المغنيسيوم في أنقى صوره. المغنيسيوم معدن مهم للصناعة وحياة الإنسان

ملغ المغنيسيوم

المغنيسيوم(لات. مغنيسيوم) ، Mg (بعبارة "مغنيسيوم") ، عنصر كيميائي من المجموعة IIA للفترة الثالثة من نظام مندليف الدوري ، العدد الذري 12 ، الكتلة الذرية 24.305. يتكون المغنيسيوم الطبيعي من ثلاث نوكليدات مستقرة: 24 ملغ (78.60٪ من الكتلة) ، 25 ملغ (10.11٪) و 26 ملغ (11.29٪). التكوين الإلكتروني للذرة المحايدة هو 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 ، وفقًا لذلك يكون المغنيسيوم في المركبات المستقرة ثنائي التكافؤ (حالة الأكسدة +2). مادة المغنيسيوم البسيطة هي معدن خفيف ، فضي أبيض لامع.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية:يحتوي المغنيسيوم المعدني على شبكة بلورية سداسية الشكل. نقطة الانصهار 650 درجة مئوية ، نقطة الغليان 1105 درجة مئوية ، الكثافة 1.74 جم / سم 3 (المغنيسيوم معدن خفيف جدًا ، فقط الكالسيوم والمعادن القلوية أخف وزناً). جهد القطب القياسي للمغنيسيوم Mg / Mg 2+ هو 2.37V. في سلسلة من الإمكانات القياسية ، توجد خلف الصوديوم أمام الألومنيوم.

سطح المغنيسيوم مغطى بطبقة كثيفة من أكسيد MgO ، والتي ، في ظل الظروف العادية ، تحمي المعدن بشكل موثوق من المزيد من التلف. فقط عندما يتم تسخين المعدن إلى درجة حرارة أعلى من حوالي 600 درجة مئوية يشتعل في الهواء. يحترق المغنيسيوم بانبعاث الضوء الساطع ، والتركيب الطيفي قريب من تكوين الشمس. لذلك ، في الماضي ، كان المصورون في الإضاءة المنخفضة يلتقطون في ضوء شريط من المغنيسيوم المحترق. عندما يتم حرق المغنيسيوم في الهواء ، يتشكل مسحوق أبيض سائب من أكسيد المغنيسيوم MgO:

2Mg + O 2 \ u003d 2MgO.

بالتزامن مع الأكسيد ، يتشكل أيضًا نيتريد المغنيسيوم Mg 3 N 2:

3Mg + N 2 \ u003d Mg 3 N 2.

لا يتفاعل المغنيسيوم مع الماء البارد (أو ، بشكل أكثر دقة ، يتفاعل ، ولكن ببطء شديد) ، ولكنه يتفاعل مع الماء الساخن ، ويتشكل راسب أبيض سائب من هيدروكسيد المغنيسيوم Mg (OH) 2:

Mg + 2H 2 O \ u003d Mg (OH) 2 + H 2.

إذا تم إشعال النار في شريط من المغنيسيوم وتم إنزاله في كوب من الماء ، فسيستمر احتراق المعدن. في هذه الحالة ، يشتعل الهيدروجين المنطلق أثناء تفاعل المغنيسيوم مع الماء على الفور في الهواء. يستمر احتراق المغنيسيوم في جو من ثاني أكسيد الكربون:

2Mg + CO 2 \ u003d 2MgO + C.

تؤدي قدرة المغنيسيوم على الاحتراق في الماء وفي جو من ثاني أكسيد الكربون إلى تعقيد كبير في إطفاء الحرائق التي تحترق فيها الهياكل المصنوعة من المغنيسيوم أو سبائكه.

أكسيد المغنيسيوم MgO عبارة عن مسحوق أبيض قابل للتفتت لا يتفاعل مع الماء. كان يطلق عليه المغنيسيا المحترقة أو المغنيسيا فقط. هذا الأكسيد له خصائص أساسية ، فهو يتفاعل مع الأحماض المختلفة ، على سبيل المثال:

MgO + 2HNO 3 \ u003d Mg (NO 3) 2 + H 2 O.

القاعدة Mg (OH) 2 المقابلة لهذا الأكسيد ذات قوة متوسطة ، ولكنها غير قابلة للذوبان عمليًا في الماء. يمكن الحصول عليها ، على سبيل المثال ، بإضافة قلوي إلى محلول أي ملح مغنيسيوم:

2NaOH + MgSO 4 \ u003d Mg (OH) 2 + Na 2 SO 4.

بما أن أكسيد المغنيسيوم MgO لا يشكل قلويًا عند التفاعل مع الماء ، وقاعدة المغنيسيوم Mg (OH) 2 لا تحتوي على خصائص قلوية ، فإن المغنيسيوم ، على عكس "مرافقيه" الكالسيوم والسترونشيوم والباريوم ، لا ينتمي إلى عدد الأرض القلوية المعادن.

يتفاعل معدن المغنيسيوم عند درجة حرارة الغرفة مع الهالوجينات ، على سبيل المثال ، مع البروم:

Mg + Br 2 \ u003d MgBr 2.

عند تسخينه ، يتفاعل المغنيسيوم مع الكبريت ، ويعطي كبريتيد المغنيسيوم:

إذا تم تكليس خليط من المغنيسيوم وفحم الكوك في جو خامل ، فإن كربيد المغنيسيوم من التركيبة Mg 2 C 3 (تجدر الإشارة إلى أن أقرب جار للمغنيسيوم في المجموعة الكالسيوم يشكل كربيد تكوين CaC 2 تحت شروط مماثلة). عندما يتحلل كربيد المغنيسيوم بالماء ، يتشكل متماثل الأسيتيلين بروبين C 3 H 4:

Mg 2 C 3 + 4H 2 O \ u003d 2Mg (OH) 2 + C 3 H 4.

لذلك ، يمكن تسمية Mg 2 C 3 بالبروبيلين المغنيسيوم.

سلوك المغنيسيوم له أوجه تشابه مع سلوك الليثيوم المعدني القلوي (مثال على التشابه القطري للعناصر في الجدول الدوري). لذلك ، المغنيسيوم ، مثل الليثيوم ، يتفاعل مع النيتروجين (يحدث تفاعل المغنيسيوم مع النيتروجين عند تسخينه) ، مما يؤدي إلى تكوين نيتريد المغنيسيوم:

3Mg + N 2 \ u003d Mg 3 N 2.

مثل نيتريد الليثيوم ، يتحلل نيتريد المغنيسيوم بسهولة بواسطة الماء:

ملغ 3 N 2 + 6H 2 O \ u003d 3Mg (OH) 2 + 2NH 3.

يتشابه المغنيسيوم أيضًا مع الليثيوم من حيث أن كربوناته MgCO3 والفوسفات Mg 3 (PO 4) 2 ضعيفة الذوبان في الماء ، مثل أملاح الليثيوم المقابلة.

يشبه المغنيسيوم الكالسيوم في أن وجود بيكربونات قابلة للذوبان من هذه العناصر في الماء يحدد صلابة الماء. كما هو الحال مع بيكربونات الكالسيوم ، فإن الصلابة التي يسببها بيكربونات المغنيسيوم Mg (HCO 3) 2 مؤقتة. عند الغليان ، يتحلل بيكربونات المغنيسيوم Mg (HCO 3) 2 ويترسب هيدروكسوكربونات المغنيسيوم كربونات المغنيسيوم (MgOH) 2 CO 3:

2Mg (HCO 3) 2 \ u003d (MgOH) 2 CO 3 + 3CO 2 + H 2 O.

لا يزال فوق كلورات المغنيسيوم Mg (ClO 4) 2 تطبيق عملي ، والذي يتفاعل بقوة مع بخار الماء ، وتجفيف الهواء أو أي غاز آخر يمر عبر طبقته. في هذه الحالة ، يتم تكوين هيدرات بلورية قوية من Mg (ClO 4) 2 · 6H 2 O ، ويمكن تجفيف هذه المادة مرة أخرى عن طريق التسخين في الفراغ عند درجة حرارة حوالي 300 درجة مئوية. أعطيت فوق كلورات المغنيسيوم اسم "أنهيدرون" لخصائصه المجففة.

تعتبر مركبات المغنيسيوم العضوي التي تحتوي على رابطة MgC ذات أهمية كبيرة في الكيمياء العضوية. يلعب ما يسمى كاشف Grignard دورًا مهمًا بشكل خاص ، وهو مركب مغنيسيوم من الصيغة العامة RMgHal ، حيث R هو جذري عضوي ، و Hal = Cl ، Br أو I. تفاعل المغنيسيوم والهاليد العضوي المقابل RHal وتستخدم لمعظم التوليفات المختلفة.

تاريخ الافتتاح:مركبات المغنيسيوم معروفة للإنسان لفترة طويلة. يأتي الاسم اللاتيني للعنصر من اسم مدينة Magnesia القديمة في آسيا الصغرى ، والتي توجد بالقرب منها رواسب من معدن المغنسيت. تم الحصول على المغنيسيوم المعدني لأول مرة في عام 1808 بواسطة الكيميائي الإنجليزي جي ديفي. كما في حالة المعادن النشطة الأخرى مثل الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم ، استخدم ديفي التحليل الكهربائي للحصول على المغنيسيوم المعدني. تعرض للتحليل الكهربائي لخليط مبلل من المغنيسيا البيضاء (من الواضح أن تركيبه يتضمن أكسيد المغنيسيوم MgO وهيدروكسيد المغنيسيوم Mg (OH) 2) وأكسيد الزئبق HgO. نتيجة لذلك ، تلقى ديفي مزيجًا من سبيكة معدنية جديدة تحتوي على الزئبق. بعد تقطير الزئبق ، بقي مسحوق من معدن جديد ، أطلق عليه ديفي المغنيسيوم.

كان المغنيسيوم ديفي متسخًا نوعًا ما ، وتم الحصول على المغنيسيوم المعدني النقي لأول مرة في عام 1828 بواسطة الكيميائي الفرنسي أ. بوسي.

البحث في الطبيعة:المغنيسيوم أحد العناصر العشرة الأكثر شيوعًا في قشرة الأرض (المرتبة الثامنة). يحتوي على 2.35٪ من المغنيسيوم بالوزن. بسبب النشاط الكيميائي العالي ، لا يوجد المغنيسيوم في صورة حرة ، ولكنه جزء من العديد من المعادن - السيليكات ، والألومينوسيليكات ، والكربونات ، والكلوريدات ، والكبريتات ، وما إلى ذلك ، وبالتالي ، يحتوي المغنيسيوم على سيليكات أوليفين واسع الانتشار (Mg ، Fe) 2 وسربنتين Mg 6 (أوه) 8. تعتبر المعادن المحتوية على المغنيسيوم ذات أهمية عملية كبيرة مثل الأسبستوس والمغنسيت والدولوميت MgCO 3 CaCO 3 و bischofite MgCl 2 6H 2 O و carnallite KCl MgCl 2 6H 2 O و epsomite MgSO 4 7H 2 O و kainite KCl MgSO 4 3H 2 O ، أستراخانيت Na 2 SO 4 MgSO 4 4H 2 O ، إلخ. يوجد المغنيسيوم في مياه البحر (4٪ Mg في المخلفات الجافة) ، في المحاليل الملحية الطبيعية ، وفي العديد من المياه الجوفية.

إيصال:الطريقة الصناعية المعتادة للحصول على المغنيسيوم المعدني هي التحليل الكهربائي لذوبان خليط من كلوريد المغنيسيوم اللامائي MgCl 2 ، الصوديوم NaCl والبوتاسيوم KCl. في هذا الذوبان ، يخضع كلوريد المغنيسيوم لخفض كهروكيميائي:

MgCl 2 (التحليل الكهربائي) \ u003d Mg + Cl 2.

يتم أخذ المعدن المنصهر بشكل دوري من حمام التحليل الكهربائي ، وتضاف إليه أجزاء جديدة من المواد الخام المحتوية على المغنيسيوم. نظرًا لأن المغنيسيوم الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة يحتوي على كمية كبيرة نسبيًا - حوالي 0.1٪ من الشوائب ، إذا لزم الأمر ، يخضع المغنيسيوم "الخام" لتنقية إضافية. لهذا الغرض ، يتم استخدام التنقية الإلكتروليتية ، إعادة الصهر في الفراغ باستخدام إضافات خاصة - التدفقات ، التي "تزيل" الشوائب من المغنيسيوم ، أو تقطير (تسامي) المعدن في الفراغ. تصل درجة نقاء المغنيسيوم المكرر إلى 99.999٪ وأعلى.

