Где есть магний металл

Обновлено: 18.05.2024

Магний — широко распространенный в природе металл, имеющий огромное биогенное значение для человека. Он является составной частью большого количества различных минералов, морской воды, гидротермальных вод.

Свойства

Серебристый блестящий металл, очень легкий и пластичный. Немагнитный, обладает высокой теплопроводностью. При нормальных условиях на воздухе покрывается оксидной пленкой. При нагревании свыше 600 °С металл горит с выделением большого количества тепла и света. Горит в углекислом газе и активно реагирует с водой, поэтому его бесполезно тушить традиционными способами.

Магний не взаимодействует со щелочами, реагирует с кислотами с выделением водорода. Устойчив к галогенам и их соединениям; например, не взаимодействует с фтором, плавиковой кислотой, сухим хлором, йодом, бромом. Не разрушается под воздействием нефтепродуктов. Магний малостоек к коррозии, этот недостаток исправляют добавлением в сплав небольших количеств титана, марганца, цинка, циркония.

Магний необходим для здоровья сердечно-сосудистой и нервной систем, для синтеза белов и усвоения организмом глюкозы, жиров и аминокислот. Оротат магния (витамин В13) играет важную роль в обмене веществ, нормализует сердечную деятельность, препятствует отложению холестерина на стенках сосудов, увеличивает работоспособность организма спортсменов, не уступая по эффективности стероидным препаратам.

Получают магний различными способами, из природных минералов и морской воды.

Применение

— Большая часть добываемого магния используется для производства магниевых конструкционных сплавов, востребованных в авиационной, автомобильной, атомной, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, в приборостроении. Магниевые сплавы отличаются легкостью, прочностью, высокой удельной жесткостью, хорошей обрабатываемостью. Они немагнитны, отлично отводят тепло, обладают в 20 раз большей устойчивостью к вибрации, чем легированная сталь. Магниевые сплавы применяются для изготовления резервуаров для хранения бензина и нефтепродуктов, деталей атомных реакторов, отбойных молотков, пневмотруб, вагонов; емкостей и насосов для работы с плавиковой кислотой, для хранения брома и йода; корпусов ноутбуков и фотоаппаратов.
— Магний широко используется для получения некоторых металлов методом восстановления (ванадий, цирконий, титан, бериллий, хром и т. д.); для придания стали и чугуну лучших механических характеристик, для очистки алюминия.
— В чистом виде входит в состав многих полупроводников.
— В химической промышленности порошковый магний используют для осушения органических веществ, например, спирта, анилина. Магнийорганические соединения применяются в сложном химическом синтезе (например, для получения витамина А).
— Порошок магния востребован в ракетной технике в качестве высококалорийного горючего. В военном деле — при производстве осветительных ракет, трассирующих боеприпасов, зажигательных бомб.
— Чистый магний и его соединения идут на изготовление химических мощных источников тока.
— Окись магния применяется для изготовления тиглей и металлургических печей, огнеупорного кирпича, при изготовлении синтетической резины.
— Кристаллы фторида магния востребованы в оптике.
— Гидрид магния представляет собой твердый порошок, содержащий большой процент водорода, который легко получить нагреванием. Вещество используется в качестве «хранилища» водорода.
— Сейчас реже, но раньше порошок магния широко использовался в химических фотовспышках.
— Соединения магния используют для отбеливания и протравливания тканей, для изготовления теплоизоляционных материалов, особых сортов кирпича.
— Магний входит в состав многих лекарственных средств, как внутреннего, так и наружного (бишофит) применения. Его используют как противосудорожное, слабительное, седативное, сердечное, противоспазматическое средство, для регуляции кислотности желудочного сока, как антидот при отравлении кислотами, как дезинфицирующее желудочное средство, для лечения травм и суставов.
— Магний стеарат используется в фармацевтической и косметической промышленности как наполнитель таблеток, пудры, кремов, теней; в пищевой промышленности применяется как пищевая добавка Е470, предупреждающая слеживание продуктов.

