magneziu Este un metal alcalin pământos care aparține grupei 2 a tabelului periodic. Numărul său atomic este 12 și este reprezentat de simbolul chimic Mg. Este al optulea cel mai abundent element din scoarța terestră, aproximativ 2,5% din acesta.
Acest metal, la fel ca congenerii și metalele sale alcaline, nu se găsește în natură în starea sa nativă, ci se combină cu alte elemente pentru a forma numeroși compuși prezenți în roci, apă de mare și în saramură..
Magneziul face parte din minerale precum dolomit (carbonat de calciu și magneziu), magnezit (carbonat de magneziu), carnalit (clorură de magneziu și potasiu hexahidrat), brucită (hidroxid de magneziu) și în silicați precum talc și olivină.
Cea mai bogată sursă naturală pentru extinderea sa este marea, care are o abundență de 0,13%, deși Marea Lacul Sărat (1,1%) și Marea Moartă (3,4%) au o concentrație mai mare de magneziu. Există saramuri cu un conținut ridicat al acestuia, care este concentrat prin evaporare.
Numele de magneziu derivă probabil din magnezit, găsit în magnezie, în regiunea Tesaliei, regiunea antică a Greciei. Deși, s-a subliniat că magnetitul și manganul au fost găsite în aceeași regiune.
Magneziul reacționează puternic cu oxigenul la temperaturi peste 645 ° C. Între timp, pulberea de magneziu arde în aer uscat, emanând o lumină albă intensă. Din acest motiv, a fost folosit ca sursă de lumină în fotografie. În prezent, această proprietate este încă utilizată în pirotehnie.
Este un element esențial pentru ființele vii. Se știe că este un cofactor pentru mai mult de 300 de enzime, inclusiv mai multe enzime de glicoliză. Acesta este un proces vital pentru ființele vii datorită relației sale cu producția de ATP, principala sursă de energie celulară..
De asemenea, face parte dintr-un complex similar cu grupul hem al hemoglobinei, prezent în clorofilă. Acesta este un pigment care participă la realizarea fotosintezei.
Indice articol
Joseph Black, chimist scoțian, în 1755 l-a recunoscut ca un element, demonstrând experimental că era diferit de calciu, metal cu care l-au confundat.
În acest sens, Black a scris: „Vedem deja prin experiment că magnezia alba (carbonat de magneziu) este un compus dintr-un pământ particular și aer fix”.
În 1808, Sir Humprey Davy a reușit să o izoleze folosind electroliza pentru a produce un amalgam de magneziu și mercur. A făcut acest lucru prin electrolizarea sării sale sulfatate umede folosind mercur ca catod. Ulterior, a evaporat mercurul din malgam prin încălzire, lăsând reziduul de magneziu.
A. Bussy, un om de știință francez, a reușit să producă primul magneziu metalic în 1833. Pentru a face acest lucru, Bussy a produs reducerea clorurii de magneziu topit cu potasiu metalic.
În 1833, omul de știință britanic Michael Faraday a folosit pentru prima dată electroliza clorurii de magneziu pentru izolarea acestui metal..
În 1886, compania germană Aluminum und Magnesiumfabrik Hemelingen a folosit electroliza carnalitei (MgClDouăKCI 6HDouăO) topit pentru a produce magneziu.
Hemelingen, asociat cu Complexul Industrial Farbe (IG Farben), a reușit să dezvolte o tehnică pentru a produce cantități mari de clorură de magneziu topită pentru electroliză pentru producerea de magneziu și clor..
În timpul celui de-al doilea război mondial, Dow Chemical Company (SUA) și Magnesium Elektron LTD (Marea Britanie) au început reducerea electrolitică a apei de mare; pompat din Golful Galveston, Texas și în Marea Nordului până la Hartlepool, Anglia, pentru producția de magneziu.
În același timp, Ontario (Canada) creează o tehnică pentru ao produce pe baza procesului lui L. M. Pidgeon. Tehnica constă în reducerea termică a oxidului de magneziu cu silicați în retorte cu foc extern..
Magneziul cristalizează într-o structură hexagonală compactă, unde fiecare dintre atomii săi este înconjurat de doisprezece vecini. Acest lucru îl face mai dens decât alte metale, cum ar fi litiu sau sodiu..
Configurația sa de electroni este [Ne] 3sDouă, cu doi electroni de valență și zece electroni înveliș interior. Având un electron suplimentar în comparație cu sodiul, legătura sa metalică devine mai puternică.
Acest lucru se datorează faptului că atomul este mai mic, iar nucleul său mai are un proton; de aceea ei exercită un efect de atracție mai mare asupra electronilor atomilor vecini, care contractă distanțele dintre ei. De asemenea, deoarece există doi electroni, banda 3s rezultată este plină și este capabilă să simtă și mai mult atracția nucleelor.
Apoi, atomii de Mg ajung să depună un cristal hexagonal dens cu o legătură metalică puternică. Acest lucru explică punctul său de topire mult mai mare (650 ° C) decât cel al sodiului (98 ° C).
Toți orbitalii 3s ai tuturor atomilor și cei doisprezece vecini ai lor se suprapun în toate direcțiile din interiorul cristalului, iar cei doi electroni pleacă pe măsură ce vin alți doi; așa mai departe, fără ca cationii Mg să poată proveniDouă+.
Magneziul poate pierde doi electroni când formează compuși și devine cation Mg.Două+, care este izoelectronică pentru neonul cu gaz nobil. Când se ia în considerare prezența sa în orice compus, numărul de oxidare al magneziului este +2.
Pe de altă parte, și deși mai puțin obișnuit, se poate forma cationul Mg+, care a pierdut doar unul dintre cei doi electroni ai săi și este izoelectronic pentru sodiu. Când se presupune prezența sa într-un compus, atunci se spune că magneziul are un număr de oxidare de +1.
Solid alb strălucitor în stare pură, înainte de oxidare sau reacție cu aerul umed.
24,304 g / mol.
650 ºC.
1.091 ºC.
1.738 g / cm3 la temperatura camerei. Și 1.584 g / cm3 la temperatura de topire; Cu alte cuvinte, faza lichidă este mai puțin densă decât faza solidă, așa cum se întâmplă în marea majoritate a compușilor sau substanțelor..
848 kJ / mol.
128 kJ / mol.
24,869 J / (mol K).
La 701 K: 1 Pa; adică presiunea sa de vapori este foarte mică.
1.31 pe scara Pauling.
Primul nivel de ionizare: 1.737,2 kJ / mol (Mg+ gazos)
Al doilea nivel de ionizare: 1.450,7 kJ / mol (MgDouă+ gazos și necesită mai puțină energie)
Al treilea nivel de ionizare: 7.732,7 kJ / mol (Mg3+ gazos și necesită multă energie).
160 pm.
141 ± 17 pm
13,97 cm3/ mol.
24,8 µm / m K la 25 ° C.
156 W / m K.
43,9 nΩ · m la 20 ºC.
22,4 × 106 S cm3.
2,5 pe scara Mohs.
Magneziul metalic nu are alte nume atribuite. Compușii săi, deoarece majoritatea dintre ei sunt considerați a avea un număr de oxidare de +2, sunt menționați folosind nomenclatura stoc, fără a fi necesar să se exprime numărul respectiv între paranteze..
De exemplu, MgO este oxid de magneziu și nu oxid de magneziu (II). Conform nomenclaturii sistematice, compusul anterior este: monoxid de magneziu și nu monoxid de monomagneziu.
Pe partea nomenclaturii tradiționale, același lucru se întâmplă cu nomenclatura stoc: numele compușilor se termină în același mod; adică cu sufixul -ico. Astfel, MgO este oxid de magneziu, conform acestei nomenclaturi.
În caz contrar, ceilalți compuși pot avea sau nu denumiri comune sau mineralogice, sau constau din molecule organice (compuși organomagnezi), a căror nomenclatură depinde de structura moleculară și de substituenții alchil (R) sau arii (Ar)..
În ceea ce privește compușii organomagnezici, aproape toți sunt reactivi Grignard cu formula generală RMgX. De exemplu, BrMgCH3 este bromura de metil magneziu. Rețineți că nomenclatura nu pare atât de complicată într-un prim contact .
Magneziul este utilizat în aliaje deoarece este un metal ușor, fiind utilizat în principal în aliaje cu aluminiu, ceea ce îmbunătățește caracteristicile mecanice ale acestui metal. A fost folosit și în aliaje cu fier.
Cu toate acestea, utilizarea sa în aliaje a scăzut datorită tendinței sale de coroziune la temperaturi ridicate..
Datorită reactivității sale, nu se găsește în scoarța terestră sub formă nativă sau elementară. Mai degrabă, face parte din numeroși compuși chimici, care la rândul lor sunt localizați în aproximativ 60 de minerale cunoscute..
Printre cele mai frecvente minerale de magneziu se numără:
-Dolomitul, un carbonat de calciu și magneziu, MgCO3·Hoţ3
-Magnezit, un carbonat de magneziu, CaCO3
-Brucită, un hidroxid de magneziu, Mg (OH)Două
-carnalit, o clorură de potasiu de magneziu, MgClDouăKClHDouăSAU.
De asemenea, poate fi sub formă de alte minerale, cum ar fi:
-Kieserita, un sulfat de magneziu, MgSO4HDouăSAU
-Forsterit, un silicat de magneziu, MgSiO4
-Crizotil sau azbest, alt silicat de magneziu, Mg3daDouăSAU5(OH)4
-Talc, Mg3da14SAU110(OH)Două.
Magneziul se găsește în natură ca o combinație de trei izotopi naturali: 24Mg, cu 79% abundență; 25Mg, cu abundență de 11%; si 26Mg, cu abundență de 10%. În plus, există 19 izotopi radioactivi artificiali.
Magneziul este un element esențial pentru toate viețuitoarele. Oamenii au un aport zilnic de 300 - 400 mg de magneziu. Conținutul său corporal este cuprins între 22 și 26 g, la un om adult, concentrat în principal în scheletul osos (60%).
Glicoliza este o secvență de reacții în care glucoza este transformată în acid piruvic, cu o producție netă de 2 molecule ATP. Piruvat kinaza, hexokinaza și fosfofruct kinaza sunt enzime, printre altele, ale glicolizei care utilizează Mg ca activator.
ADN-ul este alcătuit din două lanțuri de nucleotide care au structuri fosfat încărcate negativ în structura lor; prin urmare, firele de ADN suferă repulsie electrostatică. Ioni Na+, K+ și MgDouă+, neutralizează sarcinile negative, prevenind disocierea lanțurilor.
Molecula ATP are grupări fosfat cu atomi de oxigen încărcați negativ. O respingere electrică are loc între atomii de oxigen vecini care ar putea cliva molecula ATP.
Acest lucru nu se întâmplă deoarece magneziul interacționează cu atomii de oxigen vecini, formând un chelat. Se spune că ATP-Mg este forma activă a ATP.
Magneziul este esențial pentru fotosinteză, un proces central în utilizarea energiei de către plante. Face parte din clorofilă, care prezintă în interiorul său o structură similară cu grupul hem al hemoglobinei; dar cu un atom de magneziu în centru în locul unui atom de fier.
Clorofila absoarbe energia luminii și o folosește în fotosinteză pentru a transforma dioxidul de carbon și apa în glucoză și oxigen. Glucoza și oxigenul sunt utilizate ulterior în producția de energie.
O scădere a concentrației plasmatice de magneziu este asociată cu spasme musculare; boli cardiovasculare, cum ar fi hipertensiunea; diabet, osteoporoză și alte boli.
Ionul magneziu este implicat în reglarea funcționării canalelor de calciu din celulele nervoase. La concentrații mari blochează canalul de calciu. Dimpotrivă, o scădere a calciului produce o activare a nervului permițând intrarea calciului în celule.
Acest lucru ar explica spasmul și contracția celulelor musculare în pereții marilor vase de sânge..
Magneziul nu se găsește în natură într-o stare elementară, dar face parte din aproximativ 60 de minerale și numeroși compuși, localizați în mare, roci și saramuri..
Marea are o concentrație de magneziu de 0,13%. Datorită dimensiunii sale, marea este principalul rezervor de magneziu din lume. Alte rezervoare de magneziu sunt Great Salt Lake (SUA), cu o concentrație de magneziu de 1,1%, și Marea Moartă, cu o concentrație de 3,4%.
Mineralele de magneziu, dolomita și magnezita, sunt extrase din vene folosind metode tradiționale de exploatare. Între timp, în carnalită se utilizează soluții care permit celorlalte săruri să se ridice la suprafață, păstrând carnalita în fundal..
Saramurile care conțin magneziu sunt concentrate în iazuri folosind încălzirea solară.
Magneziul se obține prin două metode: electroliză și reducere termică (proces Pidgeon).
Sărurile topite care conțin fie clorură de magneziu anhidră, clorură de magneziu anhidră parțial deshidratată, fie carnalita minerală anhidră sunt utilizate în procesele de electroliză. În unele circumstanțe, pentru a evita contaminarea carnalitei naturale, se folosește cea artificială..
Clorura de magneziu poate fi obținută, de asemenea, urmând procedura proiectată de compania Dow. Apa este amestecată într-un floculator cu mineralul ușor calcinat dolomit.
Clorura de magneziu prezentă în amestec este transformată în Mg (OH)Două prin adăugarea de hidroxid de calciu, conform următoarei reacții:
MgClDouă + Ca (OH)Două → Mg (OH)Două + CaClDouă
Precipitatele de hidroxid de magneziu sunt tratate cu acid clorhidric, producând clorură de magneziu și apă, conform reacției chimice descrise:
Mg (OH)Două + 2 HCI → MgClDouă + 2 oreDouăSAU
Apoi, clorura de magneziu este supusă unui proces de deshidratare până când ajunge la 25% hidratare, completând deshidratarea în timpul procesului de topire. Electroliza se efectuează la o temperatură care variază între 680 și 750 ° C..
MgClDouă → Mg + ClDouă
Clorul diatomic este generat la anod și magneziul topit plutește până la vârful sărurilor, unde este colectat..
Reacția are loc la o temperatură de 1200 ° C și la o presiune scăzută de 13 Pa. Cristalele de magneziu sunt îndepărtate din condensatoare. Zgura produsă este colectată din fundul retortelor.
2 CaO + 2 MgO + Si → 2 Mg (gaz) + CaDouăda4 (deșeuri umane)
Oxizii de calciu și magneziu sunt produși prin calcinarea carbonaților de calciu și magneziu prezenți în dolomit.
Magneziul reacționează energic cu acizii, în special oxacizii. Reacția sa cu acidul azotic produce azotat de magneziu, Mg (NO3)Două. În mod similar, reacționează cu acidul clorhidric pentru a produce clorură de magneziu și hidrogen gazos..
Magneziul nu reacționează cu alcalii, cum ar fi hidroxidul de sodiu. La temperatura camerei este acoperit cu un strat de oxid de magneziu, insolubil în apă, care îl protejează de coroziune.
Formează compuși chimici, printre alte elemente, cu clor, oxigen, azot și sulf. Este foarte reactiv cu oxigenul la temperaturi ridicate.
Aliajele de magneziu au fost utilizate în avioane și automobile. Acestea din urmă au ca cerință pentru controlul emisiilor de gaze poluante, o reducere a greutății autovehiculelor.
Aplicațiile cu magneziu se bazează pe greutatea redusă, rezistența ridicată și ușurința de fabricare a aliajelor. Aplicațiile includ unelte manuale, articole sportive, camere, aparate electrocasnice, rame pentru bagaje, piese auto, articole pentru industria aerospațială.
Aliajele de magneziu sunt, de asemenea, utilizate la fabricarea avioanelor, a rachetelor și a sateliților spațiali, precum și la foto-gravare pentru producerea unei gravuri rapide și controlate..
Magneziul este adăugat în cantități mici la fonta albă turnată, ceea ce îi îmbunătățește rezistența și maleabilitatea. În plus, magneziul amestecat cu var este injectat în fierul de furnal lichid, îmbunătățind proprietățile mecanice ale oțelului..
Magneziul este implicat în producția de titan, uraniu și hafniu. Acționează ca agent de reducere a tetraclorurii de titan, în procesul Kroll, pentru a provoca titanul.
Magneziul este utilizat într-o celulă uscată, acționând ca anod și clorură de argint ca catod. Când magneziul intră în contact electric cu oțelul în prezența apei, acesta se corodează sacrificial, lăsând oțelul intact..
Acest tip de protecție din oțel este prezent în nave, rezervoare de stocare, încălzitoare de apă, structuri de pod etc..
Magneziul sub formă de pulbere sau benzi arde, emanând o lumină albă foarte intensă. Această proprietate a fost utilizată în pirotehnica militară pentru a produce incendii sau aprinderea prin rachete..
Solidul său fin împărțit a fost folosit ca componentă de combustibil, în special în combustibilii solizi pentru rachete..
Este folosit ca izolator termic pentru cazane și țevi. Fiind higroscopic și solubil în apă, este utilizat pentru a împiedica compactarea sării comune în agitatoarele de sare și să nu curgă corespunzător în timpul condimentării alimentelor..
Are aplicație ca ignifug. Dizolvat în apă, formează binecunoscutul lapte de magnezie, o suspensie albicioasă care a fost folosită ca antiacid și laxativ..
Este utilizat la fabricarea cimentului de pardoseală de înaltă rezistență, precum și la un aditiv la fabricarea textilelor. În plus, este utilizat ca floculant în laptele de soia pentru producerea de tofu..
Este utilizat la fabricarea cărămizilor refractare pentru a rezista la temperaturi ridicate și ca izolator termic și electric. Este, de asemenea, utilizat ca laxativ și antiacid.
Se utilizează industrial pentru fabricarea cimentului și a îngrășămintelor, tăbăcirii și vopsirii. Este, de asemenea, un desicant. Sare Epsom, MgSO47HDouăSau, este folosit ca purgativ.
Este luat ca cel mai mic standard de duritate (1) pe scara Mohs. Acesta servește ca material de umplutură la fabricarea hârtiei și cartonului, precum și prevenirea iritării și hidratării pielii. Este utilizat la fabricarea materialelor rezistente la căldură și ca bază a multor pulberi utilizate în cosmetică.
A fost folosit ca izolator termic și în industria construcțiilor pentru fabricarea tavanelor. În prezent, nu este utilizat din cauza fibrelor sale de cancer pulmonar.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.