Какой металл магний: Магний. Характеристика металла магния – его применения, свойства и цена — Портал о ломе, отходах и экологии

alexxlab | 25.02.2023 | 0 | Разное

Магний: металл легче алюминия – aluminium-guide.com

Свойства магния и его применение

• Магний имеет самую низкую плотность (1,738 г/см³) из всех конструкционных металлов: примерно две трети от плотности алюминия и одна четверть от плотности стали.
• Магниевые сплавы имеют довольно умеренные пределы прочности при растяжении – в интервале от 140 до 345 МПа – и модуль упругости всего 45 ГПа.
• Благодаря малой плотности магниевые сплавы имеют высокие значения удельной прочности (предел прочности/плотность) и удельный модуль упругости (модуль упругости/плотность) по сравнению с другими конструкционными металлами.

Подавляющая часть производимого в мире магния идет на легирование алюминиевых сплавов и только около 15 % – на конструкционные изделия, в основном в виде отливок. Магний и его сплавы применяются в виде деталей автомобилей, в том числе, колесных дисков, элементов промышленного оборудования, кухонного оборудования, деталей компьютеров и мобильных телефонов и, даже, лестниц [1].

Магний легко поддается литью, механической обработке и сварке. Он обладает относительно высокой электрической и тепловой проводимостью. Магниевые сплавы имеют очень хорошую способность к поглощению механической энергии: магниевые отливки находят применение в качестве изделий для работы в условиях высоких вибраций.

Коррозия магния

Многие годы одним из главных недостатков магниевых сплавов являлась коррозия. Магний занимает самую высокую анодную позицию в гальванической серии. Поэтому, как показано, на рисунке 1, может подвергаться сильной коррозии.

Рисунок 1 – Сильно корродированная магниевая деталь [1]

Проблемы магния с коррозией происходят из-за сильного влияния примесных элементов, таких как, железо, никель и медь. Рисунок 2 показывает, как сильно влияет содержание железа в магнии на его подверженность коррозии. Однако применение высокочистых магниевых сплавов приводит к достижению уровня коррозионной стойкости, близкой к тому, который имеют конкурирующие алюминиевые литейные сплавы (рисунок 3).

Рисунок 2 – Влияние содержания железа в магнии
на его коррозионную стойкость [1]

Рисунок 3 – Сравнение коррозионной стойкости
литейных алюминиевых и магниевых сплавов [1]

Металлургия магния

Кристаллическая структура и свойства

Чистый магний имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую структуру, которая ограничивает скольжение при комнатной температуре по основным плоскостям. При комнатной температуре магниевые сплавы легко поддаются нагартовке со значительным снижением пластических свойств. При повышенных температурах становятся рабочими дополнительные плоскости скольжения и поэтому деформируемые магниевые сплавы обрабатывают формовкой при температурах выше 200 ºС, обычно в интервале от 345 до 510 ºС в зависимости от сплава.

В ходе механической деформации в деформируемых сплавах образуется кристаллографическая текстура, что приводит к анизотропии механических свойств. Например, катаный лист с пределом прочности при растяжении 220 МПа и 2 % относительного удлинения, которые замерены параллельно направлению прокатки, могут показывать более высокие механические свойства (например, соответственно, 260 МПа и 8 %) при измерении их перпендикулярно направлению прокатки.

Кроме того, предел текучести при сжатии для изделий, полученных методами обработки металлов давлением, составляет только около 40-70 % от предела текучести при растяжении. В ходе горячей обработки отдельные кристаллы деформируются непосредственно по основным плоскостям скольжения и эти основные плоскости скольжения разворачиваются так, что они становятся ориентированными параллельно направлению деформационной обработки. Такое расположение зерен приводит к снижению прочности при сжатии. Поскольку в отливках такая текстура не образуется, то предел текучести при сжатии отливок примерно равен пределу текучести при растяжении. По этой причине, а также из-за того, что изделия из деформируемых сплавов имеют более высокую стоимость, чем аналогичные алюминиевые изделия, отливки из магниевых сплавов применяются намного шире, чем другие виды магниевых изделий.

Добавки алюминия, цинка и циркония

Магний имеет весьма низкую температуру плавления (650 ºC), что повышает его подверженность к ползучести при повышенных температурах. Однако, путем усовершенствованных методов легирования стойкость магниевых сплавов к ползучести может быть значительно повышена. Самыми важными легирующими добавками для магния являются алюминий, цинк и цирконий. Алюминий обеспечивает упрочнение за счет создания в магнии твердого раствора и расширения интервала затвердевания, что делает сплав более удобным для литья. При добавлении алюминия в магний его прочность постоянно возрастает до достижения содержания алюминия 10 %, но пик относительного удлинения возникает примерно при 3 % алюминия:

• Магниевые сплавы с 3 % алюминия имеют максимальную пластичность
• Магниевые сплавы с 9 % алюминия обладают максимальной прочностью.
• Магниевые сплавы с 6 % алюминия обладают лучшей комбинацией прочности и пластичности.

Цинк ведет себя аналогично алюминию:

• Пластичность достигает максимума при добавках цинка в количестве 3 %
• Хорошее сочетание прочности и пластичности достигается при 5 % цинка.

Однако цинк является причиной горячего растрескивания, если его содержание превышает 1 % в сплавах с содержанием алюминия от 7 до 10 %. Цинк, кроме этого, повышает коррозионную стойкость при комбинировании с вредными примесями железом и никелем. Цинк также применяют совместно с цирконием, редкоземельным элементом, или торием для получения термически упрочняемых магниевых сплавов.

Марганец и кремний

Для повышения коррозионной стойкости магниевых сплавов Mg-Al и Mg-Al-Zn применяют добавки марганца для удаления железа за счет образования безвредных интерметаллических соединений. Количество марганца, которое может быть добавлено, ограничено 1,5 % из-за его низкой растворимости в магнии.

Кремний значительно повышает текучесть расплавленного магния, увеличивая, тем самым, его способность к литью. Однако в присутствии железа кремний снижает коррозионную стойкость магния. Кремний также обеспечивает повышение стойкости к ползучести.

Цирконий – измельчитель зерна

Цирконий является мощным измельчителем зерна, как это показано на рисунке 4. Однако цирконий нельзя применять в комбинации с алюминием или марганцем, так как он образует хрупкие интерметаллические соединения, которые «уничтожают» пластичность. Выдающаяся эффективность циркония в измельчении зерна литого магния может быть объяснена сильной схожестью кристаллической структуры и параметров атомной решетки этих двух элементов.

Рисунок 4 – Измельчение зерен магния цирконием [1]

Цирконий является такой важной легирующей добавкой, что была разработана целая серия магниево-циркониевых сплавов без присутствия в них алюминия. Циркониевые добавки обычно держат ниже 0,8 %, так как при более высоких концентрациях он легко образует соединения с железом, алюминием, кремнием, углеродом, кислородом и азотом, а также реагирует с водородом в виде гидрида, который является не растворимым в магнии.

Железо и никель

Элементы железо и никель являются вредными примесями, которые значительно снижают коррозионную стойкость. Медь также часто рассматривается, вместе с железом и никелем, как загрязнение, но в некоторых магниевых сплавах она применяется как легирующий элемент. Железо является самым проблемным из этих трех, так как никель и медь более легко контролировать путем выбора степени чистоты исходных материалов. Железо контролируют путем добавок MnCl₂ в расплав в ходе литья.

Деформируемые и литейные сплавы

Хотя магниевые сплавы производят как в виде деформируемых, так и литейных сплавов, но литейные сплавы применяют намного более широко. Некоторые из деформируемых сплавов упрочняются путем холодной деформации, тогда как другие – путем термической обработки c упрочнением по механизму старения.

Литейные сплавы применяются в различных состояниях: литейном, отожженном или состаренном. Эти сплавы сами по себе обычно подразделяются на два класса: сплавы с алюминием и сплавы с цирконием. Пределы текучести при растяжении магниевых сплавов обычно находятся в интервале от 70 до 345 МПа, пределы прочности – от 140 до 380 МПа, а относительное удлинение от 1 до 15 %.

Источник:

1. Elements of Metallurgy and Engineering Alloys / ed. F.C. Campbell, ASM International, 2008

Магний

К содержанию

Ма́гний — элемент главной подгруппы второй группы, третьего периода периодической системы химических элементов, с атомным номером 12.

Обозначается символом Mg (лат. Magnesium). Простое вещество магний (CAS-номер: 7439-95-4) — лёгкий, ковкий металл серебристо-белого цвета. Средне распространён в природе. При горении выделяется большое количество света и тепла.

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. Впервые был выделен в чистом виде сэром Хемфри Дэви в 1808 году.

