Магний (Mg)

План 1. Происхождение названия 2. Магний 3. Распространение Магния в природе 4. Физические свойства Магния 5. Химические свойства Магния 6. Применение магния 7. Магний в организме

Происхождение названия В 1695 году из минеральной воды Эпсомского источника в Англии выделили соль, обладавшую горьким вкусом и слабительным действием. Аптекари называли её горькой солью, а также английской, или эпсомской солью. Минерал эпсомит имеет состав MgSO 4 · 7H 2 O. Латинское название элемента происходит от названия древнего города Магнезия в Малой Азии, в окрестностях которого имеются залежи минерала магнезита. Впервые был выделен в чистом виде сэром Хемфри Дэви в 1808 году.

Магний Магний Магний ( лат. Magnesium), Mg, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 12, атомная масса 24,305. Природный Магний состоит из трех стабильных изотопов : 24 Mg (78,60%), 25 Mg (10,11%) и 26 Mg (11,29%). Магний открыт в 1808 году Г. Дэви, который подверг электролизу с ртутным катодом увлажненную магнезию ( давно известное вещество ); Дэви получил амальгаму, а из нее после отгонки ртути - новый порошкообразный металл, названный магнием. В 1828 году французский химик А. Бюсси восстановлением расплавленного хлорида Магния парами калия получил Магний в виде небольших шариков с металлическим блеском.

Распространение Магния в природе Магний - характерный элемент мантии Земли, в ультраосновных породах его содержится 25,9% по массе. В земной коре Магния меньше, средний кларк его 1,87%; преобладает Магний в основных породах (4,5%), в гранитах и других кислых породах его меньше (0,56%). В магматических процессах Mg 2+ - аналог Fe 2+, что объясняется близостью их ионных радиусов ( соответственно 0,74 и 0,80 Å). Mg 2+ вместе с Fe 2+ входит в состав оливина, пироксенов и других магматических минералов.

Минералы Магния многочисленны - силикаты, карбонаты, сульфаты, хлориды и другие. Более половины из них образовались в биосфере - на дне морей, озер, в почвах и т. д.; остальные связаны с высокотемпературными процессами. В биосфере наблюдается энергичная миграция и дифференциация Магния ; здесь главная роль принадлежит физико - химическим процессам - растворению, осаждению солей, сорбции Магний глинами. Магний слабо задерживается в биологическом круговороте на континентах и с речным стоком поступает в океан. В морской воде в среднем 0,13% Магния - меньше, чем натрия, но больше всех других металлов. Морская вода не насыщена Магнием и осаждения его солей не происходит. При испарении воды в морских лагунах в осадках вместе с солями калия накапливаются сульфаты и хлориды Магния. В илах некоторых озер накапливается доломит ( например, в озере Балхаш ). В промышленности Магний получают в основном из доломитов, а также из морской воды.

Распространение Магния в природе Главными видами нахождения магнезиального сырья являются : морская вода (Mg 0,12-0,13 %), морская вода карналлит MgCl 2 KCl 6H 2 O (Mg 8,7 %), карналлитKCl бишофит MgCl 2 6H 2 O (Mg 11,9 %), бишофитMgCl 2 кизерит MgSO 4 H 2 O (Mg 17,6 %), кизерит эпсомит MgSO 4 7H 2 O (Mg 16,3 %), эпсомит каинит KCl MgSO 4 3H 2 O (Mg 9,8 %), каинитKClMgSO 4 магнезит MgCO 3 (Mg 28,7 %), магнезитMgCO 3 доломит CaCO 3 ·MgCO 3 (Mg 13,1 %), доломитCaCO 3MgCO 3 брусит Mg(OH) 2 (Mg 41,6 %). бруситMg(OH) 2 Типы месторождений Ископаемые минеральные отложения ( магнезиальные и калийно - магнезиальные соли ) Морская вода Рассолы ( рапа соляных озёр ) Природные карбонаты ( доломит и магнезит ) доломит магнезит Главные месторождения находятся на территории США, Норвегии, Китая, России

Распространение Магния в природе Брусит Доломит Магнезит Каинит Карналлит

Физические свойства Магния Компактный Магний - блестящий серебристо - белый металл, тускнеющий на воздухе вследствие образования на поверхности окисной пленки. Магний кристаллизуется в гексагональной решетке, а = 3,2028Å, с = 5,1998Å. Атомный радиус 1,60Å, ионный радиус Mg 2+ 0,74Å. Плотность Магния 1,739 г / см 3 (20 ° С ); t пл 651 ° С ; t кип 1107 ° С. Удельная теплоемкость ( при 20 ° С ) 1,04·10 3 дж /( кг · К ), то есть 0,248 кал /( г ·° С ); теплопроводность (20 ° С ) 1,55·10 2 вт /( м · К ), то есть 0,37 кал /( см · сек ·° С ); термический коэффициент линейного расширения в интервале ° С определяется из уравнения 25,0· ,0188 t. Удельное электрическое сопротивление (20 ° С ) 4,5·10 -8 ом · м (4,5 мком · см ). Магний парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость +0,5·10 -6, Магний - относительно мягкий и пластичный металл ; его механические свойства сильно зависят от способа обработки. Например, при 20 ° С свойства соответственно литого и деформированного Магния характеризуются следующими величинами : твердость по Бринеллю 29,43·10 7 и 35,32·10 7 н / м 2 (30 и 36 кгс / мм 2 ), предел текучести 2,45·10 7 и 8,83·10 7 н / м 2 (2,5 и 9,0 кгс / мм 2 ), предел прочности 11,28·10 7 и 19,62·10 7 н / м 2 (11,5 и 20,0 кгс / мм 2 ), относительное удлинение 8,0 и 11,5%.

Химические свойства Магния Конфигурация внешних электронов атома Магния 3s 2. Во всех стабильных соединениях Магний двухвалентен. В химическом отношении Магний - весьма активный металл. Нагревание до ° С не приводит к значительному окислению компактного Магния, так как поверхность его защищена оксидной пленкой, но при ° С Магний воспламеняется и ярко горит, давая оксид магния и отчасти нитрид Mg 3 N 2. Последний получается и при нагревании Магния около 500 ° С в атмосфере азота. С холодной водой, не насыщенной воздухом, Магний почти не реагирует, из кипящей медленно вытесняет водород ; реакция с водяным паром начинается при 400 ° С. Расплавленный Магний во влажной атмосфере, выделяя из Н 2 О водород, поглощает его ; при застывании металла водород почти полностью удаляется. В атмосфере водорода Магний при ° С образует MgH 2.

Магний вытесняет большинство металлов из водных растворов их солей ; стандартный электродный потенциал Mg при 25 ° С - 2,38 в. С разбавленными минеральными кислотами Магний взаимодействует на холоду, но в плавиковой кислоте не растворяется вследствие образования защитной пленки из нерастворимого фторида MgF 2. В концентрированной H 2 S О 4 и смеси ее с Н N О 3 Магний практически нерастворим. С водными растворами щелочей на холоду Магний не взаимодействует, но растворяется в растворах гидрокарбонатов щелочных металлов и солей аммония. Едкие щелочи осаждают из растворов солей гидрооксид Магния Mg(OH) 2, растворимость которой в воде ничтожна. Большинство солей Магния хорошо растворимо в воде, например сульфат магния, мало растворимы MgF 2, MgC О 3, Mg 3 (PO 4 ) 2 и некоторые двойные соли.

При нагревании Магний реагирует с галогенами, давая галогениды ; с влажным хлором уже на холоду образуется MgCl 2. При нагревании Магний до ° С с серой или с SO 2 и H 2 S может быть получен сульфид MgS, с углеводородами - карбиды MgC 2 и Mg 2 C 3. Известны также силициды Mg 2 Si, Mg 3 Si 2, фосфид Mg 3 P 2 и других бинарные соединения. Магний - сильный восстановитель ; при нагревании вытесняет другие металлы (Be, Al, щелочные ) и неметаллы ( В, Si, С ) из их оксидов и галогенидов. Магний образует многочисленные металлоорганические соединения, определяющие его большую роль в органических синтезе. Магний сплавляется с большинством металлов и является основой многих технически важных легких сплавов.

Применение Магния Важнейшая область применения металлического Магния - производство сплавов на его основе. Широко применяют Магний в металлотермических процессах получения трудновосстанавливаемых и редких металлов (Ti, Zr, Hf, U и других ), используют Магний для раскисления и десульфурации металлов и сплавов. Смеси порошка Магния с окислителями служат как осветительные и зажигательные составы. Широкое применение находят соединения Магния.

Магний в организме Магний - постоянная часть растительных и животных организмов ( в тысячных - сотых долях процента ). Концентраторами Магния являются некоторые водоросли, накапливающие до 3% Магний ( в золе ), некоторые фораминиферы - до 3,5%, известковые губки - до 4%. Магний входит в состав зеленого пигмента растений - хлорофилла ( в общей массе хлорофилла растений Земли содержится около 100 млрд. т Магний ), а также обнаружен во всех клеточных органеллах растений и рибосомах всех живых организмов. Магний активирует многие ферменты, вместе с кальцием и марганцем обеспечивает стабильность структуры хромосом и коллоидных систем в растениях, участвует в поддержании тургорного давления в клетках. Магний стимулирует поступление фосфора из почвы и его усвоение растениями, в виде соли фосфорной кислоты входит в состав фитина. Недостаток Магния в почвах вызывает у растений мраморность листа, хлороз растений ( в подобных случаях используют магниевые удобрения ). Животные и человек получают Магний с пищей.

Суточная потребность человека в Магнии - 0,3- 0,5 г ; в детском возрасте, а также при беременности и лактации эта потребность выше. Нормальное содержание Магния в крови - примерно 4,3 мг %; при повышенном содержании наблюдаются сонливость, потеря чувствительности, иногда паралич скелетных мышц. В организме Магний накапливается в печени, затем значительная его часть переходит в кости и мышцы. В мышцах Магний участвует в активировании процессов анаэробного обмена углеводов. Антагонистом Магния в организме является кальций. Нарушение магниево - кальциевого равновесия наблюдается при рахите, когда Магний из крови переходит в кости, вытесняя из них кальций.