Магній у чистому вигляді. Магній - важливий метал для промисловості та життя людини

Mg Магній

МАГНІЙ(Лат. Magnesium), Mg (читається «магній»), хімічний елемент IIА групи третього періоду періодичної системи Менделєєва, атомний номер 12, атомна маса 24,305. Природний магній складається із трьох стабільних нуклідів: 24 Mg (78,60% за масою), 25 Mg (10,11%) та 26 Mg (11,29%). Електронна конфігурація нейтрального атома 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 згідно з якою магній у стабільних з'єднаннях двовалентний (ступінь окислення +2). Проста речовина магній - легкий, сріблясто-білий блискучий метал.

Фізичні та хімічні властивості:металевий магній має гексагональні кристалічні грати. Температура плавлення 650°C, температура кипіння 1105°C, щільність 1,74 г/см 3 (магній дуже легкий метал, легше тільки кальцій і лужні метали). Стандартний електродний потенціал магнію Mg/Mg 2+ дорівнює 2,37В. Серед стандартних потенціалів він розташований за натрієм перед алюмінієм.

Поверхня магнію покрита щільною плівкою оксиду MgO, яка за звичайних умов надійно захищає метал від подальшого руйнування. Тільки при нагріванні металу до температури вище приблизно 600°C він спалахує на повітрі. Горить магній з випромінюванням яскравого світла, за спектральним складом, близьким до сонячного. Тому раніше фотографи при недостатній освітленості проводили зйомку у світлі стрічки магнію, що горить. При горінні магнію на повітрі утворюється пухкий білий порошок оксиду магнію MgO:

2Mg + O2 = 2MgO.

Одночасно з оксидом утворюється і нітрид магнію Mg 3 N 2:

3Mg + N2 = Mg3N2.

З холодною водою магній не реагує (або, точніше, реагує, але вкрай повільно), а з гарячою водою він вступає у взаємодію, причому утворюється пухкий білий осад гідроксиду магнію Mg(OH) 2:

Mg + 2H 2 O = Mg(OH) 2 + H 2 .

Якщо стрічку магнію підпалити та опустити у склянку з водою, то горіння металу продовжується. При цьому водень, що виділяється при взаємодії магнію з водою, негайно спалахує на повітрі. Горіння магнію продовжується і в атмосфері вуглекислого газу:

2Mg+CO2=2MgO+C.

Здатність магнію горіти як у воді, так і в атмосфері вуглекислого газу істотно ускладнює гасіння пожеж, при яких горять конструкції магнію або його сплавів.

Оксид магнію MgO є білим пухким порошком, що не реагує з водою. Раніше його називали паленою магнезією чи просто магнезією. Цей оксид має основні властивості, він реагує з різними кислотами, наприклад:

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

Основа Mg(OH) 2 ? середньої сили, що відповідає цьому оксиду, але у воді практично нерозчинна. Його можна отримати, наприклад, додаючи луг до розчину будь-якої солі магнію:

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

Так як оксид магнію MgO при взаємодії з водою лугів не утворює, а основа магнію Mg(OH) 2 лужними властивостями не володіє, магній, на відміну від своїх «співгрупників» кальцію, стронцію і барію, не належить до лужноземельних металів.

Металевий магній реагує при кімнатній температурі з галогенами, наприклад, з бромом:

Mg + Br2 = MgBr2.

При нагріванні магній вступає у взаємодію із сіркою, даючи сульфід магнію:

Якщо в інертній атмосфері прожарювати суміш магнію і коксу, то утворюється карбід магнію складу Mg 2 C 3 (слід зазначити, що найближчий сусід магнію по групі кальцій в аналогічних умовах утворює карбід складу СаС 2). При розкладі магнію карбіду водою утворюється гомолог ацетилену пропін С 3 Н 4:

Mg 2 C 3 + 4Н 2 О = 2Mg(OH) 2 + С 3 Н 4 .

Тому Mg 2 C 3 можна назвати пропіленідом магнію.

У поведінці магнію є риси подібності з поведінкою лужного металу літію (приклад діагональної подібності елементів таблиці Менделєєва). Так, магній, як і літій, реагує з азотом (реакція магнію з азотом протікає при нагріванні), у результаті утворюється нітрид магнію:

3Mg + N2 = Mg3N2.

Як і нітрид літію, нітрид магнію легко розкладається водою:

Mg 3 N 2 + 6Н 2 О = 3Mg(ОН) 2 + 2NН 3 .

Подібність до літію проявляється у магнію і в тому, що його карбонат MgCO 3 і фосфат Mg 3 (PO 4) 2 у воді погано розчиняються, як і відповідні солі літію.

З кальцієм магній зближує те, що у воді розчинних гідрокарбонатів цих елементів зумовлює жорсткість води. Як і у випадку гідрокарбонату кальцію, жорсткість, викликана гідрокарбонатом магнію Mg(HCO 3) 2 , тимчасова. При кип'ятінні гідрокарбонат магнію Mg(HCO 3) 2 розкладається і в осад випадає його основний карбонат ¦ гідроксокарбонат магнію (MgOH) 2 CO 3:

2Mg(HCO 3) 2 = (MgOH) 2 CO 3 + 3CO 2 + Н 2 О.

Практичне застосування досі має перхлорат магнію Mg(ClO 4) 2 , що енергійно взаємодіє з парами води, добре осушує повітря або інший газ, що проходить через його шар. При цьому утворюється міцний кристалогідрат Mg(ClO 4) 2 ·6Н 2 О. Цю речовину можна знову обезводити, нагріваючи у вакуумі при температурі близько 300°C. За властивості осушувача перхлорат магнію отримав назву «ангідрон».

Велике значення в органічній хімії мають магнійорганічні сполуки, що містять зв'язок Mg C. Особливо важливу роль серед них відіграє так званий реактив Гриньяра сполуки магнію загальної формули RMgHal, де R органічний радикал, а Hal = Cl, Br або I. Ці сполуки утворюються в ефірних розчинах при взаємодії магнію і відповідного органічного галоїду RHal і використовуються для самих різноманітних синтезів.

Історія відкриття:з'єднання магнію були відомі людині з давніх-давен. Латинська назва елемента походить від назви древнього міста Магнезія в Малій Азії, на околицях якого є поклади мінералу магнезиту. Металевий магній вперше отримав у 1808 р. англійський хімік Г. Деві. Як і в разі інших активних металів натрію, калію, кальцію, для отримання металевого магнію Деві використовував електроліз. Електроліз він піддав зволожену суміш білої магнезії (до її складу, судячи з усього, входили оксид магнію MgO і гідроксид магнію Mg(OH) 2) і оксиду ртуті HgO. В результаті Деві отримав амальгаму сплав нового металу з ртуттю. Після відгону ртуті залишився порошок нового металу, який Деві назвав магнієм.

Магній Деві був досить брудним, чистий металевий магній отриманий вперше у 1828 р. французьким хіміком А. Бюссі.

Знаходження у природі:магній один із десяти найпоширеніших елементів земної кори (8-е місце). У ній міститься 2,35% магнію масою. Через високу хімічну активність у вільному вигляді магній не зустрічається, а входить до складу безлічі мінералів силікатів, алюмосилікатів, карбонатів, хлоридів, сульфатів та ін. Так, магній містять широко поширені силікати олівін (Mg, Fe) 2 і серпентин Mg 6 (OH) 8 . Важливе практичне значення мають такі магнійсодержащие мінерали, як азбест, магнезит, доломіт MgCO 3 ·CaCO 3 , бішофіт MgCl 2 ·6H 2 O, карналіт KCl·MgCl 2 ·6H 2 O, епосомит MgSO 4 ·7H 2 O, каїніт 4 · 3H 2 O, астраханіт Na 2 SO 4 · MgSO 4 · 4H 2 O та ін. Магній міститься в морській воді (4% Mg у сухому залишку), в природних розсолах, у багатьох підземних водах.

Отримання:звичайний промисловий метод отримання металевого магнію це електроліз розплаву суміші безводних хлоридів магнію MgCl 2 , натрію NaCl і калію KCl. У цьому розплаві електрохімічному відновленню піддається хлорид магнію:

MgCl 2 (електроліз) = Mg + Cl 2 .

Розплавлений метал періодично відбирають з електролізної ванни, а до неї додають нові порції магнійсодержащей сировини. Так як отриманий таким способом магній містить порівняно багато близько 0,1% домішок, при необхідності «сирий» магній піддають додатковому очищенню. З цією метою використовують електролітичне рафінування, переплавлення у вакуумі з використанням спеціальних добавок флюсів, які «віднімають» домішки від магнію, або перегонку (сублімацію) металу у вакуумі. Чистота рафінованого магнію сягає 99,999% і від.

Розроблено й інший спосіб отримання магнію термічний. У цьому випадку для відновлення оксиду магнію за високої температури використовують кокс:

MgO + C = Mg + CO

чи кремній. Застосування кремнію дозволяє отримувати магній з такої сировини, як доломіт CaCO 3 ·MgCO 3 не проводячи попереднього поділу магнію і кальцію. За участю доломіту протікають реакції:

CaCO 3 · MgCO 3 = CaO + MgO + 2CO 2

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

Перевага термічного способу у тому, що дозволяє отримувати магній вищої чистоти. Для отримання магнію використовують як мінеральну сировину, а й морську воду.

