Магний это какой металл

Обновлено: 18.04.2024

МАГНИЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Магний впервые выделил Х.Дэви в 1808 дистилляцией ртути из магниевой амальгамы, которую он получил электролизом полужидкой смеси оксидов магния и ртути.

Магниевые руды.

Магний широко распространен в природе и составляет около 2% земной коры. Из 60 с лишним источников иона магния на поверхности и в недрах земли в качестве сырья для промышленного производства металлического магния используются только шесть: брусит (гидроксид магния), карналлит (гексагидрат двойного хлорида магния и калия), доломит (двойной карбонат кальция и магния), магнезит (карбонат магния), озерные и скважинные (пластовые) воды и морская вода, в которой содержится 0,13% хлорида магния. Для электролитического процесса использовались также раствор хлорида магния, являющийся отходом производства поташа, и выпарная морская соль.

Ресурсы.

Ресурсы для производства магния буквально неисчерпаемы. Практически в любой стране имеются большие запасы доломита. Крупные залежи магнезита найдены в Австралии, Греции, Испании, Италии, Канаде, КНР, Мексике, странах СНГ, США, Югославии и других странах. Широко распространен также карналлит, который используется в производстве магния только в странах СНГ.

ПРОИЗВОДСТВО

Магний получают двумя основными способами: электролизом расплавленного хлорида магния и термическим восстановлением оксида магния.

Электролитический способ.

Существуют четыре электролитических процесса, различающихся способами получения исходного хлорида магния, но во всех случаях сырьем служит карналлит, содержащий шесть молекул воды. Первые четыре молекулы удаляются нагреванием на воздухе, однако при дальнейшем нагревании образуются нежелательные оксиды и оксихлориды. Полное обезвоживание достигается разными методами.

По технологии фирмы «Доу» обезвоживание завершается отделением остаточной воды в электролизере. При этом растворяется анод, в шламе электролизера образуется оксид магния, и выделяется влажный хлор.

Магниевые заводы в России, Украине и Казахстане работают на обезвоженном карналлите. На первой стадии обезвоживания – распылительной сушке – без гидролиза удаляются четыре молекулы воды из шести. Полученный продукт может транспортироваться по пневможелобам и не слеживается при перевозке в закрытых товарных вагонах на дальние расстояния. Окончательное обезвоживание осуществляется плавлением и хлорированием на металлургических заводах.

Исходным продуктом для процесса фирмы «И.Г. Фарбениндустри» служит кальцинированный с каустиком оксид магния высокой чистоты, который может быть получен разными способами. Этот оксид хлорируется непосредственно в присутствии углерода, что дает обезвоженный хлорид магния для электролизера. Все три отмеченных процесса требуют использования хлора, являющегося побочным продуктом электролиза.

По технологии фирмы «Норск гидро» хлорид магния сначала обрабатывается в распылительных сушилках для удаления основной массы воды. Окончательное обезвоживание осуществляется в грануляционной башне в атмосфере сухих паров соляной кислоты.

Электролизеры, конструкции которых весьма разнообразны, могут быть разделены на два основных типа: фирмы «Доу» в виде нефутерованной стальной ванны с наружным подогревом, способной сохранять расплав в жидком состоянии при отключении электроэнергии, и фирмы «И.Г. Фарбениндустри» – с внутренним подогревом.

Металлотермический способ.

В промышленности применяются три разных процесса термического восстановления. Все они периодические, вакуумные, основаны на использовании ферросилиция в качестве восстановителя, для двух из них исходным материалом служит доломит.

Процесс Пиджона проводится в реторте малого диаметра с внешним подогревом, которая дает около 120 кг магния в сутки. Заводы с технологией Пиджона имеются в Канаде, Японии и Индии. В процессе Больцано, применяемом в Италии и Бразилии, используется нагреваемая изнутри электропечь, которая дает свыше 2 т металла в сутки. Процесс «Магнетерм» отличается от двух предыдущих тем, что позволяет периодически удалять без нарушения вакуума расплавленный шлак, увеличивая тем самым объем плавки. Печь сопротивления нагревается изнутри, для разжижения шлака вводится флюс из оксида алюминия, и размер суточной плавки достигает 11 т. Процесс «Магнетерм» применяется в США, Франции, Югославии и Японии.

Вторичный магний.

Магний легко регенерируется, причем на это затрачивается лишь 5% энергии, необходимой для получения первичного металла из природного сырья. В США ежегодно регенерируется более 50 000 т магния, из которых 80% используется в сплавах на основе алюминия, а 20% – в сплавах на основе магния. Из магниевых сплавов на основе алюминия делаются банки для напитков.

ПРИМЕНЕНИЕ

Все виды промышленного применения магния можно разделить на конструкционные и неконструкционные. Конструкционные – это изготовление деталей автомобилей, самолетов и других промышленных изделий. На них идет около 20% поставляемого промышленностью магния.

В неконструкционных видах применения магний сплавляется, например, с алюминием или используется в качестве реагента для десульфуризации чугуна и стали. На это идет около 80% промышленных поставок магния.

Конструкционные виды применения.

Магний пригоден для литья и обычных методов металлообработки. Как и большинство других металлов, он нуждается в легировании для повышения прочности и твердости. В качестве легирующих элементов магния чаще всего применяются алюминий, цинк, марганец, кремний, цирконий и редкоземельные металлы.

Магний отличается очень хорошими литьевыми свойствами. В автомобильной промышленности из магния отливаются крышки клапанных механизмов, картеры сцепления, колеса, картеры ведущего моста, карбюраторы, каркасы сидений, приборные доски и фланцы воздушных фильтров. Неавтомобильные применения охватывают широкий спектр изделий, от компьютерных компонентов до рукояток спортивных луков.

Малая плотность магния особенно важна в авиационно-космических деталях, которые изготавливаются литьем в песчаные формы и по выплавляемым моделям. Детали, работающие при высоких температурах, изготовляются из сплавов магния с цирконием, серебром, иттрием и редкоземельными металлами. Типичные изделия такого рода – картеры коробок передач и редукторов, каркасы кабины экипажа, воздухозаборники и механизмы реверса тяги.

Магний применяется также в виде изделий и полуфабрикатов, обрабатываемых давлением, таких, как выдавленные профили, поковки, листовой и толстолистовой прокат. Из такой продукции изготовляются самые различные изделия, от хлебопекарных стеллажей и теннисных ракеток до инструментов для отделочной обработки бетона и оболочек ядерных тепловыделяющих элементов.

Неконструкционные виды применения.

Сравнительно небольшие добавки магния повышают прочность и коррозионную стойкость алюминия. Поэтому магний широко используется в качестве легирующего элемента для алюминия.

Магний играет важную роль в процессах десульфуризации чугуна и стали. Сера ухудшает свойства стали. У магния же высокое сродство к сере, и поэтому при добавлении его к расплавленному чугуну содержание серы в чугуне резко понижается.

Магний применяется и в производстве чугуна с шаровидным графитом. Такой чугун получают, добавляя в расплав небольшое, но точно известное количество магния; при этом графит в чугуне образует не пластинчатые чешуйки, а сферические включения, вследствие чего отливки приобретают повышенные прочность и пластичность. Литой чугун с шаровидным графитом применяется для изготовления деталей автомобилей и сельскохозяйственной техники, труб и трубопроводной арматуры.

Магний используется в качестве восстановителя в производстве бериллия, титана, циркония, гафния и урана. В электрохимии он широко применяется в качестве растворимого (расходуемого) анода для предотвращения коррозии стали в подземных складских резервуарах, трубопроводах и бытовых водонагревателях. Благодаря высокой долговечности при хранении он применяется также в аварийных электрических аккумуляторах и активируемых морской водой радиогидроакустических буях. И наконец, он применяется в качестве одного из химикатов для реакций Гриньяра в производстве фармацевтических препаратов, духов и тетраметилсвинца – присадки к бензину. См. также СПЛАВЫ; МАГНЕЗИТ; МАГНИЙ; МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ; СВАРКА.

Производство магния и титана. М., 1970
Сандлер Р.А., Ратнер А.Х. Физическая химия процессов производства магния. Л., 1978

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

Лёгкий, ковкий, серебристо-белый металл

Магний / Magnesium (Mg), 12

1,31 (шкала Полинга)

1105 по Цельсию

a=0,32029 нм, c=0,52000 нм Å

Ма́гний — элемент главной подгруппы второй группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 12. Обозначается символом Mg (лат. Magnesium ). Простое вещество магний (CAS-номер: 7439-95-4) — лёгкий, ковкий металл серебристо-белого цвета.

Содержание

История

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 MgSO₄ · 7H₂O. Латинское название элемента происходит от названия древнего города Магнезия в Малой Азии, в окрестностях которого имеются залежи минерала магнезита.

В 1792 году Антон фон Рупрехт получил новый металл, названный им австрием, восстановлением углём из белой магнезии. Позже было установлено, что «австрий» представляет собой магний крайне низкой степени чистоты, поскольку исходное вещество была сильно загрязнёно железом [2] .

Впервые был выделен в чистом виде сэром Гемфри Дэви в 1808 году дистилляцией ртути из магниевой амальгамы, которую он получил электролизом полужидкой смеси оксида магния и ртути.

Нахождение в природе

Кларк магния 19 кг/т. Это один из самых распространённых элементов земной коры. Большие количества магния находятся в морской воде. Главными видами нахождения магнезиального сырья являются:

₂

₄

₂

эпсомит — MgSO₄ • 7H₂O (Mg 16,3 %), — KCl • MgSO₄ • 3H₂O (Mg 9,8 %), — MgCO₃ (Mg 28,7 %), — CaCO₃·MgCO₃ (Mg 13,1 %), — Mg(OH)₂ (Mg 41,6 %).

Магнезиальные соли встречаются в больших количествах в солевых отложениях самосадочных озёр. Месторождения ископаемых солей карналлита осадочного происхождения известны во многих странах.

Магнезит образуется преимущественно в гидротермальных условиях и относится к среднетемпературным гидротермальным месторождениям. Доломит также является важным магниевым сырьём. Месторождения доломита широко распространены, запасы их огромны. Они ассоциируют с карбонатными толщами и большинство из них имеет докембрийский или пермский возраст. Доломитовые залежи образуются осадочным путём, но могут возникать также при воздействии на известняки гидротермальных растворов, подземных или поверхностных вод.

Типы месторождений

Природные источники магния:

ископаемые минеральные отложения (магнезиальные и калийно-магнезиальные карбонаты: доломит, магнезит),
морская вода,
рассолы (рапа соляных озёр).

Большая часть мировой добычи магния сосредоточена в США (43 %), странах СНГ (26 %) и Норвегии (17 %), возрастает доля Китая [3] .

Получение

Обычный промышленный метод получения металлического магния — это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl₂ (бишофит), натрия NaCl и калия KCl. В расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:

Расплавленный металл периодически отбирают из электролизной ванны, а в неё добавляют новые порции магнийсодержащего сырья. Так как полученный таким способом магний содержит сравнительно много (около 0,1 %) примесей, при необходимости «сырой» магний подвергают дополнительной очистке. С этой целью используют электролитическое рафинирование, переплавку в вакууме с использованием специальных добавок — флюсов, которые «отнимают» примеси от магния или перегонку (сублимацию) металла в вакууме. Чистота рафинированного магния достигает 99,999 % и выше.

Разработан и другой способ получения магния — термический. В этом случае для восстановления оксида магния при высокой температуре используют кремний или кокс:

Применение кремния позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO₃·MgCO₃, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции:

Преимущество термического способа состоит в том, что он позволяет получать магний более высокой чистоты. Для получения магния используют не только минеральное сырьё, но и морскую воду.

Физические свойства

Магний — металл серебристо-белого цвета с гексагональной решёткой, обладает металлическим блеском; пространственная группа P 6₃/mmc, параметры решётки a = 0,32029 нм, c = 0,52000 нм, Z = 2. При обычных условиях поверхность магния покрыта прочной защитной плёнкой оксида магния MgO, которая разрушается при нагреве на воздухе до примерно 600 °C, после чего металл сгорает с ослепительно белым пламенем с образованием оксида и нитрида магния Mg₃N₂. Плотность магния при 20 °C — 1,737 г/см³, температура плавления металла t_пл = 651 °C, температура кипения t_кип = 1103 °C, теплопроводность при 20 °C — 156 Вт/(м·К).

Магний высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддаётся обработке резанием.

Химические свойства

Смесь порошкового магния с перманганатом калия KMnO₄ — взрывчатое вещество

Раскаленный магний реагирует с водой:
Mg + Н₂О = MgO + H₂↑
Щелочи на магний не действуют, в кислотах он растворяется легко с выделением водорода:
Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂
При нагревании на воздухе магний сгорает с образованием оксида и небольшого количества нитрида. При этом выделяется большое количество теплоты и световой энергии:
2Mg + О₂ = 2MgO
3Mg + N₂ = Mg₃N₂
Магний может гореть даже в углекислом газе:
2Mg + CO₂ = 2MgO + C

Горящий магний нельзя тушить водой.

Применяется для восстановления металлического титана из тетрахлорида титана. Используется для получения лёгких и сверхлёгких сплавов (самолётостроение, производство автомобилей), а также для изготовления осветительных и зажигательных ракет.

Сплавы

Химические источники тока

Магний в виде чистого металла, а также его химические соединения (бромид, перхлорат) применяются для производства очень мощных резервных электрических батарей (например, магний-перхлоратный элемент, серно-магниевый элемент, хлористосвинцово-магниевый элемент, хлорсеребряно-магниевый элемент, хлористомедно-магниевый элемент, магний-ванадиевый элемент и др.) и сухих элементов (марганцево-магниевый элемент, висмутисто-магниевый элемент, магний-м-ДНБ элемент и др.). Химические источники тока на основе магния отличаются очень высокими значениями удельных энергетических характеристик и высоким разрядным напряжением.

Соединения

Гидрид магния — один из наиболее ёмких аккумуляторов водорода, применяемых для его хранения.

Огнеупорные материалы

Оксид магния MgO применяется в качестве огнеупорного материала для производства тиглей и специальной футеровки металлургических печей.

Перхлорат магния, Mg(ClO₄)₂ — (ангидрон) применяется для глубокой осушки газов в лабораториях, и в качестве электролита для химических источников тока с участием магния.

Фторид магния MgF₂ — в виде синтетических монокристаллов применяется в оптике (линзы, призмы).

Бромид магния MgBr₂ — в качестве электролита для химических резервных источников тока.

Военное дело

Свойство магния гореть белым ослепительным пламенем широко используется в военной технике для изготовления осветительных и сигнальных ракет, трассирующих пуль и снарядов, зажигательных бомб. В смеси с соответствующими окислителями он также является основным компонентом заряда светошумовых боеприпасов.

Медицина

Магний является жизненно-важным элементом, который находится во всех тканях организма и необходим для нормального функционирования клеток. Участвует в большинстве реакций обмена веществ, в регуляции передачи нервных импульсов и в сокращении мышц, оказывает спазмолитическое и антиагрегантное действие. Оксид и соли магния традиционно применяется в медицине в кардиологии, неврологии и гастроэнтерологии (аспаркам, сульфат магния, цитрат магния. Наиболее интересным природным ресурсом магния является минерал бишофит). Оказалось, что магниевые эффекты бишофита в первую очередь проявляются при транскутанном (через кожном) применении в лечении патологии опорно-двигательного аппарата. Бишофитотерапия использует биологические эффекты природного магния в лечении и реабилитации широкого круга заболеваний, в первую очередь — позвоночника и суставов, последствий травм, нервной и сердечно-сосудистой систем.

Фотография

Магниевый порошок с окисляющими добавками (нитрат бария, перманганат калия, гипохлорит натрия, хлорат калия и т. д.) применялся (и применяется сейчас в редких случаях) в фотоделе в химических фотовспышках (магниевая фотовспышка).

Аккумуляторы

Магниево-серные батареи — являются одними из самых перспективных, превосходя в теории ёмкость ионо-литиевых, однако, пока эта технологи находится на стадии лабораторных исследований в силу непреодолённости некоторых технических препятствий. [4]

Биологическая роль и токсикология

Магний — один из важных биогенных элементов, в значительных количествах содержится в тканях животных и растений (хлорофиллы). Его биологическая роль сформировалась исторически, в период зарождения и развития протожизни на нашей планете в связи с тем, что морская среда первобытной земли была преимущественно хлоридно-магниевая, в отличие от нынешней — хлоридно-натриевой.

Магний — часть солевого баланса живых организмов: недостаток магния ухудшает усвоение других микроэлементов, избыток — их вымывание (замещение) [5] [неавторитетный источник?] . Магний является кофактором многих ферментативных реакций. Магний необходим для превращения креатина фосфата в АТФ — нуклеотид, являющийся универсальным поставщиком энергии в живых клетках организма. Магний необходим на всех этапах синтеза белка.

Дефицит магния может проявляться по-разному: бессонница, хроническая усталость, остеопороз, артрит, фибромиалгия, мигрень, мышечные судороги и спазмы, сердечная аритмия, запоры, предменструальный синдром (ПМС). При потливости, частом употреблении слабительных и мочегонных, алкоголя, больших психических и физических нагрузках (в первую очередь при стрессах и у спортсменов) потребность в магнии увеличивается.

К пище, богатой магнием, относятся: кунжут, отруби, орехи. Магния совсем мало в хлебе, молочных, мясных и других повседневных продуктах питания современного человека. Суточная норма магния — порядка 300 мг для женщин и 400 мг для мужчин. По результатам последних исследований обнаружено, что цитрат магния является наиболее усваиваемым продуктом, содержащим магний [6] [7] .

Одним из наиболее биологически целесообразных источников магния при транскутанном (чрезкожном) всасывании является минерал бишофит, широко использующийся в целях медицинской реабилитации, физиотерапии и санаторно-курортного лечения. Преимуществом транскутанного применения является высокая биодоступность ионов магния, насыщающего локальные проблемные зоны минуя выделительную систему.

МА́ГНИЙ (лат. Magnesium), Mg (читается «магний»), химический элемент IIА группы третьего периода периодической системы Менделеева (см. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ МЕНДЕЛЕЕВА) , атомный номер 12, атомная масса 24,305. Природный магний состоит из трех стабильных нуклидов (см. НУКЛИД) : 24 Mg (78,60% по массе), 25 Mg (10,11%) и 26 Mg (11,29%). Электронная конфигурация нейтрального атома 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 , согласно которой магний в стабильных соединениях двухвалентен (степень окисления +2). Простое вещество магний — легкий, серебристо-белый блестящий металл.
История открытия
Соединения магния были известны человеку с давних пор. Латинское название элемента происходит от названия древнего города Магнезия в Малой Азии, в окрестностях которого имеются залежи минерала магнезита (см. МАГНЕЗИТ) . Металлический магний впервые получил в 1808 английский химик Г. Дэви (см. ДЭВИ Гемфри) . Как и в случае других активных металлов — натрия, калия, кальция, для получения металлического магния Дэви использовал электролиз. Электролизу он подвергал увлажненную смесь белой магнезии (в ее состав, судя по всему, входили оксид магния MgO и гидроксид магния Mg(OH)₂) и оксида ртути HgO. В результате Дэви получил амальгаму — сплав нового металла со ртутью. После отгонки ртути остался порошок нового металла, который Дэви назвал магнием.
Магний, полученный Дэви, был довольно грязным, чистый металлический магний получен впервые в 1828 французским химиком А. Бюсси.
Нахождение в природе
Магний — один из десяти наиболее распространенных элементов земной коры. В ней содержится 2,35% магния по массе. Из-за высокой химической активности в свободном виде магний не встречается, а входит в состав множества минералов — силикатов, алюмосиликатов, карбонатов, хлоридов, сульфатов и др. Так, магний содержат широко распространенные силикаты оливин (см. ОЛИВИН) (Mg,Fe)₂[SiO₄] и серпентин (см. СЕРПЕНТИН) Mg₆(OH)₈[Si₄O₁₀]. Важное практическое значение имеют такие магнийсодержащие минералы, как асбест (см. АСБЕСТ (минерал)) , магнезит (см. МАГНЕЗИТ) , доломит (см. ДОЛОМИТ) MgCO₃·CaCO₃, бишофит (см. БИШОФИТ) MgCl₂·6H₂O, карналлит (см. КАРНАЛЛИТ) KCl·MgCl₂·6H₂O, эпсомит (см. ЭПСОМИТ) MgSO₄·7H₂O, каинит (см. КАИНИТ) KCl·MgSO₄·3H₂O, астраханит Na₂SO₄·MgSO₄·4H₂O и др. Магний содержится в морской воде (4% Mg в сухом остатке), в природных рассолах, во многих подземных водах.
Получение
Обычный промышленный метод получения металлического магния — это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl₂, натрия NaCl и калия KCl. В этом расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:
MgCl₂ (электролиз) = Mg + Cl₂.
Расплавленный металл периодически отбирают из электролизной ванны, а в нее добавляют новые порции магнийсодержащего сырья. Так как полученный таким способом магний содержит сравнительно много — около 0,1% примесей, при необходимости «сырой» магний подвергают дополнительной очистке. С этой целью используют электролитическое рафинирование, переплавку в вакууме с использованием специальных добавок — флюсов, которые «отнимают» примеси от магния, или перегонку (сублимацию) металла в вакууме. Чистота рафинированного магния достигает 99,999% и выше.
Разработан и другой способ получения магния — термический. В этом случае для восстановления оксида магния при высокой температуре используют кокс:
MgO + C = Mg + CO
или кремний. Применение кремния позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO₃·MgCO₃, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции:
CaCO₃·MgCO₃ = CaO + MgO + 2CO₂,
2MgO + 2CaO + Si = Ca₂SiO₄ + 2Mg.
Преимущество термического способа состоит в том, что он позволяет получать магний более высокой чистоты. Для получения магния используют не только минеральное сырье, но и морскую воду.
Физические и химические свойства
Металлический магний обладает гексагональной кристаллической решеткой. Температура плавления 650°C, температура кипения 1105°C, плотность 1,74 г/см 3 (магний — очень легкий металл, легче только кальций и щелочные металлы (см. ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ) ). Стандартный электродный потенциал магния Mg/Mg 2+ –2,37В. В ряду стандартных потенциалов он расположен за натрием перед алюминием.
Поверхность магния покрыта плотной пленкой оксида MgO, при обычных условиях надежно защищающей металл от дальнейшего разрушения. Только при нагревании металла до температуры выше примерно 600°C он загорается на воздухе. Горит магний с испусканием яркого света, по спектральному составу близкого к солнечному. Поэтому раньше фотографы при недостаточной освещенности проводили съемку в свете горящей ленты магния. При горении магния на воздухе образуется рыхлый белый порошок оксида магния MgO:
2Mg + O₂ = 2MgO.
Одновременно с оксидом образуется и нитрид магния Mg₃N₂:
3Mg + N₂ = Mg₃N₂.
C холодной водой магний не реагирует (или, точнее, реагирует, но крайне медленно), а с горячей водой он вступает во взаимодействие, причем образуется рыхлый белый осадок гидроксида магния Mg(OH)₂:
Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂.
Если ленту магния поджечь и опустить в стакан с водой, то горение металла продолжается. При этом выделяющийся при взаимодействии магния с водой водород немедленно загорается на воздухе. Горение магния продолжается и в атмосфере углекислого газа:
2Mg + CO₂ = 2MgO + C.
Способность магния гореть как в воде, так и в атмосфере углекислого газа существенно усложняет тушение пожаров, при которых горят конструкции из магния или его сплавов. (см. МАГНИЯ ОКСИД)
Оксид магния (см. МАГНИЯ ОКСИД) MgO представляет собой белый рыхлый порошок, не реагирующий с водой. Раньше его называли жженой магнезией или просто магнезией. Этот оксид обладает основными свойствами, он реагирует с различными кислотами, например:
MgO + 2HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + H₂O.
Отвечающее этому оксиду основание Mg(OH)₂ — средней силы, но в воде практически нерастворимо. Его можно получить, например, добавляя щелочь к раствору какой-либо соли магния:
2NaOH + MgSO₄ = Mg(OH)₂ + Na₂SO₄.
Так как оксид магния MgO при взаимодействии с водой щелочей не образует, а основание магния Mg(OH)₂ щелочными свойствами не обладает, магний, в отличие от своих «согруппников» — кальция, стронция и бария, не относится к числу щелочноземельных металлов.
Металлический магний при комнатной температуре реагирует с галогенами, например, с бромом:
Mg + Br₂ = MgBr₂.
При нагревании магний вступает во взаимодействие с серой, давая сульфид магния:
Mg + S = MgS.
Если в инертной атмосфере прокаливать смесь магния и кокса, то образуется карбид магния состава Mg₂C₃ (следует отметить, что ближайший сосед магния по группе — кальций — в аналогичных условиях образует карбид состава СаС₂). При разложении карбида магния водой образуется гомолог ацетилена — пропин С₃Н₄:
Mg₂C₃ + 4Н₂О = 2Mg(OH)₂ + С₃Н₄.
Поэтому Mg₂C₃ можно назвать пропиленидом магния.
В поведении магния есть черты сходства с поведением щелочного металла лития (см. ЛИТИЙ) (пример диагонального сходства элементов в таблице Менделеева). Так, магний, как и литий, реагирует с азотом (реакция магния с азотом протекает при нагревании), в результате образуется нитрид магния:
3Mg + N₂= Mg₃N₂.
Как и нитрид лития, нитрид магния легко разлагается водой:
Mg₃N₂ + 6Н₂О = 3Mg(ОН)₂ + 2NН₃.
Сходство с литием проявляется у магния и в том, что его карбонат MgCO₃ и фосфат Mg₃(PO₄)₂ в воде плохо растворимы, как и соответствующие соли лития.
С кальцием магний сближает то, что присутствие в воде растворимых гидрокарбонатов этих элементов обусловливает жесткость воды (см. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ) . Как и в случае гидрокарбоната кальция (см. ст. Кальций (см. КАЛЬЦИЙ) ), жесткость, вызванная гидрокарбонатом магния Mg(HCO₃)₂, — временная. При кипячении гидрокарбонат магния Mg(HCO₃)₂ разлагается и в осадок выпадает его основной карбонат — гидроксокарбонат магния (MgOH)₂CO₃:
2Mg(HCO₃)₂ = (MgOH)₂CO₃ + 3CO₂ + Н₂О.
Практическое применение до сих пор имеет перхлорат магния Mg(ClO₄)₂, энергично взаимодействующий с парами воды, хорошо осушающий воздух или другой газ, проходящий через его слой. При этом образуется прочный кристаллогидрат Mg(ClO₄)₂·6Н₂О. Это вещество можно вновь обезводить, нагревая в вакууме при температуре около 300°C. За свойства осушителя перхлорат магния получил название «ангидрон».
Большое значение в органической химии имеют магнийорганические соединения (см. МАГНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ) , содержащие связь Mg—C. Особенно важную роль среди них играет так называемый реактив Гриньяра — соединения магния общей формулы RMgHal, где R — органический радикал, а Hal = Cl, Br или I. Эти соединения образуются в эфирных растворах при взаимодействии магния и соответствующего органического галоида RHal и используются для самых разнообразных синтезов.
Применение
Основная часть добываемого магния используется для получения различных легких магниевых сплавов. В состав этих сплавов, кроме магния, входят, как правило, алюминий, цинк, цирконий. Такие сплавы достаточно прочны и находят применение в самолетостроении, приборостроении и для других целей.
Высокая химическая активность металлического магния позволяет использовать его при магниетермическом получении таких металлов, как титан, цирконий, ванадий, уран и др. При этом магний реагирует с оксидом или фторидом получаемого металла, например:
2Mg + TiO₂ = 2MgO + Ti.
2Mg + UF₄ = 2MgF₂ + U.
Широкое применение находят многие соединения магния, особенно его оксид, карбонат и сульфат.
Биологическая роль магния
Магний — биогенный элемент (см. БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ) , постоянно присутствующий в тканях всех организмов. Он входит в состав молекулы зеленого пигмента растений — хлорофилла (см. ХЛОРОФИЛЛ) , участвует в минеральном обмене, активирует ферментные процессы в организме, повышает засухоустойчивость растений. С участием ионов Mg + осуществляется биолюминесценция (см. БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ) и ряд других биологических процессов. Широкое практическое применение находят магниевые удобрения — доломитовая мука, жженая магнезия и др.
В организм животных и человека магний поступает с пищей. Суточная потребность человека в магнии — 0,3—0,5 г. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится около 19 г магния. Нарушения обмена магния приводят к различным заболеваниям. В медицине применяют препараты магния — его сульфат, карбонат, жженую магнезию.

Энциклопедический словарь . 2009 .

Полезное

Смотреть что такое "магний" в других словарях:

МАГНИЙ — (ново лат. magnium, от лат. magnesia). Серебристый металл, составляющий основание магнезии. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. МАГНИЙ блестящий металл серебристо белого цвета, горит очень ярким белым… … Словарь иностранных слов русского языка

МАГНИЙ — (символ Mg), металлический элемент серебристо белого цвета, один из ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ. Восьмой по распространенности элемент земной коры. Впервые был выделен в 1808 г. Хэмфри ДЭВИ. Необходим в питании человека и животных. Магний всегда… … Научно-технический энциклопедический словарь

МАГНИЙ — МАГНИЙ, см. магнезия. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 … Толковый словарь Даля

МАГНИЙ — (лат. Magnesium) Mg, химический элемент II группы периодической системы, атомный номер 12, атомная масса 24,305. Название от новолатинского magnesia магнезия. Серебристый металл, очень легкий и прочный; плотность 1,74 г/см³, tпл 650 .С. На… … Большой Энциклопедический словарь

Магний — Mg (лат. Magnesium * a. magnesium; н. Magnesium; ф. magnesium; и. magnesio), хим. элемент II группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 12, ат. м. 24,312. Природный M. состоит из смеси стабильных изотопов 24Mg (78,6%), 25Mg (10,11%) и… … Геологическая энциклопедия

МАГНИЙ — МАГНИЙ, магния, мн. нет, муж. (ново лат. magnium) (хим.). Мягкий серебристо белый металл, горящий белым ослепительным пламенем. Группа снята вечером при вспышке магния. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

МАГНИЙ — МАГНИЙ, я, муж. Химический элемент, мягкий лёгкий серебристо белый металл, горящий ярким белым светом. | прил. магниевый, ая, ое. Магниевая вспышка. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

МАГНИЙ — (лат. Magnesium), Mg, хим. элемент II группы периодич. системы элементов; ат. номер 12, ат. масса 24,305. Природный М. содержит 3 стабильных изотопа: 24Mg (78,99%), 25Mg (10,00%) и 26Mg (11,01%). Электронная конфигурация внеш. оболочки 3s2.… … Физическая энциклопедия

МАГНИЙ — серебристо белого цвета легкий металл (уд. вес 1,74), близкий по свойствам к алюминию. Темп pa плавления 650°; сопротивление на разрыв 12 кг/мм2; горит ярким пламенем. В промышленности находит все более широкое распространение при изготовлении… … Технический железнодорожный словарь

МАГНИЙ
Mg (magnesium),
химический элемент IIA подгруппы периодической системы элементов - семейства щелочноземельных металлов (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra). Открыт английским химиком Х.Дэви в 1808. Магний - один из наиболее легких металлов; недостаток его прочности устраняется в сплавах небольшими добавками других металлов. Сплавы магния широко применяют в ракетной технике, самолетостроении, электронной технике, авто-, мото- и приборостроении, для изготовления ручного инструмента, спортивного снаряжения.
См. также СПЛАВЫ. Магний - один из самых распространенных металлов, составляющий 2,09% (масс.) земной коры. Он встречается во многих соединениях - в виде силикатов (тальк 3MgO*4SiO2*H2O, серпентин Mg6[[Si4O10]](OH)8, асбест CaOЧ3MgOЧ4SiO2, оливин (MgFe)2*SiO4, морская пенка, или сепиолит, H4Mg2Si3O10), карбонатов (магнезит MgCO3, доломит MgCO3. CaCO3), хлоридов (карналлит KCl*MgCl2*6H2O, бишофит MgCl2*6H2O), гидроксида (брусит MgO*H2O). Хлорид и сульфат магния присутствуют в минеральных водах, соляных озерах и морской воде. Обширные кристаллические отложения этих солей остаются после испарения воды на суше после отступившего моря; примером служат отложения хлоридов магния в Верхнекамском месторождении. Отложения карналлита в Штасфурте (Германия) являются всемирно известными источниками калия и магния. В малых концентрациях магний рассеян в природе. Почти всякая почва и все растительные и животные ткани, как известно, содержат магний, который, очевидно, играет существенную роль в образовании хлорофилла зеленых растений. СВОЙСТВА МАГНИЯ
Атомный номер 12 Атомная масса 24,305 Изотопы

Температура плавления, ° С 650 Температура кипения, ° С 1107 Плотность, г/см3 1,738 Твердость (по Моосу) 2,0 Содержание в земной коре, % (масс.) 2,09 Степени окисления +2
Свойства. В подгруппе щелочноземельных металлов магний расположен между бериллием и кальцием, имеет степень окисления +2 и по свойствам близок к бериллию. Это блестящий белый металл, очень легкий, достаточно мягкий, ковкий и пластичный. По теплопроводности и электрической проводимости он лишь немного уступает Al. Магний - активный металл, его порошок или тонкая лента при нагревании возгораются, образуя ослепительно белое пламя; продуктами взаимодействия являются оксид MgO в смеси с нитридом MgN2. В сухой атмосфере при обычных условиях стабилен, так как быстро покрывается тонкой защитной оксидной пленкой; компактный металл можно обрабатывать в кузнечном горне. При нагревании соединяется с серой, азотом, галогенами и другими неметаллами. Холодная вода слабо действует на металл, с горячей он медленно реагирует с образованием малорастворимого гидроксида магния, а из паров воды выделяет водород. Mg растворяется в большинстве разбавленных кислот с выделением водорода, но HF слабо действует на Mg (пассивирует его) благодаря образованию на поверхности металла плотной, прочной и нерастворимой пленки фторида. Щелочи на магний не действуют. В сплавах с небольшим количеством других металлов приобретает твердость, прочность, повышается его коррозионная стойкость (особенно в сплавах с марганцем) при малой плотности. Но все же во влажной атмосфере и воде, особенно морской, коррозийонная стойкость сплавов магния относительно невелика. Наиболее ценные мягкие сплавы магния - электроны: Mg - Al - Zn (Al 3-10%, Zn 0,2-3%), Mg - Mn и Mg - Zn - Zr. Mg получают в основном электролизом из расплава MgCl2 при 700° С, а также металлотермическим восстановлением обожженных магнезита, доломита.
См. также МАГНИЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Чистый магний используется в металлургии для получения некоторых металлов (например, титана), для раскисления и обессеривания в процессе производства сталей и сплавов цветных металлов, в составе реактива Гриньяра в органическом синтезе, в пиротехнике для изготовления осветительных и зажигательных ракет на основе смесей порошка Mg с окислителями.
Соединения. Магний как активный металл образует различные соединения - карбонат, оксид, сульфат и хлорид и другие.
Карбонат. MgCO3 (средняя соль) является основой минерала магнезита. При добавлении его к раствору солей магния образуется основной карбонат магния Mg2(OH)2CO3Ч3H2O. В медицине это препарат белой магнезии - слабительное и антацид; в промышленности в смеси с 15% асбестового волокна служит теплоизолятором, применяется для огнезащиты, для очистки жидкостей; используется также в производстве зубного порошка, пудры, других солей магния, минеральной воды, пигментов, бумаги и резиновых изделий. Основной карбонат хорошо растворим в воде, насыщенной CO2; он образует гидрокарбонат магния Mg(HCO3)2, вызывающий жесткость воды. Оксид MgO (жженая магнезия) - белый рыхлый легкий порошок; его получают прокаливанием среднего или основного карбоната при 700° С. При смешении легкого оксида с раствором хлорида магния образуется прочный магнезиальный цемент, используемый как штукатурка, побелка и для отделки полов. Карбонат, прокаленный выше 1400° C, образует оксид в 3,5 раза плотнее предыдущего MgO, так называемый тяжелый, обожженный до спекания, оксид магния, не содержащий CO2 и не реагирующий с водой. Он имеет температуру плавления 2800° C и в виде магнезиального кирпича является наиболее тугоплавким огнеупорным материалом для металлургических печей, тиглей, труб. Сульфат MgSO4.H2O (минерал кизерит) и MgSO4.7H2O (английская соль) встречаются в водах минеральных источников, но получают их кристаллизацией из раствора магнезита в разбавленной серной кислоте. Кристаллы сульфата бесцветны, выветриваются, хорошо растворяются в воде, имеют горько-соленый вкус. Сульфат магния находит широкое применение в медицинской практике как слабительное и местное обезболивающее, при лечении уремии, столбняка, артритов, ожогов, рожистых воспалений и многих других заболеваний. Его применяют в производстве огнеупоров, удобрений, взрывчатых веществ, минеральных вод, для крашения, печатания, весового анализа. Хлорид кристаллизуется из водных растворов при комнатной температуре в виде кристаллогидрата MgCl2Ч6H2O. При нагревании гидрат выделяет хлороводородную (соляную) кислоту, поэтому морскую воду нельзя использовать в паровых котлах. В реакции с MgO хлорид образует устойчивую основную соль Mg2OCl2. Эта реакция лежит в основе получения магнезиального цемента (сорель-цемента), используемого в качестве заменителя кафеля. Хлорид магния часто присутствует в поваренной соли, и его гигроскопичность может вызывать "твердение" соли в сырую погоду. Хлорид применяют также в производстве огнеупоров, для дезинфекции, пропитки хлопчатобумажных тканей, при изготовлении пергамента и искусственной кожи.
См. также ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ.
ЛИТЕРАТУРА
Тихонов В.Н. Аналитическая химия магния. М., 1973 Иванов А.И. и др. Производство магния. М., 1979

Читайте также: