магній

1. Природні джерела магнію [ правити | правити код ]
2. сплави [ правити | правити код ]
3. Хімічні джерела струму [ правити | правити код ]
4. з'єднання [ правити | правити код ]
5. вогнетривкі матеріали [ правити | правити код ]
6. Військова справа [ правити | правити код ]
7. Медицина [ правити | правити код ]
8. Світлина [ правити | правити код ]
9. Акумулятори [ правити | правити код ]
10. токсикологія [ правити | правити код ]
11. Біологічна роль [ правити | правити код ]
12. Таблиця норми споживання магнію [ правити | правити код ]

магній ← натрій | алюміній → легкий, ковкий, сріблясто-білий метал Назва, символ, номер Магній / Magnesium (Mg), 12 атомна маса
( молярна маса ) [24,304; 24,307] [Комм 1] [1] а. е. м. ( г / моль ) Електронна конфігурація [Ne] 3s2 радіус атома 160 пм ковалентний радіус 136 пм радіус іона 66 (+ 2 e) пм електронегативність 1,31 (шкала Полінга) електродний потенціал -2,37 В ступені окислення 0; +2 енергія іонізації
(Перший електрон) 737,3 (7,64) кДж / моль ( еВ ) щільність (при н. у. ) 1,738 [2] г / см³ Температура плавлення 650 ° C (923 K) [2] Температура кипіння 1090 ° C (1363 K) [2] Уд. теплота плавлення 9,20 кДж / моль Уд. теплота випаровування 131,8 кДж / моль Питома теплоємність 24,90 [3] Дж / (K моль) молярний об'єм 14,0 см ³ / моль Структура ґратки гексагональна параметри решітки a = 0,32029 нм, c = 0,52000 нм Ставлення c / a 1,624 температура Дебая 318 K теплопровідність (300 K) 156 Вт / (м · К) номер CAS 7439-95-4

магній - елемент другої групи (за старою класифікацією - головної підгрупи другої групи), третього періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва , з атомним номером 12. Позначається символом Mg ( лат. Magnesium). проста речовина магній - легкий, ковкий метал сріблясто-білого кольори .

В 1695 році з мінеральної води епсомской джерела в Англії виділили сіль, що мала гірким смаком і послаблюючу дію. Аптекарі назвали її «гіркої сіллю», а також «англійської» або « епсомской сіллю ». мінерал епсоміт являє собою кристаллогидрат сульфату магнію і має хімічну формулу MgSO4 · 7H2O. Латинська назва елемента походить від назви стародавнього міста магнезія в малої Азії , В околицях якого є поклади мінералу магнезиту .

В 1792 році Антон фон Рупрехт виділив з білої магнезії відновленням вугіллям невідомий метал, названий їм Австрія . Пізніше було встановлено, що «австрійський» являє собою магній вкрай низького ступеня чистоти, оскільки вихідна речовина було сильно забруднено залізом [4] .

В 1808 м англійський хімік Гемфрі Деві за допомогою електролізу зволоженою суміші магнезії і оксиду ртуті отримав амальгаму невідомого металу, якому дав назву «магнезиум», що збереглася до цих пір у багатьох країнах. В Росії з 1831 року прийнята назва «магній». У 1829 р французький хімік А. Бюссі отримав магній, відновлюючи його розплавлений хлорид металевим калієм . У 1830 р М. Фарадей отримав магній електролізом розплавленого хлориду магнію .

Природний магній складається з суміші 3 стабільних ізотопів 24Mg, 25Mg і 26Mg з молярної концентрацією в суміші 78,6%, 10,1% і 11,3% відповідно.

Всі інші 19 ізотопів нестабільні, самий долгоживущий з них 28Mg з періодом напіврозпаду 20,915 годин.

Кларк магнію - 1,95% (19,5 кг / т). Це один з найпоширеніших елементів земної кори . Великі кількості магнію знаходяться в морській воді у вигляді розчину солей. Основні мінерали з високим масовим вмістом магнію:

• морська вода - (0,12-0,13%),
• карналлит - MgCl2 • KCl • 6H2O (8,7%),
• бішофіт - MgCl2 • 6H2O (11,9%),
• кізерит - MgSO4 • H2O (17,6%),
• епсоміт - MgSO4 • 7H2O (9,9%),
• каїніт - KCl • MgSO4 • 3H2O (9,8%),
• магнезит - MgCO3 (28,7%),
• доломіт - CaCO3 · MgCO3 (13,1%),
• брусит - Mg (OH) 2 (41,6%).

