Магний и его характеристики

Магний (Magnium, Mg) – один из самых важнейших макроэлементов в организме человека, играющем непосредственную роль практически во всех обменных процессах.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Важность Mg и его роль в организме подчеркивают многие ученые, называя его — «металл жизни».

Основными функциями магния являются – поддержание здоровья клетки, регулирование транспорта нервных импульсов, метаболизм кальция, натрия, фосфора и калия, без которых костная ткань не может нормально сформироваться. Mg выполняет активацию практически 50% всех ферментов, необходимых для нормального функционирования тела.

Магний и его характеристики

История – краткая справка

Ранее магний идентифицировали следующим образом:

  • В древности соединения магния находили в магнезите – мылкий и мягкий минерал белого цвета, который при прокалывании становился белым порошком, — тальком. Места зарождения породы – окрестности г. Магнезия (р-н Фессалии, Малая Азия). Собственно, от названия города вещество и получило себе свое название.
  • в 1695 г в качестве выпаренной ученным Н. Гро из минеральной воды, взятой из Эпсомского источника (Великобритания) соли. Полученную соль, которая являлась кристаллогридрат сульфата магния (MgSO4 · 7H2O) назвали – «горькая соль», «английская соль», «эпсомская соль». Она была горькая на вкус и обладала слабительным действием.
  • в 1808 г белую магнезию вывел английский ученый Г. Дэви, занимающийся физико-химическими исследованиями. Данное вещество получилось получить за счет электролиза немного увлажненной белой магнезии, катодом которого стал оксид ртути (HgO), из чего получилась амальгама нового металла, называемая – «магнезиум».
  • в 1829 г. чистый магний из магнезиума получилось выделить французскому химику А. Бюсси, который восстанавливал его расплавленную хлоридную форму с помощью металлического калия (К).
  • в 1830 г. Mg был получен М. Фарадеем из расплавленного состояния хлорида магния, с помощью электролиза.

Расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева: в старой версии — III период, III ряд, II группа, в новой версии таблицы – 2 группа, 3 период.

  • Атомный номер – 12
  • Атомная масса – 24,3050
  • Электронная конфигурация – [Ne] 3s2
  • Температура плавления (°С) – 650
  • Температура кипения (°С) – 1090
  • CAS: 7439-95-4

Магний и его характеристики

Физико-химические свойства. Магний представляет собой мягкий металл серебристо-белого цвета, с металлическим блеском, покрытый достаточно прочной плёнкой в виде оксида магния (MgO). Хорошо поддается прессу или обрезанию.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Молярная масса уксусной кислоты (ch3cooh)

Оценим за полчаса!

При нагревании защитная пленка MgO разрушается и металл начинает гореть сверхъярким белым пламенем, способным обжечь сетчатку глаза при рассматривании без защитных средств).

При горении образовывается оксид, и небольшая порция нитрида магния (Mg3N2).

При попадании воды на сильно раскаленный металл происходит сильная реакция, поэтому его нельзя тушить водой. При контакте с щелочами реакции нет, однако при взаимодействии с кислотой растворяется, бурно выделяя при этом большое количество водорода.

Взрывоопасен даже в составе порошком при контакте с перманганатом калия и другими сильными окислителями.

Биологическая роль магния в организме

Большая часть магния – почти 99% находится в клетках организма, при этом, около 65% минерала сосредоточено в костной ткани, 33% в мягкой и 1-2% в жидкости.

Магний выполняет множество важных и полезных функций, среди которых:

  • Формирование и рост костной ткани, а также предотвращение уменьшения плотности костей (остеопороза);
  • Поддерживает здоровье зубов;
  • Регулирование передачи нервных импульсов от ЦНС по всему организму, и соответственно участие в управлении головным мозгом всего тела;
  • Поддерживает здоровье нервной системы – нормализует сон, помогает преодолевать стрессы и депрессию, понижает раздражительность, расслабляет мышцы, снимает усталость;
  • Является активатором работы половины всех ферментов в организме;
  • Способствует нормальному усвоению кишечником и метаболизму белка, углеводов, витаминов группы В, витаминов Е и С, калия, натрия и фосфора;
  • Является важным элементов для выработки из креатинфосфата аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая придает организму запас энергии;
  • Положительно воздействует на работу сердечно-сосудистой системы, предотвращая отложению в кровеносных сосудах атеросклеротических бляшек (атеросклероз), тем самым предотвращая – гипертонию, инфаркты, инсульты, ишиасы, формирование тромбов, ИБС;
  • Участвует в транспорте кислорода по всему организму, а также улучшает течение бронхиальной астмы и других заболеваний органов дыхания;
  • Регулирует уровень сахара в крови, предотвращая развитие сахарного диабета;
  • Благотворно воздействует на работу пищеварительной системы, предотвращает запоры, убирает спазмы в ЖКТ;
  • Благотворно воздействует на репродуктивную систему, предотвращая выкидыши, преждевременные роды и нарушения в формировании плода;
  • Снимает спазмы в органах мочеполовой системы, помогает полностью опорожнятся мочевому пузырю;
  • Является профилактическим средством против отложения камней в почках, желчном и мочевом пузырях, а также отложению солей кальция;
  • Предотвращает формирование и развитие подагры;
  • Согласно данным из Британского журнала об онкологии (British Journal of Cancer), магний препятствует развитию перерождения клеток в поджелудочной железе в злокачественную форму (рак поджелудочной железы);
  • Помогает легче переносить ПМС, климакс и другие состояния, связанные с гормональной перестройкой организма.

Ученый L.Wikansky в 1997 г доказал, что плотность костей у женщин в период ПМС, которые в течение 2х лет употребляли повышенное количество магния – до 750 мг в сутки, увеличилась в среднем на 1-8%.

  • Используется в производстве сверхлегких и прочных металлов для автомобилей, самолетов, космических технологий и т.д.;
  • Входит в состав некоторых аккумуляторных батарей, в том числе новой технологии, находящейся в стадии разработки – магниево-серные батареи;
  • Применяется в производстве огнеупорных материалов;
  • Входит в состав сигнальных ракет и различных боеприпасов;
  • Лидерами по добыче магния являются – Китай, Россия, Турция, Испания и другие.

