Какъв цвят гори магнезият? Физични свойства на магнезия

Магнезиевите съединения са познати на човека от много дълго време. Магнезитът (на гръцки Magnhsia oliqV) е мек, бял, сапунен минерал (сапунен камък или талк), открит в района на Магнезия в Тесалия. Когато този минерал се калцинира, се получава бял прах, който става известен като бял магнезий.

През 1695 г. N. Gro, изпарявайки минералната вода на извора Epsom (Англия), получава сол с горчив вкус и слабително действие (MgSO 4 · 7H 2 O). Няколко години по-късно се оказа, че при взаимодействие със сода или поташ тази сол образува бял, рохкав прах, същият като този, който се образува при калциниране на магнезит.

През 1808 г. английският химик и физик Хъмфри Дейви, чрез електролиза на леко навлажнен бял магнезий с живачен оксид като катод, получава амалгама от нов метал, способен да образува бял магнезий. Наричаше се магнезий. Дейви получава замърсения метал и чистият магнезий е изолиран едва през 1829 г. от френския химик Антоан Бюси (1794–1882).

Разпространение на магнезия в природата и промишленото му извличане.

Магнезият се намира в кристален вид скалиах под формата на неразтворими карбонати или сулфати, а също и (в по-малко достъпна форма) под формата на силикати. Оценката на общото му съдържание зависи значително от използвания геохимичен модел, по-специално от тегловните съотношения на вулканичните и седиментните скали. В момента се използват стойности от 2 до 13,3%. Може би най-разумната стойност е 2,76%, което нарежда магнезия на шесто място по изобилие след калция (4,66%) и пред натрия (2,27%) и калия (1,84%).

Големи земни площи като Доломитите в Италия са съставени предимно от минерала доломит MgCa(CO 3) 2 . Има и седиментни минерали магнезит MgCO 3, епсомит MgSO 4 · 7H 2 O, карналит K 2 MgCl 4 · 6H 2 O, лангбейнит K 2 Mg 2 (SO 4) 3.

Има находища на доломит в много други области, включително Москва и Ленинградски региони. Богати находища на магнезит са открити в Средния Урал и в района на Оренбург. Най-голямото находище на карналит се разработва в района на Соликамск. Магнезиевите силикати са представени от базалтовия минерал оливин (Mg,Fe) 2 (SiO 4), сапунен камък (талк) Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2, азбест (хризотил) Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 и слюда. Шпинелът MgAl 2 O 4 принадлежи към скъпоценните камъни.

Голямо количество магнезий се намира във водите на моретата и океаните и в естествените саламура ( см. ХИМИЯ НА ХИДРОСФЕРАТА). В някои страни те са суровина за производството на магнезий. По отношение на съдържанието на метален елемент в морската вода той е на второ място след натрия. Всеки кубичен метър морска вода съдържа около 4 кг магнезий. Магнезият се намира и в прясна вода, определящи, заедно с калция, неговата твърдост.

Магнезият винаги се намира в растенията, тъй като е част от хлорофилите.

Характеристики на прости вещества и промишлено производство на метален магнезий.

Магнезият е сребристо-бял лъскав метал, относително мек, пластичен и ковък. Неговата здравина и твърдост са минимални в разпространението на отливките, по-високи при пресованите.

IN нормални условиямагнезият е устойчив на окисление поради образуването на устойчив оксиден филм. Въпреки това, той реагира активно с повечето неметали, особено при нагряване. Магнезият се запалва в присъствието на халогени (в присъствието на влага), образувайки съответните халогениди и гори с ослепително ярък пламък във въздуха, превръщайки се в MgO оксид и Mg 3 N 2 нитрид:

2Mg (k) + O 2 (g) = 2MgO (k); DG° = –1128 kJ/mol

3Mg (k) + N 2 (t) = Mg 3 N 2 (k); DG° = –401 kJ/mol

Въпреки ниската точка на топене (650° C), не е възможно да се стопи магнезий във въздуха.

Когато е изложен на водород под налягане от 200 atm при 150°C, магнезият образува хидрид MgH 2 . СЪС студена водамагнезият не реагира, но измества водорода от вряща вода и образува хидроксид Mg(OH) 2:

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

В края на реакцията стойността на pH (10,3) на получената наситен разтвормагнезиев хидроксид съответства на равновесието:

В последния случай получената смес от въглероден окис и магнезиеви пари трябва бързо да се охлади с инертен газ, за да се предотврати обратна реакция.

Световното производство на магнезий наближава 400 хиляди тона годишно. Основните производители са САЩ (43%), страните от ОНД (26%) и Норвегия (17%). IN последните годиниКитай рязко увеличава износа си на магнезий. В Русия един от най-големите производители на магнезий е титаново-магнезиевият завод в Березники (Пермска област) и магнезиевият завод в Соликамск. Производството на магнезий се извършва и в град Азбест.

Магнезият е най-лекият структурен материал, използван в индустриален мащаб. Плътността му (1,7 g cm–3) е по-малко от две трети от тази на алуминия. Магнезиевите сплави тежат четири пъти по-малко от стоманата. В допълнение, магнезият е много подходящ за машинна обработка и може да се отлива и преработва, като се използват всички стандартни методи за металообработка (валцуване, щамповане, изтегляне, коване, заваряване, запояване, занитване). Следователно основното му приложение е като лек конструкционен метал.

Магнезиевите сплави обикновено съдържат повече от 90% магнезий, както и 2–9% алуминий, 1–3% цинк и 0,2–1% манган. Поддържане на силата при висока температура(до 450 ° C) се подобрява значително, когато се легира с редкоземни метали (например празеодим и неодим) или торий. Тези сплави могат да се използват за корпуси на автомобилни двигатели, както и за фюзелажи и колесници на самолети. Магнезият се използва не само в авиацията, но и в производството на стълби, докови пътеки, товарни платформи, конвейери и асансьори, както и в производството на фотографско и оптично оборудване.

До 5% магнезий се добавя към индустриалния алуминий за подобряване на механичните свойства, заваряемостта и устойчивостта на корозия. Магнезият се използва и за катодна защита на други метали срещу корозия, като поглъщащ кислород и редуциращ агент при производството на берилий, титан, цирконий, хафний и уран. Смеси от магнезиев прах с окислители се използват в пиротехниката за приготвяне на осветителни и запалителни състави.

Магнезиеви съединения.

Преобладаващото състояние на окисление (+2) за магнезия се определя от неговата електронна конфигурация, йонизационни енергии и атомни размери. Степента на окисление (+3) е невъзможна, тъй като третата йонизационна енергия за магнезий е 7733 kJ mol –1. Тази енергия е много по-висока, отколкото може да бъде компенсирана чрез образуването на допълнителни връзки, дори ако те са предимно ковалентни. Причините за нестабилността на магнезиевите съединения в степента на окисление (+1) са по-малко очевидни. Оценката на енталпията на образуване на такива съединения показва, че те трябва да бъдат стабилни по отношение на техните съставни елементи. Причината магнезиевите (I) съединения да не са стабилни е много по-високата енталпия на образуване на магнезиеви (II) съединения, което трябва да доведе до бързо и пълно диспропорциониране:

Mg(k) + Cl2 (g) = MgCl2 (k);

д н° arr = –642 kJ/(mol MgCl 2)

2Mg(k) + Cl2 (g) = 2MgCl(k);

д н° arr = –250 kJ/(2 mol MgCl)

2MgCl(k) = Mg(k) + MgCl2 (k);

д н° disprop = –392 kJ/(2 mol MgCl)

Ако може да се намери синтетичен път, който затруднява диспропорционирането, могат да се получат такива съединения. Има някои доказателства за образуването на магнезиеви (I) частици по време на електролиза върху магнезиеви електроди. Така по време на електролизата на NaCl върху магнезиев анод се отделя водород и количеството магнезий, загубено от анода, съответства на заряд от +1,3. По същия начин, по време на електролизата на воден разтвор на Na 2 SO 4, количеството отделен водород съответства на окисляването на водата от магнезиеви йони, чийто заряд съответства на +1,4.

Повечето магнезиеви соли са силно разтворими във вода. Процесът на разтваряне е придружен от лека хидролиза. Получените разтвори имат слабо кисела среда:

2+ + H 2 O + + H 3 O +

Съединенията на магнезия с много неметали, включително въглерод, азот, фосфор и сяра, се хидролизират необратимо от вода.

Магнезиев хидридсъстав MgH 2 е полимер с мостови водородни атоми. Координационното число на магнезия в него е 4. Тази структура води до рязко намаляване на термичната стабилност на съединението. Магнезиевият хидрид лесно се окислява от атмосферния кислород и вода. Тези реакции са придружени от голямо освобождаване на енергия.

Магнезиев нитрид Mg 3 N 2. Образува жълтеникави кристали. Хидролизата на магнезиев нитрид произвежда амонячен хидрат:

Mg 3 N 2 + 8H 2 O = 3Mg(OH) 2 + 2NH 3 H 2 O

Ако хидролизата на магнезиевия нитрид се извършва в алкална среда, не се образува амонячен хидрат, но се отделя газ амоняк. Хидролиза в кисела средаводи до образуването на магнезиеви и амониеви катиони:

Mg 3 N 2 + 8H 3 O + = 3Mg 2+ + 2NH 4 + + 8H 2 O

Магнезиев оксид MgO се нарича изгорен магнезий. Получава се чрез изпичане на магнезит, доломит, основен магнезиев карбонат, магнезиев хидроксид, както и калциниране на бишофит MgCl 2 ·6H 2 O в атмосфера на водна пара.

Реактивността на магнезиевия оксид зависи от температурата, при която се произвежда. Магнезиевият оксид, приготвен при 500–700°C, се нарича лек магнезиев оксид. Лесно реагира с разредени киселини и вода, за да образува съответните соли или магнезиев хидроксид и абсорбира въглероден диоксид и влага от въздуха. Магнезиевият оксид, получен при 1200–1600 ° C, се нарича тежък магнезиев оксид. Характеризира се с киселинна устойчивост и водоустойчивост.

Магнезиевият оксид се използва широко като топлоустойчив материал. Характеризира се както с висока топлопроводимост, така и с добри електроизолационни свойства. Поради това това съединение се използва в изолационни радиатори за локално отопление.

По-леките степени на магнезия се използват за приготвяне на магнезиев цимент и строителни материалина негова основа, а също и като вулканизиращ агент в каучуковата промишленост.

Магнезиев хидроксид Mg(OH) 2 образува безцветни кристали. Разтворимостта на това съединение е ниска (2·10 –4 mol/l при 20°C). Може да се превърне в разтвор чрез действието на амониеви соли:

Mg(OH) 2 + 2NH 4 Cl = MgCl 2 + 2NH 3 H 2 O

Магнезиевият хидроксид е термично нестабилен и се разлага при нагряване:

Mg(OH) 2 = MgO + H 2 O

В индустриален мащаб магнезиевият хидроксид се произвежда чрез утаяване с вар от морска вода и естествени саламура.

Магнезиевият хидроксид е мека основа, която под формата на воден разтвор (магнезиево мляко) се използва широко за намаляване на киселинността на стомашния сок. Освен това, въпреки своята мекота, Mg(OH) 2 неутрализира киселините 1,37 пъти повече от натриевия хидроксид NaOH и 2,85 пъти повече от натриевия бикарбонат NaHCO3.

Използва се също за производство на магнезиев оксид, рафиниране на захар, пречистване на вода в котелни инсталации и като компонент на пасти за зъби.

Магнезиев карбонат MgCO 3 образува безцветни кристали. В природата се среща в безводна форма (магнезит). Освен това са известни пента-, три- и монохидрати на магнезиевия карбонат.

Разтворимостта на магнезиевия карбонат в отсъствието на въглероден диоксид е около 0,5 mg/l. При наличие на излишък от въглероден диоксид и вода магнезиевият карбонат се превръща в разтворим бикарбонат, а при кипене протича обратният процес. Карбонатът и бикарбонатът реагират с киселини, за да отделят въглероден диоксид и да образуват съответните соли. При нагряване магнезиевият карбонат, без да се топи, се разлага:

MgCO 3 = MgO + CO 2

Този процес се използва за получаване на магнезиев оксид. В допълнение, естественият магнезиев карбонат е изходен материал за производството на метален магнезий и неговите съединения. Използва се и като тор и за намаляване на киселинността на почвата.

Насипен прах от магнезиев карбонат се изсипва между двойните стени на резервоарите за съхранение на течен кислород. Тази топлоизолация е евтина и надеждна.

Магнезиев сулфат MgSO 4 е известен в безводно състояние, както и под формата на различни хидрати. В природата се срещат кизерит MgSO 4 ·H 2 O, епсомит MgSO 4 ·7H 2 O и хексахидрат MgSO 4 ·6H 2 O.

В медицината се използва магнезиев сулфат хептахидрат MgSO 4 ·7H 2 O, известен като Epsom или горчива сол. Това съединение има слабително действие. При интрамускулни или венозни инфузии магнезиевият сулфат облекчава конвулсивните състояния и намалява съдовите спазми.

Магнезиевият сулфат се използва в текстила и хартиена индустриякато фиксатор за боядисване, а също и като утежнител за памук и коприна и хартиен пълнител. Той служи като суровина за производството на магнезиев оксид.

Магнезиев нитрат Mg(NO 3) 2 са безцветни хигроскопични кристали. Разтворимостта във вода при 20° C е 73,3 g на 100 g. Хексахидратът кристализира от водни разтвори. Над 90°C се дехидратира до монохидрат. След това водата се отделя с частична хидролиза и разлагане до магнезиев оксид. Този процес се използва при синтеза на магнезиев оксид с висока чистота. От магнезиев нитрат се получават нитрати на други метали, както и различни магнезиеви съединения. В допълнение, магнезиевият нитрат е част от сложни торове и пиротехнически смеси.

Магнезиев перхлорат Mg(ClO 4) 2 образува много хигроскопични безцветни кристали. Той е силно разтворим във вода (99,6 g на 100 g) и органични разтворители. Хексахидратът кристализира от водни разтвори. Концентрирани разтвориМагнезиевият перхлорат в органични разтворители и неговите солвати с редуциращи молекули са експлозивни.

Частично хидратиран магнезиев перхлорат, съдържащ 2-2,5 молекули вода, се произвежда под търговското наименование "анхидрон". За да се получи безводен магнезиев перхлорат, той се изсушава във вакуум при 200–300 ° C. Използва се като газов десикант. Той абсорбира не само водни пари, но и амоняк, алкохолни пари, ацетон и други полярни вещества.

Магнезиевият перхлорат се използва като катализатор за ацилиране в реакцията на Фридел-Крафтс, а също и като окислител в микроанализа.

Магнезиев флуорид MgF 2 е слабо разтворим във вода (0,013 g на 100 g при 25 ° C). Среща се естествено като минерал селаит. Магнезиевият флуорид се получава чрез взаимодействие на магнезиев сулфат или оксид с флуороводородна киселина или магнезиев хлорид с калиев или амониев флуорид.

Магнезиевият флуорид е част от флюсове, стъкла, керамика, емайли, катализатори, смеси за производство на изкуствена слюда и азбест. В допълнение, това е оптичен и лазерен материал.

Магнезиев хлорид MgCl 2 е една от промишлено най-важните магнезиеви соли. Разтворимостта му е 54,5 g на 100 g вода при 20 ° C. Концентрираните водни разтвори на магнезиев хлорид разтварят магнезиев оксид. От получените разтвори кристализира MgCl 2 mMg(OH) 2 nH 2 O. Тези съединения са част от магнезиевите цименти.

Магнезиевият хлорид образува кристални хидрати с 1, 2, 4, 6, 8 и 12 водни молекули. С повишаване на температурата броят на молекулите на кристализиращата вода намалява.

В природата магнезиевият хлорид се среща под формата на минералите бишофит MgCl 2 ·6H 2 O, магнезитов хлорид MgCl 2 и карналит. Намира се в морска вода, саламура от солени езера и някои подземни саламура.

Безводният магнезиев хлорид се използва при производството на метален магнезий и магнезиев оксид, а хексахидратът се използва за производството на магнезиев цимент. Като охладител и антифриз се използва воден разтвор на магнезиев хлорид. Служи като размразяващ агент на летища, железопътни линии и стрелки, както и срещу замръзване на въглища и руди. Дървесината е импрегнирана с разтвор на магнезиев хлорид, за да стане пожароустойчива.

Магнезиев бромид MgBr 2 е силно разтворим във вода (101,5 g на 100 g при 20° C). От водни разтвори кристализира от –42,7 до 0,83 ° C под формата на декахидрат, при по-високи температури - под формата на хексахидрат. Той образува множество кристални солвати, като MgB 2 6ROH (R = Me, Et, Pr), MgBr 2 6Me 2 CO, MgBr 2 3Et 2 O, както и амини MgBr 2 н NH3 ( н = 2–6).

Комплексни магнезиеви съединения. Във водни разтвори магнезиевият йон съществува под формата на аква комплекс 2+. В неводни разтворители, като течен амоняк, магнезиевият йон образува комплекси с молекулите на разтворителя. Солвати на магнезиеви соли обикновено кристализират от такива разтвори. Известни са няколко халидни комплекса от типа MX 4 2–, където X е халогенидният анион.

Сред сложните магнезиеви съединения особено значение имат хлорофилите, които са модифицирани порфиринови комплекси на магнезия. Те са жизненоважни за фотосинтезата в зелените растения.

Органомагнезиеви съединения. За магнезия са получени множество съединения, съдържащи връзки метал-въглерод. Особено много изследвания са посветени на реактивите на Grignard RMgX (X = Cl, Br, I).

Реактивите на Гринярд са най-важните органометални магнезиеви съединения и вероятно най-използваните органометални реагенти. Това се дължи на тяхната лекота на производство и синтетична гъвкавост. Установено е, че в разтвор тези съединения могат да съдържат различни химически частици, които са в подвижно равновесие.

Реактивите на Гриняр обикновено се приготвят чрез бавно добавяне на органичен халид към суспензия от магнезиеви стружки в подходящ разтворител при енергично разбъркване и при пълна липса на въздух и влага. Реакцията обикновено започва бавно. Тя може да бъде инициирана от малък кристал йод, който разрушава защитния слой върху металната повърхност.

Реактивите на Grignard се използват широко за синтеза на алкохоли, алдехиди, кетони, карбоксилни киселини, естери и амиди и са може би най-важните реагенти за създаване на въглерод-въглеродни връзки, както и връзки между въглеродни атоми и други елементи (азот, кислород, сяра и др.).

R2Mg съединенията обикновено се разлагат при нагряване. В кристално състояние те имат структурата на линейни полимери с мостови алкилови групи. Съединението MgMe 2 е нелетлив полимер, стабилен до ~250° C, неразтворим във въглеводороди и само слабо разтворим в етер. Съединението MgEt 2 и по-високите хомолози са много подобни на MgMe 2, но се разлагат при по-ниски температури (175–200 ° C), образувайки съответния алкен и MgH 2 в обратна реакция на тяхното образуване. MgPh 2 също е подобен на тях; той е неразтворим в бензен, разтваря се в етер, за да образува мономерния комплекс MgPh 2 · 2Et 2 O и се разлага при 280 ° C, за да образува Ph 2 и метален магнезий.

Биологична роля на магнезия.

Зелените листа на растенията съдържат хлорофили, които са съдържащи магнезий порфиринови комплекси, участващи във фотосинтезата.

Магнезият също участва тясно в биохимичните процеси в животинските тела. Магнезиевите йони са необходими за инициирането на ензими, отговорни за превръщането на фосфатите, за преноса на нервните импулси и за метаболизма на въглехидратите. Те също участват в мускулната контракция, която се инициира от калциевите йони.

Преди няколко години учени от Университета на Минесота в САЩ установиха, че черупките на яйцата са толкова по-здрави, колкото повече магнезий съдържат.

Тялото на възрастен с тегло 65 kg съдържа около 20 g магнезий (основно под формата на йони). По-голямата част от него е концентрирана в костите. Във вътреклетъчната течност присъстват магнезиеви комплекси с АТФ и АДФ.

Дневната нужда от този елемент е 0,35 г. При монотонна диета, липса на зелени зеленчуци и плодове, както и при алкохолизъм, често възниква магнезиев дефицит. Кайсии, праскови и карфиол. Той също е вътре редовно зеле, картофи, домати.

Статистиката показва, че жителите на райони с по-топъл климат изпитват спазми на кръвоносните съдове по-рядко от северняците. Смята се, че причината за това са хранителните навици в студените райони. Те ядат по-малко плодове и зеленчуци, което означава, че получават по-малко магнезий.

Изследвания на френски биолози показват, че кръвта на уморените хора съдържа по-малко магнезий от тази на отпочиналите. Смята се, че богатата на магнезий диета трябва да помогне на лекарите в борбата срещу такова сериозно заболяване като преумора.

Елена Савинкина

Магнезият е елемент от главната подгрупа на втора група, трети период на периодичната таблица на химичните елементи, с атомен номер 12. Означава се със символа Mg (лат. Magnesium). Простото вещество магнезий (CAS номер: 7439-95-4) е лек, ковък метал със сребристо-бял цвят. Умерено разпространен в природата. При горене се отделя голямо количество светлина и топлина.

произход на името

През 1695 г. от минерална водаОт извора Epsom в Англия е изолирана сол, която има горчив вкус и слабително действие. Фармацевтите я наричаха горчива сол, както и английска или английска сол. Минералът епсомит има състав MgSO 4 7H 2 O. Латинското наименование на елемента идва от името древен градМагнезия в Мала Азия, в околностите на която има находища на минерала магнезит.
За първи път е идентифициран през чиста формаСър Хъмфри Дейви през 1808 г.

Касова бележка

Обикновен индустриален методполучаването на метален магнезий е електролиза на стопилка от смес от безводни магнезиеви хлориди MgCl 2 (бишофит), натриев NaCl и калиев KCl. Магнезиевият хлорид претърпява електрохимична редукция в стопилката:
MgCl 2 (електролиза) = Mg + Cl 2.

Разтопеният метал периодично се отстранява от електролизната вана и към него се добавят нови порции съдържащи магнезий суровини. Тъй като магнезият, получен по този начин, съдържа относително много (около 0,1%) примеси, ако е необходимо, "суровият" магнезий се подлага на допълнително пречистване. За тази цел се използва електролитно рафиниране, топене във вакуум с помощта на специални добавки - флюси, които "отстраняват" примесите от магнезия или дестилация (сублимация) на метала във вакуум. Чистотата на рафинирания магнезий достига 99,999% и по-висока.
Разработен е и друг метод за получаване на магнезий – термичен. В този случай силиций или кокс се използват за намаляване на магнезиевия оксид при високи температури:
MgO + C = Mg + CO

Използването на силиций прави възможно получаването на магнезий от суровини като доломит CaCO 3 ·MgCO 3 без предварително разделяне на магнезий и калций. С участието на доломит протичат следните реакции:
CaCO 3 MgCO 3 = CaO + MgO + 2CO 2,
2MgO + CaO + Si = CaSiO 3 + 2Mg.

Предимството на термичния метод е, че позволява да се получи магнезий с по-висока чистота. За получаване на магнезий се използват не само минерални суровини, но и морска вода.

Физични свойства

Магнезият е сребристо-бял метал с шестоъгълна решетка, пространствена група P 6 3 /mmc. При нормални условия повърхността на магнезия е покрита с издръжлив защитен филм от магнезиев оксид MgO, който се разрушава при нагряване на въздух до приблизително 600 °C, след което металът изгаря с ослепителен бял пламък, за да образува магнезиев оксид и нитрид Mg 3 N 2. Плътността на магнезия при 20 °C е 1,737 g/cm³, точката на топене на метала е t pl = 651 °C, точката на кипене е t boil = 1103 °C, топлопроводимостта при 20 °C е 156 W/ (m K). Магнезият с висока чистота е пластичен, лесно се пресова, навива и подлежи на рязане.

Химични свойства

Смес от магнезий на прах с калиев перманганат KMnO 4 е експлозив.
Горещ магнезий реагира с вода:
Mg (деклариран) + H 2 O = MgO + H 2;

Алкалите не влияят на магнезия, лесно се разтваря в киселини, освобождавайки водород:
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2;

При нагряване на въздух магнезият изгаря, образувайки оксид; малко количество нитрид може да се образува и с азот:
2Mg + O 2 = 2MgO;
3Mg + N 2 = Mg 3 N 2

Mg Магнезий

МАГНЕЗИЙ(лат. Magnesium), Mg (чете се „магнезий“), химичен елемент от група IIA от третия период периодичната таблицаМенделеев, атомен номер 12, атомна маса 24,305. Естественият магнезий се състои от три стабилни нуклида: 24 Mg (78,60% тегловни), 25 Mg (10,11%) и 26 Mg (11,29%). Електронната конфигурация на неутралния атом е 1s 2 2s 2 p 6 3s 2, според която магнезият в стабилни съединения е двувалентен (степен на окисление +2). Простото вещество магнезий е лек, сребристо-бял, лъскав метал.

Физически и Химични свойства: Магнезиевият метал има шестоъгълник кристална решетка. Точка на топене 650°C, точка на кипене 1105°C, плътност 1,74 g/cm 3 (магнезият е много лек метал, само калцият и алкалните метали са по-леки). Стандартният електроден потенциал на магнезий Mg/Mg 2+ е 2,37 V. В серията стандартни потенциали той се намира зад натрия и пред алуминия.

Повърхността на магнезия е покрита с плътен филм от MgO оксид, който при нормални условия надеждно предпазва метала от по-нататъшно разрушаване. Само когато металът се нагрее до температура над около 600°C, той се запалва във въздуха. Магнезият изгаря с излъчване на ярка светлина, спектрален състав близък до този на слънцето. Затова в миналото фотографите при условия на слаба осветеност са снимали на светлината на горяща магнезиева лента. Когато магнезият гори във въздуха, се образува рохкав бял прах от магнезиев оксид MgO:

2Mg + O 2 = 2MgO.

Магнезиевият нитрид Mg 3 N 2 също се образува едновременно с оксида:

3Mg + N2 = Mg3N2.

Магнезият не реагира със студена вода (или по-точно реагира, но изключително бавно), но реагира с гореща вода и се образува рохкава бяла утайка от магнезиев хидроксид Mg(OH) 2:

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

Ако магнезиева лента се подпали и се постави в чаша вода, металът продължава да гори. В този случай водородът, отделен по време на взаимодействието на магнезий с вода, незабавно се запалва във въздуха. Изгарянето на магнезий продължава в атмосферата въглероден двуокис:

2Mg + CO 2 = 2MgO + C.

Способността на магнезия да гори както във вода, така и в атмосфера на въглероден диоксид значително усложнява гасенето на пожари, при които горят конструкции, изработени от магнезий или неговите сплави.

Магнезиевият оксид MgO е бял ронлив прах, който не реагира с вода. Преди това се наричаше изгорена магнезия или просто магнезия. Този оксид има основни свойства, той реагира с различни киселини, например:

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

Съответстващата основа за този оксид е Mg(OH) 2 средна якост, но е практически неразтворим във вода. Може да се получи например чрез добавяне на алкали към разтвор на всяка магнезиева сол:

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

Тъй като магнезиевият оксид MgO не образува алкали при взаимодействие с вода, а магнезиевата основа Mg(OH) 2 няма алкални свойства, магнезият, за разлика от своите „спътници“ калций, стронций и барий, не е алкалоземен метал.

Металният магнезий реагира при стайна температура с халогени, например с бром:

Mg + Br 2 = MgBr 2.

При нагряване магнезият реагира със сярата, давайки магнезиев сулфид:

Ако смес от магнезий и кокс се калцинира в инертна атмосфера, се образува магнезиев карбид със състав Mg 2 C 3 (трябва да се отбележи, че най-близкият съсед на магнезия в калциевата група при подобни условия образува карбид със състав CaC 2 ). Когато магнезиевият карбид се разлага с вода, се образува хомолог на ацетилен пропин C 3 H 4:

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

Следователно Mg 2 C 3 може да се нарече магнезиев пропилен.

Поведението на магнезия има характеристики на сходство с поведението на алкалния метал литий (пример за диагонално сходство на елементи в периодичната таблица). По този начин магнезият, подобно на лития, реагира с азот (реакцията на магнезий с азот възниква при нагряване), което води до образуването на магнезиев нитрид:

3Mg + N2 = Mg3N2.

Подобно на литиевия нитрид, магнезиевият нитрид лесно се разлага от вода:

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

Магнезият е подобен на лития по това, че неговите карбонат MgCO 3 и фосфат Mg 3 (PO 4) 2 са слабо разтворими във вода, както и съответните литиеви соли.

Магнезият е подобен на калция по това, че наличието на разтворими хидрокарбонати на тези елементи във водата определя твърдостта на водата. Както при калциевия бикарбонат, твърдостта, причинена от магнезиевия бикарбонат Mg(HCO 3) 2 е временна. При кипене магнезиевият бикарбонат Mg(HCO 3) 2 се разлага и основният му карбонат магнезиев хидроксикарбонат (MgOH) 2 CO 3 се утаява:

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

Магнезиевият перхлорат Mg(ClO 4) 2, който енергично взаимодейства с водната пара и е добър при изсушаване на въздух или друг газ, преминаващ през неговия слой, все още се използва на практика. В този случай се образува силен кристален хидрат Mg(ClO 4) 2 6H 2 O. Това вещество може да се дехидратира отново чрез нагряване във вакуум при температура от около 300 ° C. Магнезиевият перхлорат се нарича анхидрон заради неговите десикантни свойства.

Голяма стойност в органична химияимат органомагнезиеви съединения, съдържащи MgC връзка. Особено важна роля сред тях играят така наречените магнезиеви съединения с реагент на Гринярд с обща формула RMgHal, където R е органичен радикал, а Hal = Cl, Br или I. Тези съединения се образуват в етерни разтвори чрез взаимодействие на магнезий и съответния органичен халоген RHal и се използват за най-различни синтези.

История на откритията:Магнезиевите съединения са познати на човека отдавна. Латинското наименование на елемента идва от името на древния град Магнезия в Мала Азия, в околностите на който има находища на минерала магнезит. Металният магнезий е получен за първи път през 1808 г. от английския химик Г. Дейви. Както и при другите активни металинатрий, калий, калций, Дейви използва електролиза за получаване на метален магнезий. Той подлага на електролиза навлажнена смес от бял магнезий (съставът му очевидно включва магнезиев оксид MgO и магнезиев хидроксид Mg(OH) 2) и живачен оксид HgO. В резултат на това Дейви получи амалгама - сплав от нов метал с живак. След дестилирането на живака остава прах от нов метал, който Дейви нарича магнезий.

Магнезият на Дейви беше доста мръсен, чистият метален магнезий беше получен за първи път през 1828 г. от френския химик А. Бюси.

Намиране в природата:магнезият е един от десетте най-често срещани елемента в земната кора (8-мо място). Съдържа 2,35% магнезий от теглото. Поради високата химична активност в свободна формамагнезият не се среща, но е включен в много минерали - силикати, алумосиликати, карбонати, хлориди, сулфати и др. Така магнезият се съдържа в широко разпространените силикати оливин (Mg,Fe) 2 и серпентин Mg 6 (OH) 8. важно практическо значениеимат съдържащи магнезий минерали като азбест, магнезит, доломит MgCO 3 CaCO 3, бишофит MgCl 2 6H 2 O, карналит KCl MgCl 2 6H 2 O, епсомит MgSO 4 7H 2 O, каинит KCl MgSO 4 3H 2 O, астраханит Na 2 SO 4 · MgSO 4 · 4H 2 O и др. Магнезият се намира в морската вода (4% Mg в сухия остатък), в естествените солеви разтвори и в много подземни води.

Касова бележка:Обичайният промишлен метод за производство на метален магнезий е електролизата на стопилка от смес от безводни магнезиеви хлориди MgCl2, натриев NaCl и калиев KCl. В тази стопилка магнезиевият хлорид претърпява електрохимична редукция:

MgCl 2 (електролиза) = Mg + Cl 2.

Разтопеният метал периодично се отстранява от електролизната вана и към него се добавят нови порции съдържащи магнезий суровини. Тъй като полученият по този начин магнезий съдържа относително голямо количество примеси, около 0,1%, ако е необходимо, „суровият“ магнезий се подлага на допълнително пречистване. За тази цел се използва електролитно рафиниране, топене във вакуум с помощта на специални добавки - флюси, които "отстраняват" примесите от магнезия или дестилация (сублимация) на метала във вакуум. Чистотата на рафинирания магнезий достига 99,999% и по-висока.

Разработен е и друг метод за получаване на магнезий – термичен. В този случай коксът се използва за намаляване на магнезиевия оксид при висока температура:

MgO + C = Mg + CO

или силиций. Използването на силиций прави възможно получаването на магнезий от суровини като доломит CaCO 3 ·MgCO 3 без предварително разделяне на магнезий и калций. С участието на доломит протичат следните реакции:

CaCO 3 MgCO 3 = CaO + MgO + 2CO 2,

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

Приложение:По-голямата част от добития магнезий се използва за производството на различни леки магнезиеви сплави. Съставът на тези сплави, в допълнение към магнезия, обикновено включва алуминий, цинк и цирконий. Такива сплави са доста здрави и се използват в самолетостроенето, инструментостроенето и за други цели.

Високата химическа активност на металния магнезий позволява да се използва в магнезиево-термично производство на метали като титан, цирконий, ванадий, уран и др. В този случай магнезият реагира с оксида или флуорида на получения метал, напр. .

История на магнезия

Магнезият в метална форма е получен за първи път от Хъмфри Дейви през 1808 г. Английски химик извършил процес на електролиза между мокра смес от бял магнезий и живачен оксид, в резултат на което се получила сплав от живак с неизвестен метал (амалгама). След като дестилира живак, Дейви получи ново вещество - метален прах, който беше наречен магнезий(калоризатор) . Две десетилетия по-късно, през 1828 г., французинът А. Бюси получава чист метален магнезий.

Магнезият е елемент от главна подгрупа II на група III на периодичната система химически елементи DI. Менделеев, има атомен номер 12 и атомна маса 24,305. Приетото наименование е Mg(от латински Магнезий).

Да бъдеш сред природата

По съдържание в земната кора магнезият се нарежда на 8-мо място сред минерали, това е много често. Естествени източницимагнезий се намират в морска вода, изкопаеми минерални находища и саламура.

Магнезият е лек и ковък метал, цветът му е сребристо-бял с ясно изразен метален блясък. В нормално състояние той е покрит с филм от магнезиев оксид, който може да бъде унищожен чрез нагряване на метала до 600-650˚C. Магнезият гори, излъчвайки ослепителен бял пламък и образувайки магнезиев оксид и нитрид.

Дневна нужда от магнезий

Дневната нужда от магнезий зависи от възрастта, пола и физическо състояниечовек. За здрав възрастен човек тя е между 400 и 500 mg.

Хранителните продукти съдържат различни количества магнезий, ще ги подредим в низходящ ред на съдържанието на полезния микроелемент:

зърнени култури (и)
млечни продукти, риба,

Усвояване на магнезий

Всмукване органични съединенияДефицитът на магнезий се проявява главно в дванадесетопръстника и дебелото черво; при прекомерна консумация на кофеин, алкохол и тялото губи значителна част от магнезия с урината.

Взаимодействие с другите

Балансът между магнезия и магнезия е важен за тялото, тъй като тези минерали са отговорни за нормалното здраве. костна тъкани зъбите. Аптечните витаминно-минерални комплекси съдържат оптимални количества калций и магнезий.

Липсата на магнезий в организма може да бъде причинена от бъбречно заболяване, лошо храносмилане, прием на диуретици и някои контрацептиви, прекомерна употреба на алкохол и кофеин. Признаците за недостиг на магнезий включват безсъние, раздразнителност, замаяност, сърцебиене и скокове на кръвното налягане, чести главоболия, чувство на умора, мигащи петна пред очите, крампи, мускулни спазми и косопад.

Признаци на излишък на магнезий

Признаците за излишък на магнезий включват:

диария, гадене, повръщане
сънливост, бавен сърдечен ритъм
нарушена координация, реч
изсушаване на лигавиците (уста и нос).

Магнезият е важен за ефективно функционираненерви и мускули, важни за превръщането на кръвната захар в енергия. Магнезият поддържа здрави зъби, помага за предотвратяване на плака, камъни в бъбреците и жлъчен мехур, носи облекчение при лошо храносмилане. Човешкото тяло съдържа приблизително 21 g магнезий.

Магнезият нормализира дейността на сърдечно-съдовата и ендокринната системи на организма, мозъчната функция, помага за отстраняването на токсини и тежки метали.

Използване на магнезий в живота

Магнезиевите съединения (сплави) се използват в самолетостроенето и автомобилно производствопоради здравината и лекотата на магнезиевите сплави. Магнезият се използва като химически източник на ток в медицината, войната и фотографията.