Магнезіальні солі зустрічаються у великих кількостях в сольових відкладеннях самосадочная озер . Родовища карналлита осадового походження є в багатьох країнах.

Магнезит утворюється переважно в гідротермальних умовах і відносяться до середньо температурні гідротермальних родовищ . Доломіт також є важливим магнієвим сировиною. Родовища доломіту широко поширені, запаси їх величезні. Вони генетично пов'язані з карбонатними осадовими шарами і більшість з них має докембрийский або пермський геологічний вік. Доломітові поклади утворюються осадовим шляхом, але можуть виникати також при впливі на вапняки гідротермальних розчинів , Підземних або поверхневих вод.

Надзвичайно рідкісним мінералом є самородна магній, що утворюється в потоках відновлювальних газів і вперше виявлений в 1991 році в берегових відкладеннях Чони (Східна Сибір) [5] [6] , А потім в лавах в південному Гіссаро (Таджикистан) [7] .

Природні джерела магнію [ правити | правити код ]

Велика частина світового виробництва магнію зосереджена в США (43%), країнах СНД (26%) і Норвегії (17%), на ринку зростає частка Китаю [8] .

Звичайний промисловий метод отримання металевого магнію - це електроліз розплаву суміші безводних хлоридів магнію MgCl2 ( бішофіт ), Натрію NaCl і калію KCl . У розплаві електрохімічного відновлення піддається хлорид магнію:

M g C l 2 → M g + C l 2 {\ displaystyle {\ mathsf {MgCl_ {2} \ rightarrow Mg + Cl_ {2}}}}

Розплавлений метал періодично відбирають з електролізної ванни, а в неї додають нові порції магнійсодержащіе сировини. Так як отриманий таким способом магній містить порівняно багато (близько 0,1%) домішок, при необхідності «сирий» магній піддають додатковому очищенню. З цією метою використовують електролітичне рафінування , Переплавку в вакуумі з використанням спеціальних добавок - флюсів , Які видаляють домішки з магнію або перегонку ( сублімацію ) Металу у вакуумі. Чистота рафінованої магнію досягає 99,999% і вище.

Розроблено й інший спосіб отримання магнію - термічний. У цьому випадку для відновлення оксиду магнію при високій температурі використовують кремній або кокс :

M g O + C → M g + C O {\ displaystyle {\ mathsf {MgO + C \ rightarrow Mg + CO}}}

Застосування кремнію дозволяє отримувати магній з такої сировини, як доломіт CaCO3 · MgCO3, не проводячи попереднього поділу магнію і кальцію. За участю доломіту протікають реакції, спочатку виробляють випал доломіту:

C a CO 3 ⋅ M g CO 3 → C a O + M g O + 2 CO 2 {\ displaystyle {\ mathsf {CaCO_ {3} \ cdot MgCO_ {3} \ rightarrow CaO + MgO + 2CO_ {2}}} }

Потім сильне нагрівання з кремнієм:

2 M g O + C a O + S i → C a S i O 3 + 2 M g {\ displaystyle {\ mathsf {2MgO + CaO + Si \ rightarrow CaSiO_ {3} + 2Mg}}}

Перевага термічного способу полягає в тому, що він дозволяє отримувати магній більш високої чистоти. Для отримання магнію використовують не тільки мінеральна сировина , А й морську воду.

Магній - метал сріблясто-білого кольору з гексагональної гратами , Володіє металевим блиском; просторова група P 63 / mmc, параметри решітки a = 0,32029 нм, c = 0,52000 нм, Z = 2. При звичайних умовах поверхню магнію покрита досить міцною захисною плівкою оксиду магнію MgO, яка руйнується при нагріванні на повітрі до приблизно 600 ° C, після чого метал згоряє з сліпуче білим полум'ям з утворенням оксиду і нітриду магнію Mg3N2. Швидкість займання магнію набагато вище швидкості одёргіванія руки, тому при підпалі магнію людина не встигає стримати руку і отримує опік . На палаючий магній бажано дивитися тільки через темні окуляри або скло, так як в противному випадку є ризик отримати світловий опік сітківки і на час осліпнути.

щільність магнію при 20 ° C - 1,738 г / см³, Температура плавлення 650 ° C, Температура кипіння 1090 ° C [2] , теплопровідність при 20 ° C - 156 Вт / (м · К).

Магній високої чистоти пластичний, добре пресується, прокочується і піддається обробці різанням.