В химическом магазине «ПраймКемикалсГрупп» вы можете купить химический магний и его различные соединения — магний стеарат, бишофит магний хлористый, магний углекислый и другие, а также широкий спектр хим реактивов, лабораторной посуды и других товаров для лабораторий и производства. Цены и уровень сервиса вам понравятся!

МАГНИЙ — огненный металл

Тем, что название «магний» существует в мире химии, мы обязаны учебнику «Основания чистой химии» русского химика Гесса. Много русских химиков зубрили науку по этой книге — она была переиздана семь раз.

Пейте минералку

История открытия нашего героя начинается на английском курорте. Там скучающие химики решили исследовать, чем же их лечат. Из минеральной воды (горькой, но регулирующей пищеварение) выделили соль — горькую или английскую. Опыты продолжили, в результате почти одновременно Фарадей и Бюсси получили магний.

Этот металл серебристо-белого цвета можно добыть из почти любого булыжника под ногами, хотя для промышленного применения этот метод навряд ли пригоден.

Каков он, «вспыльчивый металл»

Наш герой — элемент второй группы периодической системы Менделеева. Латинское название Magnesium, атомный номер 12.

Магний теперь относится к щелочноземельным металлам. Однако раньше он таким не считался — его гидроксид не является щелочью, хотя раствор в присутствии фенолфталеина (индикатор) окрашивается в слабо-розовый цвет. Полноценные щелочи с фенолфталеином окрашиваются в густой малиновый цвет.

У чистого магния плотноупакованная гексагональная кристаллическая структура.

Строение атома указывает на принадлежность к металлам. Электронная формула элемента — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2. То есть, на внешнем энергетическом уровне у магния болтается пара электронов, в любой момент готовая «свалить налево» — вступить в реакцию с другим элементом. Кое-кто еще помнит, что свойство металлов на внешнем уровне иметь от 1 до 3 электронов.

И чем же наш герой не металл?

Некоторые характеристики магния:

Свойство металла	Данные
Атомная масса	24,304 г/моль
Степени окисления	0; +2
Плотность	1,74 г/см3
Температура плавления	650оС
Теплопроводность	(300 K) 156 Вт/(м·К)
Температура кипения	1090 оС
Ковалентный радиус	136 пм
Радиус иона	66 (+2e) пм
Электроотрицательность	1,31 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	−2,37 В
Степени окисления	0; +2
Энергия ионизации (первый электрон)	737,3 (7,64) кДж/моль (эВ)

Химия магниевых реакций

Вспомним школьные годы. Немного химии во время карантина не повредит.

Итак, химические свойства нашего героя:

К щелочам огненный металл равнодушен (сами такие, к щелочноземельным металлам относимся). В реакции со щелочами не вступает.
Зато во взаимодействие с кислотами вступает охотно, даже бурно, с выделением водорода.
На воздухе магний реагирует с кислородом воздуха, покрывается оксидной пленкой. Эта «одежка» защищает металл от дальнейшего окисления. Но влажная атмосфера разрушает нашего «горячего» героя. Потому его и не хранят во влажных помещениях.

Как он горит!

Немного найдется металлов, горящих на воздухе, и наш герой — один из них. Подожгите магниевую стружку, и вспыхнет яркий, жгучий огонь. Еще бы не жгучий, его температура более 3000 градусов. Только не зажигайте магний на песке. Металл прореагирует с диоксидом кремния в песке, и будет гореть веселее. Потому затушить «магниевый» пожар песочком не получится.

Горящий магний можно использовать как факел в темноте. Пара грамм магния — и даже в самую черную ночь все будет видно в радиусе 5-7 метров.

Подожгите металл в луже, и увидите мощную вспышку. Здесь образуется гидроксид магния (Mg(OH)2) и водород, который многократно усилит мощность огня.

Печально: в 1937 году дирижабль «Гинденбург», наполненный водородом, загорелся. Погибла треть пассажиров. Эта трагедия поставила крест на дирижаблях, как виде воздушного транспорта.

Кстати, головная боль пожарных — магний нельзя тушить водой. От этого огонь разгорится еще больше. Углекислотный огнетушитель тоже не вариант, ведь наш необыкновенный герой в присутствии углекислого газа хорошо горит, образуя уголь и оксид магния:

2Мg + CO2 = C + 2MgO

Минералы, месторождения

Наш герой настолько активен в химическом отношении (просто-таки «неразборчив в связях»), что его нахождение в природе в чистом виде практически невозможно.

Природные источники магния — минералы:

брусит;
кизерит;
доломит;
магнезит;
бишофит;
эпсомит;
карналлит.

Даже из морской воды можно добывать огненный металл. Самосадочные озера (вода в них называется рапой), содержат большое количество минеральных солей, в том числе магния.

Познавательно: таких озер много в Астраханской области. Это Белинские, Зинзилинские, Мочаговские самосадочные озера (список можно продолжить).

Крупнейшая российская группа месторождений — Саткинское — (разведано 14 штук) находится в Челябинской области, рядом с городом Сатка. Тут сосредоточены магнезиальные руды высокой чистоты.

Получение чистого металла

Промышленное получение металла возможно двумя способами:

В первом способе необходимы обезвоженные хлориды магния, натрия, калия. Их смешивают в электролитической ванне, в расплаве происходит восстановления магния.

Чистый металл сливают, добавляя в ванну сырье. В черновом металле содержится до 2% примесей. При необходимости еще не остывший магний рафинируют, доводя чистоту почти до идеальной — 99,999%.

Во втором способе в качестве сырья предпочтительно использовать доломит с добавлением кокса. Возможно использование морской воды. Смесь разогревают до 2100 градусов, пары магния отгоняются и конденсируются.

Польза и вред добавок

Чистый магний ковкий, легкий металл. Только есть у металла свойство — подверженность коррозии. Потому чистый металл используют редко, в отличие от его сплавов. Для сплавов магния очень важны добавки алюминия, циркония, цинка.

Алюминий делает сплав прочнее и удобнее для литейных работ.

Количество лигатуры важно для качеств сплава:

3% алюминия придадут наибольшую пластичность;
6% лигатуры — даст лучшие прочность и пластичность;
9% алюминия подарит сплаву максимальную прочность.

Свойства цинка в сплавах подобны алюминиевым:

3% добавка максимально увеличивает пластичность;
5% цинка даст гармоничное сочетание пластичности и прочности сплава;

Если в сплаве есть вредные примеси (никель, железо), то лигатура цинка повысит коррозионную стойкость.

Кремний повысит способность к литью, но в присутствии железа уменьшит устойчивость к ржавчине.

Никель и железо примеси вредные, они делают сплав подверженным ржавчине.

Сплавы магния делят на деформируемые (МА) и литейные (МЛ); последние применяются значительно чаще. В сплав МЦИ добавляют медь, железо, цинк, никель. Эта смесь металлов хороша при вибронагрузках.

Магний в нашей жизни

Металл и его сплавы нашли широкое применение в разных сферах жизни.

Способность металла давать яркий огонь использовали на заре фотографии.
Легкость металла открыла ему путь в авиацию. Наши ноутбуки, многие фотокамеры содержат магниевые детали — не таскать же тяжелый прибор, если можно сделать легкий.
В химических источниках тока энергия химических реакций напрямую превращается в электрическую. Чистый металл и его соединения в электрических батареях сообщают им высокие ЭДС и отменные энергетические характеристики.

Анодом в таких батареях служит магний. В качестве катода применяют:

серу;
хлористое серебро;
хлористый свинец в смеси с графитом;
диоксид марганца с графитом.

Огнеупорные материалы необходимы для футеровки металлургических печей, тиглей.

Дешевым и качественным сырьем для этого могут быть минералы магния:

В военном деле магний «освещает темные места». А проще, из него делают светозвуковые и светошумовые боеприпасы (патроны, гранаты, снаряды). До конца не убьет, но оглушит и дезориентирует.

