Магний металл. Строение атома магния

Преобладающий промышленный способ получения магния - электролиз расплава смеси MgCl 2

MgCl 2 Mg 2+ 2Cl -

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

2MgCl 2 2Mg+ 2Cl 2

расплава

в безводных MgCl 2 , KCl, NaCl. Для получения расплава исполь­зуют обезвоженный карналлит или бимофит, а также MgCl 2 , полученный хлорированием MgO или как отход при производстве Ti.

Температура электролиза 700-720 о С, аноды графитовые, катоды стальные. Со­держание MgCl 2 в расплаве 5-8 %, при снижении концентрации до 4 % уменьшается выход магния по току, при повышении концентрации MgCl 2 вы­ше 8 % увеличивается расход электроэнергии. Для обеспечения оптимально­го содержания MgCl 2 периодически отбирают часть отработанного электро­лита и добавляют свежий карналлит или MgCl 2 . Жидкий магний всплывает на поверхность электролита, откуда его отбирают вакуумным ковшом. Изв­лекаемый магниевый сырец содержит 0,1% примесей. Для очистки от неме­таллических примесей магний переплавляют с флюсами - хлоридами или фторидами K,Ba,Na,Mg. Глубокую очистку осуществляют перегонкой в вакуу­ме, зонной плавкой, электролитическим рафинированием. В результате по­лучают магний чистотой 99,999 %.

Кроме магния при электролизе получают также Cl 2 . В термических спосо­бах получения магния сырьем служит магнезит или доломит, из которых прокаливанием получают MgO.2Mg+O 2 =2MgO . В реторных или вращающих печах с графитовыми или угольными нагревателями оксид восстанавливают до металла кремнием (силиконотермический способ) или CaC 2 (карбидотермический способ) при 1280-1300 о С, либо углеродом (карботермический способ) при темпратуре выше 2100 о С. В карботермическом способе (MgO+C Mg+CO) образующуяся смесь CO и паров магния быстро охлаждают при выходе из печи инертным газом для предотвращения обратной реакции с магнием.

Свойства магния.

Физические свойства магния.

Магний - серебристо-белый блестящий металл, сравнительно мягкий и пластичный, хороший проводник тепла и электричества. Почти в 5 раз легче меди, в 4,5 раза легче железа; даже алюминий в 1,5 раза тяжелее магния. Плавится магний при темпратуре 651 о С, но в обычных усло­виях расплавить его довольно трудно: нагретый на воздухе до 550 о С он вспыхивает и мгновенно сгорает ослепительно ярким пламенем. По­лоску магниевой фольги легко поджечь обыкновенной спичкой, а в атмос­фере хлора магний самовозгорается даже при комнатной температуре. При горении магния выделяется большое количество ультрафиолетовых лучей и тепла - чтобы нагреть стакан ледяной воды до кипения, нужно сжечь все­го 4 г магния.

Магний расположен в главной подгрупп второй группы периодической сис­темы элементов Д.И. Менделеева. Порядковый номер его - 12, атомный вес - 24,312. Электронная конфигурация атома магния в невозбужденном сос­тоянии 1S 2 2S 2 P 6 3S 2 ; валентными являются электроны наружного слоя, в соответствии с этим магний проявляет валентность II. В тесной связи со строением электронных оболочек атома магния находится его реакционная способность. Из-за наличия на внешней оболочке только двух электронов атом магния склонен легко отдавать их для получения устойчивой восьми­электронной конфигурации; поэтому магний в химическом отношении очень активен.

На воздухе магний окисляется, но образующаяся при этом окисная пленка предохраняет металл от дальнейшего окисления. Нормальный электронный потенциал магния в кислой среде равен -2,37в, в щелочной - 2,69в. В разбавленных кислотах магний растворяется уже на холоде. Во фтористо­водородной кислоте нерастворим вследствие образования пленки из труд­норастворимого в воде фторида MgF 2 ; в концентрированной серной кислоте почти нерастворим. Магний легко растворяется при действии растворов солей аммония. Растворы щелочей на него не действуют. Магний поступает в лаборатории в виде порошка или лент. Если поджечь магниевю ленту, то она быстро сгорает с ослепительной вспышкой, развивая высокую темпера­туру. Магниевые вспышки применяют в фотографии, в изготовлении освети­тельных ракет. Температура кипения магния 1107 о С, плотность = 1,74 г/см 3 , радиус атома 1,60 НМ.

Химические свойства магния.

Химические свойства магния довольно своеобразны. Он легко отнимает кислород и хлор у большинства элементов, не боится едких щелочей, со­ды, керосина, бензина и минеральных масел. 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. Особенно интенсивно идет реакция с водяным паром, нагретым выше 380 о С:

Mg 0 (тв)+H 2 + O(газ) Mg +2 O(тв)+H 2 0 (газ).

Поскольку продуктом этой реакции является водород ясно, что тушение горящего магния водой недопустимо: может произойти образование гремучей смеси водорода с кислородом и взрыв. Нельзя потушить горящий магний и углекислым газом: магний восстанавливает его до свободного углерода

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

Прекратить к горящему магнию доступ кислорода можно засыпав его пес­ком, хотя и с оксидом кремния (IV) магний взаимодействует, но со зна­чительно меньшим выделением теплоты:

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

этим и определяется возможность использования песка для тушения крем­ния. Опасность возгорания магния при интенсивном нагреве одна из при­чин, по которым его использование как технического материала ограниче­на.

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 HNO 3). Устойчивость магния к растворе­нию во фтороводородной кислоте объясняется просто: поверхность магния покрывается нерастворимой во фтороводородной кислоте пленкой фторида магния MgF 2 . Устойчивость магния к достаточно концентрированной серной кислоте и смеси ее с азотной кислотой объяснить сложнее, хотя и в этом случае причина кроется в пассивации поверхности магния. С растворами щелочей и гидроксида аммония магний практически не взаимодействует. А вот с растворами аммонийных солей реакция хотя и медленно, но происхо­дит:

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

Удивительного в этой реакции нет. Эта реакция та же по существу, что и реакция вытеснения металлами водорода из кислот. В одном из определе­ний кислотой называют вещество, диссоциирующее с образованием ионов водорода. Именно так может диссоциировать и ион NH4:

NH 4 + NH 3 +H +

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

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

При нагревании магния в атмосфере галогенов происходит воспламенение и образование галоидных солей.

Причина воспламенения - очень большое тепловыделение, как и в случае реакции магния с кислородом. Так при образовании 1 моль хлорида магния из магния и хлора выделяется 642 КДж. При нагревании магний соединяется с серой (MgS), и с азотом (Mg 3 N 2). При повышенном давлении и нагревании с водородом магний обра­зует гидрид магния

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

Большое сродство магния к хлору позволило создать новое металлургичес­кое производство - "магниетермию" - получение металлов в результате реакции

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

этим методом получают металлы, играющие очень важную роль в современ­ной технике - цирконий, хром, торий, бериллий. Легкий и прочный "ме­талл космической эры" - титан практически весь получают таким способом.

Сущность производства сводится к следующему: при получении металли­ческого магния электролизом расплава хлорида магния в качестве побоч­ного продукта образуется хлор. Этот хлор используют для получения хло­рида титана (IV) TiCl 4 , который магнием восстанавливается до металли­ческого титана

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

Образовавшийся хлорид магния вновь используется для производства маг­ния и т.д. На основе этих реакций работают титаномагниевые комбинаты. Попутно с титаном и магнием получают при этом и другие продукты, та­кие, как бертолетову соль KClO 3 , хлор, бром и изделия - фибролитовые и ксилитовые плиты, о которых будет сказано ниже. В таком комплексном производстве степень использования сырья, рентабельность производства высока, а масса отходов не велика, что особенно важно для охраны окру­жающей среды от загрязнений.