При нагріванні на повітрі магній згоряє з утворенням оксиду і невеликої кількості нітриду. При цьому виділяється велика кількість теплоти і світла:

2 M g + O 2 → 2 M g O + 1203 {\ displaystyle {\ mathsf {2Mg + O_ {2} \ rightarrow 2MgO + 1203}}} кДж 3 M g + N 2 → M g 3 N 2 {\ displaystyle {\ mathsf {3Mg + N_ {2} \ rightarrow Mg_ {3} N_ {2}}}}

Магній добре горить навіть в вуглекислому газі:

2 M g + C O 2 → 2 M g O + C {\ displaystyle {\ mathsf {2Mg + CO_ {2} \ rightarrow 2MgO + C}}}

Розпечений магній енергійно реагує з водою, внаслідок чого палаючий магній не можна гасити водою:

M g + H 2 O → M g O + H 2 + 75 k c a l {\ displaystyle {\ mathsf {Mg + H_ {2} O \ rightarrow MgO + H_ {2} +75 \ kcal}}}

Можлива також реакція:

M g + 2 H 2 O → M g (OH) 2 + H 2 ↑ + 80, 52 kcal {\ displaystyle {\ mathsf {Mg + 2H_ {2} O \ rightarrow Mg (OH) _ {2} + H_ { 2} \ uparrow +80,52 \ kcal}}}

Луги на магній не діють, в кислотах він розчиняється з бурхливим виділенням водню:

M g + 2 H C l → M g C l 2 + H 2 ↑ {\ displaystyle {\ mathsf {Mg + 2HCl \ rightarrow MgCl_ {2} + H_ {2} \ uparrow}}}

Суміш порошку магнію з вибухом реагує з сильними окислювачами, наприклад з сухим перманганатом калію .

Також слід згадати реактиви Гриньяра , Тобто алкіл- або арілмагнійгалогеніди:

RH al + M g → (C 2 H 5) 2 ORM g H al {\ displaystyle {\ mathsf {RHal + Mg {\ xrightarrow [{}] {(C_ {2} H_ {5}) _ {2} O }} RMgHal}}}

Де Hal = I, Br, рідше Cl.

Металевий магній - сильний відновник, застосовується в промисловості для відновлення титану до металу з тетрахлориду титану і металевого урану з його тетрафторида

T i C l 4 + 2 M g → T i + 2 M g C l 2 {\ displaystyle {\ mathsf {TiCl_ {4} + 2Mg \ rightarrow Ti + 2MgCl_ {2}}}} U F 4 + 2 M g → U + 2 M g F 2 {\ displaystyle {\ mathsf {UF_ {4} + 2Mg \ rightarrow U + 2MgF_ {2}}}}

Використовується для отримання легких та надлегких ливарних сплавів (літакобудування, виробництво автомобілів), а також в піротехніку і військовій справі для виготовлення освітлювальних і запалювальних ракет. З другої половини XX століття магній в чистому вигляді і в складі сплаву кремнію з залізом - ферросілікомагнія, став широко застосовуватися в чавуноливарному виробництві завдяки відкриттю його властивості впливати на форму графіту в чавуні, що дозволило створити нові унікальні конструкційні матеріали для машинобудування - високоміцний чавун (чавун з кулястим графітом - ЧШГ і чавун з вермікулярним формою графіту - ЧВГ), що поєднують в собі властивості чавуну і сталі.

сплави [ правити | правити код ]

Сплави на основі магнію є важливим конструкційним матеріалом в космічній, авіаційній та автомобільній промисловості завдяки їх легкості і міцності. З магнієвого сплаву виготовлялися картери двигунів бензопили « Дружба »Та автомобіля« Запорожець », Ряду інших машин. Зараз з цього сплаву виробляються легкосплавні колісні диски.

Хімічні джерела струму [ правити | правити код ]

Магній у вигляді чистого металу, а також його хімічні сполуки (бромід, перхлорат) застосовуються для виробництва енергоємних резервних електричних батарей (наприклад, магній-перхлоратних елемент , сірчано-магнієвий елемент , хлорістосвінцово-магнієвий елемент , хлорсеребряно-магнієвий елемент , хлорістомедно-магнієвий елемент , магній-ванадієвий елемент і ін.) і сухих елементів ( марганцево-магнієвий елемент , вісмутісто-магнієвий елемент , магній-м-ДНБ елемент та ін.). Хімічні джерела струму на основі магнію відрізняються дуже високими значеннями питомих енергетичних характеристик і високої ЕРС .

з'єднання [ правити | правити код ]

гідрид магнію - один з найбільш ємних акумуляторів водню, що застосовуються для його компактного зберігання та отримання.

вогнетривкі матеріали [ правити | правити код ]

оксид магнію MgO застосовується в якості вогнетривкого матеріалу для виробництва тиглів і спеціальної футерування металургійних печей.

Перхлорат магнію, Mg (ClO4) 2 - (ангідрон) застосовується для глибокого осушення газів в лабораторіях, і в якості електроліту для хімічних джерел струму із застосуванням магнію.

фторид магнію MgF2 - у вигляді синтетичних монокристалів застосовується в оптиці (лінзи, призми).

бромід магнію MgBr2 - в якості електроліту для хімічних резервних джерел струму.

Військова справа [ правити | правити код ]

Властивість магнію горіти білим сліпучим полум'ям широко використовується у військовій техніці для виготовлення освітлювальних і сигнальних ракет, трасуючих куль і снарядів, запальних бомб. У суміші з відповідними окислювачами він також є основним компонентом заряду світлошумових боєприпасів .

Медицина [ правити | правити код ]

Магній є життєво-важливим елементом, який знаходиться у всіх тканинах організму і необхідний для нормального функціонування клітин. Бере участь в більшості реакцій обміну речовин , В регуляції передачі нервових імпульсів і в скороченні м'язів, надає спазмолітичну і антиагрегантну дію. Оксид і солі магнію традиційно застосовуються в медицині в кардіології , Неврології і гастроентерології ( аспаркам , сульфат магнію , цитрат магнію ). У той же час, використання солей магнію в кардіології при нормальному рівні іонів магнію в крові є недостатньо обгрунтованим [9] .

Світлина [ правити | правити код ]

Магнієвий порошок з окислюючими добавками ( нітрат барію , перманганат калію , гіпохлорит натрію , хлорат калію і т. д.) застосовувався (і застосовується зараз в рідкісних випадках) в фотосправі в хімічних фотоспалах (Магнієва фотоспалах).

Акумулятори [ правити | правити код ]

Магнієво-сірчані батареї є одними з найперспективніших, теоретично перевершуючи ємність іонно-літієвих, проте поки ця технологія знаходиться на стадії лабораторних досліджень в силу нездоланності деяких технічних перешкод [10] .

Виробництво в Росії зосереджена на двох підприємствах: м Солікамск (СМЗ) та м Березники (АВІСМА). Загальна продуктивність становить, приблизно, 35 тис. Тонн в рік. [11]

Ціни на магній в злитках в 2006 році склали в середньому 3 дол. / Кг. У 2012 році ціни на магній становили близько 2,8-2,9 дол. / Кг.

токсикологія [ правити | правити код ]

Сполуки магнію малотоксични (за винятком солей таких отруйних кислот, як синильна , азотистоводородная , плавикова , хромова ).

Біологічна роль [ правити | правити код ]

Магній - один з важливих біогенних елементів, в значних кількостях міститься в тканинах тварин і рослин ( хлорофіли ). Його біологічна роль сформувалася історично в період зародження і розвитку протожізні на нашій планеті в зв'язку з тим, що сольовий склад морської води древньої Землі був переважно хлоридно-магнієвий, на відміну від нинішнього - хлоридно-натрієвої.

Магній є кофактором багатьох ферментативних реакцій. Магній необхідний для перетворення креатинфосфату в АТФ - нуклеотид , Який є універсальним постачальником енергії в живих клітинах організму. Магній необхідний на всіх етапах синтезу білка. Він бере участь у підтримці нормальної функції нервової системи і м'язи серця, має судинорозширювальну дію, стимулює жовчовиділення, підвищує рухову активність кишечника, що сприяє виведенню з організму холестерину [12] .

Засвоєнню магнію заважають наявність фітину і надлишок жирів і кальцію в їжі [12] . Недолік магнію в організмі може проявлятися по-різному: безсоння , хронічна втома , остеопороз , артрит , фибромиалгия , мігрень , м'язові судоми і спазми , серцева аритмія , запори , передменструальний синдром (ПМС) . При пітливості, частому вживанні проносних і сечогінних, алкоголю, великих психічних і фізичних навантаженнях (в першу чергу при стресах і у спортсменів) потреба в магнії збільшується.

Найбільше магнію міститься в пшеничних висівках, гарбузовому насінні, какао-порошку. До їжі, багатої на магній відносять також кунжут , висівки , горіхи . Однак велика кількість фітину в цих продуктах робить його малодоступним для засвоєння, тому тільки зелені овочі можуть служити надійним джерелом магнію. Магнію зовсім мало в хлібі, молочних, м'ясних та інших повсякденних продуктах харчування сучасної людини. Добова норма магнію - близько 300 мг для жінок і 400 мг для чоловіків (передбачається, що всмоктується близько 30% магнію).

При вживанні вітамінно-мінеральних комплексів, що містять магній, необхідно пам'ятати, що при надмірному його споживанні можливе передозування, що супроводжується зниженням артеріального тиску, нудотою, блювотою, пригніченням центральної нервової системи, зниженням рефлексів, змінами на електрокардіограмі, пригніченням дихання, комою, зупинкою серця, паралічем дихання, ануріческой синдромом [13] .

Також слід дотримуватися обережності при прийомі магнію людям з нирковою недостатністю.

Таблиця норми споживання магнію [ правити | правити код ]

Пол Вік Добова норма споживання магнію, мг / день Верхній допустима межа, мг / день Немовлята від 0 до 6 місяців 30 Чи не визначений Немовлята від 7 до 12 місяців 75 Чи не визначений Діти від 1 до 3 років 80 145 Діти від 4 до 8 років 130 240 Діти від 9 до 13 років 240 590 Дівчата від 14 до 18 років 360 710 Юнаки від 14 до 18 років 410 760 Чоловіки від 19 до 30 років 400 750 Чоловіки 31 рік і старше 420 770 Жінки від 19 до 30 років 310 660 Жінки 31 рік і старше 320 670 Вагітні жінки від 14 до 18 років 400 750 Вагітні жінки від 19 до 30 років 350 700 Вагітні жінки 31 рік і старше 360 710 Шалені грудьми жінки від 14 до 18 років 360 710 Шалені грудьми жінки від 19 до 30 років 310 660 Шалені грудьми жінки 31 рік і старше 320 670

1. ↑ Вказано діапазон значень атомної маси в зв'язку з неоднорідністю поширення ізотопів в природі.

1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 року (IUPAC Technical Report) (Англ.) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Vol. 85, no. 5. - P. 1047-1078. - DOI : 10.1351 / PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ 1 2 3 4 Magnesium: physical properties (Англ.). WebElements. Дата звернення 15 серпня 2013.
3. ↑ Хімічна енциклопедія: у 5 т / Редкол .: Кнунянц І. Л. (гл. Ред.). - Москва: Радянська енциклопедія, 1990. - Т. 2. - С. 621. - 671 с. - 100 000 прим.
4. ↑ Three alkali metals for Discovery of the Elements (Недоступна посилання)
5. ↑ Новгородова М. І. Виявлено самородний магній? // Природа. - 1991. - № 1. - С. 32-33.
6. ↑ Новгородова М. І. самородної магній і проблема його генезису // Геохімія. - 1996. - № 1. - С. 41-50.
7. ↑ Новгородова М. І. Магній - самородна, як золото ... // Хімія і життя - XXI століття. - 2000. - № 7. - С. 18-19.
8. ↑ Олена Савинкина. магній (неопр.). Енциклопедія Навколосвіт . Дата обігу 8 вересня 2012. Читальний зал 14 жовтня 2012 року.
9. ↑ Старостін І.В. Місце солей магнію в терапії серцево-судинних захворювань. (Рос.) // Кардіологія. - 2012. - Т. 52, № 8. - С. 83-88.
10. ↑ Хіміки знайшли ключ до нового типу акумуляторів http://www.membrana.ru/particle/16564
11. ↑ Лисенко А. П.
12. ↑ 1 2 Харчова хімія: [навч. для вузів / Нечаєв А. П., Траубенберг С. Є., Кочеткова А. А. та ін.]; під ред. А. П. Нечаєва. - Изд. 4-е, испр. і доп. - СПб. : ГИОРД, 2007. - 635 с.- 1000 екземплярів. - ISBN 5-98879-011-9 .
13. ↑ https://www.rlsnet.ru/tn_index_id_1983.htm інформація про препарат "Магне В6"

• Ейдензон М. А. Магній / Тихонов В. Н. - М., 1969.
• Аналітична хімія магнію / Іванов А. І., Ляндрес М. Б., Прокоф'єв О. В. - М., 1973.
• Виробництво магнію / С. І. Дракин. П. М. Чукур. - М., 1979.
• Девіс А. нутрицевтиків. Харчування для життя, здоров'я і довголіття. - М .: Суттєво, Інститут трансперсональної психології, 2004. - С.180-188. - ISBN.5-93509-021-X.
• Мінделл Е. Довідник по вітамінів та мінеральних речовин. - М .: Медицина і харчування, 2000. - С. 83-85. - ISBN.5-900059-03-0.

• Latest Magnesium News (Англ.) (Недоступна посилання). Magnesium .com. Дата обігу 30 жовтня 2013. Читальний зал 1 листопада 2013 року.
• магній (неопр.). Популярна бібліотека хімічних елементів. Дата обігу 30 жовтня 2013.