كما تم تطوير طريقة أخرى للحصول على المغنيسيوم - الحرارية. في هذه الحالة ، يتم استخدام فحم الكوك لتقليل أكسيد المغنيسيوم عند درجة حرارة عالية:

MgO + C = Mg + CO

أو السيليكون. استخدام السيليكون يجعل من الممكن الحصول على المغنيسيوم من المواد الخام مثل CaCO 3 · MgCO 3 الدولوميت دون فصل أولي للمغنيسيوم والكالسيوم. بمشاركة الدولوميت ، تحدث ردود الفعل:

CaCO 3 MgCO 3 \ u003d CaO + MgO + 2CO 2 ،

2MgO + 2CaO + Si = Ca 2 SiO 4 + 2Mg.

تتمثل ميزة العملية الحرارية في أنها تتيح الحصول على مغنيسيوم عالي النقاء. للحصول على المغنيسيوم ، لا تستخدم المواد الخام المعدنية فحسب ، بل تستخدم أيضًا مياه البحر.

طلب:يستخدم الجزء الأكبر من المغنيسيوم المستخرج لإنتاج سبائك مغنيسيوم خفيفة مختلفة. يتضمن تكوين هذه السبائك ، بالإضافة إلى المغنيسيوم ، كقاعدة عامة ، الألومنيوم والزنك والزركونيوم. هذه السبائك قوية بما فيه الكفاية وتستخدم في بناء الطائرات وصنع الأدوات ولأغراض أخرى.

يتيح النشاط الكيميائي العالي للمغنيسيوم المعدني إمكانية استخدامه في إنتاج المغنيسيوم الحراري للمعادن مثل التيتانيوم والزركونيوم والفاناديوم واليورانيوم وما إلى ذلك. في هذه الحالة ، يتفاعل المغنيسيوم مع أكسيد أو فلوريد المعدن الناتج ، على سبيل المثال .

الطريقة الصناعية السائدة للحصول على المغنيسيوم هي التحليل الكهربائي لمزيج من MgCl 2

MgCl 2 Mg 2+ 2Cl -

ملغ 2+ + 2e مغ 0 2Cl - -2e Cl 2 0

2 مجم كل 2 2 مجم + 2 كلوريد 2

إنصهار

في MgCl اللامائي 2 ، بوكل ، كلوريد الصوديوم. للحصول على الذوبان ، يتم استخدام كارناليت مجففة أو نبتة ثنائية ، بالإضافة إلى MgCl 2 الذي يتم الحصول عليه عن طريق كلورة MgO أو كنفايات في إنتاج Ti.

درجة حرارة التحليل الكهربائي 700-720 درجة مئوية ، أنودات الجرافيت ، كاثودات الصلب. محتوى MgCl 2 في الذوبان هو 5-8٪ ، مع انخفاض التركيز إلى 4٪ ، ينخفض ناتج المغنيسيوم بالتيار ، مع زيادة تركيز MgCl 2 فوق 8٪ ، يزداد استهلاك الكهرباء. لضمان المحتوى الأمثل لـ MgCl 2 بشكل دوري ، حدد جزءًا من المنحل بالكهرباء المستهلك وأضف الكرناليت الطازج أو MgCl 2. يطفو المغنيسيوم السائل على سطح المنحل بالكهرباء ، حيث يتم أخذه بمغرفة فراغ. يحتوي خام المغنيسيوم المستخلص على 0.1٪ شوائب. لإزالة الشوائب غير المعدنية ، يتم صهر المغنيسيوم مع التدفقات - الكلوريدات أو الفلوريدات K ، Ba ، Na ، Mg. يتم التنظيف العميق عن طريق التقطير الفراغي ، ذوبان المنطقة ، التكرير الكهربائي. والنتيجة هي مغنيسيوم بدرجة نقاء 99.999٪.

بالإضافة إلى المغنيسيوم ، ينتج التحليل الكهربائي أيضًا Cl 2. في الطرق الحرارية لإنتاج المغنيسيوم ، يتم استخدام المغنسيت أو الدولوميت كمواد خام ، يتم الحصول منها على MgO عن طريق التكليس. 2Mg + O. 2 = 2MgO. في الأفران المعوجة أو الدوارة المزودة بسخانات الجرافيت أو الفحم ، يتم تقليل أكسيد الأكسيد إلى معدن بالسيليكون (طريقة السليكون الحرارية) أو CaC 2 (طريقة الكربيد الحرارية) عند درجة حرارة 1280-1300 درجة مئوية ، أو الكربون (طريقة الكربوهيدرات الحرارية) عند درجات حرارة أعلى من 2100 درجة مئوية. في الطريقة الكربونية (MgO + C Mg + CO) يتم تبريد الخليط الناتج من ثاني أكسيد الكربون وبخار المغنيسيوم بسرعة عند ترك الفرن بغاز خامل لمنع رد فعل عكسي مع المغنيسيوم.

خصائص المغنيسيوم.

الخصائص الفيزيائية للمغنيسيوم.

المغنيسيوم معدن لامع أبيض فضي ، ناعم ومرن نسبيًا ، موصل جيد للحرارة والكهرباء. أخف من النحاس بحوالي 5 مرات ، وأخف من الحديد بـ 4.5 مرات ؛ حتى الألومنيوم أثقل 1.5 مرة من المغنيسيوم. يذوب المغنيسيوم عند درجة حرارة 651 درجة مئوية ، ولكن في الظروف العادية يكون من الصعب للغاية إذابته: يسخن في الهواء إلى 550 درجة مئوية ، ويشتعل ويشتعل على الفور مع لهب لامع مذهل. يمكن إشعال قطعة من رقائق المغنيسيوم بسهولة بمطابقة عادية ، وفي جو من الكلور ، يشتعل المغنيسيوم تلقائيًا حتى في درجة حرارة الغرفة. عند حرق المغنيسيوم ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية والحرارة - لتسخين كوب من الماء المثلج حتى يغلي ، تحتاج إلى حرق 4 غرام فقط من المغنيسيوم.

يقع المغنيسيوم في المجموعات الفرعية الرئيسية للمجموعة الثانية من الجدول الدوري للعناصر. مندليف. رقمها التسلسلي هو 12 ، ووزنها الذري 24.312. التكوين الإلكتروني لذرة المغنيسيوم في الحالة غير المستثارة هو 1S 2 2S 2 P 6 3S 2 ؛ إلكترونات الطبقة الخارجية هي التكافؤ ، وفقًا لهذا ، يُظهر المغنيسيوم التكافؤ II. يرتبط تفاعلها ارتباطًا وثيقًا بهيكل غلاف الإلكترون لذرة المغنيسيوم. نظرًا لوجود إلكترونين فقط في الغلاف الخارجي ، تميل ذرة المغنيسيوم إلى التبرع بها بسهولة للحصول على تكوين مستقر من ثمانية إلكترونات ؛ لذلك ، المغنيسيوم نشط كيميائيًا جدًا.

يتأكسد المغنيسيوم في الهواء ، لكن طبقة الأكسيد الناتجة تحمي المعدن من المزيد من الأكسدة. الإمكانات الإلكترونية العادية للمغنيسيوم في بيئة حمضية هي -2.37 فولت ، في القلوية - 2.69 فولت. في الأحماض المخففة ، يذوب المغنيسيوم بالفعل في البرد. في حمض الهيدروفلوريك ، فهو غير قابل للذوبان بسبب تكوين غشاء من فلوريد MgF 2 ، وهو قليل الذوبان في الماء ؛ يكاد يكون غير قابل للذوبان في حامض الكبريتيك المركز. يذوب المغنيسيوم بسهولة تحت تأثير محاليل أملاح الأمونيوم. لا تعمل المحاليل القلوية على ذلك. يدخل المغنيسيوم إلى المختبرات على شكل مسحوق أو شرائط. إذا قمت بإشعال النار في شريط من المغنيسيوم ، فإنه يحترق بسرعة مع وميض شديد العمى ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة. تستخدم ومضات المغنيسيوم في التصوير الفوتوغرافي وفي صناعة الصواريخ الضوئية. نقطة غليان المغنيسيوم هي 1107 درجة مئوية ، والكثافة = 1.74 جم / سم 3 ، ونصف القطر الذري 1.60 نانومتر.

الخواص الكيميائية للمغنيسيوم.

الخصائص الكيميائية للمغنيسيوم غريبة للغاية. يزيل الأكسجين والكلور بسهولة من معظم العناصر ، ولا يخاف من القلويات الكاوية والصودا والكيروسين والبنزين والزيوت المعدنية. لا يتفاعل المغنيسيوم تقريبًا مع الماء البارد ، ولكن عند تسخينه ، يتحلل مع إطلاق الهيدروجين. في هذا الصدد ، يحتل موقعًا وسيطًا بين البريليوم ، والذي لا يتفاعل عمومًا مع الماء ، والكالسيوم الذي يتفاعل معه بسهولة. يكون التفاعل مكثفًا بشكل خاص مع تسخين بخار الماء فوق 380 درجة مئوية:

Mg 0 (tv) + H 2 + O (غاز) Mg +2 O (tv) + H 2 0 (غاز).

نظرًا لأن ناتج هذا التفاعل هو الهيدروجين ، فمن الواضح أن إطفاء احتراق المغنيسيوم بالماء أمر غير مقبول: يمكن أن يتشكل مزيج متفجر من الهيدروجين والأكسجين وينفجر. من المستحيل إخماد المغنيسيوم المحترق وثاني أكسيد الكربون: المغنيسيوم يعيده لتحرير الكربون

2 ملجم 0 + ج +4 ا 2 2 ملجم +2 O + C 0 ,

يمكنك إيقاف وصول الأكسجين إلى المغنيسيوم المحترق عن طريق ملئه بالرمل ، على الرغم من تفاعل المغنيسيوم مع أكسيد السيليكون (IV) ، ولكن مع إطلاق حرارة أقل بكثير:

2Mg 0 + Si +4 O 2 \ u003d 2Mg +2 O + Si 0

هذا يحدد إمكانية استخدام الرمل لإطفاء السيليكون. يعد خطر اشتعال المغنيسيوم أثناء التسخين الشديد أحد الأسباب التي تجعل استخدامه كمادة هندسية محدودًا.

في سلسلة الفولتية الكهروكيميائية ، يكون المغنيسيوم كثيرًا على يسار الهيدروجين ويتفاعل بنشاط مع الأحماض المخففة لتكوين الأملاح. في هذه التفاعلات ، المغنيسيوم له ميزات. لا يذوب في الهيدروفلوريك ، الكبريتيك المركز وفي خليط من الكبريتيك وفي خليط من أحماض النيتريك ، الذي يذوب معادن أخرى تقريبًا بكفاءة مثل "أكوا ريجيا" (خليط من حمض الهيدروكلوريك و HNO 3). يتم شرح ثبات المغنيسيوم للذوبان في حمض الهيدروفلوريك ببساطة: سطح المغنيسيوم مغطى بغشاء من فلوريد المغنيسيوم MgF 2 غير قابل للذوبان في حمض الهيدروفلوريك. يصعب تفسير مقاومة المغنيسيوم لحمض الكبريتيك المركز بدرجة كافية ومزيجها مع حمض النيتريك ، على الرغم من أن السبب في هذه الحالة يكمن في تخميل سطح المغنيسيوم. لا يتفاعل المغنيسيوم عمليًا مع محاليل القلويات وهيدروكسيد الأمونيوم. ولكن مع محاليل أملاح الأمونيوم ، فإن التفاعل وإن كان بطيئًا ولكنه يحدث:

2NH + 4 + Mg \ u003d Mg 2+ + 2NH 3 + H 2

رد الفعل هذا ليس مفاجئًا. هذا التفاعل هو في الأساس نفس تفاعل إزاحة الهيدروجين من الأحماض بواسطة المعادن. في تعريف واحد ، الحمض هو مادة تنفصل لتكوين أيونات الهيدروجين. هذه هي الطريقة التي يمكن أن ينفصل بها أيون NH4 أيضًا:

NH 4 + NH 3 + H +

ملغ 0 + 2HCl \ u003d Mg +2 Cl 2 + H 0 2

2H + Mg Mg 2+ + H 0 2

عند تسخين المغنيسيوم في جو هالوجين ، يحدث اشتعال وتشكيل أملاح الهاليد.

سبب الاشتعال هو إطلاق حرارة كبير جدًا ، كما في حالة تفاعل المغنيسيوم مع الأكسجين. وهكذا ، في تكوين 1 مول من كلوريد المغنيسيوم من المغنيسيوم والكلور ، يتم تحرير 642 كيلو جول. عند تسخينه ، يتحد المغنيسيوم مع الكبريت (MgS) والنيتروجين (Mg 3 N 2). عند الضغط المرتفع والتسخين بالهيدروجين ، يشكل المغنيسيوم هيدريد المغنيسيوم

ملغ 0 + ح 2 0 ملغ +2 س 2 -.

أتاح التقارب العالي بين المغنيسيوم والكلور إمكانية إنشاء إنتاج معدني جديد - "المغنيسيوم" - إنتاج المعادن نتيجة التفاعل

MeCln + 0.5nMg \ u003d Me + 0.5nMgCl 2

تنتج هذه الطريقة المعادن التي تلعب دورًا مهمًا جدًا في التكنولوجيا الحديثة - الزركونيوم والكروم والثوريوم والبريليوم. "معدن عصر الفضاء" خفيف الوزن ومتين - يتم الحصول على التيتانيوم كله تقريبًا بهذه الطريقة.