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: MgCl

2 (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 кремний или кокс: MgO + C = Mg + CO Применение кремния позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO

3·MgCO₃, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции: CaCO₃·MgCO₃ = CaO + MgO + 2CO₂, 2MgO + CaO + Si = CaSiO₃ + 2Mg. 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, пространственная группа P 6₃/mmc. 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 Mg

3N₂. 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 (раск.) + 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, также с азотом может образовываться небольшое количество нитрида: 2Mg + О₂ = 2MgO; 3Mg + N₂ = Mg₃N₂

---

Источник: Википедия

Другие заметки по химии

Полезная информация?

Магний | Описание, свойства и соединения

магний

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

сэр Хамфри Дэви Иоганн Вольфганг Доберейнер

Похожие темы:

химический элемент щелочноземельный металл переработка магния дефицит магния магнезит

Просмотреть весь связанный контент →

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

магний (Mg) , химический элемент, один из щелочноземельных металлов группы 2 (IIa) периодической таблицы и самый легкий структурный металл. Его соединения широко используются в строительстве и медицине, а магний является одним из элементов, необходимых для всей клеточной жизни.

Свойства элемента

атомный номер	12
atomic weight	24.305
melting point	650 °C (1,202 °F)
boiling point	1,090 °C (1,994 °F)
specific gravity	1.74 at 20 ° C (68 °F)
oxidation state	+2
electron configuration	1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2

Возникновение, свойства и использование

Известный первоначально в виде соединений, таких как соли Эпсома (сульфат), магнезия или белая магнезия (оксид) и магнезит (карбонат), серебристо-белый элемент сам по себе не встречается в природе в свободном виде. Впервые он был выделен в 1808 году сэром Хамфри Дэви, который испарил ртуть из амальгамы магния, полученной путем электролиза смеси влажной магнезии и оксида ртути. Название

магний происходит из Магнезии, района Фессалии (Греция), где впервые был обнаружен минерал магнезия белая.

Britannica Викторина

118 Названия и символы периодической таблицы Викторина

Элементарная викторина по фундаментальным вопросам.

Магний является восьмым по распространенности элементом в земной коре (около 2,5 процента) и третьим по распространенности конструкционным металлом после алюминия и железа. Его космическое содержание оценивается как 9,1 × 10 ⁵ атомов (по шкале, где содержание кремния = 10 ⁶ атомов). Он встречается в виде карбонатов — магнезита MgCO ₃ и доломита CaMg(CO ₃ ) ₂ — и во многих обычных силикатах, включая тальк, оливин и большинство видов асбеста. Он также встречается в виде гидроксида (бруцит), хлорида (карналлит, KMgCl

3 ∙ 6H ₂ O) и сульфата (кизерит). Он распространен в таких минералах, как змеевик, хризолит и пенка. Морская вода содержит около 0,13% магния, в основном в виде растворенного хлорида, что придает ей характерный горький вкус.

Магний получают в промышленных масштабах путем электролиза расплавленного хлорида магния (MgCl ₂ ), полученного в основном из морской воды, и путем прямого восстановления его соединений подходящими восстановителями, например, в результате реакции оксида магния или прокаленного доломита с ферросилицем ( процесс Пиджона). ( См. обработка магния.)

Когда-то магний использовался для фотовспышек и порошка, потому что в мелкоизмельченном виде он горит на воздухе интенсивным белым светом; он до сих пор находит применение во взрывных и пиротехнических устройствах. Из-за своей низкой плотности (всего две трети плотности алюминия) он нашел широкое применение в аэрокосмической промышленности. Однако, поскольку чистый металл имеет низкую структурную прочность, магний в основном используется в виде сплавов — в основном с 10 или менее процентами алюминия, цинка и марганца — для улучшения его твердости, прочности на растяжение и способности к литью, сварке. , и обработаны. Со сплавами применяются методы литья, прокатки, экструзии и ковки, а дальнейшее изготовление полученных листов, пластин или экструзии осуществляется путем обычных операций формования, соединения и механической обработки. Магний является самым легким конструкционным металлом для обработки и часто используется, когда требуется большое количество операций механической обработки. Магниевые сплавы имеют ряд применений: они используются для изготовления деталей самолетов, космических кораблей, машин, автомобилей, портативных инструментов и бытовой техники.

Тепло- и электропроводность магния и его температура плавления очень схожи с алюминием. В то время как алюминий подвергается воздействию щелочей, но устойчив к большинству кислот, магний устойчив к большинству щелочей, но легко подвергается воздействию большинства кислот с выделением водорода (хромовая и плавиковая кислоты являются важными исключениями). При нормальных температурах он стабилен на воздухе и в воде из-за образования тонкой защитной пленки из оксида, но подвергается воздействию пара. Магний является сильным восстановителем и используется для получения других металлов из их соединений (например, титана, циркония и гафния). Он непосредственно реагирует со многими элементами.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Магний встречается в природе в виде смеси трех изотопов: магния-24 (79,0%), магния-26 (11,0%) и магния-25 (10,0%). Было приготовлено 19 радиоактивных изотопов; магний-28 имеет самый длинный период полураспада, 20,9 часов, и является бета-излучателем. Хотя магний-26 не радиоактивен, это дочерний нуклид алюминия-26 с периодом полураспада 7,2×10 ⁵ лет. В некоторых метеоритах были обнаружены повышенные уровни магния-26, и для определения их возраста использовалось отношение магния-26 к магнию-24.

В число крупнейших производителей магния ко второму десятилетию 21 века вошли Китай, Россия, Турция и Австрия.

Основные соединения

В соединениях магний практически всегда проявляет степень окисления +2 из-за потери или совместного использования двух своих 3 s электронов. Однако известно небольшое количество координационных соединений со связью магний-магний, LMg-MgL, в которых центры магния имеют формальную степень окисления +1. Карбонат магния, MgCO ₃ , встречается в природе в виде минерального магнезита и является важным источником элементарного магния. Его можно получить искусственно, воздействуя углекислым газом на различные соединения магния. Белый порошок без запаха имеет множество промышленных применений, например, в качестве теплоизолятора для котлов и труб, а также в качестве добавки к продуктам питания, фармацевтическим препаратам, косметике, каучукам, чернилам и стеклу. Поскольку карбонат магния гигроскопичен и нерастворим в воде, он был оригинальной добавкой, используемой для придания поваренной соли сыпучести даже в условиях высокой влажности.

Гидроксид магния, Mg(OH) ₂ , представляет собой белый порошок, получаемый в больших количествах из морской воды путем добавления известкового молока (гидроксид кальция). Это основное сырье для производства металлического магния, которое используется в качестве огнезащитной добавки. В воде он образует суспензию, известную как магнезиальное молоко, которое издавна используется как антацид и слабительное.

Действие соляной кислоты на гидроксид магния дает хлорид магния, MgCl ₂ , бесцветное расплывающееся (водопоглощающее) вещество, используемое в производстве металлического магния, в производстве цемента для тяжелых полов и в качестве добавки в текстильном производстве. Он также используется для коагуляции соевого молока при производстве тофу.

При обжиге карбоната магния или гидроксида магния образуется кислородное соединение оксида магния, обычно называемое магнезией, MgO. Это белое твердое вещество, используемое в производстве жаропрочных огнеупорных кирпичей, электрических и теплоизоляционных материалов, цементов, удобрений, резины и пластмасс. Он также используется в медицине как слабительное и антацид.

Сульфат магния, MgSO ₄ , представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, образованное реакцией гидроксида магния с диоксидом серы и воздухом. Гидратная форма сульфата магния, называемая кизеритом, MgSO ₄ ∙H ₂ O, встречается в виде месторождения полезных ископаемых. Синтетически полученный сульфат магния продается в виде английской соли, MgSO ₄ ∙7H ₂ O. В промышленности сульфат магния используется при производстве цемента и удобрений, при дублении и окрашивании; в медицине он служит слабительным. Из-за способности легко поглощать воду безводная форма используется в качестве осушителя (осушителя).

Среди металлоорганических соединений магния важные реагенты Гриньяра, состоящие из органической группы (например, алкилов и арилов), атома галогена, отличного от фтора, и магния. Они используются в производстве многих других видов органических и металлоорганических соединений.

Магний необходим для всех живых клеток, поскольку ион Mg ²⁺ связан с критически важными биологическими полифосфатными соединениями ДНК, РНК и аденозинтрифосфатом (АТФ). Функционирование многих ферментов зависит от магния. Содержащийся примерно в шесть раз меньше, чем калий в клетках человеческого тела, магний необходим в качестве катализатора ферментативных реакций в углеводном обмене. Магний также является важным компонентом зеленого пигмента хлорофилла, присутствующего практически во всех растениях, водорослях и цианобактериях. Фотосинтетическая функция растений зависит от действия пигментов хлорофилла, которые содержат магний в центре сложной азотсодержащей системы колец (порфирин). Эти соединения магния позволяют энергии света управлять преобразованием углекислого газа и воды в углеводы и кислород и, таким образом, прямо или косвенно обеспечивают ключ почти ко всем жизненным процессам.

