Plik magnez Jest to metal ziem alkalicznych należący do grupy 2 układu okresowego. Jego liczba atomowa wynosi 12 i jest reprezentowana przez symbol chemiczny Mg. Jest ósmym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej, stanowi około 2,5%.
Ten metal, podobnie jak jego kongenery i metale alkaliczne, nie występuje w przyrodzie w jego rodzimym stanie, ale łączy się z innymi pierwiastkami, tworząc liczne związki obecne w skałach, wodzie morskiej i solance..
Magnez jest częścią minerałów, takich jak dolomit (węglan wapnia i magnezu), magnezyt (węglan magnezu), karnalit (heksahydrat chlorku magnezu i potasu), brucyt (wodorotlenek magnezu) oraz krzemiany, takie jak talk i oliwin.
Najbogatszym naturalnym źródłem jego rozszerzenia jest morze, którego obfitość wynosi 0,13%, chociaż większe stężenie magnezu występuje w Wielkim Jeziorze Słonym (1,1%) i Morzu Martwym (3,4%). Istnieją solanki o dużej zawartości, która jest zagęszczana przez odparowanie.
Nazwa magnez prawdopodobnie pochodzi od magnezytu znalezionego w Magnezji w regionie Tesalii, starożytnego regionu Grecji. Chociaż wskazano, że magnetyt i mangan znaleziono w tym samym regionie.
Magnez silnie reaguje z tlenem w temperaturach powyżej 645 ° C. W międzyczasie proszek magnezu spala się w suchym powietrzu, emitując intensywne białe światło. Z tego powodu był używany jako źródło światła w fotografii. Obecnie ta właściwość jest nadal używana w pirotechnice.
Jest niezbędnym elementem dla istot żywych. Wiadomo, że jest kofaktorem dla ponad 300 enzymów, w tym kilku enzymów glikolizy. Jest to ważny proces dla istot żywych ze względu na jego związek z produkcją ATP, głównego źródła energii komórkowej..
Podobnie jest częścią kompleksu podobnego do grupy hemowej hemoglobiny, obecnej w chlorofilu. To pigment, który bierze udział w realizacji fotosyntezy.
Indeks artykułów
Joseph Black, szkocki chemik, w 1755 roku rozpoznał go jako pierwiastek, wykazując eksperymentalnie, że różni się on od wapnia, metalu, z którym go pomylili.
W związku z tym Black napisał: „Już eksperymentalnie widzimy, że magnezja alba (węglan magnezu) jest związkiem szczególnej ziemi i związanego powietrza”.
W 1808 roku Sir Humprey Davy zdołał wyodrębnić go za pomocą elektrolizy w celu wytworzenia amalgamatu magnezu i rtęci. Dokonał tego poprzez elektrolizę swojej mokrej soli siarczanowej przy użyciu rtęci jako katody. Następnie odparował rtęć z malgamu przez ogrzewanie, pozostawiając pozostałość magnezu.
A. Bussy, francuski naukowiec, zdołał wyprodukować pierwszy metaliczny magnez w 1833 roku. W tym celu Bussy dokonał redukcji stopionego chlorku magnezu metalicznym potasem.
W 1833 r. Brytyjski naukowiec Michael Faraday po raz pierwszy zastosował elektrolizę chlorku magnezu do izolacji tego metalu..
W 1886 roku niemiecka firma Aluminium und Magnesiumfabrik Hemelingen zastosowała elektrolizę karnalitu (MgCldwaKCl 6HdwaO) stopiony w celu wytworzenia magnezu.
Hemelingen, powiązany z kompleksem przemysłowym Farbe (IG Farben), odniósł sukces w opracowaniu techniki wytwarzania dużych ilości stopionego chlorku magnezu do elektrolizy do produkcji magnezu i chloru..
Podczas II wojny światowej Dow Chemical Company (USA) i Magnesium Elektron LTD (Wielka Brytania) rozpoczęły elektrolityczną redukcję wody morskiej; pompowano z zatoki Galveston w Teksasie i na Morzu Północnym do Hartlepool w Anglii w celu produkcji magnezu.
W tym samym czasie Ontario (Kanada) tworzy technikę jej wytwarzania w oparciu o proces L. M. Pidgeona. Technika polega na termicznej redukcji tlenku magnezu za pomocą krzemianów w retortach opalanych zewnętrznie..
Magnez krystalizuje w zwartej heksagonalnej strukturze, w której każdy z jego atomów jest otoczony przez dwanaście sąsiadów. To sprawia, że jest bardziej gęsty niż inne metale, takie jak lit czy sód..
Jego konfiguracja elektronowa to [Ne] 3sdwa, z dwoma elektronami walencyjnymi i dziesięcioma elektronami powłoki wewnętrznej. Mając dodatkowy elektron w porównaniu z sodem, jego metaliczne wiązanie staje się silniejsze.
Dzieje się tak, ponieważ atom jest mniejszy, a jego jądro ma jeszcze jeden proton; dlatego silniej przyciągają elektrony sąsiednich atomów, co zmniejsza odległości między nimi. Ponadto, ponieważ istnieją dwa elektrony, powstałe pasmo 3s jest pełne i jest w stanie jeszcze bardziej odczuć przyciąganie jąder.
Następnie atomy Mg tworzą gęsty sześciokątny kryształ z silnym metalowym wiązaniem. To wyjaśnia jego znacznie wyższą temperaturę topnienia (650 ºC) niż sodu (98 ºC).
Wszystkie 3s orbitale wszystkich atomów i ich dwunastu sąsiadów zachodzą na siebie we wszystkich kierunkach w krysztale, a dwa elektrony wychodzą, gdy nadejdą dwa inne; tak dalej, bez możliwości powstania kationów Mgdwa+.
Magnez może stracić dwa elektrony, gdy tworzy związki i staje się kationem Mg.dwa+, który jest izoelektroniczny w stosunku do neonu gazu szlachetnego. Biorąc pod uwagę jego obecność w jakimkolwiek związku, stopień utlenienia magnezu wynosi +2.
Z drugiej strony, chociaż rzadziej, może powstać kation Mg+, który stracił tylko jeden ze swoich dwóch elektronów i jest izoelektroniczny na sód. Zakładając, że jest obecny w związku, wówczas mówi się, że stopień utlenienia magnezu wynosi +1.
Błyszczące białe ciało stałe w stanie czystym, przed utlenieniem lub reakcją z wilgotnym powietrzem.
24,304 g / mol.
650 ºC.
1091 ºC.
1,738 g / cm3 w temperaturze pokojowej. I 1584 g / cm3 w temperaturze topnienia; Innymi słowy, faza ciekła jest mniej gęsta niż faza stała, jak ma to miejsce w przypadku zdecydowanej większości związków lub substancji..
848 kJ / mol.
128 kJ / mol.
24,869 J / (mol K).
W 701 K: 1 Pa; to znaczy, że jego prężność par jest bardzo niska.
1,31 w skali Paulinga.
Pierwszy stopień jonizacji: 1737,2 kJ / mol (Mg+ gazowy)
Drugi poziom jonizacji: 1450,7 kJ / mol (Mgdwa+ gazowy i wymaga mniej energii)
Trzeci poziom jonizacji: 7732,7 kJ / mol (Mg3+ gazowy i wymaga dużej ilości energii).
160 po południu.
141 ± 17 wieczorem
13,97 cm3/ mol.
24,8 µm / m K w 25 ° C.
156 W / m K..
43,9 nΩ · m przy 20 ºC.
22,4 x 106 S cm3.
2,5 w skali Mohsa.
Metaliczny magnez nie ma innych przypisanych nazw. Jego związki, ponieważ uważa się, że większość z nich ma stopień utlenienia +2, są wymienione przy użyciu nazewnictwa podstawowego bez konieczności wyrażania tej liczby w nawiasach..
Na przykład MgO jest tlenkiem magnezu, a nie tlenkiem magnezu (II). Zgodnie z nomenklaturą systematyczną, poprzednim związkiem jest: tlenek magnezu, a nie tlenek monomagnezu.
Po stronie tradycyjnej nomenklatury to samo dzieje się z nomenklaturą giełdową: nazwy związków kończą się w ten sam sposób; to znaczy z przyrostkiem -ico. Zatem MgO to tlenek magnezu, zgodnie z tą nomenklaturą.
W przeciwnym razie inne związki mogą, ale nie muszą, mieć nazwy pospolite lub mineralogiczne lub składać się z cząsteczek organicznych (związków magnezoorganicznych), których nazewnictwo zależy od struktury cząsteczki i podstawników alkilowych (R) lub arylowych (Ar)..
Jeśli chodzi o związki magnezoorganiczne, prawie wszystkie są odczynnikami Grignarda o ogólnym wzorze RMgX. Na przykład BrMgCH3 to bromek metylomagnezu. Zwróć uwagę, że nazewnictwo nie wydaje się tak skomplikowane przy pierwszym kontakcie .
Magnez jest stosowany w stopach, ponieważ jest metalem lekkim, używanym głównie w stopach z aluminium, co poprawia właściwości mechaniczne tego metalu. Był również stosowany w stopach z żelazem.
Jednak jego zastosowanie w stopach spadło ze względu na jego tendencję do korozji w wysokich temperaturach..
Ze względu na swoją reaktywność nie występuje w skorupie ziemskiej w formie rodzimej ani elementarnej. Jest raczej częścią wielu związków chemicznych, które z kolei znajdują się w około 60 znanych minerałach..
Do najczęściej występujących minerałów magnezu należą:
-Dolomit, węglan wapnia i magnezu, MgCO3·Złodziej3
-Magnezyt, węglan magnezu, CaCO3
-Brucyt, wodorotlenek magnezu, Mg (OH)dwa
-karnalit, chlorek magnezowo-potasowy, MgCldwaKClHdwaLUB.
Może również występować w postaci innych minerałów, takich jak:
-Kizeryt, siarczan magnezu, MgSO4H.dwaLUB
-Forsteryt, krzemian magnezu, MgSiO4
-Chryzotyl lub azbest, inny krzemian magnezu, Mg3takdwaLUB5(O)4
-Talk, Mg3tak14LUB110(O)dwa.
Magnez występuje w naturze jako połączenie trzech naturalnych izotopów: 24Mg, z występowaniem 79%; 25Mg, przy udziale 11%; i 26Mg, z zawartością 10%. Ponadto istnieje 19 sztucznych izotopów promieniotwórczych.
Magnez jest niezbędnym pierwiastkiem dla wszystkich żywych istot. Ludzie spożywają dziennie 300-400 mg magnezu. Jego zawartość ciała zawiera się w przedziale od 22 do 26 g u dorosłego człowieka, głównie w kości (60%).
Glikoliza to sekwencja reakcji, w których glukoza jest przekształcana w kwas pirogronowy, z produkcją netto 2 cząsteczek ATP. Kinaza pirogronianowa, heksokinaza i kinaza fosfofruktowa to między innymi enzymy glikolizy wykorzystujące Mg jako aktywator.
DNA składa się z dwóch łańcuchów nukleotydowych, które mają w swojej strukturze ujemnie naładowane grupy fosforanowe; dlatego nici DNA ulegają odpychaniu elektrostatycznemu. Jony Na+, K.+ i Mgdwa+, neutralizują ładunki ujemne, zapobiegając dysocjacji łańcuchów.
Cząsteczka ATP ma grupy fosforanowe z ujemnie naładowanymi atomami tlenu. Między sąsiednimi atomami tlenu występuje odpychanie elektryczne, które może rozszczepić cząsteczkę ATP.
Nie dzieje się tak, ponieważ magnez oddziałuje z sąsiednimi atomami tlenu, tworząc chelat. Uważa się, że ATP-Mg jest aktywną formą ATP.
Magnez jest niezbędny do fotosyntezy, kluczowego procesu w wykorzystywaniu energii przez rośliny. Wchodzi w skład chlorofilu, który w swoim wnętrzu ma strukturę podobną do grupy hemowej hemoglobiny; ale z atomem magnezu w środku zamiast atomu żelaza.
Chlorofil pochłania energię świetlną i wykorzystuje ją w fotosyntezie do przekształcania dwutlenku węgla i wody w glukozę i tlen. Glukoza i tlen są następnie wykorzystywane do produkcji energii.
Spadek stężenia magnezu w osoczu jest związany ze skurczami mięśni; choroby sercowo-naczyniowe, takie jak nadciśnienie; cukrzyca, osteoporoza i inne choroby.
Jon magnezu bierze udział w regulacji funkcjonowania kanałów wapniowych w komórkach nerwowych. W wysokich stężeniach blokuje kanał wapniowy. Wręcz przeciwnie, spadek poziomu wapnia powoduje aktywację nerwu, umożliwiając wejście wapnia do komórek.
To wyjaśniałoby skurcz i skurcz komórek mięśniowych w ścianach głównych naczyń krwionośnych..
Magnez nie występuje w naturze w stanie elementarnym, ale jest częścią około 60 minerałów i licznych związków, znajdujących się w morzu, skałach i solankach.
Morze ma stężenie magnezu na poziomie 0,13%. Ze względu na swoje rozmiary morze jest głównym zbiornikiem magnezu na świecie. Inne zbiorniki magnezu to Wielkie Jezioro Słone (USA) o stężeniu magnezu 1,1% i Morze Martwe o stężeniu 3,4%..
Minerały magnezu, dolomit i magnezyt są wydobywane z jego żył tradycyjnymi metodami wydobywczymi. Tymczasem w karnalicie stosowane są roztwory, które pozwalają innym solom unieść się na powierzchnię, utrzymując karnalit w tle..
Solanki zawierające magnez są zagęszczane w stawach za pomocą ogrzewania słonecznego.
Magnez pozyskiwany jest dwoma metodami: elektrolizy i redukcji termicznej (proces Pidgeona).
W procesach elektrolizy stosuje się stopione sole zawierające bezwodny chlorek magnezu, częściowo odwodniony bezwodny chlorek magnezu lub mineralny bezwodny karnalit. W pewnych okolicznościach, aby uniknąć zanieczyszczenia naturalnego karnalitu, stosuje się sztuczny..
Chlorek magnezu można również otrzymać postępując zgodnie z procedurą opracowaną przez firmę Dow. Wodę miesza się w flokulatorze z minerałem lekko kalcynowanym dolomitem.
Obecny w mieszaninie chlorek magnezu przekształca się w Mg (OH)dwa przez dodanie wodorotlenku wapnia, zgodnie z następującą reakcją:
MgCldwa + Ca (OH)dwa → Mg (OH)dwa + CaCldwa
Wytrącony wodorotlenek magnezu jest traktowany kwasem solnym, w wyniku czego powstaje chlorek magnezu i woda, zgodnie z przedstawioną reakcją chemiczną:
Mg (OH)dwa + 2 HCl → MgCldwa + 2 godzdwaLUB
Następnie chlorek magnezu jest poddawany procesowi odwadniania, aż do osiągnięcia 25% uwodnienia, kończąc odwodnienie podczas procesu wytapiania. Elektroliza jest przeprowadzana w temperaturze wahającej się od 680 do 750 ° C..
MgCldwa → Mg + Cldwa
Dwuatomowy chlor jest wytwarzany na anodzie, a stopiony magnez unosi się na górę soli, gdzie jest gromadzony..
Reakcja przebiega w temperaturze 1200 ° C i pod niskim ciśnieniem 13 Pa. Kryształy magnezu są usuwane z kondensatorów. Wytworzony żużel jest zbierany z dna retorty.
2 CaO + 2 MgO + Si → 2 Mg (gaz) + Cadwatak4 (odchody ludzkie)
Tlenki wapnia i magnezu powstają w wyniku kalcynacji węglanów wapnia i magnezu zawartych w dolomicie.
Magnez silnie reaguje z kwasami, zwłaszcza tlenami. W reakcji z kwasem azotowym powstaje azotan magnezu, Mg (NO3)dwa. Podobnie reaguje z kwasem solnym, tworząc chlorek magnezu i gazowy wodór..
Magnez nie reaguje z alkaliami, takimi jak wodorotlenek sodu. W temperaturze pokojowej pokryty jest nierozpuszczalną w wodzie warstwą tlenku magnezu, która zabezpiecza go przed korozją.
Tworzy związki chemiczne między innymi z chlorem, tlenem, azotem i siarką. W wysokich temperaturach silnie reaguje z tlenem.
Stopy magnezu są używane w samolotach i samochodach. W przypadku tych drugich warunkiem kontroli emisji gazów zanieczyszczających jest zmniejszenie masy pojazdów silnikowych.
Zastosowania magnezu opierają się na jego niskiej wadze, wysokiej wytrzymałości i łatwości wytwarzania stopów. Zastosowania obejmują narzędzia ręczne, artykuły sportowe, aparaty fotograficzne, sprzęt AGD, ramy bagażowe, części samochodowe, artykuły dla przemysłu lotniczego.
Stopy magnezu są również wykorzystywane do produkcji samolotów, rakiet i satelitów kosmicznych, a także do fototrawienia do szybkiego i kontrolowanego grawerowania..
Magnez jest dodawany w niewielkich ilościach do żeliwa białego, co poprawia jego wytrzymałość i ciągliwość. Dodatkowo magnez zmieszany z wapnem jest wtryskiwany do płynnego żelaza wielkopiecowego, poprawiając właściwości mechaniczne stali..
Magnez jest zaangażowany w produkcję tytanu, uranu i hafnu. Działa jako reduktor tetrachlorku tytanu w procesie Krolla, tworząc tytan.
Magnez jest używany w suchym ogniwie, działając jako anoda i chlorek srebra jako katoda. Kiedy magnez wchodzi w kontakt elektryczny ze stalą w obecności wody, ulega on ofiarnej korozji, pozostawiając stal nienaruszoną..
Ten rodzaj zabezpieczenia stalowego występuje na statkach, zbiornikach magazynowych, podgrzewaczach wody, konstrukcjach mostowych itp..
Magnez w postaci proszku lub paska spala się, emitując bardzo intensywne białe światło. Ta właściwość została wykorzystana w pirotechnice wojskowej do wywoływania pożarów lub zapalania rac..
Jego drobno rozdrobnione ciało stałe zostało wykorzystane jako składnik paliwa, zwłaszcza w stałych paliwach rakietowych..
Stosowany jest jako izolator termiczny kotłów i rur. Będąc higroskopijnym i rozpuszczalnym w wodzie, służy do zapobiegania zbrylaniu się soli kuchennej w solniczkach i nieprawidłowemu spłynięciu podczas przyprawiania potraw..
Ma zastosowanie jako środek zmniejszający palność. Rozpuszczony w wodzie, tworzy dobrze znane mleko magnezji, białawą zawiesinę, która jest stosowana jako środek zobojętniający kwas i przeczyszczający..
Jest stosowany do produkcji cementu podłogowego o wysokiej wytrzymałości, a także jako dodatek do produkcji tekstyliów. Ponadto jest stosowany jako flokulant w mleku sojowym do produkcji tofu..
Stosowany jest do produkcji cegieł ogniotrwałych odpornych na wysokie temperatury oraz jako izolator termiczny i elektryczny. Jest również stosowany jako środek przeczyszczający i zobojętniający kwas.
Jest używany w przemyśle do produkcji cementu i nawozów, garbowania i farbowania. Jest również środkiem pochłaniającym wilgoć. Sól Epsom, MgSO47HdwaLub jest używany jako środek przeczyszczający.
Przyjmuje się go jako najmniejszy wzorzec twardości (1) w skali Mohsa. Służy jako wypełniacz przy produkcji papieru i tektury, a także zapobiega podrażnieniom i nawilżeniu skóry. Wykorzystywany jest do produkcji materiałów żaroodpornych oraz jako baza wielu proszków kosmetycznych.
Znajduje zastosowanie jako izolator termiczny oraz w budownictwie do produkcji stropów. Obecnie nie jest używany ze względu na włókna raka płuc.
Jeszcze bez komentarzy