Применяют в антитеррористических операциях, при освобождении заложников, разгоне противозаконных сборищ (при массовых беспорядках).

Зажигательные бомбы, трассирующие пули, ракеты сигнальные и осветительные — везде используется яркое горение металла.

Препараты магния необходимы в медицине. Недостаток макроэлемента губителен для сердечно-сосудистой системы. Ишемическая болезнь, артериальная гипертония, аритмии — каждая из этих болезней усугубляется дефицитом магния.

Недостаток нескольких граммов металла плохо отражается на наших нервах (депрессии, мигрени, головокружения, тревога, раздражительность).

Важно: у каждого потребность в магнии возрастает при стрессах, физических нагрузках; у спортсменов — при изнурительных тренировках и на соревнованиях.

Специалисты фирмы Тойота разработали аккумуляторную батарею (на основе серно-магниевых элементов). Показатели у аккумулятора завидные. Загвоздка в том, что в батарее происходит саморазряд (катод электрохимически восстанавливается, образуются полисульфидные анионы, переходящие в раствор). Пока эта проблема не будет решена, серно-магниевые аккумуляторы специалистам только снятся.

Магний металлический обладает сильными восстановительными свойствами. Его используют для получения бериллия, ванадия, хрома. Металл используют как лигатуру в сталях и чугуне.

Все шире применяют магнийорганические соединения в химическом синтезе галогенопроизводных, спиртов, углеводородов.

Где еще применяют соединения магния

Бесцветные кристаллы фторида магния используют в специальной оптике (вещество прозрачно в диапазонах от ультрафиолетового до инфракрасного.

Стеарат магния — пищевая добавка Е470. Используют в косметической, пищевой промышленности, в фармации.

Магниевые сплавы применяют в изготовлении отбойных молотков, в атомной и нефтяной промышленности.

Стоимость огненного металла

Цена первичного магния (МГ90):

Лом металла и магнийсодержащих элементов будет стоить от 35 до 50 рублей за килограмм.

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Магний – свойства и особенности металла

Этот металл – один из самых «изящных»: легкий, красивый, блестящий. Он есть в любом живом организме, растениях. Без магниевых компонентов не обходятся медицина, наука и передовые отрасли производства.

Что представляет собой

Магний – это металл, элемент периодической системы Д.Менделеева.

Международное обозначение (и формула) – Mg (Magnesium).

При стандартных условиях металл легкий, хорошей ковкости, серебристого цвета.

По классификации ИЮПАК (Международный союз теоретической и прикладной химии) магний причислен к щелочноземельным металлам.

Роль сыграло строение атома (конфигурация электронов внешнего энергетического уровня), сходные химические и физические свойства. Хотя с водой при комнатной температуре реагирует вяло.

История

С рудой в 18 – начале 19 века экспериментировали ученые Европы. Получать удавалось лишь сильно загрязненное вещество.

Настоящая история открытия начинается с середины 19 века, когда француз А.Бюсси и англичанин М.Фарадей получили материал достаточной степени чистоты. Оба использовали расплавленный хлорид магния. Первый восстанавливал вещество металлическим калием, второй – электролизом.

История названия вещества восходит ко временам Малой Азии. Магнезией назывался город, вблизи которого обнаружились залежи магнезита.

В России с середины 19 века используется термин «магний».

Металл в природе

Магний – среди самых распространенных компонентов земной коры: тонна содержит 19,52 кг этого элемента (почти 2%).

Главная форма нахождения в природе – залежи доломита и магнезита. Насыщены магнием брусит, кизерит, бишофит, другие минералы.

Кроме минеральных отложений, природными источниками металла являются:

Морская вода.
Рапа (насыщенный соляной раствор солей). Добывается из лиманов и искусственно созданных соленых водоемов.