Тимоти П. Хануса

Великолепный магний Магний Элемент периодической таблицы

Магний , атомный символ Mg, является элементом, который принадлежит к группе 2a периодической таблицы. Это блестящий металл серебристого цвета, одновременно прочный и легкий. Фактически, это самый легкий из существующих металлических элементов. Все это звучит довольно великолепно для меня.

Интересные факты о магнии

1. Магний, мг, является восьмым по распространенности элементом.
2. Оксид магния является вторым наиболее распространенным соединением, обнаруженным в земной коре.
3. На каждый кубический километр морской воды приходится около 1,3 миллиарда килограммов магния.
4. Магний — самый легкий из всех металлических элементов.
5. Название Магний происходит от Магнезии, региона Греции. Минерал магнезия белая была впервые обнаружена в этом месте.
6. Пожар магния очень трудно потушить, его нельзя потушить водой

Магний в периодической таблице

Магний, символ Mg, имеет атомный номер 12 в периодической таблице. Это щелочноземельный металл в группе 2, расположенный ниже бериллия, выше кальция и справа от натрия. Он имеет низкую электроотрицательность 1,31, а атом магния имеет электронную конфигурацию [Ne] 3s ² или 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²

Изобилие магния в природе

Магний является третьим наиболее распространенным металлом в земной коре. Он встречается не только в шестидесяти различных минералах, но также может быть найден в морской воде и под землей. Однако в природе он не встречается в свободном виде. Для получения чистого металлического магния его необходимо обработать, о чем будет сказано далее.

Элемент магний образуется в больших стареющих звездах в результате добавления трех ядер гелия к углеродному ядру. Когда взрываются сверхновые, большая часть магния выбрасывается в космос, где он может стать частью новых звездных систем.

Влияние магния на здоровье

Минерал магния имеет решающее значение для человека и необходим для правильного функционирования организма. Он играет роль в движении мышц, прочности костей, уровне сахара в крови и здоровье сердечно-сосудистой системы. Взрослые имеют около 25 граммов запасенного магния и должны потреблять от 300 до 400 мг ежедневно. Достичь идеального потребления может быть легко с помощью диеты, наполненной продуктами, богатыми магнием, включая цельнозерновые продукты, орехи, семена и зеленые листовые овощи.

Применение магния в современном мире

Подобно титану, магний имеет высокое отношение прочности к весу. Это делает магний благоприятным выбором для продуктов, которые должны быть легкими. К ним относятся самолеты, автомобильные двигатели и ракеты. Его также можно найти во взрывчатых и пиротехнических устройствах, так как этот элемент излучает чрезвычайно яркий белый свет, когда он горит в воздухе.

Соединения магния используются для изготовления огнеупорных материалов, предназначенных для выдерживания чрезвычайно высоких температур. Печи из огнеупорных материалов используются для производства металлов, стекла и цемента.

Сплавы магния и алюминия

Магний, несмотря на его изобилие, является дорогостоящим металлом. Для экономии его часто комбинируют с алюминием в сплаве. Эти двое составляют хорошую команду, потому что они оба представляют собой легкие металлы со многими конструкционными применениями. Однако и у них есть свои отличия. Алюминий — гораздо более дешевая альтернатива магнию. Он более стабилен и обладает большей прочностью. Но магний более легкий. Магниевые сплавы также легче производить в том смысле, что они затвердевают быстрее. С другой стороны, магний очень реактивен и требует защитного покрытия для предотвращения коррозии. Кроме того, он мягче алюминия, что не подходит для промышленного использования. Когда они соединяются в сплав, два металла работают, объединяя свои сильные стороны, чтобы получить гораздо более эффективный сплав.

История магния

Кто открыл магний?

До 1755 года никто не знал разницы между магнием и кальцием; Считалось, что эти два элемента представляют собой один и тот же элемент. Шотландский химик по имени Джозеф Блэк провел эксперимент, чтобы отличить два элемента друг от друга. Несколько лет спустя, в 1808 году, сэр Хамфри Дэви (который также играет роль в открытии бора и йода) смог выделить магний, взяв амальгаму магния и ртути и выпарив из нее этот элемент.