Рекомендуемые суточные дозы магния в зависимости от пола и возраста, рекомендуемые ВОЗ:

Дети от 1 до 3 лет 80 мг, максимум — 145 мг
от 4 до 8 лет 130 мг, максимум — 240 мг
от 9 до 13 лет 240 мг, максимум — 590 мг
Юноши от 14 до 18 лет 410 мг, максимум — 760 мг
Девушки от 14 до 18 лет 360 мг, максимум — 710 мг
Мужчины от 19 до 30 лет 400 мг, максимум — 750 мг
старше 30 лет 420 мг, максимум — 770 мг
Женщины от 19 до 30 лет 310 мг, максимум — 660 мг
старше 30 лет 320 мг, максимум — 670 мг
Беременные 350 мг, максимум — 710 мг
Кормящие грудью 310 мг, максимум — 670 мг
  • Суточная доза магния повышается при повышенных физических и умственных нагрузках, неблагоприятной экологической обстановке, гормональной перестройке, ожирении, употреблении алкогольных напитков, слабительных лекарственных препаратов, заболеваниях сердечно-сосудистой, опорно-двигательной, пищеварительной, дыхательной и нервной системы.
  • Для нормального усвоения магния, необходимо также принимать кальций, в пропорции 7 (Mg) к 10 (Ca).
  • Дефицит магния в организме может вызвать ряд осложнений со здоровьем, среди которых можно выделить:
  • Нервные расстройства – головные боли, головокружения, депрессия, апатия, пониженная стрессоустойчивость, повышенная раздражительность, ухудшение умственное деятельности, снижение памяти, чувство нехватки кислорода;
  • Спазмы и судороги в мышцах, боль в области шеи и спине;
  • «Мурашки» или покалывание по всему телу;
  • Нарушения в работе сердечно-сосудистой системе – аритмии, повышенное артериальное давление, атеросклероз, склонность к появлению отеков;
  • Нарушения в работе ЖКТ – тошнота, запоры, боли в животе спастического характера, формирование камней в желчному пузыре (ЖКБ), почках;
  • Осложненное течение особых состояний в женском организме, обусловленных гормональной перестройкой – месячных, ПМС, климакса, беременность, которые могут сопровождаться болями, судорогами;
  • Склонность к повышенной ломкости костей, кариесу.

Дефицит магния в организме по мнению различных исследователей наблюдается примерно у 20-40% всех людей1. Основными причинами недостатка данного макроэлемента являются:

  • Употребление малого количества продуктов, богатых на витамины и минералы, а что касается Mg, то это – орехи, отруби, семена;
  • Нерациональное питание и монодиеты;
  • Избыточное употребление очень жирной пищи, фаст-фуда, изделий из белой муки, рафинированных продуктов, злоупотребление кофе;
  • Выращивание агрокультур в земле, в которой минимальное количество Mg, и соответственно этого вещества будет ничтожно мизерно в растительных продуктах;
  • Вредные привычки – злоупотребление алкоголем, курение;
  • Прием некоторых лекарственных препаратов – гормонов, мочегонных, слабительных, противовоспалительных (НПВС), антибактериальных;
  • Воспалительные заболевания органов пищеварения.
  • Заболевания щитовидной железы, сахарный диабет;
  • Беременность, кормление грудью, ПМС;
  • Хроническая психоэмоциональная усталость;
  • Дефицит в организме – кальция, фосфора и витаминов В1, В2, В6, С, Е, D;
  • Переизбыток в организме таких веществ, как – свинец, кадмий, никель, кобальт, марганец, фосфаты, кальций.

Применение магния

Применение магния с лечебной целью целесообразно в следующих случаях:

Магний и его характеристики

  • Дефицит Mg в организме;
  • Повышенная утомляемость, психические и физические нагрузки, нервозность, депрессивные состояния, частые стрессы;
  • Гормональная перестройка организма;
  • Нервный тик, спазмы, судороги в мышечных тканях;
  • Нарушения в работе сердечно-сосудистой системе – аритмии, артериальная гипертензия, гипертонический криз;
  • Заболевания ЖКТ – холецистит, холангит, запоры, дискинезия желчного пузыря;
  • Для очищения кишечника;
  • Отравление солями тяжелых металлов – ртути, свинца, мышьяка, бария и других.
  • Трудности с нормальным мочеиспусканием.
  • Эпилептический синдром;
  • Энцефалопатия;
  • Алкоголизм;
  • Оксид магния применяют для понижения кислотности желудочного сока.

Также стоит отметить, что применение магния зависит от его сочетания с другими веществами. Поэтому, назначение конкретного препарата Mg делает только врач, исходя из потребностей организма.

Избыток магния

Избыток магния в организме также, как и нехватка может вызвать ряд осложнений со здоровьем, среди которых можно выделить:

  • со стороны ЖКТ – тошнота, приступы рвоты, диарея (понос);
  • со стороны нервной системы – дискоординация движения, расстройство речи, сонливость;
  • снижение пульса;
  • снижение артериального давления;
  • расстройства дыхательной функции;
  • анурия;
  • слизистые в ротовой и носовой полостях постоянно пересыхают.

Источник магния

В каких продуктах содержится магний больше всего?

Магний и его характеристики

Растительные источники (мг на 100 г): семечки тыквы (544), чай (440), черный шоколад (347), арбуз (224), зерна кофе (200), гречка ядрица (200), какао в порошке (191), фундук (172), сухое обезжиренное молоко (160), геркулесовая крупа (129), сухое цельное молоко (119), овсяная крупа (116), скумбрия (97), горох (88), пшеничная крупа (83), шпинат (82), мука ржаная грубого помола (75), пшеничный зерновой хлеб (74), сыр «Чеддер» (54), дрожжи (51), печень трески (50), томатная паста (50), сыр (50), ячневая крупа (48), рис (48), гречка (48), изюм (42), перловка (40), капуста брюссельская (40), салат (40), морковь красная (38), чеснок (30), треска (30), морковь желтая (26), баранина (25), картофель (23), редька (22), свекла (22), курятина (20), земляника (18), лук зеленый (18), манка (18), репа (17), виноград (17), капуста, в т.ч. квашенная (16), белые грибы (15), молоко коровье (14), тыква (14), лук репчатый (14), грейпфруты (13), дыня (13), редис (13), груши (12), яйцо куриное (12).

  1. Химические источники (Mg): «Магне В6», «Магния сульфат», «Магния оксид», «Магния хлорид», витаминные комплексы («Витрум») и другие.
  2. Синтез в организме: — .
  3. В природе много магния содержится в морской воде, соляных озерах, магнезитах, доломитах, карналлите, кизерите, брусите и других.

Взаимодействие магния с другими веществами

    • Усвояемость магния происходит лучше при его сочетании с витаминами В1, В2, В6, Е, Д, С, а также минералами кальций и фосфор.
    • Повышенное содержание кальция понижает усвоение организмом магния.
    • Витамин В6 (пиридоксин) помогает проникать Mg в клетки и далее удерживаться в них.
    • Активность Mg снижается при приеме антибактериального препарата «Эритромицин».
    • Ускоренное выведение Mg из организма происходит при приеме антибиотика «Тетрациклин».
    • При контакте с перманганатом калия (KMnO4) и другими сильными окислителями — взрывоопасен.

Видео

Источники:

1. «Журнал семейной медицины», США, 1990 г.
«Чудо минерал». Питер Ф. Гиллхам. Перевод с английского, Москва, 2010 г.

Обсудить Mg и другие минералы на форуме…

Магний и его характеристики

Источник: https://medicina.dobro-est.com/magniy-mg-rol-v-organizme-primenenie-sutochnaya-potrebnost-istochniki.html

Магний (Mg, Magnesium)

Магний в виде металла был впервые получен Гемфри Дэви в 1808 году.

Английский химик проводил процесс электролиза между влажной смесью белой магнезии и оксидом ртути, в результате чего получил сплав ртути с неизвестным металлом (амальгаму).

После выгонки ртути Дэви получил новое вещество – порошок металла, который был назван магнием (calorizator). Через два десятилетия, в 1828 году француз А.Бюсси получил чистый металлический магний.

Читайте также:  Гидролиз сахарозы, уравнения и примеры

Общая характеристика магния

Магний является элементом главной подгруппы II группы III периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 12 и атомную массу 24,305. Принятое обозначение – Mg (от латинского Magnesium).

Магний и его характеристики

Нахождение в природе

По количеству содержания в земной коре магний занимает 8-е место среди минеральных веществ, он очень распространён. Природными источниками магния являются морская вода, ископаемые минеральные отложения и рассолы.

Физические и химические свойства

Магний является лёгким и ковким металлом, его цвет – серебристо-белый с явным металлическим блеском. В обычном состоянии покрыт плёнкой оксида магния, которую можно разрушить, нагрев металл до 600-650˚С. Магний сгорает, выделяя ослепительно белое пламя и образуя оксид и нитрид магния.

Магний и его характеристики

Суточная потребность в магнии

Суточная потребность в магнии зависит от возраста, пола и физического состояния человека. Для здорового взрослого человека составляет от 400 до 500 мг.

Продукты питания богатые магнием

В продуктах питания содержится различное количество магния, расположим их по мере убывания содержания полезного микроэлемента:

  • крупы (пшено и гречка)
  • горох, фасоль, лесные орехи, тахинная халва
  • сухое молоко, арбуз, пшеничные отруби, шпинат, соевая мука
  • ржаной хлеб, абрикосы, лимон, грейпфрут
  • печень говяжья, мясо кролика, свинина
  • пшеничный хлеб, кукуруза, морковь, салат
  • молочные продукты, рыба, яйца
  • картофель, репчатый лук, белокочанная капуста
  • томаты, зелёный лук, свёкла
  • яблоки, сливы.

Магний и его характеристики

Усвояемость магния

Всасывание органических соединений магния в основном происходит в двенадцатиперстной и толстой кишках, при чрезмерном употреблении кофеина, алкоголя и калия организм теряет значительную часть магния с мочой.

Взаимодействие с другими

Для организма важен баланс между кальцием и магнием, потому что именно эти минералы отвечают за нормальное состояние костной ткани и зубов. В аптечных витаминно-минеральных комплексах количество кальция и магния содержится в оптимальных количествах.

Натрий, магний и фосфор регулируют процессы в нервной системе и отвечают за мышечную активность. Обменные процессы магния в организме происходят с помощью витаминов В6, D, Е и калия.

Признаки нехватки магния

Нехватку магния в организме могут вызвать болезни почек, расстройство желудка, приём мочегонных средств и некоторых контрацептивов, чрезмерное увлечение алкоголем и кофеином.

Признаками нехватки магния считают бессонницу, раздражительность, головокружения, нарушения сердцебиения и скачки кровяного давления, частые головные боли, чувство усталости, мерцающие точки перед глазами, судороги, мышечные спазмы, выпадение волос.

Магний и его характеристики

Признаки избытка магния

Признаками избытка магния считают:

  • понос, тошноту, рвоту
  • сонливость, замедление пульса
  • нарушения координации, речи
  • высыхание слизистых (во рту и носу).

Полезные свойства магния и его влияние на организм

Магний важен для эффективного функционирования нервов и мышц, важен для превращения сахара крови в энергию. Магний поддерживает здоровое состояние зубов, помогает предупредить отложения кальция, камни в почках и желчном пузыре, приносит облегчение при несварении. Организм человека содержит приблизительно 21 г магния.

Магний нормализует деятельность сердечно-сосудистой и эндокринной систем организма, функции головного мозга, оказывает помощь при выведении токсинов и тяжёлых металлов.

Применение магния в жизни

Соединения магния (сплавы) используются в самолётостроении и автомобильном производстве из-за прочности и лёгкости магниевых сплавов. Магний применяется как химический источник тока, в медицине, военном деле, в фотографии.

Источник: http://www.calorizator.ru/element/mg

Магний — важный металл для промышленности и жизни человека

  • Магний и его характеристикиСвойстваСеребристый блестящий металл, очень легкий и пластичный. Немагнитный, обладает высокой теплопроводностью. При нормальных условиях на воздухе покрывается оксидной пленкой. При нагревании свыше 600 °С металл горит с выделением большого количества тепла и света. Горит в углекислом газе и активно реагирует с водой, поэтому его бесполезно тушить традиционными способами.Магний не взаимодействует со щелочами, реагирует с кислотами с выделением водорода. Устойчив к галогенам и их соединениям; например, не взаимодействует с фтором, плавиковой кислотой, сухим хлором, йодом, бромом. Не разрушается под воздействием нефтепродуктов. Магний малостоек к коррозии, этот недостаток исправляют добавлением в сплав небольших количеств титана, марганца, цинка, циркония.Магний необходим для здоровья сердечно-сосудистой и нервной систем, для синтеза белов и усвоения организмом глюкозы, жиров и аминокислот. Оротат магния (витамин В13) играет важную роль в обмене веществ, нормализует сердечную деятельность, препятствует отложению холестерина на стенках сосудов, увеличивает работоспособность организма спортсменов, не уступая по эффективности стероидным препаратам.Получают магний различными способами, из природных минералов и морской воды.Магний и его характеристикиПрименение

— Большая часть добываемого магния используется для производства магниевых конструкционных сплавов, востребованных в авиационной, автомобильной, атомной, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, в приборостроении.

Магниевые сплавы отличаются легкостью, прочностью, высокой удельной жесткостью, хорошей обрабатываемостью. Они немагнитны, отлично отводят тепло, обладают в 20 раз большей устойчивостью к вибрации, чем легированная сталь.

Магниевые сплавы применяются для изготовления резервуаров для хранения бензина и нефтепродуктов, деталей атомных реакторов, отбойных молотков, пневмотруб, вагонов; емкостей и насосов для работы с плавиковой кислотой, для хранения брома и йода; корпусов ноутбуков и фотоаппаратов.

— Магний широко используется для получения некоторых металлов методом восстановления (ванадий, цирконий, титан, бериллий, хром и т. д.); для придания стали и чугуну лучших механических характеристик, для очистки алюминия.— В чистом виде входит в состав многих полупроводников.

— В химической промышленности порошковый магний используют для осушения органических веществ, например, спирта, анилина. Магнийорганические соединения применяются в сложном химическом синтезе (например, для получения витамина А).— Порошок магния востребован в ракетной технике в качестве высококалорийного горючего.

В военном деле — при производстве осветительных ракет, трассирующих боеприпасов, зажигательных бомб.— Чистый магний и его соединения идут на изготовление химических мощных источников тока.— Окись магния применяется для изготовления тиглей и металлургических печей, огнеупорного кирпича, при изготовлении синтетической резины.

Магний и его характеристики— Гидрид магния представляет собой твердый порошок, содержащий большой процент водорода, который легко получить нагреванием. Вещество используется в качестве «хранилища» водорода.— Сейчас реже, но раньше порошок магния широко использовался в химических фотовспышках. — Соединения магния используют для отбеливания и протравливания тканей, для изготовления теплоизоляционных материалов, особых сортов кирпича.— Магний входит в состав многих лекарственных средств, как внутреннего, так и наружного (бишофит) применения. Его используют как противосудорожное, слабительное, седативное, сердечное, противоспазматическое средство, для регуляции кислотности желудочного сока, как антидот при отравлении кислотами, как дезинфицирующее желудочное средство, для лечения травм и суставов.

— Магний стеарат используется в фармацевтической и косметической промышленности как наполнитель таблеток, пудры, кремов, теней; в пищевой промышленности применяется как пищевая добавка Е470, предупреждающая слеживание продуктов.

В химическом магазине «ПраймКемикалсГрупп» вы можете купить химический магний и его различные соединения — магний стеарат, бишофит магний хлористый, магний углекислый и другие, а также широкий спектр хим реактивов, лабораторной посуды и других товаров для лабораторий и производства. Цены и уровень сервиса вам понравятся!

Источник: https://pcgroup.ru/blog/magnij-vazhnyj-metall-dlya-promyshlennosti-i-zhizni-cheloveka/

Магний

Магний Свойства атома Химические свойства Термодинамические свойства простого вещества Кристаллическая решётка простого вещества
Атомный номер 12
Внешний вид простого вещества лёгкий, ковкий, серебристо-белый металл
Атомная масса (молярная масса) 24,305 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 160 пм
Энергия ионизации (первый электрон) 737,3 (7,64) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Ne] 3s2
Ковалентный радиус 136 пм
Радиус иона 66 (+2e) пм
Электроотрицательность (по Полингу) 1,31
Электродный потенциал −2,37 В
Степени окисления 2
Плотность 1,738 г/см³
Молярная теплоёмкость 24,90 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 156 Вт/(м·K)
Температура плавления 922 K
Теплота плавления 9,20 кДж/моль
Температура кипения 1 363 K
Теплота испарения 131,8 кДж/моль
Молярный объём 14,0 см³/моль
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=3,210 c=5,21 Å
Отношение c/a 1,624
Температура Дебая 318 K
Mg 12
24,305
[Ne]3s2
Магний

Магний — элемент главной подгруппы второй группы, третьего периода периодической системы химических элементов , с атомным номером 12. Обозначается символом Mg Magnesium. Простое вещество магний (CAS-номер: 7439-95-4) — лёгкий, ковкий металл серебристо-белого цвета. 

История

Магний и его характеристики Схема атома магния

Происхождение названия

В 1695 году из минеральной воды Эпсомского источника в Англии выделили соль, обладавшую горьким вкусом и слабительным действием. Аптекари называли её горькой солью, а также английской, или эпсомской солью. Минерал эпсомит имеет состав MgSO4 · 7H2O.

Впервые был выделен в чистом виде сэром Хемфри Дэви в 1808 году.

Получение

Обычный промышленный метод получения металлического магния — это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl2 (бишофит), натрия NaCl и калия KCl. В этом расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:

MgCl2 (электролиз) = Mg + Cl2.

Расплавленный металл периодически отбирают из электролизной ванны, а в нее добавляют новые порции магнийсодержащего сырья.

Так как полученный таким способом магний содержит сравнительно много — около 0,1 % примесей, при необходимости «сырой» магний подвергают дополнительной очистке.

С этой целью используют электролитическое рафинирование, переплавку в вакууме с использованием специальных добавок — флюсов, которые «отнимают» примеси от магния, или перегонку (сублимацию) металла в вакууме. Чистота рафинированного магния достигает 99,999 % и выше.

Разработан и другой способ получения магния — термический. В этом случае для восстановления оксида магния при высокой температуре используют кокс:

MgO + C = Mg + CO

или кремний. Применение кремния позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO3·MgCO3, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции:

CaCO3·MgCO3 = CaO + MgO + 2CO2,

2MgO + CaO + Si = Ca2SiO4 + 2Mg.

Преимущество термического способа состоит в том, что он позволяет получать магний более высокой чистоты. Для получения магния используют не только минеральное сырье, но и морскую воду.

Физические свойства

Магний — очень легкий, довольно хрупкий металл, постепенно окисляется на воздухе, превращаясь в белый оксид магния. Кристаллическая решетка α-формы Ca (устойчивой при обычной температуре) гранецентрированная кубическая, а = 5,56Å. Атомный радиус 1,97Å, ионный радиус Ca2+, 1,04Å. Плотность 1,74 г/см³(20 °C). Выше 464 °C устойчива гексагональная β-форма.

tпл = 650 °C, tкип = 1105 °C; температурный коэффициент линейного расширения 22•10-6 (0-300 °C); теплопроводность при 20 °C 125,6 Вт/(м•К) или 0,3 кал/(см•сек•°C); удельная теплоемкость (0-100 °C) 623,9 дж/(кг•К) или 0,149 кал/(г•°C); удельное электросопротивление при 20 °C 4,6•10-8 ом•м или 4,6•10-6ом•см; температурный коэффициент электросопротивления 4,57•10-3 (20 °C). Модуль упругости 26 Гн/м² (2600 кгс/мм²); предел прочности при растяжении 60 Мн/м² (6 кгс/мм²); предел упругости 4 Мн/м² (0,4 кгс/мм²), предел текучести 38 Мн/м² (3,8 кгс/мм²); относительное удлинение 50 %; твердость по Бринеллю 200—300 Мн/м² (20-30 кгс/мм²). Магний достаточно высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддается обработке резанием.

Химические свойства

Смесь порошкового магния с перманганатом калия KMnO4 — взрывчатое вещество! Раскаленный магний реагирует с водой: Mg (раск.) + Н2О = MgO + H2; Щелочи на магний не действуют, в кислотах он растворяется легко с выделением водорода:

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2;

При нагревании на воздухе магний сгорает, с образованием оксида, также с азотом может образовываться небольшое количество нитрида:

2Mg + О2 = 2MgO;

3Mg + N2 = Mg3N2

Определение

Серебристо-белый, средний по твердости металл. Средне распространен в природе. При горении выделяется большое количество света и тепла.

Применение

Сплавы

Сплавы на основе магния являются важным конструкционным материалом в авиационной и автомобильной промышленности благодаря их лёгкости и прочности. Цены на магний в слитках в 2006 году составили в среднем 3 долл/кг.

Химические источники тока

Магний в виде чистого металла, а так же его химические соединения (бромид, перхлорат) применяются для производства очень мощных резервных электрических батарей (например магний-перхлоратный элемент, серно-магниевый элемент, хлористосвинцово-магниевый элемент, хлорсеребряно-магниевый элемент, хлористомедно-магниевый элемент, магний-ванадиевый элемент и др), и сухих элементов (марганцево-магниевый элемент, висмутисто-магниевый элемент, магний-м-ДНБ элемент и др). ХИТ на основе магния отличаются очень высокими значениями удельных энергетических характеристик и высоким разрядным напряжением. В последние годы в ряде стран обострилась проблема разработки аккумулятора с большим сроком службы, так как теоретические данные позволяют утверждать очень большие перспективы его широкого использования (высокая энергия, экологичность, доступность сырья).

Соединения

Гидрид магния  — один из наиболее емких аккумуляторов водорода, применяемых для его хранения.

Огнеупорные материалы

  • Оксид магния MgO применяется в качестве огнеупорного материала для производства тиглей и специальной футеровки металлургических печей.
  • Перхлорат магния, Mg(ClO4)2 — (ангидрон) применяется для глубокой осушки газов в лабораториях, и в качестве электролита для химических источников тока с участием магния.
  • Фторид магния MgF2 — в виде синтетических монокристаллов применяется в оптике (линзы, призмы).
  • Бромид магния MgBr2 — в качестве электролита для химических резервных источников тока.

Медицина

Оксид и соли магния применяется в медицине (аспаркам, сульфат магния, цитрат магния, минерал бишофит). Бишофитотерапия использует биологические эффекты природного магния в лечении и реабилитации широкого круга заболеваний, в первую очередь — опорно-двигательного аппарата, нервной и сердечно-сосудистой систем.

Фотография

Магниевый порошок с окисляющими добавками (нитрат бария, нитрат аммония, перманганат калия, гипохлорит натрия, хлорат калия и т. д.) применялся (и применяется сейчас в редких случаях) в фотоделе в химических фотовспышках (магниевая фотовспышка).

Биологическая роль и токсикология

Магний — один из важных биогенных элементов, в значительных количествах содержится в тканях животных и растений. Магний является кофактором многих ферментативных реакций.

Магний необходим для превращения креатина фосфата в АТФ — нуклеотид, являющийся универсальным поставщиком энергии в живых клетках организма. Поэтому магний является тем элементом, который контролирует энергетику организма. Магний необходим на всех этапах синтеза белка.

Установлено также, что 80—90 % современных людей страдают от дефицита магния.

Это может проявляться по-разному: бессоница, хроническая усталость, остеопороз, артрит, фибромиалгия, мигрень, мышечные судороги и спазмы, сердечная аритмия, запоры, предменструальный синдром (ПМС) и прочие симптомы и болезни. А при частом употреблении слабительных, алкоголя, больших психических и физических нагрузках потребность в магнии увеличивается.

К пище, богатой магнием, относятся: кунжут, отруби, орехи. Магния совсем мало в хлебе, молочных, мясных и других повседневных продуктах питания современного человека. Для получения суточной нормы магния, порядка 300 мг для женщин и 400 мг для мужчин, необходимо выпивать 2—3 литра молока или съедать 1,5—2 кг мяса.

По результатам последних исследований обнаружено, что цитрат магния является наиболее усваиваемым магниесодержащим продуктом.

Установлено, что чтобы усвоить кальций, организму необходим магний. Одним из наиболее биологически целесообразных источников магния при транскутанном (чрезкожном) всасывании является минерал бишофит, широко использующийся в целях медицинской реабилитации, физиотерапии и санаторно-курортного лечения.

Магний, Magnesium, Mg (12) Название магнезия встречается уже в Лейденском папирусе-Х (Ш в.). Оно происходит, вероятно, от названия города в гористой местности Фессалии — Магнисия. Магнесийским камнем в древности назывались магнитная окись железа, а магнесом — магнит. Эти названия перешли в латинский и другие языки.

Внешнее сходство магнитной окиси железа с пиролизитом (двуокисью марганца) привело к тому, что магнезийским камнем, магнетисом и магне стали называть минералы и руды темной и темно-коричневой окраски, а в дальнейшем и другие минералы.

В алхимической литературе слово магнес (Magnes) обозначало многие вещества, например ртуть, эфиопский камень, гераклийский камень. Минералы, rдержащие магний, тоже были известны с глубокой древности (доломит, тальк, асбест, нефрит и др.) и уже тогда находили широкое применение.

Читайте также:  Железо и его характеристики

Однако их считали не индивидуальными веществами, а видоизменениями других, более известных минералов, чаще всего извести.

Установить тот факт, что в магнийсодержащих минералах и солях присутствует особое металлическое основание, помогли исследования минеральной воды Эпсомского источника в Англии, открытого в 1618 г. Твердую соль из горькой эпсомской воды выделил в 1695 г.

Грю, указав при этом, что по своей природе эта соль заметно отличается от всех других солей. В XVIII в. эпсомской солью занимались многие видные химики-аналитики — Бергман, Нейман, Блэк и др.

Когда в континентальной Европе были открыты источники воды, подобной эпсомской, эти исследования расширились еще больше. По-видимому, Нейман первым предложил называть эпсомскую соль (карбонат магния) белой магнезией в отличие от черной магнезии (пиролюзита).

Земля белой магнезии (Magnesia alba) под названием магнезия фигурирует в списке простых тел Лавуазье, причем синонимом этой земли Лавуазье считает «основание эпсомской соли» (base de sel d'Epsom).

В русской литературе начала XIX в. магнезия именовалась иногда горькоземом. В 1808 г. Дэви, подвергая белую магнезию электролизу, получил немного нечистого металлического магния; в чистом виде этот металл был получен Бусси в 1829 г.

Вначале Дэви предложил назвать новый металл магнием (Magnium) в отличие от магнезии, которая в то время обозначала металлическое основание пиролюзита (Magnesium). Однако, когда название черной магнезии было изменено, Дэви предпочел называть металл магнезием.

Интересно, что первоначальное название магний уцелело только в русском языке благодаря учебнику Гесса. В начале XIX в. предлагались и другие названия — магнезь (Страхов), магнезий, горькоземий (Щеглов).

Источник: http://himsnab-spb.ru/article/ps/mg

№12 Магний

Соединения магния были известны человеку с давних пор.

Латинское название элемента происходит от названия древнего города Магнезия в Малой Азии, в окрестностях которого имеются залежи минерала магнезита.

Металлический магний впервые получил в 1808 английский химик Г. Дэви. Магний, полученный Дэви, был довольно грязным, чистый металлический магний получен впервые в 1828 французским химиком А. Бюсси.

Нахождение в природе, получение:

Магний — один из десяти наиболее распространенных элементов земной коры. В ней содержится 2,35% магния по массе. Из-за высокой химической активности в свободном виде магний не встречается, а входит в состав множества минералов — силикатов, алюмосиликатов, карбонатов, хлоридов, сульфатов и др.

Так, магний содержат широко распространенные силикаты оливин (Mg,Fe)2[SiO4] и серпентин Mg6(OH)8[Si4O10].
Важное практическое значение имеют такие магнийсодержащие минералы, как асбест, магнезит, доломит MgCO3•CaCO3, бишофит MgCl2•6H2O, карналлит KCl•MgCl2•6H2O, эпсомит MgSO4•7H2O, каинит KCl•MgSO4•3H2O, астраханит Na2SO4•MgSO4•4H2O и др.

Магний содержится в морской воде (4% Mg в сухом остатке), в природных рассолах, во многих подземных водах.

Обычный промышленный метод получения металлического магния — это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl2, натрия NaCl и калия KCl. В этом расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния.

Другой способ получения магния — термический. В этом случае для восстановления оксида магния при высокой температуре используют кокс или кремний.

Применение кремния позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO3·MgCO3, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции:
CaCO3·MgCO3 = CaO + MgO + 2CO2,
2MgO + 2CaO + Si = Ca2SiO4 + 2Mg.

Для получения магния используют не только минеральное сырье, но и морскую воду. Чистота рафинированного магния достигает 99,999% и выше.

Физические свойства:

Магний — серебристо-белый блестящий металл, сравнительно мягкий и пластичный, хороший проводник тепла и электричества. Плотность магния ??? г/см3, он почти в 5 раз легче меди, в 4,5 раза легче железа; даже алюминий в 1,5 раза тяжелее магния. Температура плавления ???°C, температура кипения ???°C.

Химические свойства:

Отношение к воздуху и кислороду при обычных условиях: …
При нагревании: …
С холодной водой магний почти не взаимодействует, но при нагревании разлагает ее с выделением водорода. В этом отношении он занимает промежуточное положение между бериллием, который вообще с водой не реагирует и кальцием, легко с ней взаимодействующим.

В электрохимическом ряду напряжений магний стоит значительно левее водорода и активно реагирует с разбавленными кислотами с образованием солей. В этих реакциях есть у магния особенности.

Он не растворяется во фтороводородной, концентрированной серной и в смеси серной и в смеси азотной кислот, растворяющей другие металлы почти столь же эффективно, как «царская водка» (смесь HCl и HNO3).

Не взаимодействует с растворами щелочей.

Важнейшие соединения:

Оксид магния, MgO: ???.
При хранении на воздухе оксид магния постепенно поглощает влагу и CO2, переходя в Mg(OH)2 и в MgCO3
Пероксид магния, MgO2: получен взаимодействием свежеосажденной Mg(OH)2 с 30%-ной H2O2.

Бесцветное микрокристаллическое вещество, малорастворимое в воде и постепенно разлагающееся при хранении на воздухе.
Гидроксид магния, Mg(OH)2: белый, очень малорастворим в воде. Помимо кислот, он растворим в растворах солей аммония (что важно для аналитической химии). Встречается в природе (минерал брусит).
Соли магния.

Большинство солей магния хорошо растворимо в воде. Растворы содержат бесцветные ионы Mg2+, которые сообщают жидкости горький вкус. Заметно гидролизуются водой только при нагревании раствора.
Большинство солей выделяется из растворов в виде кристаллогидратов (напр. MgCl2*6H2O, MgSO4*7H2O).

MgSO4*7H2O в природе образует минерал «горькая соль«.
При нагревании кристаллогидратов галоидных солей образуются труднорастворимые в воде основные соли.

К малорастворимым солям магния относится MgF2 (растворимость 0,08г/л), карбонат магния. Последний может быть получен реакцией обмена только при одновременном присутствии в растворе большого избытка CO2, в противном случае осаждаются основные соли. Примером такой соли может служить «белая магнезия» — основная соль приблизительного состава 3MgCO3*Mg(OH)2*3H2O

Применение:

Основная часть добываемого магния используется для получения различных легких сплавов. В состав этих сплавов, кроме магния, входят, как правило, алюминий, цинк, цирконий. Такие сплавы достаточно прочны и находят применение в самолетостроении, приборостроении и для других целей.
Для защиты от коррозии водонагревателей и отопительных котлов находят применение магниевые аноды

Источник: http://www.kontren.narod.ru/x_el/info12.htm

Магний

Общие сведения и методы получения

Магний ( Mg ) — серебристо-белый металл. Свое название элемент полу­чил по местности Магнезии в Древней Греции. Впервые был выделен в 1808 г. в виде амальгамы из оксида магния англичанином Дэви.

Метал­лический магний получил в 1829 г. французский химик Бюссн, воздейст­вуя парами калия на расплавленный хлорид магния.

Промышленное производство магния электролитическим способом было начато в Германии в конце XIX в.

Теоретические и экспериментальные работы по получению магния электролитическим способом в нашей стране были выполнены П. П. Федотьевым; процесс восстановления оксида магния кремнием в вакууме исследовал П. Ф. Антипин.

Содержание в земной коре 2,1 % (по массе).

В свободном виде магний в природе не встречается, а находится в виде силикатов, хлоридов, карбонатов и сульфатов. Для производства магния главным образом используют магнезит, доломит и карналлит.

Магнезит ( MgC 03) широко распространен в природе; содержит 40— 47 % MgO . Для производства магния используют высококачественный магнезит с минимальным содержанием примесей. Чистый магнезит содер­жит 28,8 % Mg .

Доломит ( CaC 03- MgC 03) содержит 18—25 % MgO . Чистый доломит содержит 21,7 % Mg .

Карналлит ( MgCl 2 ' KCb 6 H ? 0) содержит 12—30 % MgCl 2 ; в чистом карналлите 8,8 % Mg .

Металлический магний получают двумя способами: электролитичес­ким (около 70%) и термическим (около 30% общего производства).

Электролитический способ включает два основных процесса: получение хлористого магния из исходного сырья и получение магния из MgCl 2 путем электролиза.

Термические способы получения магния (силикотермический, карбидно-термический) заключается в восстановле­нии его из обожженного магнезита или доломита. Первичный магний, полученный путем электролиза или термическим способом, подвергают рафинированию.

Физические свойства

Атомные характеристики. Атомный номер 12, атомная масса 24,32 а. е. м., атомный объем 14*10—6 м3/моль, атомный радиус 0,162 нм, ионный ра­диус 0,074 нм. Электронная конфигурация 3s2 . Первый потенциал иони­зации J=7,64 эВ. Электроотрицательность 1,2.

Магний обладает гексагональной плотноупакованной решеткой. Энер­гия кристаллической решетки 150,2 мкДж/кмоль.

Химические свойства

Нормальный электродный потенциал (ф0) реакции Mg —2 e ** Mg 2 + ра­вен— 2,38 В (по отношению к нормальному электроду), —1,55 В (по отношению к водородному) и —1,83 В (по отношению к каломелевому). Степень окисления +2.

Магний — химически активный металл. На воздухе окисляется с об­разованием на поверхности пленки оксида MgO , имеющей плотность 3,6 Мг/м3; при температурах ниже 450 °С она обладает защитными свойствами.

При более высоких температурах пленка становится не­устойчивой и разрушается. Дальнейшее повышение температуры может привести к воспламенению магния.

При нормальном давлении темпера­тура воспламенения магния равна 623 °С.

Магний практически не взаимодействует с холодной водой, а кипя­щую воду разлагает энергично. В морской и минеральной воде магний разрушается. В водных растворах большинства минеральных кислот и солей магний растворяется. Ионы хлора способствуют значительному коррозионному разрушению магния в водных растворах.

Сульфаты, нитраты и фосфаты также усиливают коррозионные воздействия воды на магний. Он легко корродирует (анодно растворяется) в кислых и нейтральных растворах. При коррозии или анодной поляризации в ще­лочных растворах магний покрывается трудно растворимыми пленками.

Из органических соединений коррозионное воздействие на магний ока­зывают метиловый спирт, глицерин и гликоль.

По данным Г. В. Акимова, И. А. Розенфельда и М. А. Тимоновоп, с увеличением рН коррозия замедляется, а при рН = 11 -4 -12 практически прекращается.

Магний стоек в растворах плавиковой и хромовой кислот, соды, едких щелочей, а также в бензине, керосине, этиловом спирте и минеральных маслах.

Поэтому его можно использовать для изготовле­ния трубопроводов, баков, цистерн, для транспортировки и хранения этих жидкостей.

Магний хорошо растворяет водород: при температуре кристаллиза­ции (жидкий магний) в нем растворяется около 50 см3/100 г, а в твер­дом— около 20 см3/100 f . При 660—700 °С магний вступает во взаимо­действие с азотом, образуя нитрид магния Mg 3 N 2 .

Магний при темпера­туре 500—600 °С вступает во взаимодействие с серой, образуя сульфид MgS . Медь, железо и никель сильно снижают коррозионную стойкость магния. Поэтому содержание железа не должно быть более 0,04 %', меди — более 0,005 % и никеля — более 0,001 %.

Магний практически не взаимодействует ни в жидком, ни в твердом состоянии с такими туго­плавкими переходными металлами, как хром, молибден, вольфрам, же­лезо и др.

, однако некоторые тугоплавкие переходные металлы — мар­ ганец, цирконий, никель и кобальт — растворяются частично в жидком магнии и даже входят, правда, в небольшом количестве в твердый рас­твор на его основе.

Хорошо растворимы в магнии и в твердом, и в жидком состояниях металлы с плотно застроенной d -оболочкой, к которым, например, отно­сятся цинк, кадмий, свинец, олово, висмут, таллий, индий.

Наибольшей взаимной растворимостью отличаются магний и кадмий, у которых наи­меньшее различие в атомных диаметрах и строении электронных обо­лочек.

Перечисленные металлы образуют с магнием ряд соединений, ко­торые в случае металлов IV и V групп подчиняются правилам валентности (например, Mg 2 Sn , Mg 2 Bi и др.). С металлами II и III групп магний образует фазы, для которых правило валентности уже не соблюдается.

Взаимодействие магния с элементами III группы Периодической си­стемы элементов с недостроенными d -оболочками имеет некоторые осо­бенности. В эту группу входят скандий, иттрий, а также редкоземель­ные металлы и торий.

Эти элементы образуют с магнием ряд промежу­точных фаз и хорошо растворяются в нем в жидком состоянии. Диаграммы состояния этих элементов с магнием — эвтектического типа.

Растворимость в твердом состоянии этих элементов в магнии невелика и обычно составляет 2—5 % (по массе), или 0,2—0,5 % (ат.).

Со щелочноземельными металлами (кальций, стронций, барий) и особенно со щелочными металлами магний не образует значительной области растворимости в твердом состоянии, что в основном связано с большим различием атомных диаметров. Исключением из этого правила является литий, атомный диаметр которого отличается от атомного диаметра магния всего на 2 %.

В системах магния с натрием и калием имеются области несмешиваемости в жидком состоянии. Системы маг­ния с медью (серебром и золотом) относятся к эвтектическому типу. Закономерность растворимости меди и золота в магнии в твердом сос­тоянии трудно установить, так как эти элементы почти не растворяются в твердом растворе на основе магния.

Растворимость серебра при тем­пературе эвтектики 16 % (по массе).

Технологические свойства

Литейные характеристики. Объемная усадка при кристаллизацл i 4,2 °/о, в твердом состоянии в интервале 649—20 «С 2 %.

Магний склонен к возгоранию, поэтому плавку ведут в железных тиглях под слоем флюса.

Магний в слитках, а также изделия из магниевых сплавов неогне­опасны. Опасность может представить магний в виде стружки, порошка или пыли. Взаимодействие воды с горячим и расплавленным магнием сопровождается взрывом.

Магний характеризуется при комнатной температуре низкой, а прн повышенных температурах хорошей технологической пластичностью. Поэтому его обработку ведут при повышенных температурах.

Температура начала рекристаллизации 85 °С, конца рекристаллиза­ции 200 °С.

Прессование магния и его сплавов ведут в интервале 300—480 °С (в зависимости от состава сплава) с небольшими скоростями (0,008— 0,05 м/с), прокатку — выше 340°С, заканчивая ее при 225—250 С. При холодной прокатке магний подвергают промежуточным отжигам. Для ковки и штамповки используют закрытые штампы и фигурные бойки.

Магниевые сплавы очень хорошо поддаются обработке резанием.

Мощность, требуемая для снятия одинакового объема металла, при об­работке магниевых сплавов в 1,5—2,5 раза меньше, чем при обработке алюминиевых, и в 6—7 раз меньше, чем при обработке стали.

При ме­ханической обработке магния и его сплавов скорость резания в семь раз выше, чем в случае сталей, и в два раза выше, чем в случае алюминие­вых сплавов.

  • Магний и его сплавы легко свариваются, особенно аргонно-дуговой сваркой.
  • Области применения
  • Магний используют главным образом для получения сплавов на его основе и для легирования алюминиевых сплавов.

Благодаря большому химическому сродству к кислороду магний применяют в качестве раскислителя в производстве стали и цветных сплавов, а также для получения трудно восстановимых металлов (тита­на, циркония, ванадия, урана и др.) путем вытеснения их из соединений. Магний используют также для получения высокопрочного модифициро­ванного чугуна. Для этой цели его вводят в количестве 0,3—1,2 % в расплавленный чугун.

В химической промышленности порошкообразный магний применяют для обезвоживания органических веществ (спирта, аиилииа и др.), а также для получения магиийорганических соединений.

Его используют при получении тетраэтилсвинца, тетраметила и других препаратов, при­меняемых в качестве добавок к нефтепродуктам и в фармакологии.

Магний в порошкообразном виде и в виде ленты используют в пиротех­нике, в фотографии для моментальных съемок, в военной технике. Маг­ниевый порошок добавляют в состав твердого ракетного топлива.

В последние годы на основе магния созданы сплавы с особыми фи­зическими и химическими свойствами (аиоды для источников тока, зву-копроводы для ультразвуковых линий задержки, сплавы с высоким демпфированием, для протекторной и катодной защиты и др.).

Источник: https://ibrain.kz/himiya-svoystva-elementov/magniy

Ссылка на основную публикацию