Наука, которая изучает эти элементы, — химия. Таблица Менделеева, опираясь на которую можно изучать данную науку, показывает нам, что протонов и нейтронов, содержащихся в атоме магния, по двенадцать. Это можно определить по порядковому номеру (он равен количеству протонов, а электронов будет столько же, если это нейтральный атом, а не ион).

Химические особенности магния также изучает химия. Таблица Менделеева также необходима для их рассмотрения, так как она показывает нам валентность элемента (в данном случае она равняется двум). Она зависит от группы, к которой относится атом. Кроме того, с ее помощью можно узнать, что молярная масса магния равняется двадцати четырем. То есть один моль данного металла весит двадцать четыре грамма. Формула магния очень проста — он состоит не из молекул, а из атомов, объединенных кристаллической решеткой.

Характеристика магния с точки зрения физики

Как и все металлы, кроме ртути, данное соединение имеет твердое агрегатное состояние в нормальных условиях. Оно обладает светло-серой окраской со своеобразным блеском. Данный металл имеет довольно высокую прочность. На этом физическая характеристика магния не заканчивается.

Рассмотрим температуру плавления и кипения. Первая равняется шестисот пятидесяти градусам по шкале Цельсия, вторая составляет тысяча девяносто градусов Цельсия. Можно сделать вывод, что это достаточно легкоплавкий металл. Кроме того, он очень легкий: его плотность — 1,7 г/см3.

Магний. Химия

Зная физические особенности данного вещества, можно перейти ко второй части его характеристики. Данный металл обладает средним уровнем активности. Это можно увидеть из электрохимического ряда металлов — чем пассивнее он, тем правее находится. Магний является одним из первых слева. Рассмотрим по порядку, с какими веществами он реагирует и как это происходит.

С простыми

К таковым относятся те, молекулы которых состоят только из одного химического элемента. Это и кислород, и фисфор, и сера, и многие другие. Сначала рассмотрим взаимодействие с оксигеном. Оно называется горением. При этом образуется оксид данного металла. Если сжечь два моля магния, потратив при этом один моль кислорода, получим два моля оксида. Уравнение данной реакции записывается следующим образом: 2Mg + О 2 = 2MgO. Кроме того, при горении магния на открытом воздухе образуется также его нитрид, так как данный металл параллельно реагирует с азотом, содержащимся в атмосфере.

При сжигании трех молей магния тратится один моль нитрогена, и в результате получаем один моль нитрида рассматриваемого металла. Уравнение такого рода химического взаимодействия можно записать таким образом: 3Mg + N 2 = Mg 3 N 2 .

Кроме того, магний способен реагировать и с другими простыми веществами, такими как галогены. Взаимодействие с ними происходит только при условии нагревания компонентов до очень высоких температур. В таком случае происходит реакция присоединения. К галогенам относятся такие простые вещества: хлор, йод, бром, фтор. И реакции называются соответствующе: хлорирование, йодирование, бромирование, фторирование. Как уже можно было догадаться, в результате таких взаимодействий можно получить хлорид, йодид, бромид, фторид магния. К примеру, если взять один моль магния и столько же йода, получим один моль йодида данного металла. Выразить эту химическую реакцию можно с помощью следующего уравнения: Mg + І 2 = MgI 2 . По такому же принципу проводится и хлорирование. Вот уравнение реакции: Mg + Cl 2 = MgCl 2 .

Кроме этого, металлы, в том числе и магний, реагируют с фосфором и серой. В первом случае можно получить фосфид, во втором — сульфид (не путать с фосфатами и сульфатами!). Если взять три моля магния, добавить к нему два моля фосфора и разогреть до нужной температуры, образуется один моль фосфида рассматриваемого металла. Уравнение данной химической реакции выглядит следующим образом: 3Mg + 2Р = Mg 3 P 2 . Точно так же, если смешать магний и серу в одинаковых молярных пропорциях и создать необходимые условия в виде высокой температуры, получим сульфид данного металла. Уравнение подобного химического взаимодействия можно записать так: Mg + S = MgS. Вот мы и рассмотрели реакции этого металла с другими простыми веществами. Но химическая характеристика магния на этом не заканчивается.

Реакции со сложными соединениями

К таким веществам относятся вода, соли, кислоты. С разными группами металлы реагируют по-разному. Рассмотрим все по порядку.

Магний и вода

При взаимодействии данного металла с самым распространенным химическим соединением на Земле образуется оксид и водород в виде газа с резким неприятным запахом. Для проведения такого рода реакции компоненты также нужно нагреть. Если смешать по одному молю магния и воды, получим по столько же оксида и водорода. Уравнение реакции записывается следующим образом: Mg + Н 2 О = MgO + Н 2 .

Взаимодействие с кислотами

Как и другие химически активные металлы, магний способен вытеснять атомы гидрогена из их соединений. Такого рода процессы называются В таких случаях происходит замена атомами металлов атомов гидрогена и формирование соли, состоящей из магния (или другого элемента) и кислотного осадка. Например, если взять один моль магния и добавить его к в количестве два моля, образуется один моль хлорида рассматриваемого металла и столько же водорода. Уравнение реакции будет выглядеть так: Mg + 2HCl = MgCl 2 + Н 2 .

Взаимодействие с солями

Как из кислот образуются соли, мы уже рассказали, но характеристика магния с точки зрения химии подразумевает и рассмотрение его реакций с солями. В данном случае взаимодействие может произойти, только если металл, входящий в состав соли, менее активен, чем магний. К примеру, если взять по одному молю магния и сульфата меди, получим сульфат рассматриваемого металла и чистую медь в равном молярном соотношении. Уравнение такого рода реакции можно записать в следующем виде: Mg + CuSO 4 = MgSO 4 + Cu. Здесь проявляются восстановительные свойства магния.

Применение данного металла

Благодаря тому что он по многим параметрам превосходит алюминий — легче его приблизительно в три раза, но при этом в два раза прочнее, он получил широкое распространение в различных отраслях промышленности. В первую очередь это авиастроение. Здесь сплавы на основе магния занимают первое место по популярности среди всех используемых материалов. Кроме того, он используется в химической промышленности в качестве восстановителя для добывания некоторых металлов из их соединений. Благодаря тому что при горении магний образует очень мощную вспышку, его используют в военной промышленности для изготовления сигнальных ракет, светошумовых боеприпасов и др.

Получение магния

В основном сырьем для этого служит хлорид рассматриваемого металла. Делается это путем электролиза.

Качественная реакция на катионы данного металла

Это специальная процедура, предназначенная для того, чтобы определить присутствие ионов какого-либо вещества. Чтобы протестировать раствор на наличие соединений магния, можно добавить к нему карбонат калия или натрия. В результате образуется белый осадок, который легко растворяется в кислотах.

Где этот металл можно найти в природе?

Данный химический элемент является довольно распространенным в природе. Земная кора почти на два процента состоит из этого металла. Он встречается в составе многих минералов, таких как карналлит, магнезит, доломит, тальк, асбест. Формула первого минерала выглядит так: KCl.MgCl 2 .6Н 2 О. Он выглядит как кристаллы голубоватого, бледно-розового, блекло-красного, светло-желтого либо прозрачного цвета.

Магнезит — это его химическая формула — MgCO 3 . Он имеет белую окраску, но в зависимости от примесей, может иметь серый, бурый или желтый оттенок. Доломит имеет следующую химическую формулу: MgCO 3 .СаСО 3 . Это желтовато-серый либо минерал, обладающий стеклянным блеском.

Тальк и асбест имеют более сложные формулы: 3MgO.4SiO 2 .Н 2 О и 3MgO.2SiO 2 .2Н 2 О соответственно. Благодаря своей высокой жароустойчивости они широко используются в промышленности. Кроме того, магний входит в химический состав клетки и структуру многих органических веществ. Это мы рассмотрим подробнее.

Роль магния для организма

Данный химический элемент важен как для растительных, так и для животных существ. Магний для организма растений просто жизненно необходим. Так же, как железо является основой гемоглобина, нужного для жизни животных, так магний представляет собой главный компонент хлорофилла, без которого не может существовать растение. Данный пигмент участвует в процессе фотосинтеза, при котором в листьях синтезируются из неорганических соединений питательные вещества.

Магний для организма животных также очень нужен. Массовая доля данного микроэлемента в клетке — 0,02-0,03%. Несмотря на то что его так мало, он выполняет очень важные функции. Благодаря ему поддерживается структура таких органоидов, как митохондрии, отвечающие за клеточное дыхание и синтез энергии, а также рибосомы, в которых образуются белки, необходимые для жизнедеятельности. Кроме того, он входит в химический состав многих ферментов, которые нужны для внутриклеточного обмена веществ и синтеза ДНК.

Для организма в целом магний необходим, чтобы принимать участие в обмене глюкозы, жиров и некоторых аминокислот. Также с помощью данного микроэлемента может передаваться нервный сигнал. Кроме всего вышеперечисленного, достаточное содержание магния в организме снижает риск сердечных приступов, инфарктов и инсультов.

Симптомы повышенного и пониженного содержания в организме человека

Недостаток магния в организме проявляется такими основными признаками, как повышенное артериальное давление, усталость и низкая работоспособность, раздражительность и плохой сон, ухудшение памяти, частое головокружение. Также может наблюдаться тошнота, судороги, дрожь в пальцах, спутанность сознания — это признаки очень пониженного уровня поступления с едой данного микроэлемента.

Недостаток магния в организме приводит к частым респираторным заболеваниям, нарушениям в работе сердечно-сосудистой системы, а также диабету второго типа. Далее рассмотрим содержание магния в продуктах. Чтобы избежать его недостатка, нужно знать, какая еда богата данным химическим элементом. Нужно учитывать еще и то, что многие из этих симптомов могут проявляться и при обратном случае - избытке магния в организме, а также при недостатке таких микроэлементов, как калий и натрий. Поэтому важно внимательно пересмотреть свой рацион и разобраться в сути проблемы, лучше всего это сделать с помощью специалиста-диетолога.

Как было упомянуто выше, данный элемент является основной составляющей хлорофилла. Поэтому можно догадаться, что большое его количество содержится в зелени: это сельдерей, укроп, петрушка, цветная и белокочанная капуста, листья салата и т. д. Также это многие крупы, в особенности гречка и пшено, а еще овсянка и ячневая. Кроме того, данным микроэлементом богаты орехи: это и кешью, и грецкий орех, и арахис, и фундук, и миндаль. Также большое количество рассматриваемого металла содержится в бобовых, таких как фасоль и горох.

Немало его содержится и в составе водорослей, к примеру в морской капусте. Если употребление данных продуктов происходит в нормальном количестве, то ваш организм не будет испытывать недостатка в рассмотренном в этой статье металле. Если же у вас нет возможности регулярно кушать еду, перечисленную выше, то лучше всего приобрести пищевые добавки, в состав которых входит этот микроэлемент. Однако перед этим нужно обязательно проконсультироваться с врачом.

Вывод

Магний - один из самых важных металлов в мире. Он нашел широкое применение в многочисленных отраслях промышленности - от химической до авиационной и военной. Более того, он очень важен с биологической точки зрения. Без него невозможно существование ни растительных, ни животных организмов. Благодаря данному химическому элементу, осуществляется процесс, дающий жизнь всей планете, - фотосинтез.

IIA группа содержит только металлы – Be (бериллий), Mg (магний), Ca (кальций), Sr (стронций), Ba (барий) и Ra (радий). Химические свойства первого представителя этой группы — бериллия — наиболее сильно отличаются от химических свойств остальных элементов данной группы. Его химические свойства во многом даже более схожи с алюминием, чем с остальными металлами IIA группы (так называемое «диагональное сходство»). Магний же по химическим свойствами тоже заметно отличается от Ca, Sr, Ba и Ra, но все же имеет с ними намного больше сходных химических свойств, чем с бериллием. В связи со значительным сходством химических свойств кальция, стронция, бария и радия их объединяют в одно семейство, называемое щелочноземельными металлами .

Все элементы IIA группы относятся к s -элементам, т.е. содержат все свои валентные электроны на s -подуровне. Таким образом, электронная конфигурация внешнего электронного слоя всех химических элементов данной группы имеет вид ns 2 , где n – номер периода, в котором находится элемент.

Вследствие особенностей электронного строения металлов IIA группы, данные элементы, помимо нуля, способны иметь только одну единственную степень окисления, равную +2. Простые вещества, образованные элементами IIA группы, при участии в любых химических реакциях способны только окисляться, т.е. отдавать электроны:

Ме 0 – 2e — → Ме +2

Кальций, стронций, барий и радий обладают крайне высокой химической активностью. Простые вещества, образованные ими, являются очень сильными восстановителями. Также сильным восстановителем является магний. Восстановительная активность металлов подчиняется общим закономерностям периодического закона Д.И. Менделеева и увеличивается вниз по подгруппе.

Взаимодействие с простыми веществами

с кислородом

Без нагревания бериллий и магний не реагируют ни с кислородом воздуха, ни с чистым кислородом ввиду того, что покрыты тонкими защитными пленками, состоящими соответственно из оксидов BeO и MgO. Их хранение не требует каких-либо особых способов защиты от воздуха и влаги, в отличие от щелочноземельных металлов, которые хранят под слоем инертной по отношению к ним жидкости, чаще всего керосина.

Be, Mg, Ca, Sr при горении в кислороде образуют оксиды состава MeO, а Ba – смесь оксида бария (BaO) и пероксида бария (BaO 2):

2Mg + O 2 = 2MgO

2Ca + O 2 = 2CaO

2Ba + O 2 = 2BaO

Ba + O 2 = BaO 2

Следует отметить, что при горении щелочноземельных металлов и магния на воздухе побочно протекает также реакция этих металлов с азотом воздуха, в результате которой, помимо соединений металлов с кислородом, образуются также нитриды c общей формулой Me 3 N 2 .

с галогенами

Бериллий реагирует с галогенами только при высоких температурах, а остальные металлы IIA группы — уже при комнатной температуре:

Мg + I 2 = MgI 2 – иодид магния

Са + Br 2 = СаBr 2 – бромид кальция

Ва + Cl 2 = ВаCl 2 – хлорид бария

с неметаллами IV–VI групп

Все металлы IIA группы реагируют при нагревании со всеми неметаллами IV–VI групп, но в зависимости от положения металла в группе, а также активности неметаллов требуется различная степень нагрева. Поскольку бериллий является среди всех металлов IIA группы наиболее химически инертным, при проведении его реакций с неметаллами требуется существенно бо льшая температура.