جوهر الإنتاج هو كما يلي: في إنتاج المغنيسيوم المعدني عن طريق التحليل الكهربائي لذوبان كلوريد المغنيسيوم ، يتم تكوين الكلور كمنتج ثانوي. يستخدم هذا الكلور في إنتاج كلوريد التيتانيوم (IV) TiCl4 ، والذي يتم اختزاله بواسطة المغنيسيوم إلى التيتانيوم المعدني

Ti +4 Cl 4 + 2Mg 0 Ti 0 + 2Mg +2 Cl 2

يتم إعادة استخدام كلوريد المغنيسيوم الناتج لإنتاج المغنيسيوم ، إلخ. بناءً على هذه التفاعلات ، تعمل مصانع التيتانيوم والمغنيسيوم. بالإضافة إلى التيتانيوم والمغنيسيوم ، يتم أيضًا الحصول على منتجات أخرى ، مثل ملح برتوليت KClO 3 والكلور والبروم والمنتجات - الألواح الليفية وألواح الزيليت ، والتي سيتم مناقشتها أدناه. في مثل هذا الإنتاج المتكامل ، تكون درجة استخدام المواد الخام ، وربحية الإنتاج عالية ، وكتلة النفايات ليست كبيرة ، وهو أمر مهم بشكل خاص لحماية البيئة من التلوث.

تم العثور على اسم المغنيسيا في بردية ليدن ، والتي يعود تاريخها إلى القرن الثالث. حصل ديفي في عام 1808 على كمية صغيرة من معدن المغنيسيوم غير النقي عن طريق التحليل الكهربائي للمغنيسيوم الأبيض. في شكله النقي ، تم الحصول على هذا المعدن فقط في عام 1829 بواسطة بوسي.

المجال الرئيسي لتطبيق المغنيسيوم هو استخدام المعدن كمادة هيكلية خفيفة الوزن. يتم استخدام سبائك هذا العنصر بشكل متزايد في صناعات السيارات والطباعة والمنسوجات. يمكن استخدام هذه السبائك في إنتاج أغلفة محركات السيارات والشاسيه وجسم الطائرة. لا يستخدم المغنيسيوم في الطيران فحسب ، بل يستخدم أيضًا في صناعة السلالم ومنصات الشحن والممرات في الأرصفة والمصاعد والناقلات ، وفي إنتاج المعدات البصرية والتصويرية.

يلعب المغنيسيوم دورًا مهمًا في علم المعادن. يتم استخدامه كعامل مختزل في إنتاج بعض المعادن الثمينة والنادرة - التيتانيوم والفاناديوم والزركونيوم والكروم. تتميز مصادر التيار الكهربائي ، التي تم إنشاؤها على أساس المغنيسيوم ، بقيمة عالية إلى حد ما لخاصية الطاقة المحددة ، وفولتية التفريغ العالية.

يلعب المغنيسيوم ، كعنصر كبير ، دورًا كبيرًا في الحياة ، والذي يتجلى في حقيقة أن العنصر يعمل كمنظم عالمي للعمليات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية في الكائن الحي. تشكيل روابط عكسية مع عدد كبير من المواد العضوية ، يوفر المغنيسيوم القدرة على استقلاب حوالي ثلاثمائة إنزيم ، وهي فسفوفركتوكيناز ، كيناز الكرياتين ، إنزيمات تخليق البروتين ، K-Na-ATPase ، Ca-ATPase ، نقل الأيونات عبر الغشاء ، تحلل السكر ، و اخرين. المغنيسيوم ضروري أيضًا للحفاظ على بنية الأحماض النووية وبعض البروتينات والريبوزومات. يشارك العنصر الدقيق في تخليق البروتين ، تفاعلات الفسفرة المؤكسدة ، تكوين الفوسفات الغني بالطاقة ، في تبادل الأحماض النووية والدهون.

الخصائص البيولوجية

كما تعلم ، تحتوي الأوراق الخضراء للنباتات على الكلوروفيل. فهي ليست أكثر من معقدات بورفيرين تحتوي على المغنيسيوم تشارك في عملية التمثيل الضوئي.

المغنيسيوم ، من بين أمور أخرى ، يشارك بشكل وثيق في العمليات الكيميائية الحيوية للكائنات الحية. يتطلب بدء الإنزيم أيونات المغنيسيوم ، المسؤولة عن تحويل الفوسفات ، وكذلك عن استقلاب الكربوهيدرات ونقل النبضات العصبية. بالإضافة إلى ذلك ، فهم يشاركون أيضًا في عملية تقلص العضلات ، والتي تبدأ بواسطة أيونات الكالسيوم.

يتحكم المغنيسيوم في الأداء الطبيعي لخلايا عضلة القلب. عنصر التتبع له أهمية كبيرة في تنظيم وظيفة انقباض عضلة القلب. المغنيسيوم له أهمية خاصة في عمل نظام التوصيل للقلب والجهاز العصبي. يساهم الإمداد الكافي من المغنيسيوم للجسم في سهولة تحمل المواقف العصيبة ، فضلاً عن قمع الاكتئاب. المغنيسيوم مهم أيضًا في عملية التمثيل الغذائي للصوديوم والكالسيوم والفوسفور وفيتامين ج والبوتاسيوم. يتفاعل المغنيسيوم جيدًا مع فيتامين أ. لذلك يمكنك أن ترى أن المغنيسيوم يراقب الأداء الطبيعي ليس فقط للخلايا الفردية ، ولكن أيضًا لأجزاء القلب بأكملها - البطينين والأذينين.

توجد كمية كبيرة إلى حد ما من المغنيسيوم في الحبوب (الدقيق الخشن ونخالة القمح) والمكسرات والمشمش والمشمش المجفف والتمر والكاكاو (مسحوق) والخوخ (الخوخ). الأسماك (خاصة السلمون) والخبز بالنخالة وفول الصويا والمكسرات والشوكولاتة والبطيخ والفواكه الطازجة (خاصة الموز) غنية أيضًا بالمغنيسيوم. يوجد المغنيسيوم في الحبوب (الحنطة السوداء ، دقيق الشوفان ، الدخن) ، البقوليات (البازلاء ، الفاصوليا) ، الأعشاب البحرية ، الحبار ، البيض ، اللحوم ، الخبز (خاصة الجاودار الخشن) ، الخضر (السبانخ ، البقدونس ، الخس ، الشبت) ، الليمون ، الجريب فروت ، لوز ، مكسرات ، حلاوة طحينية (دوار الشمس وطحينة) ، تفاح.

يحتوي جسم الشخص البالغ الذي يتمتع بصحة جيدة على حوالي 140 جرامًا من المغنيسيوم (وهو ما يمثل 0.2٪ من وزن الجسم). كمية المغنيسيوم المقبولة للبالغين هي 4 مجم / كجم. في المتوسط ، هذا هو 350 ملغ / يوم للرجال و 280 ملغ / يوم للنساء. تبلغ الاحتياجات اليومية لجسم الإنسان من المغنيسيوم حوالي 280-500 مجم. نقص المغنيسيوم في الجسم سيكون سببه شرب الكحول وارتفاع الحرارة وتناول الأدوية المدرة للبول.

المغنيسيوم غير سام. لم يتم تحديد الجرعة المميتة عند البشر. نتيجة للجرعات الزائدة من مركبات المغنيسيوم (على سبيل المثال ، مضادات الحموضة) ، هناك خطر التسمم. عند الوصول إلى تركيز المغنيسيوم في الدم من 15-18٪ ملغ ، يحدث التخدير.

إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك استخراج المغنيسيوم حتى من حصاة عادية: كل كيلوغرام من الحجر يستخدم لرصف الطرق ، محتوى المغنيسيوم حوالي 20 جرام. ولكن في مثل هذا الإنتاج ، ومع ذلك ، ليست هناك حاجة لأن. سيصبح المغنيسيوم المستخرج من أحجار الطرق مكلفًا للغاية.

في المتر المكعب من ماء البحر ، يكون محتوى المغنيسيوم حوالي 4 كيلوغرامات. بشكل عام ، يتم إذابة أكثر من 6 · 10 16 طنًا من هذا العنصر الكيميائي في مياه محيطات العالم.

ما يقرب من 90 ٪ من المرضى الذين يعانون من احتشاء عضلة القلب يعانون من نقص المغنيسيوم ، والذي يزداد في أكثر فترات المرض حدة.

أثناء المجهود البدني ، تزداد حاجة جسم الإنسان للمغنيسيوم بشكل كبير ، على سبيل المثال ، عند الرياضيين أثناء التدريبات المكثفة والطويلة ، وأثناء المنافسات الرياضية المسؤولة ، وفي المواقف العصيبة. فقدان المغنيسيوم من قبل جسم الإنسان في مثل هذه الحالات يمكن مقارنته بدرجة الإجهاد العاطفي أو البدني.

لإشعال النار في المغنيسيوم ، تحتاج فقط إلى إحضار مباراة مضاءة إليه ، في جو من الكلور ، يبدأ المغنيسيوم في التسخين حتى مع الحفاظ على درجة حرارة الغرفة. عند حرق المغنيسيوم ، تبدأ كمية هائلة من الحرارة والأشعة فوق البنفسجية في الانطلاق: أربعة جرامات من هذا "الوقود" تكفي لغلي كوب من الماء المثلج.

قدمت التجارب التي أجراها علماء مجريون على الحيوانات المعلومات التالية. يزيد نقص المغنيسيوم في الكائن الحي من قابلية الكائن الحي للإصابة بالنوبات القلبية. كان جزء من الكلاب يعطى طعامًا غنيًا بأملاح هذا العنصر ، والآخر كان فقيرًا. في نهاية التجربة ، أصيبت الكلاب التي تحتوي على كمية قليلة جدًا من المغنيسيوم في وجباتها الغذائية باحتشاء عضلة القلب.

المغنيسيوم مسؤول عن حماية الجسم من العمليات المرتبطة بالشيخوخة والأمراض.

في التجارب التي أجريت على محاصيل القمح ، لوحظ أن تأثير الوسطاء ساهم في زيادة كمية المغنيسيوم في البذور.

كلما احتوى النظام الغذائي على المزيد من المغنيسيوم ، قلت احتمالية الإصابة بأورام القولون والمستقيم. يعتقد العلماء أن هذا العنصر الدقيق قادر على العمل على خلايا الأمعاء ، بينما لا يسمح لها بالنمو والتحلل.

نسبة الرجال والنساء الذين يعانون من نقص المغنيسيوم هي 1: 3.

أظهر علماء البحث أن تناول المغنيسيوم اليومي بمقدار 500-700 ملليجرام يقلل من مستوى الدهون الثلاثية وكذلك الكوليسترول في الدم. أكثر الأدوية قابلية للهضم في هذا المجال هو غليسينات المغنيسيوم ، وامتصاصه لا يعتمد على حموضة المعدة ، والدواء لا يسبب الإسهال ، ويهيج الأمعاء.

مع نقص المغنيسيوم ، الجسم "يأخذ" العناصر الدقيقة من العظام ، وهذا هو السبب في أنه بعد نقص المغنيسيوم لفترة طويلة هناك ترسب قوي لأملاح الكالسيوم على جدران الأوعية الدموية ، في الكلى وعضلة القلب.

قصة

تم العثور على اسم المغنيسيا في بردية ليدن ، والتي يعود تاريخها إلى القرن الثالث. يأتي الاسم ، على الأرجح ، من اسم بلدة في المناظر الطبيعية الجبلية في ثيساليا ، من مدينة مغنيسيا. في العصور القديمة ، كان أكسيد الحديد المغناطيسي يسمى حجر المغنيسيوم ، وكان المغناطيس يسمى المغناطيس. انتقلت هذه الأسماء في النهاية إلى اللاتينية ولغات أخرى.

على الأرجح ، أدى التشابه الخارجي للبيرولوزيت (ثاني أكسيد المنغنيز) مع أكسيد الحديد المغناطيسي إلى حقيقة أن حجر المغنيسيوم والمغنطيس والمغنيسيوم أصبح اسمًا للمعادن وخامات اللون البني الداكن واللون الداكن ، وبعد ذلك بدأ تسمية المعادن الأخرى بهذا الاسم. طريق.

كلمة Magnes (لات. Magnes) في الأدب الكيميائي لا تعني مادة واحدة ، ولكن العديد من المواد ، على سبيل المثال ، حجر هرقل ، الزئبق ، الحجر الإثيوبي. المعادن التي تحتوي على المغنيسيوم معروفة أيضًا منذ العصور القديمة (اليشم ، التلك ، الدولوميت ، الأسبستوس وغيرها) وكانت تستخدم بالفعل في ذلك الوقت على نطاق واسع.