Застосування:основна частина магнію, що видобувається, використовується для отримання різних легких магнієвих сплавів. До складу цих сплавів, крім магнію, входять зазвичай алюміній, цинк, цирконій. Такі сплави досить міцні і знаходять застосування в літакобудуванні, приладобудуванні та інших цілей.

Висока хімічна активність металевого магнію дозволяє використовувати його при магнієтермічному одержанні таких металів, як титан, цирконій, ванадій, уран та ін. При цьому магній реагує з оксидом або фторидом одержуваного металу, наприклад.

Переважний промисловий спосіб отримання магнію - електроліз розплаву суміші MgCl 2

MgCl 2 Mg 2+ 2Cl -

Mg 2+ +2e Mg 0 2Cl - -2e Cl 2 0

2MgCl 2 2Mg+ 2Cl 2

розплаву

у безводних MgCl 2 , KCl, NaCl. Для отримання розплаву використовують зневоднений карналіт або бімофіт, а також MgCl 2 отриманий хлоруванням MgO або як відхід при виробництві Ti.

Температура електролізу 700-720 про, аноди графітові, катоди сталеві. Зміст MgCl 2 у розплаві 5-8 %, при зниженні концентрації до 4 % зменшується вихід магнію струмом, при підвищенні концентрації MgCl 2 вище 8 % збільшується витрата електроенергії. Для забезпечення оптимального вмісту MgCl 2 періодично відбирають частину відпрацьованого електроліту та додають свіжий карналіт або MgCl 2 . Рідкий магній спливає поверхню електроліту, звідки його відбирають вакуумним ковшем. Магнієвий сирець, що видобувається, містить 0,1% домішок. Для очищення від неметалевих домішок магній переплавляють із флюсами - хлоридами або фторидами K,Ba,Na,Mg. Глибоке очищення здійснюють перегонкою у вакуумі, зонною плавкою, електролітичним рафінуванням. В результаті одержують магній чистотою 99,999%.

Крім магнію при електролізі одержують також Cl 2 . У термічних способах отримання магнію сировиною служить магнезит або доломіт, з яких прожарювання отримують MgO. 2Mg+O 2 =2MgO. У реторних або обертових печах з графітовими або вугільними нагрівачами оксид відновлюють до металу кремнієм (силіконотермічний спосіб) або CaC 2 (карбідотермічний спосіб) при 1280-1300 про З, або вуглецем (карботермічний спосіб) при темпратурі вище 2100 про. MgO+C Mg+CO) суміш, що утворюється, CO і парів магнію швидко охолоджують при виході з печі інертним газом для запобігання зворотній реакції з магнієм.

Властивості магнію.

Фізичні властивості магнію.

Магній - сріблясто-білий блискучий метал, порівняно м'який та пластичний, гарний провідник тепла та електрики. Майже в 5 разів легше за мідь, у 4,5 раза легше залізо; навіть алюміній в 1,5 рази важчий за магнію. Плавиться магній при темпратурі 651 про З, але у нормальних умовах розплавити його досить важко: нагрітий повітря до 550 про З він спалахує і миттєво згоряє сліпуче яскравим полум'ям. Смужку магнієвої фольги легко підпалити звичайною сірником, а в атмосфері хлору магній загоряється навіть при кімнатній температурі. При горінні магнію виділяється велика кількість ультрафіолетових променів та тепла – щоб нагріти склянку крижаної води до кипіння, потрібно спалити лише 4 г магнію.

Магній розташований у головній підгрупі другої групи періодичної системи елементів Д.І. Менделєєва. Порядковий номер його – 12, атомна вага – 24,312. Електронна конфігурація атома магнію в незбудженому стані 1S 2 2S 2 P 6 3S 2; валентними є електрони зовнішнього шару, відповідно до цього магній виявляє валентність II. У зв'язку з будовою електронних оболонок атома магнію перебуває його реакційна здатність. Через наявність зовнішньої оболонці лише двох електронів атом магнію схильний легко віддавати їх задля отримання стійкої восьмиелектронної конфігурації; тому магній у хімічному відношенні дуже активний.

На повітрі магній окислюється, але окисна плівка, що утворюється при цьому, оберігає метал від подальшого окислення. Нормальний електронний потенціал магнію в кислому середовищі дорівнює -2,37в, у лужному - 2,69в. У розведених кислот магній розчиняється вже на холоді. У фтористоводневій кислоті нерозчинний внаслідок утворення плівки з важкорозчинного у воді фториду MgF 2 ; у концентрованій сірчаній кислоті майже нерозчинний. Магній легко розчиняється під час дії розчинів солей амонію. Розчини лугів на нього не діють. Магній надходить у лабораторії у вигляді порошку або стрічок. Якщо підпалити магнієву стрічку, вона швидко згоряє зі сліпучою спалахом, розвиваючи високу температуру. Магнієві спалахи застосовують у фотографії, у виготовленні освітлювальних ракет. Температура кипіння магнію 1107 про З, щільність = 1,74 г/см 3 радіус атома 1,60 НМ.

Хімічні властивості магнію.

Хімічні характеристики магнію досить своєрідні. Він легко забирає кисень і хлор у більшості елементів, не боїться їдких лугів, соди, гасу, бензину та мінеральних олій. З холодною водою магній майже не взаємодіє, але при нагріванні розкладає її із виділенням водню. У цьому відношенні він займає проміжне положення між бериллієм, який взагалі з водою не реагує і кальцієм, що легко з нею взаємодіє. Особливо інтенсивно йде реакція з водяною парою, нагрітою вище 380 про С:

Mg 0(тв)+H2+O(газ) Mg+2O(тв)+H20(газ).

Оскільки продуктом цієї реакції є водень ясно, що гасіння магнію, що горить водою неприпустимо: може відбутися утворення гримучої суміші водню з киснем і вибух. Не можна загасити магній, що горить, і вуглекислим газом: магній відновлює його до вільного вуглецю

2Mg 0 + C +4 O 2 2Mg +2 O+C 0 ,

Припинити до палаючого магнію доступ кисню можна засипавши його піском, хоч і з оксидом кремнію (IV) магній взаємодіє, але із значно меншим виділенням теплоти:

2Mg 0 + Si +4 O 2 =2Mg +2 O+Si 0

цим визначається можливість використання піску для гасіння кремнію. Небезпека спалаху магнію при інтенсивному нагріванні одна з причин, через які його використання як технічного матеріалу обмежена.

В електрохімічному ряду напруг магній стоїть значно лівіше водню і активно реагує з розведеними кислотами з утворенням солей. У цих реакціях є у магнію особливості. Він не розчиняється у фтороводородной, концентрованої сірчаної і суміші сірчаної і суміші азотної кислот, розчиняє інші метали майже так само ефективно, як " царська горілка " (суміш HCl і HNO 3). Стійкість магнію до розчинення у фтороводородной кислоті пояснюється просто: поверхня магнію покривається нерозчинною фтороводородной кислоті плівкою фториду магнію MgF 2 . Стійкість магнію до досить концентрованої сірчаної кислоти та суміші її з азотною кислотою пояснити складніше, хоча і в цьому випадку причина криється у пасивації поверхні магнію. З розчинами лугів та гідроксиду амонію магній практично не взаємодіє. А ось із розчинами амонійних солей реакція хоч і повільно, але відбувається:

2NH + 4 + Mg = Mg 2+ + 2NH 3 + H 2

Дивного у цій реакції немає. Ця реакція та сама по суті, як і реакція витіснення металами водню з кислот. В одному з визначень кислотою називають речовину, що дисоціює з утворенням іонів водню. Саме так може дисоціювати і іон NH4:

NH 4 + NH 3 +H +

Mg 0 + 2HCl=Mg +2 Cl 2 +H 0 2

2H + +Mg Mg 2+ + H 0 2

При нагріванні магнію в атмосфері галогенів відбувається запалення та утворення галоїдних солей.

Причина займання - дуже велике тепловиділення, як і разі реакції магнію з киснем. Так, при утворенні 1 моль хлориду магнію з магнію і хлору виділяється 642 КДж. При нагріванні магній з'єднується з сіркою (MgS) і азотом (Mg 3 N 2). При підвищеному тиску та нагріванні з воднем магній утворює гідрид магнію.

Mg 0 + H 2 0 Mg +2 H 2 -.

Велика спорідненість магнію до хлору дозволила створити нове металургійне виробництво - "магнієтермію" - одержання металів у результаті реакції

MeCln+0,5nMg=Me+0,5nMgCl 2

цим методом отримують метали, які грають дуже важливу роль у сучасній техніці - цирконій, хром, торій, берилій. Легкий і міцний "метал космічної ери" - титан практично весь отримують у такий спосіб.

Сутність виробництва зводиться до наступного: при отриманні металевого магнію електролізом розплаву хлориду магнію як побічний продукт утворюється хлор. Цей хлор використовують для отримання хлориду титану (IV) TiCl 4 який магнієм відновлюється до металевого титану

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

Хлорид магнію, що утворився, знову використовується для виробництва магнію і т.д. На основі цих реакцій працюють титаномагнієві комбінати. Попутно з титаном і магнієм отримують при цьому й інші продукти, такі, як бертолетову сіль KClO 3 , хлор, бром та вироби - фібролітові та ксилітові плити, про які буде сказано нижче. У такому комплексному виробництві рівень використання сировини, рентабельність виробництва висока, а маса відходів невелика, що особливо важливо для охорони навколишнього середовища від забруднень.

Найменування магнезія зустрічається ще Лейденському папірусі, який датується третім століттям. Деві в 1808 році отримав невелику кількість нечистого металевого магнію, піддаючи електролізу білу магнезію. У чистому вигляді цей метал отримав лише в 1829 Буссі.

Основною сферою застосування магнію є використання металу як легкий конструкційний матеріал. Сплави даного елемента дедалі частіше починають використовуватися в автомобілебудуванні, поліграфії, текстильній промисловості. Дані сплави можуть використовуватися у виробництві корпусів автомобільних двигунів, шасі та фюзеляжів літаків. Магній застосовується не тільки в авіації, його застосовують і для виготовлення сходів, вантажних платформ, містків у доках, підйомників і транспортерів, у виробництві оптичного і фотографічного обладнання.

Велику роль магній грає у металургії. Застосовується він як відновник при виробництві деяких цінних і рідкісних металів - титану, ванадію, цирконію, хрому. Джерела електричного струму, створені на основі магнію, відрізняються досить високим значенням питомої енергетичної характеристики, високими розрядними напругами.

Магній, як макроелемент, грає величезну роль життєдіяльності, що у тому, що елемент виступає універсальним регулятором фізіологічних і біохімічних процесів у живому організмі. Утворюючи оборотні зв'язки з величезною кількістю органічних речовин, магній забезпечує можливість метаболізму приблизно трьом сотням ферментів, а саме фосфофруктокінази, креатинкінази, аденілатциклази, ферментів білкового синтезу, K-Na-АТФази, Са-АТФази, трансмембранного транспорту іонів, гліколізу, та іколізу. Магній необхідний і для підтримки структури нуклеїнових кислот, деяких білків та рибосом. Мікроелемент бере участь у синтезі білка, реакціях окисного фосфорилювання, утворенні фосфатів багатих на енергію, в обміні нуклеїнових кислот та ліпідів.

Біологічні властивості

Як відомо, у зеленому листі рослин містяться хлорофіли. Вони нічим іншим, як магнийсодержащими порфіриновими комплексами, що у фотосинтезі.

Магній, крім усього іншого, також дуже тісно залучений до біохімічних процесів організмів тварин. Для ініціювання ферментів необхідні іони магнію, відповідальні перетворення фосфатів, і навіть для метаболізму вуглеводів й у переносу нервового імпульсу. Крім того, вони також беруть участь у процесі скорочення м'язів, що ініціюється іонами кальцію.

Магній займається контролем нормального функціонування міокардіоцитів. Мікроелемент має значення регуляції скорочувальної функції міокарда. Окреме значення магній має у функціонуванні провідної системи серця та нервової системи. Достатня забезпеченість магнієм організму сприяє легкій переносимості стресових ситуацій, а також пригнічення депресії. Дуже важливим є магній і для метаболізму натрію, кальцію, фосфору, вітаміну С, а також калію. Магній добре взаємодіє з А-вітаміном. Отже можна помітити, що магній стежить нормальним функціонуванням як окремих клітин, а й у цілому відділів серця - шлуночків, передсердь.

Досить значна кількість магнію міститься в зернових культурах (борошно грубого помелу, пшеничні висівки) та в горіхах, урюку, куразі, фініках, какао (порошок), сливах (чорнослив). Багаті на магній також риба (особливо лососеві), хліб з висівками, соя, горіхи, шоколад, кавуни, свіжі фрукти (зокрема банани). Магній міститься у крупах (гречана, вівсяна, пшоняна), бобових (горох, квасоля), морській капусті, кальмарах, яйцях, м'ясі, хлібі (особливо житньому грубого помелу), зелені (шпинаті, петрушці, салаті, кропі), лимонах, грейпфрут , мигдалі, горіхах, халві (соняшниковій та тахинній), яблуках.

В організмі здорової дорослої людини міститься приблизно 140 г магнію (що становить 0,2% від ваги тіла). Прийнятою нормою вживання магнію для дорослих дорівнює 4 мг/кг. У середньому це становить чоловіків 350 мг/сут, а жінок 280 мг/сут. Добова потреба організму людини в магнії становить близько 280-500 мг. Дефіцит магнію в організмі викликатиметься вживанням алкоголю, гіпертермією, прийомом діуретичних препаратів.

Магній є нетоксичним. Доза смерті не визначена для людини. Внаслідок надмірних передозувань сполук магнію (наприклад, антацидами) з'являється ризик отруєння. При досягненні концентрацій магнію у крові 15-18% мг настає наркоз.

За бажання можна видобувати магній навіть із звичайного каменю: кожен кілограм каменю, який використовується для мощення доріг, вміст магнію становить приблизно 20 грам. Але в такому виробництві, щоправда, поки немає необхідності, т.к. магній, що видобувається з дорожнього каменю, став би надто дорогим задоволенням.

В одному кубічному метрі морської води вміст магнію становить приблизно 4 кілограми. Загалом у складі вод світових океанів розчинено більш ніж 6·10 16 тонн даного хімічного елемента.

У приблизно 90% хворих, які перенесли інфаркт міокарда, виявляють дефіцит магнію, що посилюється у гострому періоді захворювання.

При фізичних навантаженнях потреба людського організму в магнії суттєво збільшується, наприклад, у спортсменів під час інтенсивних та тривалих тренувань, у ході відповідальних спортивних змагань, у разі виникнення стресових ситуацій. Втрата магнію людським організмом у подібних ситуаціях можна порівняти зі ступенем емоційного чи фізичного навантаження.

Щоб підпалити магній потрібно просто піднести запалений сірник до нього, в атмосфері хлору магній починає гріти навіть при збереженні кімнатної температури. При згорянні магнію починає виділятися величезна кількість тепла та ультрафіолетових променів: чотири грами даного «палива» вистачає для того, щоб довести до кипіння склянку з крижаною водою.

Досліди, які провели угорські вчені на тваринах, дали таку інформацію. Нестача магнію в живому організмі підвищує схильність істоти до інфарктів. Однією частиною собак давали їжу, яка була багата на солі даного елемента, а іншим - бідну. Наприкінці експерименту собаки, які мали в раціоні надто мало магнію, були уражені інфарктом міокарда.

Магній відповідає за захист організму від процесів, пов'язаних зі старінням та захворюваннями.

В експериментах з пшеничними посівами було зазначено, що вплив екстрасенсів сприяв збільшенню в насінні кількості магнію.

Чим більша кількість магнію міститься в раціоні, тим меншою буде ймовірність появи онкологічних захворювань товстої та прямої кишок. Вчені вважають, що цей мікроелемент здатний впливати на клітини кишечника, причому вони не дають розростатися і перероджуватися ним.

Співвідношення чоловіків і жінок, які страждають від дефіциту магнію, становитимуть 1:3.

Дослідження вчених показали, що щоденний прийом магнію розміром 500-700 міліграм знижує рівень тригліцеридів, а також холестерину в крові. Найбільш засвоюваним препаратом даної області є магнію гліцинат, всмоктування його не залежить від кислотністю шлунка, препарат не викликає проносів, дратує кишечник.

При дефіциті магнію організм «забирає» мікроелемент з кісток, саме тому після тривалої недостатності магнію спостерігається сильне відкладення солей кальцію на стінках артеріальних судин, нирках і серцевому м'язі.

Історія

Найменування магнезія зустрічається ще Лейденському папірусі, який датується третім століттям. Назва походить, швидше за все, від назви містечка на гористому ландшафті Фессалії, від міста Магнісія. У давнину магнесійським каменем називався магнітний окис заліза, магнесом називали магніт. Ці назви згодом перейшли в латинську та інші мови.

Найімовірніше, зовнішня схожість піролюзиту (двоокису марганцю) з магнітним окисом заліза призвела до того, що магнезійський камінь, магнетис і магне стали називанням мінералів і руд темно-коричневого і темного забарвлення, а згодом так стали називати й інші мінерали.

Слово магнес (лат. Magnes) в алхімічній літературі означало не одне, а багато речовин, наприклад, гераклійський камінь, ртуть, ефіопський камінь. Мінерали, що містять магній, також були відомі з часів давнини (нефрит, тальк, доломіт, азбест та інші) і вже в той час вони знаходили широке застосування.

Але їх не вважали індивідуальними речовинами, була думка, що це просто видозміни інших, значно відоміших мінералів, а найчастіше вапна. Дослідження мінеральної води в Епсомському джерелі в Англії, яке було відкрито в 1618 р., допомогли встановити факт того, що в мінералах, що містять магній, а також солях, присутня особлива металева основа.

Грю в 1695 р. з епсомської води, гіркої на смак, виділив тверду сіль, при цьому, вказавши, що сіль ця за своєю природою відчутно відрізняється від інших солей. У XVIII столітті багато відомих аналітиків-хіміків займалися епсомською сіллю, серед них і Блек, і Бергман, і Нейман та ін. Після того як були відкриті водні джерела схожі на Епсомський, в континентальній Європі, дані дослідження стали розгортатися ще ширше.

Найімовірніше, саме Нейман був першим, хто запропонував назвати епсомську сіль (а це був карбонат магнію) не чорною (піролюзит), а білою магнезією. Земля білої магнезії (У той час земля - тверда речовина) (або «Magnesia alba»), яка мала назву магнезія, фігурувала в списку простих тіл Лавуазьє, при цьому синонімом даної землі Лавуазьє вважав "основу епсомської солі" (або "base de sel d "Epsom").У російській літературі першої половини XIX століття магнезію іноді іменували гіркоземом.

Деві в 1808 році отримав невелику кількість нечистого металевого магнію, піддаючи електролізу білу магнезію. У чистому вигляді цей метал отримав лише 1829 року Буссі. Спочатку Деві запропонував називати новий елемент і новий метал магнієм (лат. Magnium), але в жодному разі не магнезією, яка на той час означала металеву основу піролюзиту (лат. Magnesium).

Тим не менш, після того, як назву чорної магнезії з часом змінили, Деві все ж таки вважав за краще знову називати метал магнезією. Хотілося б наголосити на тому факті, що спочатку назва «магній» вціліла лише в російській мові, сталося це лише завдяки підручнику Гесса. Вчені початку XIX століття пропонували ще кілька різних варіантів назви, наприклад магнезій, гіркоземій (Щеглов), магнезь (Страхів).

Знаходження у природі

Земна кора досить багата магнієм вміст у ній магнію становить понад 2,1% за масою. Лише 6 елементів періодичної системи хімічних елементів Дмитра Івановича Менделєєва зустрічаються нашій планеті частіше, ніж магній. Магній у складі близько двох сотень мінералів. А ось отримують його здебільшого всього з трьох - карналіту, магнезиту та доломіту.

Магній присутній у гірських кристалічних породах у формі нерозчинного карбонату або сульфату, крім того (але в менш доступному вигляді) у формі силікатів. Оцінка загального змісту магнію великою мірою залежить від використовуваної практично геохімічної моделі, саме, від вагового відношення осадових і вулканічних гірських порід. На даний момент використовують значення 2%-13,3%. Найімовірніше, найприйнятнішим вважається значення 2,76%, адже воно ставить магній шостим за поширеністю після кальцію, якого (4,66%) і перед калієм (1,84%) та натрієм (2,27%).

У Росії знаходяться найбагатші родовища магнезиту, які розташовуються в Оренбурзькій області (Халілівське) та на Середньому Уралі (Саткінське родовище). У районі м. Солікамська розробляють найбільше у світі родовище одного з найважливіших магнієвих мінералів - карналіту. Доломіт вважається найпоширенішим магнійсодержащим мінералом, найчастіше зустрічається він у Московській та Ленінградській областях, Донбасі, а також багатьох інших місцях.

Істотні простори суші, як, наприклад, Доломітові Альпи біля сучасної Італії, складаються здебільшого з мінералу під назвою доломіт MgCa(CO3)2. У таких місцях можна зустріти в тому числі і мінерали осаду магнію: карналіт K2MgCl4·6H2O, магнезит MgCO3, лангбейніт K2Mg2(SO4)3, епсоміт MgSO4·7H2O.

Величезні запаси магнію є у воді океанів і морів, і навіть у складі природних розсолів. У деяких державах саме ці води і є найважливішою сировиною при отриманні магнію. Серед усіх металевих елементів за вмістом у воді морів та океанів магній поступається лише натрію. В одному кубічному метрі морської води є приблизно чотири кілограми магнію. Магній є і в прісній воді, поряд з кальцієм обумовлюючи її жорсткість.

Найважливішими видами знаходження магнієвої сировини є:

- морська вода - (Mg 0,12-0,13%)
- Бішофіт - MgCl2. 6H2O (Mg 11,9%)
- карналіт - MgCl2 KCl 6H2O (Mg 8,7 %)
- Брус - Mg(OH)2 (Mg 41,6%).
- епсоміт - MgSO4 7H2O (Mg 16,3%)
- кізерит - MgSO4 H2O (Mg 17,6%)
- каїніт - KCl MgSO4 3H2O (Mg 9,8 %)
- доломіт - CaCO3·MgCO3 (Mg 13,1%)
- Магнезит - MgCO3 (Mg 28,7%)

Магнезіальні солі у величезних кількостях зустрічаються серед сольових відкладів самосадкових озер. У багатьох країнах відомі родовища карналіту - викопних осадових солей.

Магнезит переважно утворюється в гідротермальних умовах, він відноситься до гідротермальних родовищ із середньою температурою. Доломіт теж є дуже важливою магнієвою сировиною. Доломітові родовища доломіту поширені, які запаси величезні. Їх часто асоціюють з карбонатними товщами, більшість із яких має пермський чи докембрійський вік. Поклади доломіту формуються осадовим шляхом, але можуть виникати і за впливу гідротермальних розчинів на вапняки, і навіть поверхневих чи підземних вод.

Типи родовищ магнію

- Морська вода
- Викопні мінеральні відкладення (калійно-магнезіальні та магнезіальні солі)
- Природні карбонати (магнезит та доломіт)
- Розсоли (рапа із соляних озер)

Застосування

Магній є найлегшим конструкційним матеріалом, що використовується у промислових масштабах. Щільність магнію (1,7 г/см3) дорівнює менш ніж двом третім щільності алюмінію. Магнієві сплави важать у чотири рази менше сталі. Крім усього іншого, магній відмінно піддається обробці, а також може бути відлитий або перероблений будь-якими стандартними методами металообробки (штампування, прокатка, волочіння, кування, клепка, зварювання, паяння). Саме тому основною сферою застосування магнію є використання металу як легкий конструкційний матеріал.

Найбільш широко застосовують сплави магнію з марганцем, алюмінієм та цинком. Кожен компонент даного ряду робить свій внесок у узагальнюючі властивості металу: цинк і алюміній здатні зробити метал більш міцним, марганець підвищує антикорозійні характеристики металу. Магній робить сплав легким, деталі, виконані з магнієвого сплаву, на 20%-30% легше, ніж алюмінієві та на 50%-75% легше, ніж чавунні та сталеві деталі. Сплави даного елемента дедалі частіше починають використовуватися в автомобілебудуванні, поліграфії, текстильній промисловості.

Сплави на основі магнію, як правило, містять частку магнію більше 90%, крім того від 2% до 9% алюмінію, від 1% до 3% цинку та від 0,2% до 1% марганцю. При високій температурі (приблизно до 450° З) помітно поліпшується міцність металу у процесі сплавлення з рідкісноземельними металами (наприклад, неодимом і празеодимом) чи торієм. Дані сплави можуть використовуватися у виробництві корпусів автомобільних двигунів, шасі та фюзеляжів літаків. Магній застосовується не тільки в авіації, його застосовують і для виготовлення сходів, вантажних платформ, містків у доках, підйомників і транспортерів, у виробництві оптичного і фотографічного обладнання.

Магнієві сплави знаходять широке застосування літакобудуванні. У далекому 1935 року у Радянському Союзі було сконструйовано літак «Серго Орджонікідзе», який майже 80% складався з магнієвих сплавів. Цей літак успішно витримував усі випробування, він тривалий час експлуатувався у важких умовах. Ядерні реактори, ракети, деталі моторів, баки для олії та бензину, корпуси легкових автомобілів, вагонів, автобусів, колеса, відбійні молотки, маслопомпи, пневмобури, кіно- та фотоапарати, біноклі — все це короткий перелік деталей, приладів та вузлів при виготовленні яких використовуються магнієві сплави.

Велику роль магній грає у металургії. Застосовується він як відновник при виробництві деяких цінних і рідкісних металів - титану, ванадію, цирконію, хрому. Якщо ввести магній розплавлений чавун, чавун відразу модифікується, тобто. покращується його структура та підвищуються механічні властивості. З такого модифікованого чавуну можна виготовляти виливки, які успішно замінять сталеві поковки. У металургії магній використовується для розкислення сплавів та сталі.

Багато сполук магнію також знаходять широке застосування, особливо це стосується його оксиду, сульфат та карбонат.

Магній у формі чистого металу та його хімічні сполуки (перхлорат, бромід) застосовують у виробництві дуже потужних електричних резервних батарей (наприклад, сірчано-магнієвий елемент, магній-перхлоратний елемент, хлористомедно-магнієвий елемент, магній-ванадієвий елемент, хлористосвинцево-магнієвий елемент , хлорсрібно-магнієвий елемент і т.д.), а також сухих елементів (вісмутисто-магнієвий елемент, марганцево-магнієвий елемент та ін.). Джерела електричного струму, створені на основі магнію, відрізняються досить високим значенням питомої енергетичної характеристики, високими розрядними напругами. p align="justify"> Останнім часом у ряді держав загострилася проблема створення акумуляторної батареї з великим терміном експлуатації, т.к. Емпіричні дані дозволили стверджувати, що величезні перспективи широкого використання (доступність сировини, висока енергія, екологічність) надає магній.

Виробництво

Металевий магній отримують двома способами: електролітичним та електротермічним (або металотермічним). Як випливає з назв методів, в обох процесах є електричний струм. Але у другому випадку роль електрики зводиться лише до обігріву реакційних апаратів, відновлюють оксид магнію, яка була отримана з мінералів, одним з відновників, наприклад, алюмінієм, вугіллям, кремнієм. Даний метод досить перспективний, останніми роками він дедалі більше знаходить своє застосування. Проте, основним промисловим методом отримання магнію залишається перший, тобто. електролітичний.

Магній у великих кількостях виробляється шляхом електролізу розплаву сумішей хлоридів магнію, натрію та калію або кремнійтермічним відновленням. В електролітичному процесі використовується або розплавлений безводний хлорид магнію MgCl2 (при температурі 750° С), або (при більш низькій температурі) хлорид магнію, частково гідратований і виділений з морської води. Відсоток вмісту магнію хлориду в даному розплаві становить близько 5-8%. Разом зі зниженням концентрації зменшується і вихід магнію електричним струмом, при підвищенні концентрації – збільшується витрата споживаної електроенергії. Процес відбувається у спеціально підготовлених ваннах-електролізерах. На поверхню ванни спливає розплавлений магній, а звідти його вибирають вакуум-ковшом іноді, а потім розливають магній за формами.

Після цього магній очищають за допомогою переплавлення з флюсами, а також зонною плавкою або сублімацією у вакуумі. Є можливість магній двома шляхами: сублімацією у вакуумі або переплавленням і флюсами. Сенс останнього методу загальновідомим: флюси, тобто. спеціальні добавки, що взаємодіють з домішками, в результаті перетворюють їх на сполуки, що легко відокремлюються механічним шляхом від металу. На а вакуумна сублімація, тобто. перший спосіб, вимагає куди досконалішої апаратури, проте за допомогою даного методу можна отримувати набагато чистіший магній.

сублімація ведеться в спеціальних апаратах під вакуумом, це сталеві циліндричні реторти. "Чорновий", тобто. метал, що пройшов первинну обробку, поміщається на дно такої реторти, потім її закривають, після чого викачують повітря. Після цього нагрівають нижню частину реторти, тим часом верхня частина протягом усього часу охолоджується за допомогою зовнішнього повітря. Дія високої температури позначається у тому, що магній починає вганятися, тобто. переходити в газоподібний стан, при цьому речовина минає рідкий стан. Пари магнію піднімаються і починають конденсуватись на холодних стінках у верхній частині реторти. Даний метод дозволяє одержувати особливо чистий металевий магній, вміст магнію в якому перевищує 99,99%.

Термічні методи отримання магнію вимагають як сировини доломіт чи магнезит, у тому числі з допомогою прожарювання виходить оксид MgO. У обертових або ретортних печах з вугільними або графітовими нагрівачами даний оксид відновлюється кремнієм до металу (при силікотермічному способі) або до Са2 (при карбідотермічному способі) на температурі 1280-1300°С, або вуглецем (при карботермічному способі) на температур . В останньому карботермічному способі (MgO + С = Mg + CO) утворюється суміш чадного газу та парів магнію, яку швидко охолоджують інертним газом під час виходу її з печі для того, щоб запобігти зворотній реакції магнію з угоарним газом (СО).

Фізичні властивості

Магній є блискучим сріблясто-білим металом, пластичним і ковким, порівняно м'яким. Міцність і твердість магнію для литих зразків мінімальні за поширеністю, вищі для пресованих зразків. Магній практично вп'ятеро легше, ніж мідь і в чотири з половиною рази легше, ніж залізо. Навіть, як його називають, «крилатий» метал алюміній у півтора рази важчий за магній.

Температура плавлення у магнію не така висока, як у деяких інших металів і становить лише 650°С, проте розплавити магній у звичайних умовах досить важко: при нагріванні в атмосфері повітря до температури 550°С, магній спалахує і негайно згоряє дуже яскравим сліпучим полум'ям ( даної властивість магнію широко використовується у виготовленні предметів піротехніки). Щоб підпалити цей метал, потрібно просто піднести запалений сірник до нього, в атмосфері хлору магній починає гріти навіть за збереження кімнатної температури. При згорянні магнію починає виділятися величезна кількість тепла та ультрафіолетових променів: чотири грами даного «палива» вистачає для того, щоб довести до кипіння склянку з крижаною водою.

Металевий магній має гексагональну кристалічну решітку. Температура кипіння магнію дорівнює 1105°C, щільність металу становить 1,74 г/см3 (таким чином, магній є дуже легким металом, легше якого лише кальцій, а також лужні метали). Магнію має стандартний електродний потенціал Mg/Mg2+ -2,37В. Серед стандартних потенціалів розташовується він перед алюмінієм і за натрієм. Атомний радіус магнію 1,60 Å, а іонний радіус становить Mg2 + 0,74 Å.

Поверхня магнію завжди покрита щільною оксидною плівкою оксиду MgO, яка за звичайних умов захищає метал від руйнування. Лише при нагріванні до температури понад 600 ° C він починає горіти на повітрі. Магній горить випромінюючи яскраве світло, яке за своїм спектральним складом близьке до сонячного. Саме тому фотографи при недостатньому освітленні раніше проводили зйомку на світлі магнієвої стрічки, що горить.

Теплопровідність металу за кімнатної температури 20 °C становить 156 Вт/(м.К). Високо чистий магній пластичний, він добре пресується, метал відмінно піддається обробці різанням та прокочується. Питома теплоємність металу (при кімнатній температурі 20 °З) становить 1,04·103 дж/(кг·К), чи 0,248 кал/(г·°С).

У магнію показник термічного коефіцієнта лінійного розширення (інтервал від 0 до 550 ° С) визначається рівнянням 25,0 10-6 + 0,0188 t. Метал має питомий електричний опір (при кімнатній температурі 20 °С) рівним 4,5·10-8 ом·м (4,5 мком·см). Магній є парамагнітним металом, його питома магнітна сприйнятливість становить +0,5 10-6.

Магній це відносно пластичний і м'який метал, механічні властивості магнію багато в чому залежать від способу обробки металу. Наприклад, при кімнатній температурі 20 °С властивості відповідно деформованого і литого магнію можна охарактеризувати такими показниками: твердість по Брінеллю 35,32 107 н/м2(30 і 36 кгс/мм2) і 29,43 107, межа текучості ·107 н/м2 (2,5 та 9,0 кгс/мм2) та 2,45·107, межа міцності 19,62·107 н/м2(11,5 та 20,0 кгс/мм2) та 11,28 ·107, відносне подовження 11,5% та 8,0.

Тиск парів магнію (ммм.рт.ст.) становить:

- 0,1 (при температурі 510°C)
- 1 (при температурі 602°C)
- 10 (при температурі 723°C)
- 100 (при температурі 892°C)

Питома теплоємність магнію при постійному тиску становить (Дж/г·K):

- 0,983 (при температурі 25°C)
- 1,6 (при температурі 100°C)
- 1,31 (при температурі 650°C)

Стандартна ентальпія освіти дорівнює ΔH (298 К, кДж/моль): 0 (т), а стандартна енергія освіти Гіббса становить ΔG (298 К, кДж/моль): 0 (т). Стандартна ентропія S освіти має закінчення (298 К, Дж/моль K): 32,7 (т), тоді як стандартна мольна теплоємність магнію Cp (298 К, Дж/моль K) рана 23,9 (т). Ентальпія плавлення металу ΔHпл (кДж/моль) дорівнює 9,2, а ентальпія кипіння ΔHкіп (кДж/моль) дорівнює 131,8.

Хімічні властивості

2Mg + O2 = 2MgO.

Разом з оксидом починає утворюватися нітрид магнію Mg3N2:

3Mg + N2 = Mg3N2.

Магній не реагує з холодною водою (точніше, реагує вкрай повільно), а ось із гарячою водою вступає у взаємодію, утворюючи білий пухкий осад гідроксиду Mg(OH)2:

Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2.

Якщо підпалити стрічку магнію та опустити її у склянку з водою, горіння металу все одно продовжується. При цьому водень, що виділяється в результаті взаємодії з водою магнію, на повітрі відразу спалахує. Магній може горіти і у вуглекислому газі:

2Mg+CO2=2MgO+C.

Здатність магнію продовжувати горіти як і атмосфері вуглекислого, і у воді, дуже сильно ускладнює спроби гасіння пожеж, у яких починають горіти конструкції, виконані з магнію чи його сплавів.

MgO - оксид магнію, є пухкий білий порошок, який не реагує з водою. Колись він називався паленої магнезією чи навіть магнезією. Даний оксид має найважливіші властивості, він вступає в реакцію з різними кислотами, наприклад:

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

Основа, що відповідає даному оксиду Mg(OH)2 - основа середньої сили, але практично нерозчинна у воді. Отримати його можна, наприклад, при додаванні лугу розчин однієї з солей магнію:

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

Т.к. оксид магнію у взаємодії з водою не утворює лугів, а основа Mg(OH)2 не має лужних властивостей, магній не відноситься до лужноземельних металів, на відміну від таких елементів своєї групи, як кальцій, стронцій барій.

Металевий магній реагує з галогенами при кімнатній температурі, наприклад, з бромом:

Mg + Br2 = MgBr2.

Після нагрівання магній вступає в реакцію з сіркою, утворюючи при цьому сульфід магнію:

Mg+S=MgS.

Якщо суміш коксу та магнію прожарювати в інертній атмосфері, утворюється карбід магнію, склад якого Mg2C3 (потрібно відзначити, найближчий «груповий» сусід магнію, тобто кальцій, утворює в аналогічних умовах карбід зі складом СаС2). У процесі розкладання магнію карбіду водою утворюється пропін - гомолог ацетилену (С3Н4):

Mg2C3 + 4Н2О = 2Mg(OH)2 + С3Н4.

Саме тому Mg2C3 часто називають пропіленідом магнію.

Поведінка магнію має подібні риси з поведінкою такого лужного металу, як літій (наприклад, діагональна схожість елементів таблиці Дмитра Івановича Менделєєва). Як магній, так і літій, реагують з азотом (у магнію реакція з азотом йде після нагрівання), а в результаті слідує утворення нітриду магнію:

3Mg + N2 = Mg3N2.

Нітрід магнію, також як нітрид літію, легко розкладається водою:

Mg3N2 + 6Н2О = 3Mg(ОН)2 + 2NН3.

У магнію подібність з літієм проявляється ще й у тому, що карбонат магнію MgCO3 і фосфат Mg3(PO4)2 магнію в погано розчинні воді, так само, як і солі літію, відповідні даним сполукам.

Магній зближує з кальцієм те, що наявність розчинних гідрокарбонатів даних елементів у воді впливає на жорсткість води. Жорсткість, яка викликана Mg(HCO3)2 - гідрокарбонатом магнію є тимчасовою. У процесі кип'ятіння гідрокарбонат магнію розкладається, внаслідок чого випадає в осад основний його карбонат - (MgOH)2CO3 - гідроксокарбонат магнію:

2Mg(HCO3)2 = (MgOH)2CO3 + 3CO2 + Н2О

Магній - (лат. Magnesium), Mg (читається "магній"), хімічний елемент ІІА групи третього періоду періодичної системи Менделєєва, атомний номер 12, атомна маса 24,305. Природний магній складається із трьох стабільних нуклідів: 24 Mg (78,60% за масою), 25 Mg (10,11%) та 26 Mg (11,29%). Електронна конфігурація нейтрального атома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 згідно з якою магній у стабільних з'єднаннях двовалентний (ступінь окислення +2). Магній відноситься до лужноземельних металів.

Історія відкриття магнію

З'єднання магнію були відомі людині з давніх-давен. Латинська назва елемента походить від назви древнього міста Магнезія в Малій Азії, на околицях якого є поклади мінералу магнезиту.

У XVII ст. розпочався новий період в історії хімічної науки. Саме в цей період відбулося відкриття, що значно передбачило відкриття елемента магнію. У 1695 р. М. Гро, випаровуючи мінеральну воду Епсомського джерела (Англія), отримав сіль, що мала гіркий смак і проносну дію. Через кілька років з'ясувалося, що при взаємодії з «постійним лугом» (так у ті часи називали соду та поташ) ця сіль утворює білий пухкий порошок. Такий самий порошок виходив при прожарюванні мінералу, знайденого на околицях грецького міста Магнезії. За цю схожість епсомська сіль отримала назву білої магнезії.

У 1808 р. Хемфрі Деві при електролізі злегка зволоженої білої магнезії з окисом ртуті отримав амальгаму нового металу, який невдовзі був виділений і названий магнієм. Щоправда, магній, отриманий Деві, був забруднений домішками; перший справді чистий магній отримано А. Бюссі в 1829 р.

Знаходження в природі магнію

Земна кора багата на магній – у ній міститься понад 2,1% цього елемента. Лише шість елементів періодичної системи зустрічаються Землі частіше магнію. Він входить до складу майже двохсот мінералів. Але отримують його в основному з трьох – магнезиту, доломіту та карналіту.

Великі кількості магнію знаходяться у морській воді. Головними видами знаходження магнезіальної сировини є:

морська вода - (Mg 0,12-0,13%),
карналіт - MgCl 2 KCl 6H 2 O (Mg 8,7%),
бішофіт - MgCl 2 6H 2 O (Mg 11,9%),
кізерит - MgSO 4 H 2 O (Mg 17,6%),
епсоміт - MgSO 4 7H 2 O (Mg 16,3%),
каїніт - KCl MgSO 4 3H 2 O (Mg 9,8%),
магнезит - MgCO 3 (Mg 28,7%),
доломіт - CaCO 3 ·MgCO 3 (Mg 13,1%),
брусить - Mg(OH) 2 (Mg 41,6%).

Магнезіальні солі зустрічаються у великих кількостях у сольових відкладах самосадкових озер. Родовища викопних солей карналіту осадового походження відомі у багатьох країнах.

Магнезит утворюється переважно в гідротермальних умовах і відноситься до середньотемпературних гідротермальних родовищ. Доломіт також є важливою магнієвою сировиною. Родовища доломіту поширені, запаси їх величезні. Вони асоціюють з карбонатними товщами і більшість із них має докембрійський чи пермський вік. Доломітові поклади утворюються осадовим шляхом, але можуть виникати також при дії на вапняки гідротермальних розчинів, підземних або поверхневих вод.

Магній знаходиться у таких видах родовищ:

Викопні мінеральні відкладення (магнезіальні та калійно-магнезіальні солі)
Морська вода
Розсоли (ріпа соляних озер)
Природні карбонати (доломіт та магнезит)

Отримання магнію

Отримують метал двома способами – електротермічним (або металотермічним) та електролітичним. Як випливає з назв, в обох процесах бере участь електрика. Але в першому випадку його роль зводиться до обігріву реакційних апаратів, а відновлюють окис магнію, отриману з мінералів, будь-яким відновником, наприклад, вугіллям, кремнієм, алюмінієм. Цей спосіб досить перспективний, останнім часом він знаходить все більшого застосування. Однак основний промисловий спосіб одержання магнію – другий, електролітичний.

Електролітом служить розплав безводних хлоридів Mg, калію та натрію; металевий магній виділяється на залізному катоді, але в графітовому аноді розряджаються іони хлору. Процес іде у спеціальних ваннах-електролізерах. Розплавлений магній спливає поверхню ванни, звідки його іноді вибирають вакуум-ковшем і потім розливають формами.

Але на цьому процес не закінчується: у такому магнії ще надто багато домішок.

Тому неминучий другий етап – очищення магнію. Рафінувати магній можна двома шляхами - переплавленням і флюсами або сублімацією у вакуумі. Сенс першого методу загальновідомий: спеціальні добавки – флюси – взаємодіють із домішками і перетворюють їх на сполуки, які легко відокремити від металу механічним шляхом. Другий метод - вакуумне сублімація - вимагає більш складної апаратури, але з його допомогою отримують більш чистий магній. Лікування ведуть у спеціальних вакуум-апаратах - сталевих циліндричних ретортах. «Чорновий» метал поміщають на дно реторти, закривають її та викачують повітря. Потім нижню частину реторти нагрівають, а верхня постійно охолоджується зовнішнім повітрям. Під дією високої температури магній виганяється – переходить у газоподібний стан, минаючи рідкий. Пари його піднімаються та конденсуються на холодних стінках верхньої частини реторти.

Таким шляхом можна одержувати дуже чистий метал, що містить понад 99,99% магнію.

Фізичні властивості магнію

Метал у 5 разів легший за мідь, у 4,5 раза легший за залізо; навіть алюміній в 1,5 рази важчий за магнію.

Магній - метал сріблясто-білого кольору з гексагональними гратами (a=3,21 Å c=5,21 Å). За звичайних умов поверхня магнію покрита міцною захисною плівкою оксиду магнію MgO, яка руйнується при нагріванні на повітрі приблизно до 600 °C, після чого метал згоряє з сліпуче білим полум'ям з утворенням оксиду і нітриду магнію Mg 3 N 2 .

Щільність магнію при 20 °C - 1,74 г/см³, температура плавлення металу t пл = 650 °C, температура кипіння - t кип = 1105 °C, теплопровідність при 20 °C - 156 Вт/(м К). Магній високої чистоти пластичний, добре пресується, прокочується та піддається обробці різанням.

При горінні магнію виділяється велика кількість ультрафіолетових променів та тепла – щоб нагріти склянку крижаної води до кипіння, потрібно спалити лише 4 г магнію.

Магній вибухо- та пожежонебезпечний

Робота зі сплавами магнію іноді завдає чимало клопоту – магній легко окислюється. Плавку та лиття цих сплавів доводиться вести під шаром шлаку – інакше розплавлений метал може спалахнути від зіткнення з повітрям.

При шліфуванні або поліруванні магнієвих виробів над верстатом обов'язково встановлюється розтруб пиловідсмоктуючого пристрою, тому що розпорошені в повітрі дрібні частинки магнію створюють вибухонебезпечну суміш.

Однак це не означає, що будь-яка робота з магнієм загрожує небезпекою пожежі або вибуху. Підпалити магній можна, тільки розплавивши його, а зробити це в звичайних умовах не так просто - велика теплопровідність сплаву не дозволить сірнику або навіть смолоскипу перетворити литі вироби на білий порошок окису. А ось зі стружкою або тонкою стрічкою з магнію потрібно поводитися дуже обережно.

Хімічні властивості магнію

Хімічні характеристики магнію досить своєрідні. Він легко забирає кисень і хлор у більшості елементів, не боїться їдких лугів, соди, гасу, бензину та мінеральних олій. У той же час він зовсім не виносить дії морської та мінеральної води і досить швидко розчиняється у них. Майже не реагуючи з холодною прісною водою, він енергійно витісняє водень із гарячої.

Суміш порошкового магнію з перманганатом калію KMnO 4 - вибухова речовина

Розпечений магній реагує з водою:
Mg (розкл.) + Н 2 О = MgO + H 2;
Луги на магній не діють, в кислотах він легко розчиняється з виділенням водню:
Mg + 2HCl = MgCl 2 + H 2;
При нагріванні на повітрі магній згоряє, з утворенням оксиду, а також з азотом може утворюватися невелика кількість нітриду:
2Mg + Про 2 = 2MgO;
3Mg + N 2 = Mg 3 N 2

Так як оксид магнію MgO при взаємодії з водою лугів не утворює, а основа магнію Mg(OH) 2 лужними властивостями не володіє, магній, на відміну від своїх «співгрупників» - кальцію, стронцію і барію, не належить до лужноземельних металів.

Металевий магній реагує при кімнатній температурі з галогенами, наприклад, з бромом:

Mg + Br2 = MgBr2.

При нагріванні магній вступає у взаємодію із сіркою, даючи сульфід магнію:

Якщо в інертній атмосфері прожарювати суміш магнію та коксу, то утворюється карбід магнію складу Mg 2 C 3 (слід зазначити, що найближчий сусід магнію по групі - кальцій - в аналогічних умовах утворює карбід складу СаС2). При розкладі магнію карбіду водою утворюється гомолог ацетилену - пропин С 3 Н 4:

Mg 2 C 3 + 4Н 2 О = 2Mg(OH) 2 + С 3 Н 4 .

Тому Mg 2 C 3 можна назвати пропіленідом магнію.

3Mg + N2 = Mg3N2.

Як і нітрид літію, нітрид магнію легко розкладається водою:

Mg 3 N 2 + 6Н 2 О = 3Mg(ОН) 2 + 2NН 3 .

З кальцієм магній зближує те, що у воді розчинних гідрокарбонатів цих елементів зумовлює жорсткість води. Як і у випадку гідрокарбонату кальцію, жорсткість, викликана гідрокарбонатом магнію Mg(HCO3) 2 - тимчасова. При кип'ятінні гідрокарбонат магнію Mg(HCO 3) 2 розкладається і в осад випадає його основний карбонат - гідроксокарбонат магнію (MgOH) 2 CO 3:

2Mg(HCO 3) 2 = (MgOH) 2 CO 3 + 3CO 2 + Н 2 О.

Перхлорат магнію Mg(ClO 4) 2 , що енергійно взаємодіє з парами води, добре осушує повітря або інший газ, що проходить через його шар. При цьому утворюється міцний кристалогідрат Mg(ClO 4) 2 ·6Н 2 О. Цю речовину можна знову обезводити, нагріваючи у вакуумі при температурі близько 300°C. За властивості осушувача перхлорат магнію отримав назву «ангідрон».

Вплив магнію на організм людини

Магній - один із важливих біогенних елементів, у значних кількостях міститься у тканинах тварин та рослин. Магній є кофактор багатьох ферментативних реакцій. Магній необхідний перетворення креатину фосфату в АТФ - нуклеотид, що є універсальним постачальником енергії у живих клітинах організму. Тому магній є елементом, який контролює енергетику організму. Магній необхідний всіх етапах синтезу білка. Встановлено також, що 80-90% сучасних людей страждають на дефіцит магнію. Це може виявлятися по-різному: безсоння, хронічна втома, остеопороз, артрит, фіброміалгія, мігрень, м'язові судоми та спазми, серцева аритмія, запори, передменструальний синдром (ПМС) та інші симптоми та хвороби. А при частому вживанні проносних, алкоголю, великих психічних та фізичних навантажень потреба в магнії збільшується.

Статистика стверджує, що у жителів районів із теплішим кліматом спазми кровоносних судин трапляються рідше, ніж у жителів півночі. Медицина пояснює це особливостями харчування тих та інших. Адже відомо, що внутрішньовенні та внутрішньом'язові вливання розчинів деяких солей магнію знімають спазми та судоми. Нагромадити в організмі необхідний запас цих солей допомагають фрукти та овочі. Особливо багаті на магній абрикоси, персики і цвітна капуста. Є він і у звичайній капусті, картоплі, помідорах.

За результатами останніх досліджень виявлено, що цитрат магнію є найбільш засвоюваним магнієвмісним продуктом.

Щоб засвоїти кальцій, організму потрібний магній. Одним з найбільш біологічно доцільних джерел магнію при транскутанному (надшкірному) всмоктуванні є мінерал бішофіт, який широко використовується з метою медичної реабілітації, фізіотерапії та санаторно-курортного лікування.

Декілька років тому вчені Міннесотського університету в США обрали об'єктом наукового дослідження яєчну шкаралупу. Їм вдалося встановити, що шкаралупа тим міцніша, що більше містить магнію. Отже, змінюючи склад корму для несучок, можна підвищити міцність шкаралупи.

Французькі біологи вважають, що магній допоможе медикам у боротьбі з такою серйозною недугою XX ст., як перевтома. Дослідження показують, що в крові втомлених людей міститься менше магнію, ніж у здорових, а навіть найменші відхилення «магнієвої крові» від норми не проходять безвісти.

Важливо пам'ятати, що у тих випадках, коли людина часто і з будь-якого приводу дратується, магній, що міститься в організмі, «згоряє». Ось чому у нервових, легко збудливих людей, порушення роботи серцевих м'язів спостерігаються значно частіше.

Магній(Лат. Magnesium), Mg, хімічний елемент II групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 12, атомна маса 24,305. Природний магній складається з трьох стабільних ізотопів: 24 Mg (78,60%), 25 Mg (10,11%) та 26 Mg (11,29%). Магній відкрито в 1808 році Г. Деві, який піддав електролізу з ртутним катодом зволожену магнезію (давно відома речовина); Деві отримав амальгаму, а з неї після відгону ртуті - новий порошкоподібний метал, названий магнієм. У 1828 році французький хімік А. Бюссі відновленням розплавленого хлориду Магнію парами калію отримав Магній у вигляді невеликих кульок з металевим блиском.

Поширення Магнію у природі.Магній - характерний елемент мантії Землі, в ультраосновних породах міститься 25,9% за масою. У земній корі Магнію менше, середній кларк його 1,87%; Магній переважає в основних породах (4,5%), в гранітах та інших кислих породах його менше (0,56%). У магматичних процесах Mg 2+ - аналог Fe 2+, що пояснюється близькістю їх іонних радіусів (відповідно 0,74 та 0,80 Å). Mg 2+ разом із Fe 2+ входить до складу олівіну, піроксенів та інших магматичних мінералів.

Мінерали Магнію численні – силікати, карбонати, сульфати, хлориди та інші. Більше половини з них утворилися в біосфері – на дні морів, озер, у ґрунтах тощо; решта пов'язані з високотемпературними процесами.

У біосфері спостерігається енергійна міграція та диференціація Магнію; тут головна роль належить фізико-хімічним процесам – розчиненню, осадженню солей, сорбції магній глинами. Магній слабо затримується в біологічному кругообігу на континентах і з річковим стоком надходить до океану. У морській воді в середньому 0,13% магнію - менше, ніж натрію, але найбільше інших металів. Морська вода не насичена Магнієм та осадження його солей не відбувається. При випаровуванні води в морських лагунах в опадах разом із солями калію накопичуються сульфати та хлориди Магнію. В мулах деяких озер накопичується доломіт (наприклад, в озері Балхаш). У промисловості Магній отримують переважно з доломітів, а також з морської води.

Фізичні властивості Магнію.Компактний Магній – блискучий сріблясто-білий метал, що тьмяніє на повітрі внаслідок утворення на поверхні окисної плівки. Магній кристалізується в гексагональній решітці, а = 3,2028, з = 5,1998. Атомний радіус 1,60 Å, іонний радіус Mg 2+ 0,74 Å. Щільність Магнію 1,739 г/см 3 (20 ° С); t пл 651 ° С; t кіп 1107 °С. Питома теплоємність (при 20 °З) 1,04·10 3 дж/(кг·К), тобто 0,248 кал/(г·°С); теплопровідність (20 ° С) 1,55 · 10 2 вт / (м · К), тобто 0,37 кал / (см · сек · ° С); термічний коефіцієнт лінійного розширення в інтервалі 0-550 ° С визначається рівняння 25,0 · 10 -6 + 0,0188 t. Питомий електричний опір (20 ° С) 4,5 · 10 -8 ом · м (4,5 мком · см). Магній парамагнітний, питома магнітна сприйнятливість +0,5 · 10-6, Магній - відносно м'який та пластичний метал; його механічні властивості сильно залежить від способу обробки. Наприклад, при 20 °С властивості відповідно литого та деформованого Магнію характеризуються наступними величинами: твердість по Брінеллю 29,43·10 7 і 35,32·10 7 н/м 2 (30 і 36 кгс/мм 2), межа плинності 2, 45·10 7 та 8,83·10 7 н/м 2 (2,5 та 9,0 кгс/мм 2), межа міцності 11,28·10 7 та 19,62·10 7 н/м 2 (11 ,5 та 20,0 кгс/мм 2), відносне подовження 8,0 та 11,5%.

Хімічні характеристики Магнію.Конфігурація зовнішніх електронів атома Магнію 3s 2 . У всіх стабільних з'єднаннях Магній двовалентний. У хімічному плані Магній - дуже активний метал. Нагрівання до 300-350 ° С не призводить до значного окислення компактного Магнію, так як поверхня його захищена оксидною плівкою, але при 600-650 ° С Магній спалахує і яскраво горить, даючи оксид магнію і частково нітрид Mg 3 N 2 . Останній виходить при нагріванні Магнію близько 500 °С в атмосфері азоту. З холодною водою, не насиченою повітрям, Магній майже не реагує, з киплячої повільно витісняє водень; реакція з водяною парою починається при 400 °С. Розплавлений Магній у вологій атмосфері, виділяючи з Н2О водень, поглинає його; при застиганні металу водень майже повністю видаляється. В атмосфері водню Магній при 400-500 ° С утворює MgH2.

Магній витісняє більшість металів із водних розчинів їх солей; стандартний електродний потенціал Mg за 25 °С - 2,38 ст. З розведеними мінеральними кислотами Магній взаємодіє на холоді, але в плавикової кислоти не розчиняється внаслідок утворення захисної плівки з нерозчинного фториду MgF 2 . У концентрованій H 2 SО 4 та суміші її з НNО 3 Магній практично нерозчинний. З водними розчинами лугів на холоді Магній не взаємодіє, але розчиняється у розчинах гідрокарбонатів лужних металів та солей амонію. Їдкі луги беруть в облогу з розчинів солей гідрооксид Магнію Mg(OH) 2 , розчинність якої у воді мізерна. Більшість солей Магнію добре розчиняється у воді, наприклад сульфат магнію, мало розчинні MgF 2 , MgCO 3 , Mg 3 (PO 4) 2 і деякі подвійні солі.

При нагріванні магнію реагує з галогенами, даючи галогеніди; з вологим хлором вже на холоді утворюється MgCl 2 . При нагріванні Магній до 500-600 ° С із сіркою або з SO 2 і H 2 S може бути отриманий сульфід MgS, з вуглеводнями - карбіди MgC 2 і Mg 2 C 3 . Відомі також силіциди Mg 2 Si, Mg 3 Si 2 фосфід Mg 3 P 2 та інших бінарні сполуки. Магній – сильний відновник; при нагріванні витісняє інші метали (Be, Al, лужні) та неметали (В, Si, С) з їх оксидів та галогенідів. Магній утворює численні металоорганічні сполуки, що визначають його велику роль в органічному синтезі. Магній сплавляється з більшістю металів та є основою багатьох технічно важливих легких сплавів.

Отримання Магнію.У промисловості найбільшу кількість Магнію отримують електролізом безводного хлориду MgCl 2 або зневодненого карналіту KCl·MgCl 2 ·6H 2 O. До складу електроліту входять також хлориди Na, К, Са та невелика кількість NaF або CaF 2 . Зміст MgCl 2 у розплаві - щонайменше 5-7%; у міру ходу електролізу, що протікає при 720-750 °З, проводять коригування складу ванни, видаляючи частину електроліту і додаючи MgCl 2 або карналіт. Катоди виготовляють із сталі, аноди - із графіту. Розплавлений Магній, що випливає на поверхню електроліту, періодично витягується з катодного простору, відокремленого від анодної перегородкою, що не доходить до дна ванни. До складу чорнового магнію входять до 2% домішок; його рафінують у електричних тигельних печах під шаром флюсів і розливають у изложницы. Кращі сорти первинного магнію містять 99,8% Mg. Наступне очищення Магнію проводиться сублімацією у вакуумі: 2-3 сублімації підвищують чистоту Магнію до 99,999%. Анодний хлор після очищення використовується для отримання безводного MgCl 2 з магнезиту, тетрахлориду титану TiCl 4 з оксиду ТіО 2 та інших сполук.

Інші способи отримання Магнію - металотермічний та вуглетермічний. По першому брикети з прожареного до повного розкладання доломіту і відновника (феросиліція або силікоалюмінію) нагрівають при 1280-1300°С у вакуумі (залишковий тиск 130-260 н/м 2 тобто 1-2 мм рт.ст.). Пара Магнію конденсують при 400-500 °С. Для очищення його переплавляють під флюсом або у вакуумі, після чого розливають у виливниці. За вуглетермічним способом брикети із суміші вугілля з окисом Магній нагрівають в електропечах вище 2100 °С; пари Магнію відганяють та конденсують.

Магнію.Найважливіша сфера застосування металевого Магнію - виробництво сплавів на його основі. Широко застосовують Магній у металотермічних процесах отримання важковідновлюваних та рідкісних металів (Ti, Zr, Hf, U та інших), використовують Магній для розкислення та десульфурації металів та сплавів. Суміші порошку Магнію з окислювачами служать як освітлювальні та запальні склади. Широке застосування знаходять сполуки Магнію.

Магній в організміМагній - постійна частина рослинних та тваринних організмів (у тисячних - сотих частках відсотка). Концентраторами Магнію є деякі водорості, що накопичують до 3% Магній (у золі), деякі форамініфери – до 3,5%, вапняні губки – до 4%. Магній входить до складу зеленого пігменту рослин - хлорофілу (загалом хлорофілу рослин Землі міститься близько 100 млрд. т Магній), а також виявлений у всіх клітинних органелах рослин та рибосомах всіх живих організмів. Магній активує багато ферментів, разом з кальцієм та марганцем забезпечує стабільність структури хромосом та колоїдних систем у рослинах, бере участь у підтримці тургорного тиску в клітинах. Магній стимулює надходження фосфору з ґрунту та його засвоєння рослинами, у вигляді солі фосфорної кислоти входить до складу фітину. Недолік Магнію у ґрунтах викликає у рослин мармуровість листа, хлороз рослин (у подібних випадках використовують магнієві добрива). Тварини та людина отримують Магній з їжею. Добова потреба людини у Магнії – 0,3-0,5 г; у дитячому віці, а також при вагітності та лактації ця потреба вища. Нормальний вміст Магнію в крові – приблизно 4,3 мг%; при підвищеному вмісті спостерігаються сонливість, втрата чутливості, іноді параліч кістякових м'язів. В організмі Магній накопичується в печінці, потім значна його частина переходить у кістки та м'язи. У м'язах Магній бере участь у активуванні процесів анаеробного обміну вуглеводів. Антагоніст Магнію в організмі є кальцій. Порушення магнієво-кальцієвої рівноваги спостерігається при рахіті, коли Магній із крові переходить у кістки, витісняючи з них кальцій. Нестача їжі солей Магнію порушує нормальну збудливість нервової системи, скорочення м'язів. Велика рогата худоба при нестачі Магнію в кормах хворіє на так звану трав'яну тетанію (м'язові посмикування, зупинка росту кінцівок). Обмін Магнію у тварин регулюється гормоном паращитовидних залоз, що знижує вміст Магній у крові, і проланом, що підвищує вміст Магнію. З препаратів Магнію в медичній практиці застосовують: сульфат Магнію (як заспокійливий, протисудомний, спазмолітичний, проносний та жовчогінний засіб), магнезію палену (магнію оксид) і карбонат Магнію (як луги, легке проносне).