Следует отметить, что при реакции металлов с углеродом могут образовываться карбиды разной природы. Различают карбиды, относящиеся к метанидам и условно считающимися производными метана, в котором все атомы водорода замещены на металл. Они так же, как и метан, содержат углерод в степени окисления -4, и при их гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями одним из продуктов является метан. Также существует другой тип карбидов – ацетилениды, которые содержат ион C 2 2- , фактически являющийся фрагментом молекулы ацетилена. Карбиды типа ацетиленидов при гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями образуют ацетилен как один из продуктов реакции. То, какой тип карбида – метанид или ацетиленид — получится при взаимодействии того или иного металла с углеродом, зависит от размера катиона металла. С ионами металлов, обладающих малым значением радиуса, образуются, как правило, метаниды, с ионами более крупного размера – ацетилениды. В случае металлов второй группы метанид получается при взаимодействии бериллия с углеродом:

Остальные металлы II А группы образуют с углеродом ацетилениды:

С кремнием металлы IIA группы образуют силициды — соединения вида Me 2 Si, с азотом – нитриды (Me 3 N 2), фосфором – фосфиды (Me 3 P 2):

с водородом

Все щелочноземельные металлы реагируют при нагревании с водородом. Для того чтобы магний прореагировал с водородом, одного нагрева, как в случае со щелочноземельными металлами, недостаточно, требуется, помимо высокой температуры, также и повышенное давление водорода. Бериллий не реагирует с водородом ни при каких условиях.

Взаимодействие со сложными веществами

с водой

Все щелочноземельные металлы активно реагируют с водой с образованием щелочей (растворимых гидроксидов металлов) и водорода. Магний реагирует с водой лишь при кипячении вследствие того, что при нагревании в воде растворяется защитная оксидная пленка MgO. В случае бериллия защитная оксидная пленка очень стойкая: с ним вода не реагирует ни при кипячении, ни даже при температуре красного каления:

c кислотами-неокислителями

Все металлы главной подгруппы II группы реагируют с кислотами-неокислителями, поскольку находятся в ряду активности левее водорода. При этом образуются соль соответствующей кислоты и водород. Примеры реакций:

Ве + Н 2 SO 4(разб.) = BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr = MgBr 2 + H 2

Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2

c кислотами-окислителями

− разбавленной азотной кислотой

С разбавленной азотной кислотой реагируют все металлы IIA группы. При этом продуктами восстановления вместо водорода (как в случае кислот-неокислителей) являются оксиды азота, преимущественно оксид азота (I) (N 2 O), а в случае сильно разбавленной азотной кислоты – нитрат аммония (NH 4 NO 3):

4Ca + 10HNO 3( разб .) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4Mg + 10HNO 3(сильно разб.) = 4Mg(NO 3) 2 + NН 4 NO 3 + 3H 2 O

− концентрированной азотной кислотой

Концентрированная азотная кислота при обычной (или низкой) температуре пассивирует бериллий, т.е. в реакцию с ним не вступает. При кипячении реакция возможна и протекает преимущественно в соответствии с уравнением:

Магний и щелочноземельные металлы реагируют с концентрированной азотной кислотой с образованием большого спектра различных продуктов восстановления азота.

− концентрированной серной кислотой

Бериллий пассивируется концентрированной серной кислотой, т.е. не реагирует с ней в обычных условиях, однако реакция протекает при кипячении и приводит к образованию сульфата бериллия, диоксида серы и воды:

Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Барий также пассивируется концентрированной серной кислотой вследствие образования нерастворимого сульфата бария, но реагирует с ней при нагревании, сульфат бария растворяется при нагревании в концентрированной серной кислоте благодаря его превращению в гидросульфат бария.

Остальные металлы главной IIA группы реагируют с концентрированной серной кислотой при любых условиях, в том числе на холоду. Восстановление серы может происходить до SO 2 , H 2 S и S в зависимости от активности металла, температуры проведения реакции и концентрации кислоты:

Mg + H 2 SO 4( конц .) = MgSO 4 + SO 2 + H 2 O

3Mg + 4H 2 SO 4( конц .) = 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Ca + 5H 2 SO 4( конц .) = 4CaSO 4 +H 2 S + 4H 2 O

с щелочами

Магний и щелочноземельные металлы со щелочами не взаимодействуют, а бериллий легко реагирует как растворами щелочей, так и с безводными щелочами при сплавлении. При этом при осуществлении реакции в водном растворе в реакции участвует также и вода, а продуктами являются тетрагидроксобериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и газообразный водород:

Be + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 — тетрагидроксобериллат калия

При осуществлении реакции с твердой щелочью при сплавлении образуются бериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и водород

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 — бериллат калия

с оксидами

Щелочноземельные металлы, а также магний могут восстанавливать менее активные металлы и некоторые неметаллы из их оксидов при нагревании, например:

Метод восстановления металлов из их оксидов магнием называют магниетермией.

Сама по себе нормальная концентрация магния в организме еще не гарантирует хорошее самочувствие, высокий иммунитет, отсутствие заболеваний и хорошую работоспособность. Не менее важно взаимодействие микроэлемента с другими веществами, ведь функции одних могут отрицательно влиять на функции других.

Избегайте сочетания магния с:

• Кальцием. Он может уменьшить усвоение магния, поскольку оба металла всасываются в кишечнике одинаковым путем. Чтобы этого не случилось, нужно соблюдать пропорцию кальция и магния в рационе 2:1.
• Жирными продуктами. Чем выше процент жира в блюде, тем хуже усваивается магний. Взаимодействуя с жирными кислотами, магний образует мылоподобные соли, которые не перерабатываются органами пищеварения, из-за чего начинаются запоры или диарея.
• Высоковолокнистыми продуктами, так как они блокируют усвоение магния. Волокнистая пища богата оксалатами и солями фитиновой кислоты, которые плохо перевариваются в кишечнике и мешают всасыванию других веществ.
• Фолиевой кислотой. Она увеличивает активность ферментов, для работы которых нужен магний. Затраты микроэлемента увеличиваются, из-за чего возникает его дефицит.
• Железом . Оба металла одновременно не усваиваются.
• Холекальциферолом (витамином D3). Он помогает усвоиться в кишечнике не только магнию, но и кальцию. Вместе микроэлементы плохо сочетаются – только в пропорции 2:1 (с преобладанием магния). В противном случае развивается дефицит последнего.

Особенности усваивания магния

Магний всасывается в двенадцатиперстной кишке и частично в толстом кишечнике. Органические соединения элемента – комплексы с аминокислотами и органическими кислотами (лактат и цитрат магния) усваиваются лучше, чем неорганические соли (сульфат магния).

Основные функции в организме

Главная задача магния в организме – ускорение метаболизма (обмена веществ) и формирование костной ткани. Однако этим функциональный потенциал химического элемента не ограничивается. Благодаря магнию:

• повышается иммунная активность клеток, вот почему химический элемент должен присутствовать в рационе маленьких деток (иначе иммунная система даст сбой);
• поддерживается стабильность генетической информации, содержащейся в молекулах ДНК и РНК. Если нарушено усвоение магния в организме или его недостаточно, белковые структуры могут мутировать;
• замедляется синтез гистамина в тучных клетках. Гистамин – гормон, отвечающий за все обменные процессы в организме. Он контролирует деятельность дыхательной системы, опорно-двигательного аппарата, состояние кожных покровов, работу сердца и органов чувств. Вот почему при аллергических реакциях, когда высвобождается гистамин, появляются такие симптомы как сухой кашель, слезоточивость, покраснение. Чем больше гистамина, тем более выражены симптомы. В острой форме аллергии кашель переходит в приступ удушья или анафилактический шок. Слезоточивость – в воспаление конъюнктивы. Воспаление кожных покровов – в сухую экзему (трещинки и эрозии на коже, которые чешутся и кровоточат). Спазм гладкой мускулатуры (выстилает внутренние органы) провоцирует удушье и отек Квинке;
• регулируется сердечный ритм. Сердце – выносливый орган, но и ему нужно отдыхать. При помощи магния уменьшается сократимость миокарда, снижается частота сердечных сокращений и высокое артериальное давление;
• повышается минеральная плотность костей. У детей преобладает хрящевая ткань, которая постепенно покрывается минералами и окостеневает. Чем толще защитный «минеральный» слой, тем меньше риск переломов. Помогают в этом магнию кальций и фосфор.

А еще магний стимулирует работу ферментов. Пептидаза, фосфатаза, карбоксилаза, фосфорилаза, холинэстераза, пируваткиназа, декарбоксилаза и кетокислоты – своего рода «подопечные» магния.

В присутствии магния синтезируются не только нуклеиновые кислоты, жиры, белки, витамины группы В , коллаген. Он отвечает за ресинтез (восстановление) молекулы АТФ. Последняя – главная единица энергии. Ее запасы в организме малы, поэтому для поддержания деятельности молекулу АТФ нужно постоянно восстанавливать из продуктов распада, в чем и помогает магний

Благодаря магнию поддерживается баланс калия, кальция, натрия. Химические элементы отвечают за передачу импульсов от нервных волокон к мышцам. Если концентрация одного из них увеличивается или уменьшается, импульс не передается или передается с опозданием. Слаженная работа мышц – результат работы магния.

То же самое происходит в головном мозгу – магний стабилизирует процессы торможения и возбуждения.

Если в организме много холестерина, значит, нарушено усвоение магния. Химический элемент способствует выведению токсинов и конечных продуктов метаболизма (обмена веществ), регулирует уровень глюкозы (сахарный диабет – результат дефицита магния). Благодаря обмену, кальций не откладывается в почках, жёлчном пузыре, мочеточниках и костях.

Дефицит магния чреват «сгущением» крови из-за скопления тромбоцитов, он в ежедневном рационе улучшает «текучесть» крови.

Магний поддерживает клеточное дыхание – молекулы кислорода запасаются в митохондриях (кислородных «депо») и освобождаются во время обменных процессов.

Недостаток магния чреват бессонницей, мигренями, тревожностью, нервными расстройствами.

Источник магния

• полчашки миндаля – 136;
• сырой шпинат: 1 чашка сырого –30, 1 чашка вареного – 1157;
• орехи и семена кабачка и тыквы: полчашки – 325;
• бобы и чечевица: 1 чашка вареных – 148;
• коричневый рис: 1 чашка – 86;
• авокадо: 1 шт. – 58;
• натуральный йогурт: 1 чашка – 47;
• бананы: 1 шт. – 32;
• инжир: полчашки сушеного – 51;
• тёмный шоколад: плитка 100 г – 280.

Совет! Корректируйте рацион в зависимости от сезона. Зимой включайте в меню мед, изюм, курагу, чернослив, финики, орехи, какао и каши. Весной балуйте организм зеленью: петрушкой, укропом, шпинатом и зеленым салатом

Вишня, черная смородина и бобовые – лучшие летние лакомства. Осенью налегайте на арбузы, морковь и свеклу.

Помните, что при помоле зерновых и термической обработке пищи теряется около 80% магния. В продуктах, предназначенных для длительного хранения, магния нет. Учитывайте это при составлении рациона, чтобы недостаток магния не сказался на здоровье и работоспособности.

Как сохранить магний в пище

Минимум термической обработки – залог сохранения магния в продуктах питания. Делайте овощные и фруктовые салаты, добавляйте в них семена и орехи. Экспериментируйте с заправками. Например, смешивайте кедровое, кунжутное, горчичное, оливковое масло с цитрусовыми и чесноком.

Сочетание с другими веществами

При дефиците витамина Е уровень магния в тканях понижается.

При злоупотреблении алкоголем, курении, увлечении кофе магний усиленно выводится через почки.

Сладкоежки также в группе риска. Чем больше потребляете глюкозы, тем больше магний вынужден работать (стимулирует выделение инсулина).

Не увлекайтесь белковыми диетами. Магний нужен для расщепления белков, поэтому нагрузка на него возрастает. Чем больше белка в рационе, тем больше должно быть магния.

Употребляйте витамины группы В вместе с магнием, который участвует в образовании тиаминпирофосфата. Без него другие витамины группы В не усваиваются.

Суточная норма

• до 6 месяцев – 30;

• от 6 до 12 месяцев – 75;
• от 1 до 3 лет – 80;
• от 4 до 8 лет – 130;
• от 9 до 13 лет – 240.

Подростки (14-18 лет), мг:

• юноши – 410;
• девушки – 360.

Взрослые, мг:

• мужчины: 19-30 лет – 400; 31 и старше – 420;
• женщины: 19-30 лет – 310; 31 и старше – 320;
• беременные: до 18 лет – 400; 19-30 лет – 350; 31 и старше – 360;
• кормящие грудью: до 18 лет – 360; 19-30 лет – 310; 31 и старше – 320.

Чем опасен недостаток магния в организме

Недостаток магния в организме опасен следующим состоянием:

• Ослабленный иммунитет. Иммунная система синтезирует специфические клетки, которые идентифицируют и нейтрализуют чужеродные белковые структуры. Если этих клеток недостаточно или их функции нарушены, человек часто болеет, а обычный насморк быстро переходит в инфекционное заболевание. Чтобы преодолеть инфекцию организм задействует дополнительные резервы. Период выздоровления после аллергического ринита затягивается.
• Постоянная усталость. Магний контролирует не только передачу нервных импульсов к мышцам, но и процессы возбуждения и торможения в головном мозгу. Дефицит химического элемента чреват бессонницей, из-за чего организм не успевает восполнить энергетические ресурсы. Затяжные сезонные депрессии, снижение работоспособности, тревожность, фобии, беспокойства – звенья одной цепи.
• Блики перед глазами, головокружение. Из-за недостатка сна нарушается зрение и концентрация внимания. Отсутствие полноценного сна более двух суток чревато галлюцинациями.
• Мышечные спазмы, судороги. Дефицит магния чреват нарушением работы калиево-натриевого насоса, который регулирует передачу импульсов от нервных окончаний к мышечным волокнам. Признаки дефицита магния – нарушение координации движений, потеря выносливости, заторможенная реакция.
• Нарушение сердечного ритма. Сердце состоит их мышечной ткани. Если нарушается баланс калия и натрия, мышечные волокна произвольно сокращаются, начинается тахикардия (учащенное сердцебиение), шумы в сердце.

Усвоение кальция зависит от количества магния. Если последнего мало, нарушается работа органов желудочно-кишечного тракта (запоры, диарея, тошнота, метеоризм, рвота, спастические боли в животе). Ухудшается состояние кожи и волос, ногтевые пластины слоятся и ломаются.

Недостаток магния может быть спровоцирован факторами, описанными ниже.

• соблюдением монодиет, голодание;
• недостаточное содержание магния в ежедневном рационе;
• чрезмерное употребление кальциевой, белковой и липидной (жирной пищи);
• хронический алкоголизм, курение;
• гормональная контрацепция;
• недостатком витаминов В1, В2, В6 в ежедневном рационе.

Практически всегда гипомагниемия возникает на фоне патологий внутренних органов.

