De quelle couleur le magnésium brûle-t-il ? Propriétés physiques du magnésium

Les composés du magnésium sont connus de l'homme depuis très longtemps. La magnésite (en grec Magnhsia oliqV) était un minéral doux, blanc et savonneux (stéatite ou talc) trouvé dans la région de Magnésie en Thessalie. Lorsque ce minéral était calciné, on obtenait une poudre blanche, connue sous le nom de magnésie blanche.

En 1695, N. Gro, en évaporant l'eau minérale de la source d'Epsom (Angleterre), obtint un sel au goût amer et à l'effet laxatif (MgSO 4 · 7H 2 O). Quelques années plus tard, il s'est avéré que lorsqu'il interagit avec la soude ou la potasse, ce sel forme une poudre blanche et libre, la même que celle formée lors de la calcination de la magnésite.

En 1808, le chimiste et physicien anglais Humphry Davy, par électrolyse de magnésie blanche légèrement humidifiée avec de l'oxyde de mercure comme cathode, obtint un amalgame d'un nouveau métal capable de former de la magnésie blanche. On l’appelait magnésium. Davy a obtenu le métal contaminé et le magnésium pur n'a été isolé qu'en 1829 par le chimiste français Antoine Bussy (1794-1882).

Répartition du magnésium dans la nature et son extraction industrielle.

Le magnésium se trouve sous forme cristalline rochers ah sous forme de carbonates ou de sulfates insolubles, et aussi (sous une forme moins accessible) sous forme de silicates. L'estimation de sa teneur totale dépend fortement du modèle géochimique utilisé, notamment des rapports pondéraux des roches volcaniques et sédimentaires. Actuellement, des valeurs de 2 à 13,3 % sont utilisées. La valeur la plus raisonnable est peut-être de 2,76 %, ce qui place le magnésium au sixième rang en abondance après le calcium (4,66 %) et devant le sodium (2,27 %) et le potassium (1,84 %).

De vastes zones terrestres telles que les Dolomites en Italie sont composées principalement de dolomite minérale MgCa(CO 3) 2 . Il existe également des minéraux sédimentaires magnésite MgCO 3, epsomite MgSO 4 · 7H 2 O, carnallite K 2 MgCl 4 · 6H 2 O, langbéinite K 2 Mg 2 (SO 4) 3.

Il existe des gisements de dolomite dans de nombreuses autres régions, notamment à Moscou et Régions de Léningrad. De riches gisements de magnésite ont été découverts dans l'Oural moyen et dans la région d'Orenbourg. Le plus grand gisement de carnallite est en cours de développement dans la région de Solikamsk. Les silicates de magnésium sont représentés par le minéral basaltique olivine (Mg,Fe) 2 (SiO 4), la stéatite (talc) Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2, l'amiante (chrysotile) Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 et mica. Le spinelle MgAl 2 O 4 appartient aux pierres précieuses.

Une grande quantité de magnésium se trouve dans les eaux des mers et des océans ainsi que dans les saumures naturelles ( cm. CHIMIE DE L'HYDROSPHÈRE). Dans certains pays, ils constituent la matière première pour la production de magnésium. En termes de teneur en éléments métalliques dans l’eau de mer, elle vient juste derrière le sodium. Chaque mètre cube d'eau de mer contient environ 4 kg de magnésium. Le magnésium se trouve également dans eau fraiche, déterminant, avec le calcium, sa rigidité.

Le magnésium est toujours présent dans les plantes, car il fait partie des chlorophylles.

Caractéristiques des substances simples et production industrielle du magnésium métallique.

Le magnésium est un métal brillant blanc argenté, relativement mou, ductile et malléable. Sa résistance et sa dureté sont minimes pour les échantillons moulés, plus élevées pour les échantillons pressés.

DANS conditions normales le magnésium résiste à l'oxydation grâce à la formation d'un film d'oxyde durable. Cependant, il réagit activement avec la plupart des non-métaux, surtout lorsqu'il est chauffé. Le magnésium s'enflamme en présence d'halogènes (en présence d'humidité), formant les halogénures correspondants, et brûle avec une flamme aveuglante dans l'air, se transformant en oxyde de MgO et en nitrure de Mg 3 N 2 :

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

Malgré le faible point de fusion (650°C), il est impossible de faire fondre le magnésium dans l'air.

Lorsqu'il est exposé à l'hydrogène sous une pression de 200 atm à 150°C, le magnésium forme l'hydrure MgH 2 . AVEC eau froide le magnésium ne réagit pas, mais déplace l'hydrogène de l'eau bouillante et forme de l'hydroxyde Mg(OH) 2 :

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

A la fin de la réaction, la valeur du pH (10,3) du produit obtenu solution saturée l'hydroxyde de magnésium correspond à l'équilibre :

Dans ce dernier cas, le mélange résultant de monoxyde de carbone et de vapeur de magnésium doit être rapidement refroidi avec un gaz inerte pour éviter une réaction inverse.

La production mondiale de magnésium approche les 400 000 tonnes par an. Les principaux producteurs sont les États-Unis (43 %), les pays de la CEI (26 %) et la Norvège (17 %). DANS dernières années La Chine augmente fortement ses exportations de magnésium. En Russie, l'usine de titane-magnésium de Berezniki (région de Perm) et l'usine de magnésium de Solikamsk sont l'un des plus grands producteurs de magnésium. La production de magnésium a également lieu dans la ville d'Asbest.

Le magnésium est le matériau structurel le plus léger utilisé à l’échelle industrielle. Sa densité (1,7 g cm–3) est inférieure aux deux tiers de celle de l'aluminium. Les alliages de magnésium pèsent quatre fois moins que l'acier. De plus, le magnésium est hautement usinable et peut être coulé et retravaillé en utilisant toutes les méthodes standards de travail des métaux (laminage, estampage, emboutissage, forgeage, soudage, brasage, rivetage). Par conséquent, sa principale application est celle d’un métal de construction léger.

Les alliages de magnésium contiennent généralement plus de 90 % de magnésium, ainsi que 2 à 9 % d'aluminium, 1 à 3 % de zinc et 0,2 à 1 % de manganèse. Maintenir sa force à haute température(jusqu'à 450°C) est sensiblement amélioré lorsqu'il est allié à des métaux des terres rares (par exemple, le praséodyme et le néodyme) ou au thorium. Ces alliages peuvent être utilisés pour les carters de moteurs d’automobiles, ainsi que pour les fuselages et les trains d’atterrissage d’avions. Le magnésium est utilisé non seulement dans l'aviation, mais aussi dans la fabrication d'escaliers, de passerelles de quai, de plates-formes de chargement, de convoyeurs et d'ascenseurs, ainsi que dans la production d'équipements photographiques et optiques.

Jusqu'à 5 % de magnésium est ajouté à l'aluminium industriel pour améliorer les propriétés mécaniques, la soudabilité et la résistance à la corrosion. Le magnésium est également utilisé pour la protection cathodique d'autres métaux contre la corrosion, comme désoxygénant et agent réducteur dans la production de béryllium, de titane, de zirconium, d'hafnium et d'uranium. Des mélanges de poudre de magnésium avec des agents oxydants sont utilisés en pyrotechnie pour la préparation de compositions éclairantes et incendiaires.

Composés de magnésium.

L'état d'oxydation prédominant (+2) du magnésium est déterminé par sa configuration électronique, ses énergies d'ionisation et ses tailles atomiques. L'état d'oxydation (+3) est impossible, puisque la troisième énergie d'ionisation du magnésium est de 7733 kJ mol –1. Cette énergie est bien supérieure à celle qui peut être compensée par la formation de liaisons supplémentaires, même si elles sont majoritairement covalentes. Les raisons de l'instabilité des composés de magnésium à l'état d'oxydation (+1) sont moins évidentes. L'évaluation de l'enthalpie de formation de tels composés montre qu'ils doivent être stables vis-à-vis de leurs éléments constitutifs. La raison pour laquelle les composés de magnésium (I) ne sont pas stables est l’enthalpie de formation beaucoup plus élevée des composés de magnésium (II), ce qui devrait conduire à une dismutation rapide et complète :

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

D N° arr = –642 kJ/(mol MgCl 2)

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

D N° arr = –250 kJ/(2 moles de MgCl)

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

D N° disprop = –392 kJ/(2 mol MgCl)

Si une voie de synthèse peut être trouvée qui rend la dismutation difficile, de tels composés peuvent être obtenus. Il existe des preuves de la formation de particules de magnésium (I) lors de l'électrolyse sur des électrodes de magnésium. Ainsi, lors de l'électrolyse du NaCl sur une anode en magnésium, de l'hydrogène est libéré, et la quantité de magnésium perdue par l'anode correspond à une charge de +1,3. De même, lors de l'électrolyse d'une solution aqueuse de Na 2 SO 4, la quantité d'hydrogène libérée correspond à l'oxydation de l'eau par des ions magnésium dont la charge correspond à +1,4.

La plupart des sels de magnésium sont très solubles dans l'eau. Le processus de dissolution s'accompagne d'une légère hydrolyse. Les solutions obtenues ont un environnement faiblement acide :

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

Les composés du magnésium et de nombreux non-métaux, notamment le carbone, l'azote, le phosphore et le soufre, sont hydrolysés de manière irréversible par l'eau.

Hydrure de magnésium composition MgH 2 est un polymère avec des atomes d'hydrogène pontants. L'indice de coordination du magnésium qu'il contient est de 4. Cette structure entraîne une forte diminution de la stabilité thermique du composé. L'hydrure de magnésium est facilement oxydé par l'oxygène atmosphérique et l'eau. Ces réactions s'accompagnent d'une importante libération d'énergie.

Nitrure de magnésium Mg3N2. Forme des cristaux jaunâtres. L'hydrolyse du nitrure de magnésium produit de l'ammoniac hydraté :

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

Si l'hydrolyse du nitrure de magnésium est effectuée en milieu alcalin, de l'hydrate d'ammoniac ne se forme pas, mais de l'ammoniac gazeux est libéré. Hydrolyse dans environnement acide conduit à la formation de cations magnésium et ammonium :

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

L'oxyde de magnésium MgO est appelé magnésie brûlée. Il est obtenu par cuisson de magnésite, de dolomite, de carbonate basique de magnésium, d'hydroxyde de magnésium, ainsi que par calcination du bischofite MgCl 2 · 6H 2 O dans une atmosphère de vapeur d'eau.

La réactivité de l'oxyde de magnésium dépend de la température à laquelle il est produit. L'oxyde de magnésium préparé entre 500 et 700°C est appelé magnésie légère. Il réagit facilement avec les acides dilués et l'eau pour former les sels correspondants ou l'hydroxyde de magnésium, et absorbe le dioxyde de carbone et l'humidité de l'air. L'oxyde de magnésium obtenu entre 1 200 et 1 600 °C est appelé magnésie lourde. Il se caractérise par sa résistance aux acides et à l’eau.

L'oxyde de magnésium est largement utilisé comme matériau résistant à la chaleur. Il se caractérise à la fois par une conductivité thermique élevée et de bonnes propriétés d'isolation électrique. Par conséquent, ce composé est utilisé dans les radiateurs isolants pour le chauffage local.

Des qualités de magnésie plus légères sont utilisées pour préparer le ciment de magnésie et matériaux de construction basé sur celui-ci, et également comme agent de vulcanisation dans l'industrie du caoutchouc.

L'hydroxyde de magnésium Mg(OH) 2 forme des cristaux incolores. La solubilité de ce composé est faible (2·10 –4 mol/l à 20°C). Il peut être transformé en solution par l'action des sels d'ammonium :

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

L'hydroxyde de magnésium est thermiquement instable et se décompose lorsqu'il est chauffé :

Mg(OH) 2 = MgO + H 2 O

À l'échelle industrielle, l'hydroxyde de magnésium est produit par précipitation avec de la chaux à partir d'eau de mer et de saumures naturelles.

L'hydroxyde de magnésium est une base douce qui, sous forme de solution aqueuse (lait de magnésie), est largement utilisée pour réduire l'acidité du suc gastrique. De plus, malgré sa douceur, Mg(OH) 2 neutralise les acides 1,37 fois plus que la soude NaOH et 2,85 fois plus que le bicarbonate de sodium NaHCO 3.

Il est également utilisé pour produire de l'oxyde de magnésium, pour le raffinage du sucre, pour la purification de l'eau dans les chaufferies et comme composant des dentifrices.

Carbonate de magnésium MgCO 3 forme des cristaux incolores. On le trouve naturellement sous forme anhydre (magnésite). De plus, les penta-, tri- et monohydrates de carbonate de magnésium sont connus.

La solubilité du carbonate de magnésium en l'absence de dioxyde de carbone est d'environ 0,5 mg/l. En présence d'un excès de dioxyde de carbone et d'eau, le carbonate de magnésium se transforme en bicarbonate soluble et, lors de l'ébullition, le processus inverse se produit. Le carbonate et le bicarbonate réagissent avec les acides pour libérer du dioxyde de carbone et former les sels correspondants. Lorsqu'il est chauffé, le carbonate de magnésium, sans fondre, se décompose :

MgCO 3 = MgO + CO 2

Ce procédé est utilisé pour produire de l'oxyde de magnésium. De plus, le carbonate de magnésium naturel est la matière première pour la production de magnésium métallique et de ses composés. Il est également utilisé comme engrais et pour réduire l’acidité du sol.

De la poudre de carbonate de magnésium en vrac est versée entre les doubles parois des réservoirs de stockage d'oxygène liquide. Cette isolation thermique est bon marché et fiable.

Sulfate de magnésium MgSO 4 est connu à l'état anhydre, ainsi que sous forme de divers hydrates. La kiesérite MgSO 4 ·H 2 O, l'epsomite MgSO 4 ·7H 2 O et l'hexahydraté MgSO 4 ·6H 2 O se trouvent dans la nature.

En médecine, on utilise le sulfate de magnésium heptahydraté MgSO 4 ·7H 2 O, communément appelé sel d'Epsom ou sel amer. Ce composé a un effet laxatif. Avec des perfusions intramusculaires ou intraveineuses, le sulfate de magnésium soulage les conditions convulsives et réduit les spasmes vasculaires.

Le sulfate de magnésium est utilisé dans le textile et industrie du papier comme mordant pour la teinture, et également comme agent alourdissant pour le coton et la soie et comme agent de remplissage pour le papier. Il sert de matière première pour la production d'oxyde de magnésium.

Nitrate de magnésium Mg(NO 3) 2 sont des cristaux hygroscopiques incolores. La solubilité dans l'eau à 20°C est de 73,3 g pour 100 g. L'hexahydrate cristallise à partir de solutions aqueuses. Au-dessus de 90°C, il se déshydrate en monohydrate. Ensuite, l'eau est séparée par hydrolyse partielle et décomposition en oxyde de magnésium. Ce procédé est utilisé dans la synthèse d'oxyde de magnésium de haute pureté. À partir du nitrate de magnésium, on obtient des nitrates d'autres métaux, ainsi que divers composés de magnésium. De plus, le nitrate de magnésium fait partie des engrais complexes et des mélanges pyrotechniques.

Perchlorate de magnésium Mg(ClO 4) 2 forme des cristaux incolores très hygroscopiques. Il est très soluble dans l'eau (99,6 g pour 100 g) et dans les solvants organiques. L'hexahydrate cristallise à partir de solutions aqueuses. Solutions concentrées Le perchlorate de magnésium dans les solvants organiques et ses solvates avec des molécules d'agents réducteurs sont explosifs.

Le perchlorate de magnésium partiellement hydraté, contenant 2 à 2,5 molécules d'eau, est produit sous le nom commercial « anhydrone ». Pour obtenir du perchlorate de magnésium anhydre, il est séché sous vide à 200-300°C. Il est utilisé comme dessicant de gaz. Il absorbe non seulement la vapeur d'eau, mais aussi l'ammoniac, la vapeur d'alcool, l'acétone et d'autres substances polaires.

Le perchlorate de magnésium est utilisé comme catalyseur d'acylation dans la réaction de Friedel-Crafts, ainsi que comme agent oxydant en microanalyse.

Fluorure de magnésium MgF 2 est légèrement soluble dans l'eau (0,013 g pour 100 g à 25°C). On le trouve naturellement sous forme de sélaïte minérale. Le fluorure de magnésium est obtenu en faisant réagir du sulfate ou de l'oxyde de magnésium avec de l'acide fluorhydrique ou du chlorure de magnésium avec du fluorure de potassium ou d'ammonium.

Le fluorure de magnésium fait partie des fondants, des verres, des céramiques, des émaux, des catalyseurs, des mélanges pour la production de mica artificiel et d'amiante. De plus, c'est un matériau optique et laser.

Chlorure de magnesium Le MgCl 2 est l'un des sels de magnésium les plus importants sur le plan industriel. Sa solubilité est de 54,5 g pour 100 g d'eau à 20°C. Les solutions aqueuses concentrées de chlorure de magnésium dissolvent l'oxyde de magnésium. MgCl 2 mMg(OH) 2 nH 2 O cristallise à partir des solutions résultantes. Ces composés font partie des ciments magnésiens.

Le chlorure de magnésium forme des hydrates cristallins avec 1, 2, 4, 6, 8 et 12 molécules d'eau. À mesure que la température augmente, le nombre de molécules d’eau de cristallisation diminue.

Dans la nature, le chlorure de magnésium se trouve sous la forme de minéraux bischofite MgCl 2 ·6H 2 O, chlorure de magnésite MgCl 2 et carnallite. On le trouve dans l'eau de mer, la saumure des lacs salés et certaines saumures souterraines.

Le chlorure de magnésium anhydre est utilisé dans la production de magnésium métallique et d'oxyde de magnésium, et l'hexahydrate est utilisé pour produire des ciments à base de magnésium. Une solution aqueuse de chlorure de magnésium est utilisée comme liquide de refroidissement et antigel. Il sert d'agent de dégivrage sur les aérodromes, les voies ferrées et les aiguillages, ainsi que contre le gel du charbon et des minerais. Le bois est imprégné d'une solution de chlorure de magnésium pour le rendre résistant au feu.

Bromure de magnésium Le MgBr 2 est très soluble dans l'eau (101,5 g pour 100 g à 20° C). A partir de solutions aqueuses, il cristallise de –42,7 à 0,83°C sous forme de décahydrate, à des températures plus élevées - sous forme d'hexahydrate. Il forme de nombreux solvates cristallins, tels que MgB 2 6ROH (R = Me, Et, Pr), MgBr 2 6Me 2 CO, MgBr 2 3Et 2 O, ainsi que des amines MgBr 2 n NH3 ( n = 2–6).

Composés complexes de magnésium. Dans les solutions aqueuses, l'ion magnésium existe sous la forme d'un complexe aquatique 2+. Dans les solvants non aqueux, tels que l'ammoniac liquide, l'ion magnésium forme des complexes avec les molécules du solvant. Les solvates de sels de magnésium cristallisent généralement à partir de telles solutions. Plusieurs complexes halogénures du type MX 4 2– sont connus, où X est l'anion halogénure.

Parmi les composés complexes du magnésium, les chlorophylles, qui sont des complexes de porphyrines modifiés du magnésium, revêtent une importance particulière. Ils sont essentiels à la photosynthèse des plantes vertes.

Composés organomagnésiens. De nombreux composés contenant des liaisons métal-carbone ont été obtenus pour le magnésium. De nombreuses recherches sont particulièrement consacrées aux réactifs de Grignard RMgX (X = Cl, Br, I).

Les réactifs de Grignard sont les composés organométalliques du magnésium les plus importants et probablement les réactifs organométalliques les plus utilisés. Cela est dû à leur facilité de production et à leur polyvalence synthétique. Il a été établi qu'en solution, ces composés peuvent contenir diverses particules chimiques en équilibre mobile.

Les réactifs de Grignard sont généralement préparés en ajoutant lentement un halogénure organique à une suspension de tournures de magnésium dans un solvant approprié sous agitation vigoureuse et en l'absence totale d'air et d'humidité. La réaction commence généralement lentement. Elle peut être initiée par un petit cristal d'iode, qui détruit la couche protectrice à la surface du métal.

Les réactifs de Grignard sont largement utilisés pour la synthèse d'alcools, aldéhydes, cétones, acides carboxyliques, esters et amides et sont probablement les réactifs les plus importants pour créer des liaisons carbone-carbone, ainsi que des liaisons entre les atomes de carbone et d'autres éléments (azote, oxygène, soufre, etc.).

Les composés R2Mg se décomposent généralement lorsqu’ils sont chauffés. A l'état cristallin, ils ont la structure de polymères linéaires avec des groupes alkyles pontants. Le composé MgMe 2 est un polymère non volatil, stable jusqu'à ~250°C, insoluble dans les hydrocarbures et peu soluble dans l'éther. Le composé MgEt 2 et ses homologues supérieurs sont très similaires au MgMe 2, mais ils se décomposent à des températures plus basses (175-200°C), formant l'alcène correspondant et MgH 2 dans la réaction opposée à leur formation. MgPh 2 leur est également similaire ; il est insoluble dans le benzène, se dissout dans l'éther pour former le complexe monomère MgPh 2 · 2Et 2 O et se décompose à 280°C pour former du Ph 2 et du magnésium métallique.

Rôle biologique du magnésium.

Les feuilles des plantes vertes contiennent des chlorophylles, qui sont des complexes de porphyrines contenant du magnésium et impliqués dans la photosynthèse.

Le magnésium est également étroitement impliqué dans les processus biochimiques du corps animal. Les ions magnésium sont nécessaires à l'initiation des enzymes responsables de la conversion des phosphates, du transfert de l'influx nerveux et du métabolisme des glucides. Ils sont également impliqués dans la contraction musculaire, initiée par les ions calcium.

Il y a plusieurs années, des scientifiques de l'Université du Minnesota aux États-Unis ont découvert que les coquilles d'œufs étaient plus solides à mesure qu'elles contenaient du magnésium.

Le corps d'un adulte pesant 65 kg contient environ 20 g de magnésium (principalement sous forme d'ions). La majeure partie est concentrée dans les os. Des complexes de magnésium avec l'ATP et l'ADP sont présents dans le liquide intracellulaire.

Les besoins quotidiens en cet élément sont de 0,35 g. Avec une alimentation monotone, un manque de légumes et de fruits verts, ainsi qu'avec l'alcoolisme, une carence en magnésium se produit souvent. Abricots, pêches et chou-fleur. Il est également dans chou ordinaire, pommes de terre, tomates.

Les statistiques montrent que les habitants des régions aux climats plus chauds souffrent moins fréquemment de spasmes vasculaires que les habitants du Nord. On pense que la raison en est les habitudes alimentaires des régions froides. Ils mangent moins de fruits et de légumes, ce qui signifie qu’ils consomment moins de magnésium.

Des recherches menées par des biologistes français ont montré que le sang des personnes fatiguées contient moins de magnésium que celui des personnes reposées. On pense qu'une alimentation riche en magnésium devrait aider les médecins à lutter contre une maladie aussi grave que le surmenage.

Elena Savinkina

Le magnésium est un élément du sous-groupe principal du deuxième groupe, la troisième période du tableau périodique des éléments chimiques, de numéro atomique 12. Désigné par le symbole Mg (lat. Magnésium). La substance simple magnésium (numéro CAS : 7439-95-4) est un métal léger et malléable de couleur blanc argenté. Modérément répandu dans la nature. Lors de la combustion, une grande quantité de lumière et de chaleur est libérée.

origine du nom

En 1695 de eau minérale Le sel a été isolé de la source d'Epsom en Angleterre, qui avait un goût amer et un effet laxatif. Les pharmaciens l'appelaient sel amer, ainsi que sel d'Epsom ou sel d'Epsom. L'epsomite minérale a la composition MgSO 4 7H 2 O. Le nom latin de l'élément vient du nom ville antique Magnésie en Asie Mineure, à proximité de laquelle se trouvent des gisements de magnésite minérale.
A été identifié pour la première fois en forme pure Sir Humphry Davy en 1808.

Reçu

Ordinaire méthode industrielle l'obtention de magnésium métallique est l'électrolyse d'une masse fondue d'un mélange de chlorures de magnésium anhydres MgCl 2 (bischofite), de NaCl de sodium et de KCl de potassium. Le chlorure de magnésium subit une réduction électrochimique dans la masse fondue :
MgCl 2 (électrolyse) = Mg + Cl 2.

Le métal en fusion est périodiquement retiré du bain d'électrolyse et de nouvelles portions de matières premières contenant du magnésium y sont ajoutées. Le magnésium ainsi obtenu contenant relativement beaucoup (environ 0,1 %) d'impuretés, si nécessaire, le magnésium « brut » est soumis à une purification supplémentaire. À cette fin, on utilise un affinage électrolytique, une fusion sous vide à l'aide d'additifs spéciaux - des fondants qui «éliminent» les impuretés du magnésium, ou une distillation (sublimation) du métal sous vide. La pureté du magnésium raffiné atteint 99,999 % et plus.
Une autre méthode d'obtention de magnésium a été développée : la méthode thermique. Dans ce cas, du silicium ou du coke est utilisé pour réduire l'oxyde de magnésium à haute température :
MgO + C = Mg + CO

L'utilisation du silicium permet d'obtenir du magnésium à partir de matières premières telles que la dolomite CaCO 3 ·MgCO 3 sans séparation préalable du magnésium et du calcium. Les réactions suivantes se produisent avec la participation de la dolomite :
CaCO 3 MgCO 3 = CaO + MgO + 2CO 2,
2MgO + CaO + Si = CaSiO 3 + 2Mg.

L’avantage de la méthode thermique est qu’elle permet d’obtenir du magnésium d’une plus grande pureté. Pour obtenir du magnésium, on utilise non seulement des matières premières minérales, mais aussi de l'eau de mer.

Propriétés physiques

Le magnésium est un métal blanc argenté avec un réseau hexagonal, groupe spatial P 6 3 /mmc. Dans des conditions normales, la surface du magnésium est recouverte d'un film protecteur durable d'oxyde de magnésium MgO, qui est détruit lorsqu'il est chauffé dans l'air à environ 600 °C, après quoi le métal brûle avec une flamme blanche aveuglante pour former de l'oxyde et du nitrure de magnésium Mg. 3N2. La densité du magnésium à 20 °C est de 1,737 g/cm³, le point de fusion du métal est de t pl = 651 °C, le point d'ébullition est de t d'ébullition = 1103 °C, la conductivité thermique à 20 °C est de 156 W/ (mK). Le magnésium de haute pureté est ductile, facile à presser, à rouler et à couper.

Propriétés chimiques

Un mélange de magnésium en poudre avec du permanganate de potassium KMnO 4 est un explosif.
Le magnésium chaud réagit avec l'eau :
Mg (déclaré) + H 2 O = MgO + H 2 ;

Les alcalis n'affectent pas le magnésium ; ils se dissolvent facilement dans les acides, libérant de l'hydrogène :
Mg + 2HCl = MgCl 2 + H 2;

Lorsqu'il est chauffé dans l'air, le magnésium brûle pour former un oxyde ; une petite quantité de nitrure peut également se former avec l'azote :
2Mg + O2 = 2MgO ;
3Mg + N2 = Mg3N2

MAGNÉSIUM(lat. Magnésium), Mg (lire « magnésium »), élément chimique du groupe IIA de la troisième période tableau périodique Mendeleev, numéro atomique 12, masse atomique 24,305. Le magnésium naturel se compose de trois nucléides stables : 24 mg (78,60 % en poids), 25 mg (10,11 %) et 26 mg (11,29 %). La configuration électronique de l'atome neutre est 1s 2 2s 2 p 6 3s 2, selon laquelle le magnésium dans les composés stables est divalent (état d'oxydation +2). Le magnésium, une substance simple, est un métal léger, blanc argenté et brillant.

Physique et Propriétés chimiques: Le magnésium métal a un hexagone réseau cristallin. Point de fusion 650°C, point d'ébullition 1105°C, densité 1,74 g/cm 3 (le magnésium est un métal très léger, seuls le calcium et les métaux alcalins sont plus légers). Le potentiel d'électrode standard du magnésium Mg/Mg 2+ est de 2,37 V. Dans la série des potentiels standards, il se situe derrière le sodium et devant l’aluminium.

La surface du magnésium est recouverte d'un film dense d'oxyde de MgO qui, dans des conditions normales, protège de manière fiable le métal contre une destruction ultérieure. Ce n’est que lorsque le métal est chauffé à une température supérieure à environ 600°C qu’il s’enflamme à l’air. Le magnésium brûle en émettant une lumière vive, dont la composition spectrale est proche de celle du soleil. Par conséquent, dans le passé, les photographes, dans des conditions de faible luminosité, photographiaient à la lumière d'un ruban de magnésium en feu. Lorsque le magnésium brûle dans l’air, une poudre blanche libre d’oxyde de magnésium MgO se forme :

2Mg + O2 = 2MgO.

Le nitrure de magnésium Mg 3 N 2 se forme également simultanément avec l'oxyde :

3Mg + N2 = Mg3N2.

Le magnésium ne réagit pas avec l'eau froide (ou, plus précisément, il réagit, mais extrêmement lentement), mais avec l'eau chaude, il réagit et un précipité blanc lâche d'hydroxyde de magnésium Mg(OH) 2 se forme :

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

Si une bande de magnésium est incendiée et placée dans un verre d’eau, le métal continue de brûler. Dans ce cas, l'hydrogène libéré lors de l'interaction du magnésium avec l'eau s'enflamme immédiatement dans l'air. La combustion du magnésium se poursuit dans l'atmosphère gaz carbonique:

2Mg + CO2 = 2MgO + C.

La capacité du magnésium à brûler à la fois dans l'eau et dans une atmosphère de dioxyde de carbone complique considérablement l'extinction des incendies dans lesquels brûlent des structures en magnésium ou ses alliages.

L'oxyde de magnésium MgO est une poudre blanche friable qui ne réagit pas avec l'eau. Auparavant, on l'appelait magnésie brûlée ou simplement magnésie. Cet oxyde a des propriétés basiques ; il réagit avec divers acides, par exemple :

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

La base correspondante de cet oxyde est Mg(OH) 2 force moyenne, mais est pratiquement insoluble dans l'eau. Il peut être obtenu, par exemple, en ajoutant un alcali à une solution de n'importe quel sel de magnésium :

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

Étant donné que l'oxyde de magnésium MgO ne forme pas d'alcalis lorsqu'il interagit avec l'eau et que la base magnésium Mg(OH) 2 n'a pas de propriétés alcalines, le magnésium, contrairement à ses « compagnons » calcium, strontium et baryum, n'est pas un métal alcalino-terreux.

Le magnésium métallique réagit à température ambiante avec les halogènes, par exemple avec le brome :

Mg + Br 2 = MgBr 2.

Lorsqu'il est chauffé, le magnésium réagit avec le soufre, donnant du sulfure de magnésium :

Si un mélange de magnésium et de coke est calciné dans une atmosphère inerte, il se forme du carbure de magnésium de composition Mg 2 C 3 (il est à noter que le plus proche voisin du magnésium dans le groupe calcium dans des conditions similaires forme un carbure de composition CaC 2 ). Lorsque le carbure de magnésium se décompose avec l'eau, un homologue de l'acétylène propyne C 3 H 4 se forme :

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

Par conséquent, Mg 2 C 3 peut être appelé magnésium propylène.

Le comportement du magnésium présente des caractéristiques similaires avec celui du lithium, un métal alcalin (un exemple de similitude diagonale des éléments du tableau périodique). Ainsi, le magnésium, comme le lithium, réagit avec l'azote (la réaction du magnésium avec l'azote se produit lorsqu'il est chauffé), entraînant la formation de nitrure de magnésium :

3Mg + N2 = Mg3N2.

Comme le nitrure de lithium, le nitrure de magnésium est facilement décomposé par l'eau :

Mg 3 N 2 + 6H 2 O = 3Mg(OH) 2 + 2NH 3.

Le magnésium est similaire au lithium dans la mesure où son carbonate MgCO 3 et son phosphate Mg 3 (PO 4) 2 sont peu solubles dans l'eau, tout comme les sels de lithium correspondants.

Le magnésium est similaire au calcium dans le sens où la présence d'hydrocarbures solubles de ces éléments dans l'eau détermine la dureté de l'eau. Comme pour le bicarbonate de calcium, la dureté provoquée par le bicarbonate de magnésium Mg(HCO 3) 2 est temporaire. Lorsqu'il est bouilli, le bicarbonate de magnésium Mg(HCO 3) 2 se décompose et son principal carbonate, l'hydroxycarbonate de magnésium (MgOH) 2 CO 3, précipite :

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

Le perchlorate de magnésium Mg(ClO 4) 2, qui interagit énergiquement avec la vapeur d'eau et est efficace pour sécher l'air ou tout autre gaz traversant sa couche, est toujours utilisé dans la pratique. Dans ce cas, un hydrate cristallin fort Mg(ClO 4) 2 6H 2 O est formé. Cette substance peut être à nouveau déshydratée par chauffage sous vide à une température d'environ 300°C. Le perchlorate de magnésium est appelé anhydrone pour ses propriétés déshydratantes.

Grande valeur dans chimie organique contiennent des composés organomagnésiens contenant une liaison MgC. Parmi eux, un rôle particulièrement important est joué par les composés de magnésium dits réactifs de Grignard de formule générale RMgHal, où R radical organique et Hal = Cl, Br ou I. Ces composés sont formés dans des solutions éthérées par l'interaction du magnésium et l'halogène organique RHal correspondant et sont utilisés pour les synthèses les plus diverses.

Historique de la découverte : Les composés du magnésium sont connus de l'homme depuis longtemps. Le nom latin de l’élément vient du nom de l’ancienne ville de Magnésie en Asie Mineure, à proximité de laquelle se trouvent des gisements de magnésite minérale. Le magnésium métallique a été obtenu pour la première fois en 1808 par le chimiste anglais G. Davy. Comme pour les autres métaux actifs sodium, potassium, calcium, Davy a utilisé l'électrolyse pour obtenir du magnésium métallique. Il a soumis l'électrolyse à un mélange humidifié de magnésie blanche (sa composition comprenait apparemment de l'oxyde de magnésium MgO et de l'hydroxyde de magnésium Mg(OH) 2) et de l'oxyde de mercure HgO. En conséquence, Davy a reçu un amalgame - un alliage d'un nouveau métal avec du mercure. Après avoir distillé le mercure, il restait une poudre d'un nouveau métal, que Davy appela magnésium.

Le magnésium de Davy était assez sale ; le magnésium métallique pur a été obtenu pour la première fois en 1828 par le chimiste français A. Bussy.

Trouver dans la nature : le magnésium est l'un des dix éléments les plus répandus dans la croûte terrestre (8ème place). Il contient 2,35% de magnésium en poids. En raison de la forte activité chimique dans forme libre le magnésium n'est pas trouvé, mais est inclus dans de nombreux minéraux - silicates, aluminosilicates, carbonates, chlorures, sulfates, etc. Ainsi, le magnésium est contenu dans les silicates répandus olivine (Mg,Fe) 2 et serpentine Mg 6 (OH) 8. Important importance pratique contiennent des minéraux contenant du magnésium tels que l'amiante, la magnésite, la dolomite MgCO 3 CaCO 3, la bischofite MgCl 2 6H 2 O, la carnallite KCl MgCl 2 6H 2 O, l'epsomite MgSO 4 7H 2 O, la kainite KCl MgSO 4 3H 2 O, l'astrakhanite Na 2 SO 4 · MgSO 4 · 4H 2 O, etc. Le magnésium se trouve dans l'eau de mer (4 % de Mg dans le résidu sec), dans les saumures naturelles et dans de nombreuses eaux souterraines.

Reçu: La méthode industrielle habituelle pour produire du magnésium métallique est l'électrolyse d'une masse fondue d'un mélange de chlorures de magnésium anhydres MgCl 2, de sodium NaCl et de potassium KCl. Dans cette masse fondue, le chlorure de magnésium subit une réduction électrochimique :

MgCl 2 (électrolyse) = Mg + Cl 2.

Le métal en fusion est périodiquement retiré du bain d'électrolyse et de nouvelles portions de matières premières contenant du magnésium y sont ajoutées. Le magnésium ainsi obtenu contenant une quantité relativement importante d'impuretés, environ 0,1%, si nécessaire, le magnésium « brut » est soumis à une purification supplémentaire. À cette fin, on utilise un affinage électrolytique, une fusion sous vide à l'aide d'additifs spéciaux - des fondants qui «éliminent» les impuretés du magnésium, ou une distillation (sublimation) du métal sous vide. La pureté du magnésium raffiné atteint 99,999 % et plus.

Une autre méthode de production de magnésium a été développée : la méthode thermique. Dans ce cas, le coke est utilisé pour réduire l'oxyde de magnésium à haute température :

MgO + C = Mg + CO

ou du silicium. L'utilisation du silicium permet d'obtenir du magnésium à partir de matières premières telles que la dolomite CaCO 3 ·MgCO 3 sans séparation préalable du magnésium et du calcium. Les réactions suivantes se produisent avec la participation de la dolomite :

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

2MgO + 2CaO + Si = Ca2SiO4 + 2Mg.

L’avantage de la méthode thermique est qu’elle permet d’obtenir du magnésium d’une plus grande pureté. Pour obtenir du magnésium, on utilise non seulement des matières premières minérales, mais aussi de l'eau de mer.

Application: La majeure partie du magnésium extrait est utilisée pour produire divers alliages légers de magnésium. La composition de ces alliages, outre le magnésium, comprend généralement de l'aluminium, du zinc et du zirconium. Ces alliages sont assez résistants et sont utilisés dans la construction aéronautique, la fabrication d’instruments et à d’autres fins.

La haute activité chimique du magnésium métallique lui permet d'être utilisé dans la production thermique de magnésium de métaux tels que le titane, le zirconium, le vanadium, l'uranium, etc. Dans ce cas, le magnésium réagit avec l'oxyde ou le fluorure du métal obtenu, par exemple .

Histoire du magnésium

Le magnésium sous forme métallique a été obtenu pour la première fois par Humphry Davy en 1808. Un chimiste anglais a réalisé le processus d'électrolyse entre un mélange humide de magnésie blanche et d'oxyde de mercure, aboutissant à un alliage de mercure avec un métal inconnu (amalgame). Après avoir distillé du mercure, Davy a reçu une nouvelle substance - de la poudre métallique, appelée magnésium(calorisateur) . Deux décennies plus tard, en 1828, le Français A. Bussy obtenait du magnésium métallique pur.

Le magnésium est un élément du sous-groupe principal II du groupe III du tableau périodique éléments chimiques DI. Mendeleev, a le numéro atomique 12 et masse atomique 24.305. La désignation acceptée est Mg(du latin Magnésium).

Être dans la nature

En termes de teneur dans la croûte terrestre, le magnésium se classe au 8ème rang parmi minéraux, c'est très courant. Sources naturelles le magnésium se trouve dans l’eau de mer, les gisements de minéraux fossiles et les saumures.

Le magnésium est un métal léger et malléable, sa couleur est blanc argenté avec un éclat métallique distinct. Dans son état normal, il est recouvert d'un film d'oxyde de magnésium, qui peut être détruit en chauffant le métal à 600-650°C. Le magnésium brûle, émettant une flamme blanche aveuglante et formant de l'oxyde et du nitrure de magnésium.

Besoin quotidien en magnésium

Les besoins quotidiens en magnésium dépendent de l'âge, du sexe et condition physique personne. Pour un adulte en bonne santé, elle se situe entre 400 et 500 mg.

Les produits alimentaires contiennent différentes quantités de magnésium, nous les classerons par ordre décroissant de teneur en microélément bénéfique :

• céréales (et)
• produits laitiers, poisson,

Absorption du magnésium

Succion composés organiques La carence en magnésium se produit principalement dans le duodénum et le côlon ; en cas de consommation excessive de caféine, d'alcool, le corps perd une part importante de magnésium dans les urines.

Interaction avec les autres

Un équilibre entre le magnésium et le magnésium est important pour l'organisme, car ces minéraux sont responsables d'une santé normale. le tissu osseux et les dents. Les complexes vitamines-minéraux en pharmacie contiennent des quantités optimales de calcium et de magnésium.

Un manque de magnésium dans l’organisme peut être causé par une maladie rénale, une indigestion, la prise de diurétiques et de certains contraceptifs, ainsi qu’une consommation excessive d’alcool et de caféine. Les signes d'une carence en magnésium comprennent l'insomnie, l'irritabilité, les étourdissements, les palpitations cardiaques et les pics de tension artérielle, les maux de tête fréquents, la sensation de fatigue, les taches vacillantes devant les yeux, les crampes, les spasmes musculaires et la perte de cheveux.

Signes d'excès de magnésium

Les signes d’un excès de magnésium comprennent :

• diarrhée, nausées, vomissements
• somnolence, rythme cardiaque lent
• troubles de la coordination, de la parole
• assèchement des muqueuses (bouche et nez).

Le magnésium est important pour fonctionnement efficace nerfs et muscles, importants pour convertir la glycémie en énergie. Le magnésium maintient des dents saines, aide à prévenir la plaque dentaire, les calculs rénaux et vésicule biliaire, apporte un soulagement en cas d'indigestion. Le corps humain contient environ 21 g de magnésium.

Le magnésium normalise l'activité des systèmes cardiovasculaire et endocrinien du corps, la fonction cérébrale et aide à l'élimination des toxines et des métaux lourds.

Utilisations du magnésium dans la vie

Les composés de magnésium (alliages) sont utilisés dans la construction aéronautique et production automobile grâce à la résistance et à la légèreté des alliages de magnésium. Le magnésium est utilisé comme source de courant chimique en médecine, en guerre et en photographie.