لكن لم يتم اعتبارها مواد فردية ، وكان يُعتقد أنها كانت مجرد تعديلات على معادن أخرى أكثر شهرة ، وغالبًا ما تكون الجير. ساعدت الدراسات التي أجريت على المياه المعدنية في نبع إبسوم في إنجلترا ، والتي تم اكتشافها عام 1618 ، في إثبات حقيقة وجود قاعدة معدنية خاصة في المعادن التي تحتوي على المغنيسيوم ، وكذلك الأملاح.

نما عام 1695 من ماء إبسوم ، مر في الطعم ، ملح صلب معزول ، مع الإشارة إلى أن هذا الملح بطبيعته يختلف بشكل ملحوظ عن جميع الأملاح الأخرى. في القرن الثامن عشر ، انخرط العديد من المحللين الكيميائيين البارزين في ملح إبسوم ، من بينهم بلاك ، وبرغمان ، ونيومان ، إلخ. بعد اكتشاف مصادر المياه المشابهة لإبسوم في أوروبا القارية ، بدأت هذه الدراسات تتكشف على نطاق أوسع.

على الأرجح ، كان نيومان هو أول من اقترح تسمية ملح إبسوم (وكان كربونات المغنيسيوم) ليس أسود (بيرولوزيت) ، بل مغنيسيا بيضاء. ظهرت أرض المغنيسيا البيضاء (في ذلك الوقت كانت الأرض صلبة) (أو "ماغنيسيا ألبا") ، والتي تحمل اسم المغنيسيا ، في قائمة لافوازييه للأجسام البسيطة ، بينما اعتبر لافوازييه أن مرادف هذه الأرض هو " قاعدة ملح إبسوم "(أو" قاعدة دي سيل د "إبسوم"). في الأدب الروسي في النصف الأول من القرن التاسع عشر ، كانت المغنيسيا تسمى أحيانًا الأرض المرة.

حصل ديفي في عام 1808 على كمية صغيرة من معدن المغنيسيوم غير النقي عن طريق التحليل الكهربائي للمغنيسيوم الأبيض. في شكله النقي ، تم الحصول على هذا المعدن فقط في عام 1829 بواسطة بوسي. في البداية ، اقترح ديفي تسمية العنصر الجديد والمغنيسيوم المعدني الجديد (لات. ماغنسيوم) ، ولكن لم يكن المغنيسيوم بأي حال من الأحوال ، والذي كان يعني في تلك الأيام القاعدة المعدنية للبيرولوزيت (لات. ماغنيسيوم).

ومع ذلك ، بعد تغيير اسم المغنيسيا السوداء بمرور الوقت ، لا يزال ديفي يفضل استدعاء معدن المغنيسيا مرة أخرى. أود أن أشير إلى حقيقة أن اسم "المغنيسيوم" في البداية بقي باللغة الروسية فقط ، وهذا ما حدث فقط بفضل كتاب هيس المدرسي. اقترح العلماء في بداية القرن التاسع عشر العديد من المتغيرات المختلفة للاسم ، على سبيل المثال ، المغنيسيا ، الأرض المرة (Shcheglov) ، المغنيسيا (المخاوف).

التواجد في الطبيعة

قشرة الأرض غنية جدًا بالمغنيسيوم ، ومحتوى المغنيسيوم فيها يزيد عن 2.1٪ بالوزن. تم العثور على 6 عناصر فقط من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية لـ Dmitry Ivanovich Mendeleev على كوكبنا أكثر من المغنيسيوم. يوجد المغنيسيوم في حوالي مائتي معدن. لكنهم يحصلون عليه في أغلب الأحيان من ثلاثة فقط - الكرناليت والمغنسيت والدولوميت.

يوجد المغنيسيوم في الصخور البلورية على شكل كربونات أو كبريتات غير قابلة للذوبان ، بالإضافة إلى (ولكن في شكل أقل سهولة) في شكل سيليكات. يعتمد تقدير محتوى المغنيسيوم الكلي إلى حد كبير على النموذج الجيوكيميائي المستخدم في الممارسة ، وتحديداً على نسبة الوزن للصخور الرسوبية والبركانية. في الوقت الحالي ، يتم استخدام قيم 2٪ -13.3٪. الأرجح أن قيمة 2.76٪ تعتبر الأكثر قبولاً ، لأنها تضع المغنيسيوم في المرتبة السادسة الأكثر شيوعاً بعد الكالسيوم (4.66٪) وقبل البوتاسيوم (1.84٪) والصوديوم (2.27٪).

لدى الاتحاد الروسي أغنى رواسب المغنسيت ، والتي تقع في منطقة أورينبورغ (خليلوفسكوي) وفي جبال الأورال الوسطى (رواسب ساتكا). في منطقة سوليكامسك ، يجري تطوير أكبر رواسب في العالم لواحد من أهم معادن المغنيسيوم ، كارناليت. يعتبر الدولوميت أكثر المعادن المحتوية على المغنيسيوم شيوعًا ؛ وغالبًا ما يوجد في منطقتي موسكو ولينينغراد ودونباس والعديد من الأماكن الأخرى.

مساحات كبيرة من الأرض ، مثل الدولوميت في ما يعرف الآن بإيطاليا ، تتكون في الغالب من معدن يسمى الدولوميت MgCa (CO3) 2. في مثل هذه الأماكن ، يمكن للمرء أيضًا أن يجتمع مع معادن المغنيسيوم الرسوبية: كارناليت K2MgCl4 6H2O ، المغنسيت MgCO3 ، لانغبينيت K2Mg2 (SO4) 3 ، إبسوميت MgSO4 7H2O.

توجد احتياطيات ضخمة من المغنيسيوم في مياه المحيطات والبحار ، وكذلك في تكوين المحاليل الملحية الطبيعية. في بعض الولايات ، تعتبر هذه المياه أهم مادة خام لإنتاج المغنيسيوم. من بين جميع العناصر المعدنية من حيث المحتوى في مياه البحار والمحيطات ، يأتي المغنيسيوم في المرتبة الثانية بعد الصوديوم. يوجد ما يقرب من أربعة كيلوغرامات من المغنيسيوم في متر مكعب واحد من مياه البحر. يوجد المغنيسيوم أيضًا في المياه العذبة ، جنبًا إلى جنب مع الكالسيوم ، الذي يحدد صلابته.

أهم أنواع العثور على المواد الخام المغنيسيوم هي:

- مياه البحر - (ملغ 0.12-0.13٪)
- بيشوفيت - MgCl2. 6H2O (ملغ 11.9٪)
- كارناليت - MgCl2 KCl 6H2O (ملغ 8.7٪)
- البروسيت - Mg (OH) 2 (Mg 41.6٪).
- إبسوميت - MgSO4 7H2O (ملغ 16.3٪)
- كيسريت - MgSO4 H2O (ملغ 17.6٪)
- كينيت - بوكل MgSO4 3H2O (ملغ 9.8٪)
- الدولوميت - CaCO3 MgCO3 (ملغ 13.1٪)
- المغنسيت - MgCO3 (ملغ 28.7٪)

تم العثور على أملاح المغنيسي بكميات كبيرة بين رواسب الملح في البحيرات ذاتية الاكتفاء. في العديد من البلدان ، رواسب الكرناليت معروفة - الأملاح الرسوبية الأحفورية.

يتكون المغنسيت في الغالب تحت الظروف المائية الحرارية ، وينتمي إلى الرواسب الحرارية المائية بمتوسط درجة الحرارة. الدولوميت هو أيضًا مادة خام مغنيسيوم مهمة جدًا. إن رواسب الدولوميت من الدولوميت شائعة واحتياطياتها ضخمة. غالبًا ما ترتبط بطبقات الكربونات ، ومعظمها من العصر البرمي أو ما قبل الكمبري في العمر. تتشكل رواسب الدولوميت عن طريق الترسيب ، ولكنها يمكن أن تحدث أيضًا عندما تعمل المحاليل الحرارية المائية على الحجر الجيري ، وكذلك المياه السطحية أو الجوفية.

أنواع رواسب المغنيسيوم

- مياه البحر
- الرواسب المعدنية الأحفورية (أملاح البوتاسيوم والمغنيسيوم والمغنيسيوم)
- كربونات طبيعية (مغنسيت ودولوميت)
- مخللات (محلول ملحي من بحيرات الملح)

طلب

المغنيسيوم هو أخف مادة هيكلية مستخدمة على نطاق صناعي. كثافة المغنيسيوم (1.7 جم / سم 3) أقل من ثلثي كثافة الألومنيوم. تزن سبائك المغنيسيوم أربع مرات أقل من الفولاذ. من بين أشياء أخرى ، المغنيسيوم يفسح المجال بشكل جيد للمعالجة ، ويمكن أيضًا أن يتم صبه أو إعادة صياغته بأي من طرق تشغيل المعادن القياسية (الختم ، الدرفلة ، الرسم ، التشكيل ، التثبيت ، اللحام ، اللحام). هذا هو السبب في أن المجال الرئيسي لتطبيق المغنيسيوم هو استخدام المعدن كمادة هيكلية خفيفة الوزن.

أكثر سبائك المغنيسيوم استخدامًا مع المنغنيز والألمنيوم والزنك. يقدم كل مكون من هذه السلسلة مساهمته الخاصة في الخصائص العامة للسبيكة: الزنك والألمنيوم قادران على جعل السبيكة أكثر متانة ، ويزيد المنجنيز من خصائص مقاومة التآكل للسبيكة. المغنيسيوم يجعل السبيكة خفيفة ، الأجزاء المصنوعة من سبائك المغنيسيوم أخف بنسبة 20٪ -30٪ من الألومنيوم و 50٪ -75٪ أخف من أجزاء الحديد الزهر والفولاذ. يتم استخدام سبائك هذا العنصر بشكل متزايد في صناعات السيارات والطباعة والمنسوجات.

تحتوي السبائك التي أساسها المغنيسيوم عادةً على أكثر من 90٪ مغنيسيوم ، بالإضافة إلى 2٪ إلى 9٪ ألومنيوم ، 1٪ إلى 3٪ زنك و 0.2٪ إلى 1٪ منجنيز. في درجات الحرارة المرتفعة (حتى حوالي 450 درجة مئوية) ، تتحسن قوة السبيكة بشكل ملحوظ في عملية صنع السبائك مع المعادن الأرضية النادرة (على سبيل المثال ، النيوديميوم والبراسيوديميوم) أو الثوريوم. يمكن استخدام هذه السبائك في إنتاج أغلفة محركات السيارات والشاسيه وجسم الطائرة. لا يستخدم المغنيسيوم في الطيران فحسب ، بل يستخدم أيضًا في صناعة السلالم ومنصات الشحن والممرات في الأرصفة والمصاعد والناقلات ، وفي إنتاج المعدات البصرية والتصويرية.

تستخدم سبائك المغنيسيوم على نطاق واسع في صناعة الطائرات. في عام 1935 ، تم تصميم طائرة Sergo Ordzhonikidze في الاتحاد السوفيتي ، والتي تتكون من حوالي 80 ٪ من سبائك المغنيسيوم. صمدت هذه الطائرة بنجاح في جميع الاختبارات ، وتم تشغيلها لفترة طويلة في ظروف صعبة. المفاعلات النووية ، والصواريخ ، وأجزاء المحرك ، وخزانات الزيت والبنزين ، وأجسام السيارات ، والعربات ، والحافلات ، والعجلات ، وآلات ثقب الصخور ، ومضخات الزيت ، والمثاقب الهوائية ، والسينما والكاميرات ، والمناظير - كل هذا عبارة عن قائمة مختصرة بالأجزاء ، والأدوات والتجمعات ، في الصناعة التي تستخدم سبائك المغنيسيوم.

يلعب المغنيسيوم دورًا مهمًا في علم المعادن. يتم استخدامه كعامل مختزل في إنتاج بعض المعادن الثمينة والنادرة - التيتانيوم والفاناديوم والزركونيوم والكروم. إذا تم إدخال المغنيسيوم في الحديد الزهر المصهور ، يتم تعديل الحديد الزهر على الفور ، أي يتحسن هيكلها وتزيد الخواص الميكانيكية. يمكن تصنيع المسبوكات من الحديد الزهر المعدل ، والذي سيحل محل المطروقات الفولاذية بنجاح. في علم المعادن ، يستخدم المغنيسيوم لإزالة الأكسدة السبائك والصلب.

كما يتم استخدام العديد من مركبات المغنيسيوم على نطاق واسع ، وخاصة أكسيده وكبريتاته وكربوناته.

يستخدم المغنيسيوم على شكل معدن نقي ومركباته الكيميائية (البيركلورات ، البروميد) في إنتاج بطاريات احتياطية كهربائية قوية جدًا (على سبيل المثال ، خلية الكبريت والمغنيسيوم ، خلية المغنيسيوم بيركلورات ، خلية كلوريد النحاس والمغنيسيوم ، المغنيسيوم- خلية الفاناديوم ، خلية كلوريد الرصاص والمغنيسيوم ، عنصر كلوريد الفضة والمغنيسيوم ، إلخ) ، وكذلك العناصر الجافة (عنصر البزموت والمغنيسيوم ، عنصر المنغنيز والمغنيسيوم ، إلخ). تتميز مصادر التيار الكهربائي ، التي تم إنشاؤها على أساس المغنيسيوم ، بقيمة عالية إلى حد ما لخاصية الطاقة المحددة ، وفولتية التفريغ العالية. في الآونة الأخيرة ، في عدد من الحالات ، تفاقمت مشكلة إنشاء بطارية قابلة لإعادة الشحن ذات عمر خدمة طويل. سمحت لنا البيانات التجريبية بتأكيد أن المغنيسيوم يوفر آفاقًا كبيرة لاستخدامه على نطاق واسع (توافر المواد الخام ، والطاقة العالية ، والود البيئي).

إنتاج

يتم الحصول على المغنيسيوم المعدني بطريقتين: كهربيًا وكهربيًا حراريًا (أو حراريًا معدنيًا). كما توحي أسماء الطرق ، يوجد تيار كهربائي في كلتا العمليتين. ولكن في الحالة الثانية ، يتم تقليل دور الكهرباء فقط لتسخين جهاز التفاعل ، بينما يتم تقليل أكسيد المغنيسيوم ، الذي تم الحصول عليه من المعادن ، بواسطة أحد عوامل الاختزال ، مثل الألومنيوم والفحم والسيليكون. هذه الطريقة واعدة للغاية ، وقد تم استخدامها بشكل متزايد في السنوات الأخيرة. ومع ذلك ، تظل الطريقة الأولى هي الطريقة الصناعية الرئيسية للحصول على المغنيسيوم ، أي كهربائيا.

ينتج المغنيسيوم بكميات كبيرة عن طريق التحليل الكهربائي لمخاليط من المغنيسيوم والصوديوم وكلوريدات البوتاسيوم أو عن طريق الاختزال الحراري للسيليكون. تستخدم عملية التحليل الكهربائي إما كلوريد المغنيسيوم اللامائي المصهور MgCl2 (عند 750 درجة مئوية) أو (عند درجة حرارة منخفضة) كلوريد المغنيسيوم المرطب جزئيًا والمعزول من مياه البحر. تبلغ نسبة كلوريد المغنيسيوم في هذا المصهور حوالي 5-8٪. إلى جانب انخفاض التركيز ، ينخفض أيضًا ناتج المغنيسيوم بالتيار الكهربائي ، مع زيادة التركيز ، يزداد استهلاك الكهرباء المستهلكة. تتم العملية في حمامات إلكتروليتية معدة خصيصًا. يطفو المغنيسيوم المصهور على سطح الحمام ، ومن هناك يُخرج بمغرفة مفرغة من الهواء من وقت لآخر ، ثم يُسكب المغنيسيوم في قوالب.

بعد كل هذا ، يتم تنقية المغنيسيوم عن طريق إعادة الصهر مع التدفقات ، وكذلك عن طريق ذوبان المنطقة أو التسامي في الفراغ. هناك إمكانية للمغنيسيوم بطريقتين: التسامي في الفراغ أو إعادة الصهر والتدفق. معنى الطريقة الأخيرة معروف: التدفقات ، أي المواد المضافة الخاصة التي تتفاعل مع الشوائب ، ونتيجة لذلك ، تحولها إلى مركبات يمكن فصلها بسهولة ميكانيكيًا عن المعدن. على فراغ التسامي ، أي تتطلب الطريقة الأولى معدات أكثر تقدمًا ، ومع ذلك ، باستخدام هذه الطريقة ، يمكن الحصول على قدر أكبر من المغنيسيوم النقي.

يتم إجراء التسامي في أجهزة خاصة تحت الفراغ ، وهي عبارة عن معالجات أسطوانية فولاذية. "تشيرنوفوي" ، أي يتم وضع المعدن الذي خضع للمعالجة الأولية في الجزء السفلي من هذا المعوجة ، ثم يتم إغلاقه ، وبعد ذلك يتم ضخ الهواء. بعد ذلك ، يتم تسخين الجزء السفلي من المعوجة ، بينما يتم تبريد الجزء العلوي طوال الوقت بمساعدة الهواء الخارجي. يؤثر تأثير درجة الحرارة المرتفعة على حقيقة أن المغنيسيوم يبدأ في التسامي ، أي لتنتقل إلى الحالة الغازية ، بينما تتجاوز المادة الحالة السائلة. يرتفع بخار المغنيسيوم ويبدأ بالتكثف على الجدران الباردة في الجزء العلوي من المعوجة. تتيح هذه الطريقة الحصول على المغنيسيوم المعدني النقي بشكل خاص ، والذي يتجاوز محتوى المغنيسيوم فيه 99.99٪.

تتطلب الطرق الحرارية لإنتاج المغنيسيوم الدولوميت أو المغنسيت كمادة خام ، يتم الحصول منها على أكسيد MgO بالتكلس. في الأفران الدوارة أو المعوجة ذات السخانات الكربونية أو الجرافيتية ، يتم تقليل هذا الأكسيد بواسطة السيليكون إلى معدن (بطريقة السليكوثرميك) أو إلى Ca2 (بطريقة الكربيد الحرارية) عند درجة حرارة 1280-1300 درجة مئوية ، أو بالكربون ( باستخدام طريقة carbothermal) عند درجة حرارة أعلى من 2100 درجة مئوية. في العملية الحرارية الكربونية الأخيرة (MgO + C = Mg + CO) ، يتم تكوين خليط من أول أكسيد الكربون وبخار المغنيسيوم ، والذي يتم تبريده بسرعة بغاز خامل أثناء خروجه من الفرن لمنع التفاعل العكسي للمغنيسيوم مع أول أكسيد الكربون (CO).

الخصائص الفيزيائية

المغنيسيوم معدن لامع أبيض فضي ، مطيل ومرن ، وناعم نسبيًا. إن قوة وصلابة المغنيسيوم لعينات الزهر ضئيل في الانتشار ، أعلى للعينات المضغوطة. المغنيسيوم أخف بخمس مرات من النحاس وأربع مرات ونصف من الحديد. حتى ، كما يطلق عليه ، الألمنيوم المعدني "المجنح" أثقل مرة ونصف من المغنيسيوم.

نقطة انصهار المغنيسيوم ليست عالية مثل تلك الخاصة ببعض المعادن الأخرى وهي 650 درجة مئوية فقط ، ومع ذلك ، من الصعب جدًا إذابة المغنيسيوم في ظل الظروف العادية: عند تسخين المغنيسيوم في جو جوي لدرجة حرارة 550 درجة مئوية تشتعل وتشتعل على الفور بلهب مبهر شديد السطوع (تُستخدم خاصية المغنيسيوم هذه على نطاق واسع جدًا في صناعة الألعاب النارية). لإشعال النار في هذا المعدن ، تحتاج فقط إلى إحضار تطابق مضاء له ؛ في جو من الكلور ، يبدأ المغنيسيوم في التسخين حتى مع الحفاظ على درجة حرارة الغرفة. عند حرق المغنيسيوم ، تبدأ كمية هائلة من الحرارة والأشعة فوق البنفسجية في الانطلاق: أربعة جرامات من هذا "الوقود" تكفي لغلي كوب من الماء المثلج.

يحتوي المغنيسيوم المعدني على شبكة بلورية سداسية الشكل. تبلغ درجة غليان المغنيسيوم 1105 درجة مئوية ، وكثافة المعدن 1.74 جم / سم 3 (وبالتالي ، فإن المغنيسيوم معدن خفيف جدًا ، وأخف من الكالسيوم فقط ، وكذلك المعادن القلوية). يحتوي المغنيسيوم على جهد قطب قياسي Mg / Mg2 + من -2.37V. من بين عدد من الإمكانات القياسية ، توجد أمام الألومنيوم وخلف الصوديوم. نصف القطر الذري للمغنيسيوم هو 1.60Å ونصف القطر الأيوني Mg2 + 0.74Å.

يُغطى سطح المغنيسيوم دائمًا بغشاء أكسيد كثيف من أكسيد MgO ، والذي يحمي المعدن في الظروف العادية من التلف. فقط عند تسخينه إلى درجات حرارة أعلى من 600 درجة مئوية يبدأ في الاحتراق في الهواء. يحترق المغنيسيوم وينبعث منه ضوء ساطع ، يكون في تكوينه الطيفي قريبًا من الشمس. هذا هو السبب في أن المصورين في الإضاءة المنخفضة اعتادوا التصوير في ضوء شريط المغنيسيوم المحترق.

الموصلية الحرارية للمعدن عند درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية هي 156 واط / (مللي كلفن). المغنيسيوم عالي النقاء مطيل ، مضغوط جيدًا ، المعدن ممتاز للقطع والدرفلة. السعة الحرارية النوعية للمعدن (عند درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية) هي 1.04103 جول / (كجم كلفن) ، أو 0.248 كالوري / (جم درجة مئوية).

بالنسبة للمغنيسيوم ، يتم تحديد المعامل الحراري للتمدد الخطي (المدى من 0 إلى 550 درجة مئوية) بواسطة المعادلة 25.0 10-6 + 0.0188 طن. المعدن لديه مقاومة كهربائية محددة (عند درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية) تساوي 4.5 10-8 أوم م (4.5 ميكرومتر). المغنيسيوم معدن مغناطيسي ، قابليته المغناطيسية المحددة هي + 0.5 · 10-6.

المغنيسيوم معدن مطيل وناعم نسبيًا ، وتعتمد الخواص الميكانيكية للمغنيسيوم إلى حد كبير على طريقة معالجة هذا المعدن. على سبيل المثال ، عند درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية ، يمكن وصف خصائص المغنيسيوم المشوه والمغنيزيوم المصبوب ، على التوالي ، بالمؤشرات التالية: صلابة برينل 35.32107 ن / م 2 (30 و 36 كجم ق / مم 2) و 29.43 107 ، إنتاج القوة 8.83107 ن / م 2 (2.5 و 9.0 كجم ق / مم 2) و 2.45 107 ، قوة الشد 19.62107 ن / م 2 (11.5 و 20.0 كجم ق / مم 2) و 11.28 107 ، استطالة 11.5٪ و 8.0.

ضغط بخار المغنيسيوم (ملم زئبق) هو:

- 0.1 (عند 510 درجة مئوية)
- 1 (عند 602 درجة مئوية)
- 10 (عند 723 درجة مئوية)
- 100 (عند 892 درجة مئوية)

السعة الحرارية النوعية للمغنيسيوم عند ضغط ثابت هي (J / g K):

- 0.983 (عند 25 درجة مئوية)
- 1.6 (عند 100 درجة مئوية)
- 1.31 (عند 650 درجة مئوية)

المحتوى الحراري القياسي للتكوين هو ΔH (298 K، kJ / mol): 0 (t) وطاقة جيبس القياسية للتكوين هي ΔG (298 K، kJ / mol): 0 (t). الانتروبيا المعيارية للتكوين هي (298 K، J / mol K): 32.7 (t) ، بينما السعة الحرارية المولية المعيارية للمغنيسيوم Cp (298 K، J / mol K) هي 23.9 (t). المحتوى الحراري لذوبان المعدن ΔHm (kJ / mol) 9.2 ، والمحتوى الحراري لغليان ΔHboil (kJ / mol) هو 131.8.

الخواص الكيميائية

2Mg + O2 = 2MgO.

مع الأكسيد ، يبدأ نيتريد المغنيسيوم Mg3N2 بالتشكل:

3Mg + N2 = Mg3N2.

لا يتفاعل المغنيسيوم مع الماء البارد (بتعبير أدق ، يتفاعل ببطء شديد) ، لكنه يتفاعل مع الماء الساخن ، مكونًا راسبًا رخوًا أبيض من هيدروكسيد Mg (OH) 2:

ملغ + 2H2O = مغ (أوه) 2 + H2.

إذا قمت بإشعال النار في شريط من المغنيسيوم وخفضته في كوب من الماء ، فإن احتراق المعدن لا يزال مستمراً. في هذه الحالة ، يشتعل الهيدروجين الناتج عن التفاعل مع ماء المغنيسيوم في الهواء على الفور. يمكن أن يحترق المغنيسيوم أيضًا في ثاني أكسيد الكربون:

2Mg + CO2 = 2MgO + C.

إن قدرة المغنيسيوم على الاستمرار في الاحتراق في جو من ثاني أكسيد الكربون وفي الماء تعقد بشكل كبير محاولات إطفاء الحرائق التي تبدأ فيها الهياكل المصنوعة من المغنيسيوم أو سبائكه بالاحتراق.

MgO - أكسيد المغنيسيوم ، عبارة عن مسحوق أبيض سائب لا يتفاعل مع الماء. بمجرد أن أطلق عليه اسم المغنيسيا المحترقة أو ببساطة المغنيسيا. هذا الأكسيد له أهم الخصائص ، فهو يتفاعل مع مجموعة متنوعة من الأحماض ، على سبيل المثال:

MgO + 2HNO3 = Mg (NO3) 2 + H2O.

القاعدة المقابلة لأكسيد Mg (OH) 2 هي قاعدة ذات قوة متوسطة ، ولكنها غير قابلة للذوبان عمليًا في الماء. يمكنك الحصول عليه ، على سبيل المثال ، عن طريق إضافة قلوي إلى محلول من أملاح المغنيسيوم:

2NaOH + MgSO4 = Mg (OH) 2 + Na2SO4.

لان لا يشكل أكسيد المغنيسيوم عند التفاعل مع الماء قلويات ، ولا تحتوي القاعدة Mg (OH) 2 على خصائص قلوية ، ولا ينتمي المغنيسيوم إلى معادن الأرض القلوية ، على عكس عناصر مجموعته مثل الكالسيوم والسترونتيوم الباريوم.

يتفاعل المغنيسيوم المعدني مع الهالوجينات في درجة حرارة الغرفة ، مثل البروم:

ملغ + Br2 = MgBr2.

بعد التسخين ، يتفاعل المغنيسيوم مع الكبريت مكونًا كبريتيد المغنيسيوم:

Mg + S = MgS.

إذا تم تكليس خليط من فحم الكوك والمغنيسيوم في جو خامل ، يتم تكوين كربيد المغنيسيوم ، والذي يكون تكوينه Mg2C3 (تجدر الإشارة إلى أن أقرب "مجموعة" مجاورة للمغنيسيوم ، أي الكالسيوم ، تشكل كربيدًا بتكوين CaC2 في ظل ظروف مماثلة). في عملية تحلل كربيد المغنيسيوم بالماء ، يتشكل البروبين - وهو متماثل للأسيتيلين (C3H4):

Mg2C3 + 4Н2О = 2Mg (OH) 2 + С3Н4.

هذا هو السبب في أن Mg2C3 يُشار إليه غالبًا باسم بروبيلين المغنيسيوم.

يتشابه سلوك المغنيسيوم مع سلوك معدن قلوي مثل الليثيوم (على سبيل المثال ، التشابه المائل للعناصر في جدول ديمتري إيفانوفيتش مندليف). يتفاعل كل من المغنيسيوم والليثيوم مع النيتروجين (يتفاعل المغنيسيوم مع النيتروجين بعد التسخين) ، والنتيجة هي تكوين نيتريد المغنيسيوم:

3Mg + N2 = Mg3N2.

نيتريد المغنيسيوم ، مثل نيتريد الليثيوم ، يتحلل بسهولة بواسطة الماء:

Mg3N2 + 6H2O \ u003d 3Mg (OH) 2 + 2NH3.

في المغنيسيوم ، يتجلى التشابه مع الليثيوم أيضًا في حقيقة أن كربونات المغنيسيوم MgCO3 وفوسفات المغنيسيوم Mg3 (PO4) 2 في الماء ضعيفة الذوبان ، تمامًا مثل أملاح الليثيوم المقابلة لهذه المركبات.

يجعل المغنيسيوم الكالسيوم أقرب إلى حقيقة أن وجود بيكربونات قابلة للذوبان من هذه العناصر في الماء يؤثر على صلابة الماء. الصلابة التي يسببها Mg (HCO3) 2 - بيكربونات المغنيسيوم مؤقتة. في عملية الغليان ، يتحلل بيكربونات المغنيسيوم ، ونتيجة لذلك تترسب كربوناته الرئيسية - (MgOH) 2CO3 - هيدروكسوكربونات المغنيسيوم:

2Mg (HCO3) 2 = (MgOH) 2CO3 + 3CO2 + H2O

المغنيسيوم - (لات. مغنيسيوم) ، Mg (يقرأ "المغنيسيوم") ، عنصر كيميائي من المجموعة IIA في الفترة الثالثة من نظام مندليف الدوري ، العدد الذري 12 ، الكتلة الذرية 24.305. يتكون المغنيسيوم الطبيعي من ثلاث نوكليدات مستقرة: 24 ملغ (78.60٪ من الكتلة) ، 25 ملغ (10.11٪) و 26 ملغ (11.29٪). التكوين الإلكتروني للذرة المحايدة هو 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ، وفقًا لذلك يكون المغنيسيوم في المركبات المستقرة ثنائي التكافؤ (حالة الأكسدة +2). ينتمي المغنيسيوم إلى معادن الأرض القلوية.

تاريخ اكتشاف المغنيسيوم

مركبات المغنيسيوم معروفة للإنسان لفترة طويلة. يأتي الاسم اللاتيني للعنصر من اسم مدينة Magnesia القديمة في آسيا الصغرى ، والتي توجد بالقرب منها رواسب من معدن المغنسيت.

في القرن السابع عشر بدأت فترة جديدة في تاريخ العلوم الكيميائية. خلال هذه الفترة حدث اكتشاف توقع إلى حد كبير اكتشاف عنصر المغنيسيوم. في عام 1695 ، حصل ن. جرو ، الذي قام بتبخير المياه المعدنية لنبع إبسوم (إنجلترا) ، على ملح له طعم مر وتأثير ملين. بعد بضع سنوات ، اتضح أنه عند التفاعل مع "القلويات الدائمة" (كما كانت تسمى الصودا والبوتاس في تلك الأيام) ، فإن هذا الملح يشكل مسحوقًا أبيض قابل للتفتت. تم الحصول على نفس المسحوق بالضبط عن طريق تكليس معدن موجود بالقرب من مدينة مغنيسيا اليونانية. لهذا التشابه ، يسمى ملح إبسوم المغنيسيا البيضاء.

في عام 1808 ، حصل همفري ديفي ، عن طريق التحليل الكهربائي للمغنيسيا الأبيض المبلل قليلاً بأكسيد الزئبق ، على ملغم من معدن جديد ، سرعان ما تم عزله عنه وأطلق عليه اسم المغنيسيوم. صحيح أن المغنيسيوم الذي تلقاه ديفي كان ملوثًا بالشوائب ؛ تم الحصول على أول مغنيسيوم نقي حقًا بواسطة A.Bussy في عام 1829

إيجاد المغنيسيوم في الطبيعة

قشرة الأرض غنية بالمغنيسيوم - فهي تحتوي على أكثر من 2.1٪ من هذا العنصر. تم العثور على ستة عناصر فقط من الجدول الدوري على الأرض أكثر من المغنيسيوم. إنه جزء من ما يقرب من مائتي معدن. لكنهم يحصلون عليها بشكل أساسي من ثلاثة - المغنسيت والدولوميت والكارناليت.

تم العثور على كميات كبيرة من المغنيسيوم في مياه البحر. الأنواع الرئيسية لإيجاد المواد الخام المغنيسية هي:

مياه البحر - (ملغ 0.12-0.13٪) ،
كارناليت - MgCl 2 KCl 6H 2 O (Mg 8.7٪) ،
bischofite - MgCl 2 6H 2 O (ملغ 11.9٪) ،
كيسريت - MgSO 4 H 2 O (Mg 17.6٪) ،
إبسوميت - MgSO 4 7H 2 O (ملغ 16.3٪) ،
كينيت - KCl MgSO 4 3H 2 O (Mg 9.8٪) ،
المغنسيت - MgCO 3 (ملغ 28.7٪) ،
الدولوميت - CaCO 3 MgCO 3 (ملغ 13.1٪) ،
البروسيت - ملغ (OH) 2 (ملغ 41.6٪).

تم العثور على أملاح المغنيسيوم بكميات كبيرة في رواسب الملح في البحيرات الاكتفاء الذاتي. رواسب الأملاح الأحفورية من كارناليت من أصل رسوبي معروفة في العديد من البلدان.

يتكون المغنسيت في الغالب تحت ظروف مائية حرارية وينتمي إلى رواسب حرارية مائية متوسطة الحرارة. الدولوميت هو أيضا مادة خام هامة من المغنيسيوم. تنتشر رواسب الدولوميت على نطاق واسع ، واحتياطياتها ضخمة. ترتبط بطبقات الكربونات ومعظمها من عصر ما قبل الكمبري أو العصر البرمي. تتشكل رواسب الدولوميت عن طريق الترسيب ، ولكن يمكن أن تحدث أيضًا عندما يتعرض الحجر الجيري للمحاليل الحرارية المائية أو المياه الجوفية أو المياه السطحية.

يوجد المغنيسيوم في الأنواع التالية من الرواسب:

الرواسب المعدنية الأحفورية (أملاح المغنيسيوم والبوتاسيوم المغنيسيوم)
مياه البحر
مخلل (محلول ملحي من البحيرات المالحة)
الكربونات الطبيعية (الدولوميت والمغنسيت)

الحصول على المغنيسيوم

يتم الحصول على المعدن بطريقتين - الكهروحرارية (أو المعدنية الحرارية) والتحليل الكهربائي. كما توحي الأسماء ، كلتا العمليتين تشمل الكهرباء. ولكن في الحالة الأولى ، يتم تقليل دورها لتسخين جهاز التفاعل ، ويتم تقليل أكسيد المغنيسيوم الناتج عن المعادن بنوع من عامل الاختزال ، على سبيل المثال ، الفحم والسيليكون والألمنيوم. هذه الطريقة واعدة للغاية ، وقد تم استخدامها بشكل متزايد في السنوات الأخيرة. ومع ذلك ، فإن الطريقة الصناعية الرئيسية للحصول على المغنيسيوم هي الطريقة الثانية ، كهربائيا.

المنحل بالكهرباء هو ذوبان كلوريدات المغنيسيوم والبوتاسيوم والصوديوم اللامائية. يتم إطلاق المغنيسيوم المعدني على كاثود الحديد ، ويتم تفريغ أيونات الكلوريد على أنود الجرافيت. تتم هذه العملية في حمامات خاصة بالتحليل الكهربائي. يطفو المغنيسيوم المصهور على سطح الحمام ، حيث يؤخذ من وقت لآخر بمغرفة فراغ ثم يصب في قوالب.

لكن العملية لا تنتهي عند هذا الحد: لا يزال هناك الكثير من الشوائب في هذا المغنيسيوم.

لذلك ، فإن المرحلة الثانية لا مفر منها - تنقية المغنيسيوم. يمكن تنقية المغنيسيوم بطريقتين - عن طريق إعادة الصهر والتدفق أو التسامي في الفراغ. إن معنى الطريقة الأولى معروف جيدًا: المواد المضافة الخاصة - التدفقات - تتفاعل مع الشوائب وتحولها إلى مركبات يسهل فصلها عن المعدن ميكانيكيًا. الطريقة الثانية - التسامي الفراغي - تتطلب معدات أكثر تطوراً ، لكنها تنتج المزيد من المغنيسيوم النقي. يتم إجراء التسامي في جهاز تفريغ خاص - معالجات أسطوانية فولاذية. يتم وضع المعدن "المسحب" في الجزء السفلي من المعوجة ، ويتم إغلاقه ويتم ضخ الهواء للخارج. ثم يتم تسخين الجزء السفلي من المعوجة ، بينما يتم تبريد الجزء العلوي باستمرار بواسطة الهواء الخارجي. تحت تأثير درجة الحرارة المرتفعة ، يتصاعد المغنيسيوم - يمر في حالة غازية ، متجاوزًا الحالة السائلة. يرتفع بخارها ويتكثف على الجدران الباردة للجزء العلوي من المعوجة.

بهذه الطريقة ، يمكن الحصول على معدن نقي جدًا يحتوي على أكثر من 99.99٪ مغنيسيوم.

الخصائص الفيزيائية المغنيسيوم

المعدن أخف بخمس مرات من النحاس ، وأخف بـ 4.5 مرات من الحديد. حتى الألومنيوم أثقل 1.5 مرة من المغنيسيوم.

المغنيسيوم معدن فضي-أبيض ذو شبكة سداسية الشكل (أ = 3.21 Å ج = 5.21 Å). في ظل الظروف العادية ، يتم تغطية سطح المغنيسيوم بطبقة واقية قوية من أكسيد المغنيسيوم MgO ، والتي يتم تدميرها عند تسخينها في الهواء إلى حوالي 600 درجة مئوية ، وبعد ذلك يحترق المعدن بلهب أبيض مبهر لتكوين أكسيد المغنيسيوم ونتريد Mg 3 شمال 2.

كثافة المغنيسيوم عند 20 درجة مئوية هي 1.74 جم / سم مكعب ، ونقطة انصهار المعدن t pl \ u003d 650 درجة مئوية ، ونقطة الغليان هي t kip \ u003d 1105 درجة مئوية ، والتوصيل الحراري عند 20 درجة مئوية هو 156 واط / (م ك). المغنيسيوم عالي النقاء مطيل ، مضغوط جيدًا ، ملفوف وقابل للتشغيل الآلي.

عند حرق المغنيسيوم ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية والحرارة - لتسخين كوب من الماء المثلج حتى يغلي ، تحتاج إلى حرق 4 غرام فقط من المغنيسيوم.

المغنيسيوم مادة متفجرة وقابلة للاشتعال

يسبب العمل مع سبائك المغنيسيوم أحيانًا الكثير من المتاعب - يتأكسد المغنيسيوم بسهولة. يجب أن يتم صهر هذه السبائك وصبها تحت طبقة من الخبث - وإلا فقد تشتعل النيران في المعدن المنصهر من ملامسته للهواء.

عند طحن أو تلميع منتجات المغنيسيوم ، يجب تركيب جهاز شفط الغبار فوق الماكينة ، لأن أصغر جزيئات المغنيسيوم التي يتم رشها في الهواء تخلق خليطًا متفجرًا.

ومع ذلك ، هذا لا يعني أن أي عمل بالمغنيسيوم محفوف بخطر نشوب حريق أو انفجار. يمكن إشعال المغنيسيوم فقط عن طريق صهره ، ولكن ليس من السهل القيام بذلك في ظل الظروف العادية - لن تسمح الموصلية الحرارية العالية للسبيكة بالمطابقة أو حتى الشعلة لتحويل المنتجات المصبوبة إلى مسحوق أكسيد أبيض. ولكن مع نشارة الخشب أو شريط رفيع من المغنيسيوم ، فأنت تحتاج حقًا إلى التعامل معه بحذر شديد.

الخواص الكيميائية للمغنيسيوم

الخصائص الكيميائية للمغنيسيوم غريبة للغاية. يزيل الأكسجين والكلور بسهولة من معظم العناصر ، ولا يخاف من القلويات الكاوية والصودا والكيروسين والبنزين والزيوت المعدنية. في الوقت نفسه ، لا تتسامح مع عمل البحر والمياه المعدنية على الإطلاق وتذوب بسرعة فيها. تقريبًا دون التفاعل مع الماء العذب البارد ، فإنه يزيح الهيدروجين بقوة من الماء الساخن.

خليط من مسحوق المغنيسيوم مع برمنجنات البوتاسيوم KMnO 4 - متفجر

المغنيسيوم الساخن يتفاعل مع الماء:
Mg (الاضمحلال) + H 2 O \ u003d MgO + H 2 ؛
لا تعمل القلويات على المغنيسيوم ، فهي تذوب بسهولة في الأحماض مع إطلاق الهيدروجين:
Mg + 2HCl \ u003d MgCl 2 + H 2 ؛
عند تسخينه في الهواء ، يحترق المغنيسيوم ليشكل أكسيدًا ؛ ويمكن أن تتكون أيضًا كمية صغيرة من النيتريد مع النيتروجين:
2Mg + O 2 \ u003d 2MgO ؛
3Mg + N 2 \ u003d Mg 3 N 2

نظرًا لأن أكسيد المغنيسيوم MgO لا يشكل القلويات عند التفاعل مع الماء ، وقاعدة المغنيسيوم Mg (OH) 2 لا تحتوي على خصائص قلوية ، فإن المغنيسيوم ، على عكس "مرافقيه" - الكالسيوم والسترونتيوم والباريوم ، ليس من بين معادن الأرض القلوية.

يتفاعل معدن المغنيسيوم عند درجة حرارة الغرفة مع الهالوجينات ، على سبيل المثال ، مع البروم:

Mg + Br 2 \ u003d MgBr 2.

عند تسخينه ، يتفاعل المغنيسيوم مع الكبريت ، ويعطي كبريتيد المغنيسيوم:

إذا تم تكليس خليط من المغنيسيوم وفحم الكوك في جو خامل ، فإن كربيد المغنيسيوم من التركيبة Mg 2 C 3 (تجدر الإشارة إلى أن أقرب جار للمغنيسيوم في المجموعة - الكالسيوم - في ظل ظروف مماثلة يشكل كربيد من تكوين CaC2). عندما يتحلل كربيد المغنيسيوم بالماء ، يتشكل متماثل الأسيتيلين - propyne C 3 H 4:

Mg 2 C 3 + 4H 2 O \ u003d 2Mg (OH) 2 + C 3 H 4.

لذلك ، يمكن تسمية Mg 2 C 3 بالبروبيلين المغنيسيوم.

3Mg + N 2 \ u003d Mg 3 N 2.

مثل نيتريد الليثيوم ، يتحلل نيتريد المغنيسيوم بسهولة بواسطة الماء:

ملغ 3 N 2 + 6H 2 O \ u003d 3Mg (OH) 2 + 2NH 3.

يشبه المغنيسيوم الكالسيوم في أن وجود بيكربونات قابلة للذوبان من هذه العناصر في الماء يحدد صلابة الماء. كما هو الحال مع بيكربونات الكالسيوم ، فإن الصلابة التي يسببها بيكربونات المغنيسيوم Mg (HCO3) 2 مؤقتة. عند الغليان ، يتحلل بيكربونات المغنيسيوم Mg (HCO 3) 2 ورواسبه الكربونية الرئيسية - هيدروكسوكربونات المغنيسيوم (MgOH) 2 CO 3:

2Mg (HCO 3) 2 \ u003d (MgOH) 2 CO 3 + 3CO 2 + H 2 O.

فوق كلورات المغنيسيوم Mg (ClO 4) 2 ، والتي تتفاعل بقوة مع بخار الماء ، وتجفيف الهواء أو أي غاز آخر يمر عبر طبقته. في هذه الحالة ، يتم تكوين هيدرات بلورية قوية من Mg (ClO 4) 2 · 6H 2 O ، ويمكن تجفيف هذه المادة مرة أخرى عن طريق التسخين في الفراغ عند درجة حرارة حوالي 300 درجة مئوية. أعطيت فوق كلورات المغنيسيوم اسم "أنهيدرون" لخصائصه المجففة.

تأثير المغنيسيوم على جسم الإنسان

المغنيسيوم هو أحد العناصر الحيوية الهامة الموجودة بكميات كبيرة في أنسجة الحيوانات والنباتات. المغنيسيوم عامل مساعد في العديد من التفاعلات الأنزيمية. المغنيسيوم ضروري لتحويل فوسفات الكرياتين إلى ATP - وهو نوكليوتيد مورد عالمي للطاقة في الخلايا الحية في الجسم. لذلك فإن المغنيسيوم هو العنصر الذي يتحكم في طاقة الجسم. المغنيسيوم ضروري في جميع مراحل تخليق البروتين. كما ثبت أن 80-90٪ من الناس المعاصرين يعانون من نقص المغنيسيوم. يمكن أن يظهر هذا بعدة طرق: الأرق ، والتعب المزمن ، وهشاشة العظام ، والتهاب المفاصل ، والألم العضلي الليفي ، والصداع النصفي ، وتشنجات وتشنجات العضلات ، وعدم انتظام ضربات القلب ، والإمساك ، ومتلازمة ما قبل الحيض (PMS) وأعراض وأمراض أخرى. ومع الاستخدام المتكرر للملينات والكحول والضغط النفسي والجسدي ، تزداد الحاجة إلى المغنيسيوم.

تشير الإحصاءات إلى أن سكان المناطق ذات المناخ الأكثر دفئًا يعانون من تقلصات الأوعية الدموية في كثير من الأحيان أقل من الشماليين. يشرح الطب هذا من خلال الخصائص الغذائية لكليهما. بعد كل شيء ، من المعروف أن الحقن الوريدي والعضلي لمحاليل معينة من أملاح المغنيسيوم يخفف التشنجات والتشنجات. تساعد الفواكه والخضروات على تراكم الإمدادات الضرورية من هذه الأملاح في الجسم. المشمش والخوخ والقرنبيط غنية بشكل خاص بالمغنيسيوم. يوجد في الملفوف العادي والبطاطا والطماطم.

وفقًا لنتائج الدراسات الحديثة ، وجد أن سترات المغنيسيوم هي أكثر المنتجات التي تحتوي على المغنيسيوم قابلية للهضم.

يحتاج الجسم إلى المغنيسيوم لامتصاص الكالسيوم. من أكثر مصادر المغنيسيوم ملاءمة من الناحية البيولوجية للامتصاص عبر الجلد (عن طريق الجلد) هو معدن البيشوفيت ، والذي يستخدم على نطاق واسع لإعادة التأهيل الطبي والعلاج الطبيعي والعلاج بالمنتجع الصحي.

قبل بضع سنوات ، اختار العلماء في جامعة مينيسوتا بالولايات المتحدة قشر البيض كهدف للبحث العلمي. لقد تمكنوا من إثبات أن القشرة أقوى ، فكلما احتوت على المزيد من المغنيسيوم. هذا يعني أنه من خلال تغيير تركيبة العلف لوضع الدجاج البياض ، من الممكن زيادة قوة القشرة.

يعتقد علماء الأحياء الفرنسيون أن المغنيسيوم سيساعد الأطباء في محاربة مثل هذا المرض الخطير في القرن العشرين مثل الإرهاق. تشير الدراسات إلى أن دم الأشخاص المتعبين يحتوي على كمية أقل من المغنيسيوم من الأشخاص الأصحاء ، وحتى أقل انحرافات "دم المغنيسيوم" عن القاعدة لا تمر دون أثر.

من المهم أن تتذكر أنه في الحالات التي يكون فيها الشخص غالبًا ولأي سبب من الأسباب متهيجًا ، فإن المغنيسيوم الموجود في الجسم "يحترق". هذا هو السبب في أن الأشخاص العصبيين وسهل الانفعال ، يلاحظون اضطرابات في أداء عضلات القلب في كثير من الأحيان.

المغنيسيوم(لات. مغنيسيوم)، Mg، عنصر كيميائي من المجموعة الثانية من نظام مندليف الدوري، العدد الذري 12، الكتلة الذرية 24.305. يتكون المغنيسيوم الطبيعي من ثلاثة نظائر مستقرة: 24 ملغ (78.60٪) ، 25 ملغ (10.11٪) و 26 ملغ (11.29٪). اكتشف المغنيسيوم في عام 1808 من قبل جي ديفي ، الذي أخضع المغنيسيا المبللة (مادة معروفة منذ زمن طويل) للتحليل الكهربائي باستخدام كاثود الزئبق ؛ تلقى ديفي ملغمًا ، ومنه ، بعد تقطير الزئبق ، معدن مسحوق جديد يسمى المغنيسيوم. في عام 1828 ، حصل الكيميائي الفرنسي أ. بوسي ، عن طريق تقليل كلوريد المغنيسيوم المصهور مع بخار البوتاسيوم ، على المغنيسيوم على شكل كرات صغيرة ذات لمعان معدني.

توزيع المغنيسيوم في الطبيعة.المغنيسيوم عنصر مميز في غلاف الأرض ؛ تحتوي صخورها فائقة المافية على 25.9٪ من الوزن. المغنيسيوم أقل في القشرة الأرضية ، متوسط كلارك هو 1.87٪ ؛ يسود المغنيسيوم في الصخور الأساسية (4.5٪) ، وفي الجرانيت والصخور الحمضية الأخرى يكون أقل (0.56٪). في العمليات الصخرية ، Mg 2+ هو نظير لـ Fe 2+ ، والذي يفسر بقرب نصف قطرها الأيوني (0.74 و 0.80 Å ، على التوالي). Mg 2+ مع Fe 2+ هو جزء من الزبرجد الزيتوني والبيروكسين والمعادن النارية الأخرى.

تتعدد معادن المغنيسيوم - السيليكات والكربونات والكبريتات والكلوريدات وغيرها. تم تشكيل أكثر من نصفها في المحيط الحيوي - في قاع البحار والبحيرات والتربة وما إلى ذلك ؛ يرتبط الباقي بعمليات درجات الحرارة العالية.

لوحظ الهجرة القوية والتمايز للمغنيسيوم في المحيط الحيوي ؛ هنا ينتمي الدور الرئيسي إلى العمليات الفيزيائية والكيميائية - الذوبان ، وترسيب الأملاح ، وامتصاص المغنيسيوم بواسطة الطين. يتم الاحتفاظ بالمغنيسيوم بشكل طفيف في الدورة البيولوجية في القارات ويدخل المحيط مع جريان النهر. في مياه البحر ، في المتوسط ، يكون المغنيسيوم 0.13٪ أقل من الصوديوم ، ولكنه أكثر من جميع المعادن الأخرى. مياه البحر غير مشبعة بالمغنيسيوم ولا يحدث ترسيب لأملاحها. عندما يتبخر الماء في البحيرات البحرية ، تتراكم كبريتات المغنيسيوم والكلوريدات في الرواسب جنبًا إلى جنب مع أملاح البوتاسيوم. يتراكم الدولوميت في غرين بعض البحيرات (على سبيل المثال ، في بحيرة بلخاش). في الصناعة ، يتم الحصول على المغنيسيوم بشكل أساسي من الدولوميت ، وكذلك من مياه البحر.

الخصائص الفيزيائية للمغنيسيوم.المغنيسيوم المضغوط هو معدن أبيض فضي لامع يتلوث في الهواء بسبب تكوين طبقة أكسيد على السطح. يتبلور المغنيسيوم في شبكة سداسية الشكل ، أ = 3.2028Å ، ج = 5.1998Å. نصف القطر الذري 1.60Å ، نصف القطر الأيوني Mg 2+ 0.74Å. كثافة المغنيسيوم 1.739 جم / سم 3 (20 درجة مئوية) ؛ ر ر 651 درجة مئوية ؛ ر kip 1107 درجة مئوية. السعة الحرارية النوعية (عند 20 درجة مئوية) 1.04 10 3 جول / (كجم كلفن) ، أي 0.248 كالوري / (جم درجة مئوية) ؛ الموصلية الحرارية (20 درجة مئوية) 1.55 10 2 واط / (م · ك) ، أي 0.37 كالوري / (سم ثانية درجة مئوية) ؛ يتم تحديد المعامل الحراري للتمدد الخطي في المدى من 0-550 درجة مئوية من المعادلة 25.0 10 -6 + 0.0188 t. المقاومة الكهربائية (20 درجة مئوية) 4.5 · 10 -8 أوم · م (4.5 ميكرومتر · سم). المغنيسيوم هو مغنيسيوم ، حساس مغناطيسي محدد + 0.5 · 10 -6 ، المغنيسيوم معدن ناعم نسبيًا ومرن ؛ تعتمد خصائصه الميكانيكية بشكل كبير على طريقة المعالجة. على سبيل المثال ، عند درجة حرارة 20 درجة مئوية ، تتميز خصائص المغنيسيوم المصبوب والمغنيسيوم المشوه ، على التوالي ، بالقيم التالية: صلابة برينل 29.43 10 7 و 35.32 10 7 ن / م 2 (30 و 36 كجم ق / مم 2) ، قوة الخضوع 2 ، 45 10 7 و 8.83 10 7 ن / م 2 (2.5 و 9.0 كجم ق / مم 2) ، قوة الشد 11.28 10 7 و 19.62 10 7 ن / م 2 (11 .5 و 20.0 كجم ق / مم 2) ، استطالة 8.0 و 11.5٪.

الخواص الكيميائية للمغنيسيوم.تكوين الإلكترونات الخارجية لذرة المغنيسيوم هو 3s 2. في جميع المركبات المستقرة ، يكون المغنيسيوم ثنائي التكافؤ. كيميائيا ، المغنيسيوم معدن نشط جدا. لا يؤدي التسخين إلى 300-350 درجة مئوية إلى أكسدة كبيرة للمغنيسيوم المضغوط ، حيث أن سطحه محمي بفيلم أكسيد ، ولكن عند درجة حرارة 600-650 درجة مئوية ، يشتعل المغنيسيوم ويحترق بشكل مشرق ، مما يعطي أكسيد المغنيسيوم وجزئيًا Mg 3 N 2 nitride . يتم الحصول على الأخير أيضًا عن طريق تسخين المغنيسيوم إلى حوالي 500 درجة مئوية في جو من النيتروجين. مع الماء البارد ، غير المشبع بالهواء ، لا يتفاعل المغنيسيوم تقريبًا ، مما يؤدي إلى إزاحة الهيدروجين ببطء من الماء المغلي ؛ يبدأ التفاعل مع البخار عند 400 درجة مئوية. المغنيسيوم المصهور في جو رطب ، يطلق الهيدروجين من H 2 O ، يمتصه ؛ عندما يتصلب المعدن ، يتم إزالة الهيدروجين بالكامل تقريبًا. في جو الهيدروجين ، يشكل المغنيسيوم MgH 2 عند 400-500 درجة مئوية.

يزيح المغنيسيوم معظم المعادن من المحاليل المائية لأملاحها ؛ يبلغ جهد القطب القياسي للمغنيسيوم عند 25 درجة مئوية 2.38 فولت. يتفاعل المغنيسيوم مع الأحماض المعدنية المخففة في البرد ، لكنه لا يذوب في حمض الهيدروفلوريك بسبب تكوين طبقة واقية من فلوريد MgF 2 غير القابل للذوبان. في H 2 SO 4 المركزة ومزيجها مع HNO 3 المغنيسيوم غير قابل للذوبان عمليا. لا يتفاعل المغنيسيوم مع المحاليل المائية للقلويات في البرد ، ولكنه يذوب في محاليل بيكربونات الفلزات القلوية وأملاح الأمونيوم. القلوي الكاوية يترسب هيدروكسيد المغنيسيوم Mg (OH) 2 من المحاليل الملحية ، والتي تكون قابليتها للذوبان في الماء ضئيلة. معظم أملاح المغنيسيوم عالية الذوبان في الماء ، مثل كبريتات المغنيسيوم ، MgF 2 قليل الذوبان ، MgCO 3 ، Mg 3 (PO 4) 2 وبعض الأملاح المزدوجة.

عند تسخين المغنيسيوم يتفاعل مع الهالوجينات ليعطي هاليدات ؛ مع الكلور الرطب ، يتكون MgCl 2 بالفعل في البرد. عندما يتم تسخين المغنيسيوم إلى 500-600 درجة مئوية مع الكبريت أو مع SO 2 و H 2S ، يمكن الحصول على كبريتيد MgS ، باستخدام الهيدروكربونات - MgC 2 و Mg 2 C 3 كربيد. تُعرف أيضًا مبيدات السيليكا Mg 2 Si و Mg 3 Si 2 و phosphide Mg 3 P 2 والمركبات الثنائية الأخرى. المغنيسيوم عامل اختزال قوي. عند تسخينه ، فإنه يزيح المعادن الأخرى (Be ، Al ، القلوي) وغير الفلزات (B ، Si ، C) من أكاسيدها وهاليداتها. يشكل المغنيسيوم العديد من المركبات المعدنية العضوية ، والتي تحدد دورها الكبير في التخليق العضوي. سبائك المغنيسيوم مع معظم المعادن وهي أساس العديد من السبائك الخفيفة المهمة تقنيًا.

الحصول على المغنيسيوم.في الصناعة ، يتم الحصول على أكبر كمية من المغنيسيوم عن طريق التحليل الكهربائي لكلوريد MgCl 2 اللامائي أو carnallite المجفف KCl MgCl 2 6H 2 O. يحتوي المنحل بالكهرباء أيضًا على كلوريد Na و K و Ca وكمية صغيرة من NaF أو CaF 2. محتوى MgCl 2 في الذوبان لا يقل عن 5-7٪ ؛ مع استمرار التحليل الكهربائي عند 720-750 درجة مئوية ، يتم تعديل تكوين الحمام عن طريق إزالة جزء من المنحل بالكهرباء وإضافة MgCl 2 أو carnallite. الكاثودات مصنوعة من الفولاذ ، والأنودات مصنوعة من الجرافيت. يتم إزالة المغنيسيوم المصهور ، الذي يطفو على سطح المنحل بالكهرباء ، بشكل دوري من مساحة الكاثود ، والتي يتم فصلها عن مساحة الأنود بواسطة قسم لا يصل إلى قاع الحمام. يتضمن تكوين المغنيسيوم الخام ما يصل إلى 2٪ شوائب ؛ يتم تكريره في أفران كهربائية بوتقة تحت طبقة من التدفق ويصب في قوالب. أفضل درجات المغنيسيوم الأولي تحتوي على 99.8٪ ملغ. يتم إجراء التنقية اللاحقة للمغنيسيوم عن طريق التسامي الفراغي: 2-3 تسامي يزيد من نقاء المغنيسيوم إلى 99.999٪. يستخدم الأنود كلور بعد التنقية للحصول على MgCl 2 اللامائي من المغنسيت ورابع كلوريد التيتانيوم TiCl 4 من أكسيد TiO2 ومركبات أخرى.

طرق أخرى للحصول على المغنيسيوم هي المعادن الحرارية والكربون الحرارية. وفقًا للأول ، يتم تسخين قوالب قوالب الدولوميت وعامل الاختزال (الفيروسيليكون أو السيليكون الألمنيوم) المكلس لإكمال التحلل عند درجة حرارة 1280-1300 درجة مئوية في الفراغ (الضغط المتبقي 130-260 نيوتن / م 2 ، أي 1-2 ملم زئبق). يتكثف بخار المغنيسيوم عند 400-500 درجة مئوية. للتنقية ، يتم صهرها تحت التدفق أو في الفراغ ، وبعد ذلك يتم سكبها في قوالب. وفقًا للطريقة الحرارية الكربونية ، يتم تسخين قوالب خليط من الفحم وأكسيد المغنيسيوم في أفران كهربائية أعلى من 2100 درجة مئوية ؛ يتم تقطير بخار المغنيسيوم وتكثيفه.

استخدام المغنيسيوم.إن أهم مجال لتطبيق المغنيسيوم المعدني هو إنتاج السبائك القائمة عليه. يستخدم المغنيسيوم على نطاق واسع في العمليات المعدنية الحرارية للحصول على المعادن النادرة التي يصعب استردادها (Ti ، Zr ، Hf ، U وغيرها) ، ويستخدم المغنيسيوم لإزالة الأكسدة ونزع الكبريت من المعادن والسبائك. تعمل مخاليط مسحوق المغنيسيوم مع عوامل مؤكسدة كإضاءة وتركيبات حارقة. تستخدم مركبات المغنيسيوم على نطاق واسع.

المغنيسيوم في الجسم.المغنيسيوم هو جزء ثابت من الكائنات الحية النباتية والحيوانية (في الألف - جزء من المائة في المائة). مكثفات المغنيسيوم هي بعض الطحالب التي تتراكم حتى 3٪ مغنيسيوم (في الرماد) ، وبعض المنخربات - تصل إلى 3.5٪ ، إسفنجات كلسية - تصل إلى 4٪. المغنيسيوم جزء من الصبغة الخضراء للنباتات - الكلوروفيل (تحتوي الكتلة الكلية للكلوروفيل في نباتات الأرض على حوالي 100 مليار طن من المغنيسيوم) ، ويوجد أيضًا في جميع عضيات الخلايا للنباتات والريبوزومات لجميع الكائنات الحية. ينشط المغنيسيوم العديد من الإنزيمات ، إلى جانب الكالسيوم والمنغنيز ، ويضمن استقرار بنية الكروموسومات والأنظمة الغروية في النباتات ، ويشارك في الحفاظ على ضغط التورم في الخلايا. يحفز المغنيسيوم على امتصاص الفسفور من التربة وامتصاصه بواسطة النباتات ؛ في شكل ملح حامض الفوسفوريك ، وهو جزء من الفيتين. يسبب نقص المغنيسيوم في التربة رخامي الأوراق في النباتات ، وداء الاخضرار في النبات (في مثل هذه الحالات ، يتم استخدام الأسمدة المغنيسيوم). تحصل الحيوانات والبشر على المغنيسيوم من الطعام. احتياجات الإنسان اليومية من المغنيسيوم هي 0.3-0.5 جم ؛ في مرحلة الطفولة ، وكذلك أثناء الحمل والرضاعة ، هذه الحاجة أعلى. يبلغ المحتوى الطبيعي للمغنيسيوم في الدم حوالي 4.3 ملغ٪. مع زيادة المحتوى والنعاس وفقدان الحساسية وأحيانًا شلل عضلات الهيكل العظمي. في الجسم ، يتراكم المغنيسيوم في الكبد ، ثم ينتقل جزء كبير منه إلى العظام والعضلات. في العضلات ، يشارك المغنيسيوم في تنشيط التمثيل الغذائي للكربوهيدرات اللاهوائية. الكالسيوم هو المضاد للمغنيسيوم في الجسم. لوحظ حدوث انتهاك لتوازن المغنيسيوم والكالسيوم في الكساح ، عندما يمر المغنيسيوم من الدم إلى العظام ، مما يؤدي إلى إزاحة الكالسيوم منها. نقص أملاح المغنيسيوم في الطعام يعطل الاستثارة الطبيعية للجهاز العصبي وتقلص العضلات. الماشية التي تعاني من نقص المغنيسيوم في الأعلاف تصاب بما يسمى تكزز الحشائش (ارتعاش العضلات وتقزم الأطراف). يتم تنظيم استقلاب المغنيسيوم في الحيوانات عن طريق هرمون الغدة الجار درقية ، مما يقلل من محتوى المغنيسيوم في الدم ، والبرولين ، مما يزيد من محتوى المغنيسيوم. من مستحضرات المغنيسيوم في الممارسة الطبية ، يستخدمون: كبريتات المغنيسيوم (كعامل مهدئ ومضاد للاختلاج ومضاد للتشنج وملين ومفرز الصفراء) ، والمغنيسيوم المحروق (أكسيد المغنيسيوم) وكربونات المغنيسيوم (كمادة قلوية ، ملين خفيف).