Внутренние факторы:

• нарушение всасывания химического элемента из-за диареи или тонкокишечных свищей;
• заболевания почек;
• сахарный диабет со стабильно высоким уровнем сахара в крови;
• инфаркт миокарда;
• гиперфункция щитовидной и паращитовидной желёз:
• недостаточность кровообращения (застой крови, повышенная «вязкость»;
• цирроз печени;
• повышенный синтез альдостерона (гормон надпочечников).

Далеко не все лекарственные препараты сочетаются с магнием. Мочегонные (диуретики), глюкокортикостероиды, цитостатические препараты и эстрогены выводят магний из организма.

Как восполнить дефицит магния в организме

Главные источники магния – соль, продукты питания и жесткая питьевая вода. При недостатке элемента налегайте на крупы (овсянка, гречка, коричневый рис, ячневая и пшенная крупа, пророщенные зерна пшеницы, рисовые и пшеничные отруби). Восполнить дефицит магния помогут темный шоколад, ржаной хлеб, авокадо, морская капуста, орехи, сухофрукты, бобовые.

Лекарственные растения – дополнительный источник магния. В крапиве, настойках и сиропе алое вера, плодах шиповника и черноплодной рябине его ничуть не меньше, чем в крупах.

Лечебная и столовая минеральная вода ликвидирует дефицит магния.

Совет! Магний усваивается только в сочетании витаминов группы В и кальция. Употребляйте больше творога, молока, отрубного хлеба, рыбы, круп и яиц. Полноценный сон, высокая работоспособность, хорошая память и физическая выносливость гарантированы

Увеличьте в рационе количество продуктов, содержащих магний, если:

• физически и эмоционально устаете. Авралы на работе не страшны, если каждый день на обед кушать гречневую кашу и листовой салат с морковью;
• ждете малыша или кормите грудью. Иммунитет крохи и мамы зависит от правильного рациона, а у 81,2% беременных диагностируют дефицит магния;
• готовитесь к соревнованиям. Профессиональные спортсмены употребляют магнийсодержащие препараты, но и не забывают о сухофруктах и злаковых;
• увлекаетесь натуральным кофе и зеленым чаем или принимаете диуретики (мочегонные препараты). Все они не только выводят лишнюю жидкость из организма, но и вымывают питательные вещества. Магний не исключение;
• воспитываете гиперактивных детей. Растущему организму магний нужен для формирования всех функциональных систем;
• боретесь с сухой и шелушащейся кожей. Магний участвует в синтезе коллагена, который отвечает за плотность и прочность соединительной тканей и эластичность кожи.

Опасен ли избыток магния

Несмотря на широкий функциональный потенциал химического элемента, его переизбыток чреват патологическими состояниями.

Переизбыток магния диагностируют:

• по нарушению речи, заторможенности и потере координации;
• сонливости и замедлению частоты сердечных сокращений;
• сухости слизистых оболочек;
• болям в животе;
• пониженному давлению;
• нарушению работы органов желудочно-кишечного тракта (тошнота, рвота, диарея).

В тяжелых случаях гипермагнемия (переизбыток магния) приводит к параличу дыхания и остановке сердца.

Причины избытка магния связаны с патологией внутренних органов. При почечной недостаточности, повышенном катаболизме (распаде) белков, не лечебном диабетическом ацидозе количество магния в рационе сокращают.

Переизбыток магния диагностируют при неконтролируемом употреблении препаратов – чаще всего при самостоятельном увеличении дозы лекарства при пропуске очередного приема.

Реже всего причинами переизбытка элемента бывают сахарный диабет второго типа, обширные травмы с размозжением тканей, патологии, спровоцированные радиационным излучением или приемом цитостатиков.

Помните! Максимальная суточная доза магния – 800 мг. Превышение дозы на 10-50 мг чревато хронической усталостью, камнями в почках, гипертиреозом, псориазом

Препараты, содержащие магний

Магний и кальций – главные участники мышечного сокращения. В их присутствии импульсы передаются от нервного волокна к мышечному. Уменьшение концентрации одного микроэлемента чревато нарушением координации движения, потерей тонуса сосудов и спазмами.

Самостоятельно магний назначают редко – чаще вместе с кальцием (пропорция 2:1). Принимать его противопоказано при:

• повышенной чувствительности к компонентам препарата;
• тяжелой почечной или надпочечной недостаточности (клиренс креатинина менее 30 мл/мин.).
• фенилкетонурии;
• наследственной галактоземии, синдроме мальабсорбции глюкозы и галактозы или недостаточности лактазы (в связи и с присутствием в составе препарата лактозы);
• одновременном приеме с Леводопой.

Детям до 6 лет препараты магния не назначают, так как их эффективность и безопасность не подтверждены.

Особенности приема препаратов, описаны ниже.

• принимаются с витамином В6, так как усиливают действие друг друга. Последний помогает магнию проникать в клетки, запасаться внутри и усиливает его функции;
• не сочетаются с железом. Феррум ухудшает всасывание магния. Чтобы не мешать усвоению микроэлементов, принимайте железо и магний с интервалом 2-3 часа. Аналогичная ситуация с препаратами Натрия фторида и Тетрациклином;
• принимаются во время или после еды. Если принимать магний между приемами пищи, начнется диарея и вздутие.

Особенности приема при беременности, описаны ниже.

Во время беременности назначают комбинацию магний + витамин В6. Препараты расслабляют мускулатуру матки и понижают ее тонус, предотвращая прерывание беременности.

Благодаря магнию поддерживаются функции плаценты и баланс в свертывающей системе крови, укрепляются соединительные ткани, контролируется артериальное давление.

Витамин В6 поддерживает полноценный рост и развитие плода, способствует нормальному развитию нервной системы.

При выборе препаратов магния учитывают форму выпуска, количество «элементарного» магния (в чистом виде), биологическую доступность и сочетание с другими элементами.

Количество «элементарного» магния зависит от химического соединения, использованного производителем в качестве источника магния,%:

• Глюконат магния – 5,8 (за 100% принято 100 мг препарата);
• Хлорид магния – 12;
• Цитрат магния – 16,2;
• Глицинат магния – 50;
• Оксид магния – 60,3.

Совет! Выбирая препарат, обращайте внимание сначала на комбинацию веществ, затем – количество «элементарного» магния. Чем выше процент последнего, тем эффективнее препарат

Обзор препаратов, подан ниже.

Магния сульфат. Формы выпуска: раствор в ампулах для внутривенного или внутримышечного введения, порошок.

Раствор в ампулах. Показания: гипертонический криз, поздний токсикоз у беременных, судорожный синдром, купирование эпилептического статуса.

Противопоказания: чувствительность к магнию, артериальная гипотензия, AV блокада и дефицит кальция.

Дозировка:

• при гипертонических или судорожных состояниях – 5-20 мл 25% раствора внутримышечно или внутривенно;
• при отравлениях ртутью или мышьяком – 5-10% раствор внутривенно по 5-10 мл.

Важно! Препарат принимают по назначению и под контролем врача

Порошок. Показания: аритмия, неврологические нарушения, гестоз беременных, отравление тяжелыми металлами, запоры, накопление и застой желчи.

При запорах принимают орально по 10-30 г на полстакана воды. Для детей доза рассчитывается по грамму на каждый год жизни.

При застоях желчи принимают 25% раствор по 1 столовой ложке три раза в день.

Магне-В6. Форма выпуска: таблетки, раствор для приема внутрь.

Показания: дефицит магния.

Дозировка: для взрослых –6-8 таблеток в день или 3-4 ампулы раствора;

для детей – 4-6 таблеток в день или от одной до 4-х ампул раствора.

Важно! Препарат принимают под контролем врача при беременности и недостаточной функции почек

Аналоги Магния В6 –любые комбинации макроэлемента с витамином В6.

Самые популярные препараты: таблетки Доппельгерц с витаминами группы В, Магнелис В6, Магвит, Магний плюс В6 и др.

Магнерот. Основа препарата – комплекс магния и Оротовой кислоты, которая активизирует обмен веществ и стимулирует рост клеток, сохраняет магний в клетке и усиливает его действие.

Форма выпуска: таблетки по 500 мг.

Показания: риск развития инфаркта, сердечная недостаточность, атеросклероз и спастические состояния, судороги икроножных мышц.

Таблетки принимают в течение 4-6 недель.

Дозировка:

• первые 7 дней – по 2 таблетки три раза в день;
• следующие недели – по 1 таблетке 2-3 раза в день;
• при ночных судорогах – один раз вечером по 2-3 таблетки.

Цитрат магния (натурал калм). Форма выпуска – водный раствор карбоната магния и лимонной кислоты.

Действие: нормализует кислотно-щелочной баланс при ацидозе и гипоксии.

В одной чайной ложке препарата содержится 205 мг «элементарного» (чистого) магния.

Дозировка:

• детям до 10 лет – по 1/4 чайной ложки 1–2 раза в день;
• детям старше 10 лет до 1/2–1 чайной ложки (если нет диареи).

Аддитива Магний. Действие: нормализует и активирует обменные процессы.

Показания: утомляемость, расстройства сна, боли и спазмы мышц; интенсивные физические нагрузки, период быстрого роста у детей; профилактика атеросклероза, инфаркта миокарда, оксалатного уролитиаза.

Выпускается в таблетках для приготовления шипучего напитка (тубы по 10 и 20 шт.).

Противопоказания: гиперчувствительность, фенилкетонурия.

Дозировка: в день – 1 таблетка, растворенная в стакане воды.

Препараты магния и калия, описаны ниже.

Панангин. Выпускается в таблетках. Назначают при проблемах с сердцем (аритмия, стенокардия), гипертонии и хронической сердечной недостаточности.

Препарат возмещает потери калия при приеме мочегонных (Фуросемид, Торасемид, Этакриновая кислота, Диакарб).

При предсердных нарушениях ритма (экстрасистолия) Панангин сочетают с антиаритмическими препаратами.

Противопоказания: ацидоз, миастения, атриовентрикулярные блокады, кардиогенный шок с низким АД, гемолиз, обезвоживание, нарушения обмена калия и магния.

С осторожностью назначают при беременности и грудном вскармливании.

Аналоги Панангина: Аспаркам, Аспаркад, Паматон, Калия-магния аспаргинат, Орокамаг.

В нашей стране богатые месторождения магнезита расположены на Среднем Урале (Саткинское) и в Оренбургской области (Халиловское). А в районе города Соликамска разрабатывается крупнейшее в мире месторождение карналлита. Доломит - самый распространенный из магнийсодержащих минералов - встречается в Донбассе, Московской и Ленинградской областях и многих других местах.

Получают металлический магний двумя способами - электротермическим (или металлотермическим) и электролитическим. Как явствует из названий, в обоих процессах участвует электричество. Но в первом случае его роль сводится к обогреву реакционных аппаратов, а восстанавливают окись магния, полученную из минералов, каким-либо восстановителем, например углем, кремнием, алюминием. Этот способ довольно перспективен, в последнее время он находит все большее применение. Однако основной промышленный способ получения Mg - второй, электролитический.

Электролитом служит расплав безводных хлоридов магния, калия и натрия; металлический магний выделяется на железном катоде, а на графитовом аноде разряжаются ионы хлора. Процесс идет в специальных ваннах-электролизерах. Расплавленный магний всплывает на поверхность ванны, откуда его время от времени выбирают вакуум-ковшом и затем разлива гот по формам. Но на этом процесс не заканчивается: в таком магнии еще слишком много примесей. Поэтому неизбежен второй этап - очистка Mg. Рафинировать магний можно двумя путями - переплавкой и флюсами или возгонкой в вакууме. Смысл первого метода общеизвестен: специальные добавки - флюсы - взаимодействуют с примесями и превращают их в соединения, которые легко отделить от металла механическим нут ем. Второй метод - вакуумная возгонка - требует более сложной аппаратуры, но с его помощью получают более чистый магний. Возгонку ведут в специальных вакуум-аппаратах - стальных цилиндрических ретортах. «Черновой» металл помещают на дно реторты, закрывают ее и выкачивают воздух. Затем нижнюю часть реторты нагревают, а верхняя все время охлаждается наружным воздухом. Под действием высокой температуры магний возгоняется - переходит в газообразное состояние, минуя жидкое. Пары его поднимаются и конденсируются на холодных стенках верхней части реторты. Таким путем можно получать очень чистый металл, содержащий свыше 99,99% магния.

Из царства Нептуна

Но не только земная кора богата магнием - практически неисчерпаемые и постоянно пополняющиеся запасы его хранят голубые кладовые океанов и морей. В каждом кубометре морской воды содержится около 4 кг магния. Всего же в водах мирового океана растворено более 64016 т этого элемента.

Добыча магния

Как добывают магний из моря? Морскую воду смешивают в огромных баках с известковым молоком, приготовленным из перемолотых морских раковин. При этом образуется так называемое магнезиальное молоко, которое высушивается и превращается в хлорид магния. Ну, а дальше в ход идут электролитические процессы.

Источником магния может быть не только морская вода, но и вода соленых озер, содержащая хлористый магний. У нас в стране такие озера есть: в Крыму - Сакское и Сасык-Сивашское, в Поволжье - озеро Эльтон и многие другие.

Для каких целей используют элемент № 12 и его соединения?

Магний чрезвычайно легок, и это свойство могло бы сделать его прекрасным конструкционным материалом, но, увы - чистый магнии мягок и непрочен. Поэтому конструкторы используют магний в виде сплавов его с другими металлами. Особенно широко применяются сплавы магния с алюминием, цинком и марганцем . Каждый из компонентов вносит свой «пай» в общие свойства: алюминий и цинк увеличивают прочность сплава, марганец повышает его антикоррозионную стойкость. Ну, а магний? Магний придает сплаву легкость - детали из магниевого сплава на 20-30% легче алюминиевых и на 50-75% - чугунных и стальных... Есть немало элементов, которые улучшают магниевые сплавы, повышают их жаростойкость и пластичность, делают устойчивее к окислению. Это литий , бериллий , кальций , церий , кадмий , титан и другие.

Магниевая ракета не взлетит, но...

Но есть, к сожалению, и «враги» - железо, кремний , никель ; они ухудшают механические свойства сплавов, уменьшают их сопротивляемость коррозии.

Магниевые сплавы находят широкое применение. Авиация и реактивная техника, ядерные реакторы, детали моторов, баки для бензина и масла, приборы, корпуса вагонов, автобусов, легковых автомобилей, колеса, масляные насосы, отбойные молотки, пневмобуры, фото и киноаппараты, бинокли - вот далеко не полный перечень областей применения магниевых сплавов.

Немалую роль играет магний в металлургии. Он применяется как восстановитель в производстве некоторых ценных металлов - ванадия , хрома , титана, циркония . Магний, введенный в расплавленный чугун, модифицирует его, т. е. улучшает его структуру и повышает механические свойства. Отливки из модифицированного чугуна с успехом заменяют стальные поковки. Кроме того, металлурги используют магний для раскисления стали и сплавов.

Свойство магния (в виде порошка, проволоки или ленты) - гореть белым ослепительным пламенем - широко используется в военной технике для изготовления осветительных и сигнальных ракет, трассирующих пуль и снарядов, зажигательных бомб. Хорошо знакомы с магнием фотографы: «Спокойно! Снимаю!» - и яркая вспышка магния на мгновение ослепляет вас. Впрочем, в этой роли магний выступает все реже - электрическая лампа «блиц» вытеснила его практически повсеместно.

Применение магния

И еще в одной грандиозной работе - аккумуляции солнечной энергии - участвует магний. Он входит в состав хлорофилла, который поглощает солнечную энергию и с ее помощью превращает углекислый газ и воду в сложные органические вещества (сахар, крахмал и др.), необходимые для питания человека и животных. Без хлорофилла не было бы жизни, а без магния не было бы хлорофилла - в нем содержится 2% этого элемента. Много ли это? Судите сами: общее количество магния в хлорофилле всех растений Земли составляет около 100 млрд. т! Элемент № 12 входит и в состав практически всех живых организмов.

Если вы весите 60 кг, то приблизительно 25 г из них приходится на магний. Услугами магния широко пользуется медицина: всем хорошо знакома «английская соль» MgSO 4 -7H 2 O. При приеме внутрь она служит надежным и быстродействующим слабительным, а при внутримышечных или внутривенных вливаниях снимает судорожное состояние, уменьшает спазмы сосудов. Чистая окись магния (жженая магнезия) применяется при повышенной кислотности желудочного сока, изжоге, отравлении кислотами. Перекись магния служит дезинфицирующим средством при желудочных расстройствах.

Но медициной не ограничиваются области применения соединений магния. Так, окись магния используют в производстве цементов, огнеупорного кирпича, в резиновой промышленности. Перекись магния («новозон») применяют для отбелки тканей. Сернокислый магний используют в текстильной и бумажной промышленности, как протраву при крашении, водный раствор хлорида магния - для приготовления магнезиального цемента, ксилолита и других синтетических материалов. Карбонат магния MgCO 3 находит применение в производстве теплоизоляционных материалов.

И, наконец, еще одно обширное поле деятельности магния - органическая химия. Магниевый порошок используют для обезвоживания таких важных органических веществ, как спирт я анилин. Магнийорганические соединения широко применяют при синтезе многих органических веществ.

Итак, деятельность магния в природе и народном хозяйстве весьма многогранна. Но вряд ли правы те, кто думает: «все, что мог, он уже совершил». Есть все основания считать, что лучшая роль магния - впереди.

• СЫРЬЕ НА МОСТОВОЙ. При желании магний можно добывать даже из... простого булыжника: ведь в каждом килограмме камня, используемого для мощения дорог, содержится примерно 20 г магния. В таком процессе, правда, пока нет необходимости - магний из дорожного камня был бы слишком дорогим удовольствием.
• МАГНИЙ, СЕКУНДА И ЭРА. Сколько содержится магния в океане? Представим себе, что с первых дней нашей эры люди начали равномерно и интенсивно добывать магний из морской воды и к сегодняшнему дню исчерпали все водные запасы этого элемента. Как вы думаете, какова должна быть «интенсивность» добычи? Оказывается, каждую секунду в течение почти 2000 лет надо было бы добывать по. миллиону тонн! А ведь даже во время второй мировой войны, когда производство этого металла было максимальным, из морской воды получали ежегодно (!) всего лишь по 80 тыс. т магния.

• ВКУСНЫЕ ЛЕКАРСТВА. Статистика утверждает, что у жителей районов с более теплым климатом спазмы кровеносных сосудов случаются реже, чем у северян. Медицина объясняет это особенностями питания тех и других. Ведь известно, что внутривенные и внутримышечные вливания растворов некоторых солей магния снимают спазмы и судороги. Накопить в организме необходимый запас этих солей помогают фрукты и овощи. Особенно богаты магнием абрикосы , персики и цветная капуста . Есть он и в обычной капусте, картофеле, помидорах.
• ОСТОРОЖНОСТЬ HE ПОВРЕДИТ. Работа со сплавами магния иногда причиняет немало хлопот - магний легко окисляется. Плавку и литье этих сплавов приходится вести под слоем шлака - иначе расплавленный металл может загореться от соприкосновения с воздухом.

При шлифовке или полировке магниевых изделий над станком обязательно устанавливается раструб пылеотсасывающего устройства, потому что распыленные в воздухе мельчайшие частицы магния создают взрывоопасную смесь.

Однако это не значит, что всякая работа с магнием чревата опасностью пожара или взрыва. Поджечь магний можно, только расплавив его, а сделать это в обычных условиях не так-то просто - большая теплопроводность сплава не позволит спичке или даже факелу превратить литые изделия в белый порошок окиси. А вот со стружкой или топкой лентой из магния нужно действительно обращаться очень осторожно.

• ЖДАТЬ HE ПРИДЕТСЯ. Обычные радиолампы начинают нормально работать лишь после того, как их сетки нагреются до 800°С. Каждый раз, когда вы включаете радиоприемник или телевизор, приходится некоторое время ждать, прежде чем польются звуки музыки или замерцает голубой экран. Чтобы устранить этот недостаток радиоламп, польские ученые с кафедры электротехники Вроцлавского политехнического института предложили покрывать катоды ламп MgO: такие лампы начинают работать тотчас же после включения.
• ПРОБЛЕМА ЯИЧНОЙ СКОРЛУПЫ. Несколько лет назад ученые Миннесотского университета в США избрали объектом научного исследования яичную скорлупу. Им удалось установить, что скорлупа тем прочнее, чем больше она содержит магния. Значит, изменяя состав корма для несушек, можно повысить прочность скорлупы. О том, сколь важен этот вывод для сельского хозяйства, можно судить хотя бы по таким цифрам: только в штате Миннесота ежегодные потери из-за боя яиц превышают миллион долларов. Уж тут никто не скажет, что эта работа ученых «яйца выеденного не стоит».
• МАГНИЙ И... ИНФАРКТ. Опыты, проведенные венгерскими учеными на животных, показали, что недостаток Mg в организме повышает предрасположенность к инфарктам. Одним собакам давали пищу, богатую солями этого элемента, другим - бедную. К концу эксперимента те собаки, в рационе которых было мало магния, «заработали» инфаркт миокарда.

• БЕРЕГИТЕ МАГНИЙ! Французские биологи считают, что магний поможет медикам в борьбе с таким серьезным недугом XX в., как переутомление. Исследования показывают, что в крови уставших людей содержится меньше магния, чем у здоровых, а даже самые ничтожные отклонения «магниевой крови» от нормы не проходят бесследно.

Важно помнить, что в тех случаях, когда человек часто и по любому поводу раздражается, магний, содержащийся в организме, «сгорает». Вот почему у нервных, легко возбудимых людей нарушения работы сердечных мышц наблюдаются значительно чаще.

• УГЛЕКИСЛЫЙ МАГНИЙ И ЖИДКИЙ КИСЛОРОД. Большие емкости для хранения жидкого кислорода, как правило, изготовляются в форме цилиндра или шара - чтобы меньше были потери тепла. Но удачно выбранная форма хранилища - это еще не все. Нужна надежная теплоизоляция. Можно в этих целях воспользоваться глубоким вакуумом (как в сосуде Дьюара), можно минеральной ватой, но часто между внутренней к внешней стенкой хранилища засыпают рыхлый порошок углекислого магния. Эта теплоизоляция и дешева, и надежна.