Залежами осадочного происхождения располагает большинство регионов планеты:

Для магнезита требуются гидротермальные источники.
Доломит находят в осадочных карбонатных прослойках. Залежи формируются также воздействием горячих растворов, рек, грунтовых вод на известняки. Его запасы практически неисчерпаемы.
Самородные фрагменты магния формируются потоками газов. В отличие от минералов, весьма редки.

Впервые он обнаружен в конце XX века в России (Восточная Сибирь, берега реки Чона) и Таджикистане (вулканическая лава).

Физико-химические характеристики

У металла интересные химические свойства:

Равнодушен к щелочам, но при взаимодействии с кислотами растворяется. Процесс сопровождает «фонтан» из водорода.
Нагреваемый на воздухе металл сгорает, выделяя жар плюс яркое свечение.
Магниевый порошок, смешанный с активными окислителями (той же марганцовкой), порождает взрыв.

Бурно реагирует магний на влагу при нагреве. Поэтому горящий магний водой не тушат.

В стандартных условиях (на воздухе) металл окисляется, из-за чего поверхность покрывается защитной пленкой. Разрушить ее способен нагрев на воздухе до 600°C. «Оголенный» металл превращается в ослепительно-белую вспышку пламени, образуя оксид и нитрид.

Свойства атома
Название, символ, номер	Магний / Magnesium (Mg), 12
Атомная масса (молярная масса)	[24,304; 24,307] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ne] 3s2
Радиус атома	160 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	136 пм
Радиус иона	66 (+2e) пм
Электроотрицательность	1,31 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	−2,37 В
Степени окисления	0; +2
Энергия ионизации (первый электрон)	737,3 (7,64) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	1,738 г/см³
Температура плавления	650 °C (923 K)
Температура кипения	1090 °C (1363 K)
Уд. теплота плавления	9,20 кДж/моль
Уд. теплота испарения	131,8 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	24,90 Дж/(K·моль)
Молярный объём	14,0 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	гексагональная
Параметры решётки	a=0,32029 нм, c=0,52000 нм
Отношение c/a	1,624
Температура Дебая	318 K
Другие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 156 Вт/(м·К)
Номер CAS	7439-95-4

Утилитарные свойства металла определяются, среди прочего, степенью чистоты.

Особо чистые образцы пластичны, ковки, легко обрабатываются (прессовка, прокат, резание).

Технология получения металла

В третьем тысячелетии металл получают так же, как двести лет назад.

Электролиз

Основным способом получения вещества остается электролиз расплавленного конгломерата из хлоридов магния, калия, натрия:

Объект электрохимического восстановления – соединение магния.
Процесс происходит в ванне. Из нее порции выделившегося металлического магния периодически вычерпываются.

Чистота продукта на выходе – порядка 99,9 %.

Он считается «грязным», поэтому вновь направляется на электролиз для очистки (рафинирования).
Далее идет вакуумная переплавка, во время которой к материалу добавляют специальные присадки. Их миссия – оттянуть примеси на себя.
Как вариант применяется вакуумная перегонка.

Доля примесей снижается на два порядка. То есть чистота металлического магния – 99,999+%.

Термообработка

Оксид магния восстанавливают при высоких температурах, задействуя кокс либо кремний.

Кремний способен «вытащить» металл из сложных видов сырья. Например, доломита – конгломерата карбонатов кальция и магния.

Вначале доломит обжигают, затем получившиеся продукты раскаливают с кремнием.

Таким способом возможно извлечение металла высокой чистоты даже из морской воды или рассолов.

Где используется

Некогда самым известным применением металла был фотоаппарат с магниевой вспышкой. Сегодня свойства и характеристики вещества сделали его незаменимым или важным для многих отраслей. Используется магний металлический, в соединениях и сплавах.

Магниевые сплавы

Промышленный комплекс

Ковкий, пластичный, легкий магний относится к металлам, незаменимым в металлургии и машиностроении:

Огнеупорные материалы – исходник для выработки компонентов металлургических печей (оксид магния).
Сырье для получения надежных лёгких и сверхлегких сплавов. Их забирают ракето-, авиастроение, автопром.
Инновационный материал, созданный в конце XX века, – ферросиликомагний (магний + кремний + железо). Из этого сплава выплавляют чугун: высокопрочный и с «червячной» конфигурацией графита. Это своеобразный гибрид чугуна и стали, материал нового поколения для нужд машиностроения.

В военном деле пригодилось свойство металла гореть ослепляющим пламенем.

Закупаются светошумовые боеприпасы (зажигательные бомбы, сигнальные ракеты, трассирующие пули).

Другие отрасли

Магний используется для нужд науки и других отраслей:

Привычным атрибутом стали энергоемкие резервные электрические батареи, сухие элементы на основе металла, его соединений (бромид, перхлорат).
Выращенные кристаллы фторида магния – компонент при изготовлении линз, другой оптики.
Перхлоратом металла лаборанты осушают газы.
Бромид металла служит электролитом химических источников тока.

Без магниевых компонентов невозможно изготовление пиротехники.

Медициной востребованы соединения вещества. Кардиологи, неврологи, гастроэнтерологи выписывают своим пациентам сульфат/цитрат магния, аспаркам, другие препараты.

Перспективы

Ученые трудятся над созданием магниево-серных батарей. По расчетам, они эффективнее ионно-литиевых аккумуляторов по емкости.

Мировое производство, цены

В XX веке половину чистого магния выплавляли в США. Третье тысячелетие определило нового лидера – Китай (70% мирового производства).

Металлический магний

Далее идут Россия и Турция (обе получают продукта на порядок меньше).

Цену металла на мировом рынке определяет состояние экономики Китая.

К началу 2021 года за тонну металла выкладывали $2400-2600.

Значение для человека

Магний изначально присутствует в биологических организмах. Однако в повседневных продуктах (хлеб, молоко, мясо) его минимум.

Жизненные процессы

Без металла невозможен нормальный ход важных жизненных процессов:

Синтез белка.
Работа нервной системы, сердечной мышцы.
Расширение сосудов.
Желчеотделение.
Работа ЖКТ.
Выведение из организма холестерина.
Сокращение мышц.

Суточная норма вещества для женщин и мужчин – 300 и 400 мг.

Потребность увеличивают психические, физические перегрузки, стрессы, злоупотребление алкоголем, потливость.

Нужно учитывать, что организм усваивает лишь треть общего количества поступившего вещества.

Усваивать микроэлемент полнее мешают фитин, жирный или насыщенный кальцием рацион.

Питание

Магнием насыщены порошковое какао, отруби, орехи, тыквенные семечки. Однако усваивать элемент мешает изобилие в них фитина.

Кладезем магния диетологи считают зеленые овощи. Это капуста, огурцы, горошек, спаржа, сельдерей, лук, шпинат, петрушка.

Последствия дефицита или избытка вещества

Симптомы дефицита магния:

Проблемы с костями (артрит, остеопороз).
Судороги, спазмы мышц.
Головная боль.
Сбои в работе ЖКТ (запоры), сердца (аритмия).

На эмоциональном плане нехватка вещества приводит к бессоннице, перманентной усталости, раздражительности (особенно ПМС).

Опасно и чрезмерное увлечение микроэлементом.

О передозировке металла сигнализируют:

Снижение артериального давления.
Тошнота, рвота.
Угнетение ЦНС, рефлекторной функции, дыхания.

Дело может закончиться комой, параличом дыхательных путей, сердечной мышцы.

Предостережение

Токсичность соединений металла незначительна. Опасность представляют лишь синильная, плавиковая, хромовая, азотистоводородная кислоты.

Опасные характеристики магния также связаны с горением:

Созерцание горящего вещества ведет к ожогу сетчатки глаза и временной слепоте. Страховка – смотреть через темные очки либо стекло.
От тактильного контакта с металлом страховки нет. Скорость воспламенения вещества такова, что человек гарантированно не успевает отвести руку и обжигается.

Осторожность при приеме магниевых препаратов требуется от людей, страдающих почечной недостаточности.

Читайте также: