 (0-300 °C); conductivitate termică la 20 °C 125,6 W/(m.K) sau 0,3 cal/(cm.sec.°C); căldura specifică(0-100 °C) 623,9 j/(kg.K) sau 0,149 cal/(g.°C); rezistivitate electrică la 20 °C 4.6.10-8 ohm.m sau 4.6.10-6 ohm.cm; coeficientul de temperatură al rezistenței electrice 4.57.10-3 (20 °C). Modul elastic 26 Gn/m² (2600 kgf/mm²); rezistență la tracțiune 60 MN/m² (6 kgf/mm²); limită elastică 4 MN/m² (0,4 kgf/mm²), limită de curgere 38 MN/m² (3,8 kgf/mm²); alungire relativă 50%; Duritate Brinell 200-300 MN/m² (20-30 kgf/mm²). Magneziul de puritate suficient de mare este plastic, ușor de presat, rulat și susceptibil de tăiere.
Proprietăți chimice
Un amestec de magneziu sub formă de pulbere cu permanganat de potasiu KMnO 4 - exploziv! Magneziul fierbinte reacţionează cu apa:
Mg (declarat) + H20 = MgO + H2;
Alcaliile nu afectează magneziul; se dizolvă ușor în acizi, eliberând hidrogen:
Mg + 2HCI = MgCI2 + H2;
Când este încălzit în aer, magneziul arde pentru a forma un oxid; o cantitate mică de nitrură se poate forma și cu azotul:
2Mg + O2 = 2MgO;
3Mg + N2 = Mg3N2
Definiție
Metal alb-argintiu, dur mediu. moderat răspândit în natură. La ardere, se eliberează o cantitate mare de lumină și căldură.
Aplicație
Aliaje
Aliajele pe bază de magneziu sunt un material structural important în industria aeronautică și auto, datorită ușurinței și rezistenței lor. Prețurile lingourilor de magneziu în 2006 au fost în medie de 3 USD/kg.
Surse de curent chimic
Magneziul sub formă de metal pur, precum și compușii săi chimici (bromură, perclorat) sunt utilizați pentru producerea de baterii electrice de rezervă foarte puternice (de exemplu, celulă de magneziu-perclorat, celula de sulf-magneziu, celula de clorură de plumb-magneziu, celulă argint-clorura de magneziu, elementul celulă cu clorură de cupru-magneziu, elementul magneziu-vanadiu etc.) și elemente uscate (element mangan-magneziu, element bismut-magneziu, element magneziu-m-DNB etc.). HIT-urile pe bază de magneziu sunt foarte diferite valori mari specific caracteristicile energeticeși tensiune mare de descărcare. În ultimii ani, problema dezvoltării unei baterii cu o durată lungă de viață a devenit mai acută într-un număr de țări, deoarece datele teoretice sugerează perspective foarte mari pentru utilizarea pe scară largă a acesteia (energie ridicată, ecologic, disponibilitatea materiilor prime).
Conexiuni
Hidrura de magneziu este una dintre cele mai încăpătoare baterii cu hidrogen folosite pentru stocarea hidrogenului.
Materiale ignifuge
Oxidul de magneziu MgO este utilizat ca material refractar pentru producerea de creuzete și căptușeli speciale ale cuptoarelor metalurgice.
Perclorat de magneziu, Mg(ClO 4) 2 - (anhidronă) este utilizat pentru uscarea profundă a gazelor în laboratoare și ca electrolit pentru sursele de curent chimic care implică magneziu.
Fluorura de magneziu MgF 2 - sub formă de monocristale sintetice este utilizată în optică (lentile, prisme).
Bromură de magneziu MgBr 2 - ca electrolit pentru sursele de curent chimic de rezervă.
Medicament
Oxidul de magneziu și sărurile sunt utilizate în medicină (asparkam, sulfat de magneziu, citrat de magneziu, mineral bischofit). Bischofitoterapia folosește efectele biologice ale magneziului natural în tratamentul și reabilitarea unei game largi de boli, în primul rând ale sistemului musculo-scheletic, sistemului nervos și cardiovascular.
Fotografie
Pulberea de magneziu cu aditivi oxidanți (nitrat de bariu, azotat de amoniu, permanganat de potasiu, hipoclorit de sodiu, clorat de potasiu etc.) a fost folosită (și acum este folosită în cazuri rare) în fotografie în blitz-uri chimice (bliț de magneziu).
Rolul biologic și toxicologie
Magneziul este unul dintre elementele biogene importante; se găsește în cantități semnificative în țesuturile animalelor și plantelor. Magneziul este un cofactor în multe reacții enzimatice. Magneziul este necesar pentru conversia fosfatului de creatină în ATP, o nucleotidă care este un furnizor universal de energie în celulele vii ale corpului. Prin urmare, magneziul este elementul care controlează energia organismului. Magneziul este necesar în toate etapele sintezei proteinelor. De asemenea, s-a stabilit că 80-90% oameni moderni suferă de deficit de magneziu. Aceasta se poate manifesta în diferite moduri: insomnie, oboseala cronica, osteoporoză, artrită, fibromialgie, migrene, crampe și spasme musculare, aritmie cardiacă, constipație, sindrom premenstrual (PMS) și alte simptome și boli. Și cu utilizarea frecventă a laxativelor, alcoolului, mental major și activitate fizica nevoia de magneziu crește.
La mâncare bogat în magneziu, includ: susan, tărâțe, nuci. Există foarte puțin magneziu în pâine, lactate, carne și alte alimente de zi cu zi. omul modern. Pentru a obține necesarul zilnic de magneziu, aproximativ 300 mg pentru femei și 400 mg pentru bărbați, trebuie să beți 2-3 litri de lapte sau să mâncați 1,5-2 kg de carne.
Conform rezultatelor unor studii recente, s-a constatat că citratul de magneziu este cel mai absorbabil produs care conține magneziu.
S-a stabilit că, pentru a absorbi calciul, organismul are nevoie de magneziu. Una dintre cele mai adecvate surse biologic de magneziu pentru absorbția transcutanată (percutanată) este mineralul bischofit, care este utilizat pe scară largă în scopuri de reabilitare medicală, fizioterapie și tratament balnear.
Magneziu, magneziu, Mg (12)
Numele de magnezie se găsește deja în papirusul X Leiden (secolul al treilea). Probabil că provine de la numele unui oraș din regiunea muntoasă a Tesaliei - Magnezia. Piatra magneziană în antichitate era numită oxid de fier magnetic, iar magneții era un magnet. Aceste nume au trecut în latină și în alte limbi.
Asemănarea externă a oxidului de fier magnetic cu piroliza (dioxidul de mangan) a condus la faptul că mineralele și minereurile de culoare maro închis și închis, și mai târziu alte minerale, au început să fie numite piatră de magnezie, magnetis și magne. În literatura alchimică, cuvântul Magnes însemna multe substanțe, precum mercurul, piatra etiopiană, piatra heracliană. Mineralele care conțin magneziu sunt cunoscute și din cele mai vechi timpuri (dolomit, talc, azbest, jad etc.) și erau deja utilizate pe scară largă. Cu toate acestea, nu erau considerate substanțe individuale, ci modificări ale altor minerale, mai cunoscute, cel mai adesea var.
Faptul că o bază metalică specială este prezentă în mineralele și sărurile care conțin magneziu a fost ajutat de studiile asupra apei minerale din izvorul Epsom din Anglia, descoperite în 1618. Sarea solidă din apa Epsom amară a fost izolată în 1695 de către Grew, subliniind că prin natura sa Această sare este vizibil diferită de toate celelalte săruri. În secolul al XVIII-lea Mulți chimiști analitici proeminenți au studiat sarea Epsom - Bergman, Neumann, Black și altele. Când au fost descoperite surse de apă similare cu Epsom în Europa continentală, aceste studii s-au extins și mai mult. Aparent, Neumann a fost primul care a sugerat ca sarea Epsom (carbonatul de magneziu) să fie numită magnezie albă în contrast cu magnezia neagră (piroluzit). Țara magneziei albe (Magnesia alba) numită magnezia apare în lista de corpuri simple a lui Lavoisier, iar Lavoisier consideră „baza de sare Epsom” (base de sel d”Epsom) a fi sinonimă cu acest pământ.
În literatura rusă de la începutul secolului al XIX-lea. magnezia a fost numită uneori pământ amar. În 1808, Davy, prin supunerea magneziei albe la electroliză, a obținut niște magneziu metalic impur; acest metal a fost obținut în forma sa pură de Bussy în 1829. La început, Davy a propus numirea noului metal magneziu (Magniu) spre deosebire de magnezia, care la acea vreme denota baza metalică a piroluzitului (Magneziu). Cu toate acestea, când denumirea de magnezie neagră a fost schimbată, Davy a preferat să numească metalul magneziu. Interesant este că numele original de magneziu a supraviețuit doar în rusă datorită manualului lui Hess. ÎN începutul XIX V. Au fost propuse și alte denumiri - magneziu (Strakhov), magneziu, pământ amar (Shcheglov).
Corpul uman mediu conține aproximativ 25 g de magneziu, în principal în oase și mușchii scheletici. Eliminarea magneziului din organism crește în condiții de stres, anumite tulburări de sănătate și tipuri tratament medicamentos, precum și în timpul unei activități fizice intense. Un meniu bogat în alimente rafinate nu oferă întotdeauna unei persoane cantitatea necesară de magneziu. Este ușor de compensat deficiența cu suplimente alimentare. Magneziul este disponibil sub formă de compuși - oxid, sulfat, aspartat, carbonat, citrat, gluconat.
Caracteristici benefice magneziu pentru organism
Necesar pentru arderea în celule materie organică cu eliberarea de energie, pt conducerea nervoasa, relaxarea mușchilor, formarea oaselor și a dinților. În combinație cu calciul și potasiul, controlează ritmul cardiac și este implicat în formarea insulinei.
Prevenirea
Studii recente sugerează efectele hipotensive (scăderea tensiunii arteriale) și anticoagulante (împotriva trombozei) ale magneziului, care, combinate cu capacitatea elementului de a preveni spasmele arteriale și aritmiile cardiace periculoase, sunt deosebit de utile pentru cei care se recuperează după infarctul miocardic.
Aportul său adecvat în organism este important pentru prevenirea diabetului non-insulino-dependent. Cercetătorii americani au monitorizat nivelul de magneziu la peste 12 mii de persoane predispuse la diabet timp de 6 ani. După cum s-a dovedit, atunci când nu au suficient din acest element, boala în sine se dezvoltă cu 94% mai des decât atunci când există mult.
Principalele beneficii ale magneziului
Se încarcă...