Если говорить более подробно, он построил большую батарею, которая должна была проводить электричество через соль, которая должна была быть амальгамой магния. Амальгама была изготовлена ​​путем приготовления пасты из влажного оксида магния и красного оксида ртути. Затем Дэви сделал небольшое углубление в пасте и добавил металлическую ртуть в качестве отрицательного электрода (и платину в качестве положительного электрода). Затем, используя батарею, он провел электричество через пасту, чтобы сформировать амальгаму. Наконец, амальгаму нагревали, и можно было выделить элементарный магний.

Реакции с магнием

Твердый металлический магний защищен слоем оксида. Несмотря на свою тонкость, этот слой предотвращает реакцию металла с воздухом. Почему мы хотим защитить магний от воздуха? Металлический магний горит на воздухе. Затем он будет реагировать с кислородом, производя яркое белое пламя, образуя оксид магния.

Магний более реакционноспособен, чем переходные металлы или редкоземельные элементы, такие как молибден или эрбий. Он медленно реагирует с горячей водой и быстро с паром с образованием гидроксида магния и оксида магния соответственно.

Магний в органической химии

Те, кто изучал органическую химию, вероятно, знакомы с реактивом Гриньяра. Реактив Гриньяра представляет собой продукт реакции магния с алкил- или алкенилгалогенидом. Это сильный нуклеофил и основание, которое реагирует с протонными соединениями (протонные означает протоны). Реакции Гриньяра важны в органической химии, потому что они приводят к образованию связи углерод-углерод, которая используется для синтеза различных спиртов.

Соединения магния

В природе широко распространено множество соединений магния. Некоторые из них имеют важное коммерческое применение, а другие можно использовать в лаборатории.

Оксиды

Когда вы сжигаете полоску магниевой ленты, она не только производит очень яркий белый свет, но и оставляет после себя белый порошок, который в основном состоит из оксида магния , MgO.

Посмотрите, как ярко светится магниевая лента при нагревании, из Chemistry Demo Lab Университета штата Огайо: 

Оксид магния, природный минерал, представляет собой белый термостойкий порошок. Ионы магния и кислорода образуют прочную ионную связь, что делает его нерастворимым в воде. Его высокая температура плавления 2851,85°C (5165,33°F) и химическая стабильность делают его важным в огнеупорной промышленности. Он содержится в футеровке печей, тиглях и является обычным огнезащитным ингредиентом. Оксид магния является основным, что также делает его полезным в медицине. Mag-Caps и Mag-Ox 400 — это препараты, содержащие оксид магния, которые лечат изжогу и расстройство желудка, нейтрализуя избыток кислоты. Учащиеся также полагаются на оксид магния, когда читают учебники или делают записи — оксид магния лечит бумагу. Без оксида магния бумага сгнила бы из-за своей кислотности.

Пероксид магния , MgO ₂ , является продуктом соединения оксида магния с пероксидом водорода в экзотермической реакции. Выпускается в виде беловатого порошка без запаха. При разрушении он выделяет кислород, что делает его полезным в сельском хозяйстве и для очистки воды. Он «исправляет» поврежденную почву, восполняя дефицит магния и действуя как источник кислорода. Перекись магния очищает воду, регулируя уровень pH и уменьшая количество загрязняющих веществ.

При соединении оксида магния с водой образуется гидроксид магния , Mg(OH) ₂ . И наоборот, при нагревании гидроксид магния теряет влагу и снова превращается в оксид магния. Гидроксид магния представляет собой неорганическое соединение, которое либо встречается в природе в виде минерала брусита, либо выпадает в виде осадков из морской воды. Он нерастворим в воде и обладает антацидными и слабительными свойствами. При суспендировании в воде или щелочном растворе гидроксид магния образует молочко магнезии 9.0026’. Это кислотонейтрализующее средство хорошо известно своими слабительными и антацидными свойствами осмотического типа. Механизм действия магнезиального молока заключается в привлечении ионов гидроксида в желудок, которые опосредуют желудочную кислоту и удерживают воду в кишечнике.

Сульфид и сульфат магния

Сульфат магния , MgSO ₄ , представляет собой сульфатсодержащую соль и сульфат металла. Это бесцветное кристаллическое твердое вещество является продуктом смешивания гидроксида магния с диоксидом серы и кислородом. Он имеет множество применений в медицине: это противосудорожное средство, блокатор кальциевых каналов, анестезия, токолитическое средство, антиаритмический препарат и анальгетик. Сульфат магния также полезен в промышленности, где его добавляют в цемент и удобрения. Из него можно даже приготовить домашнюю еду для лужайки. Существует несколько форм гидратов сульфата магния, включая безводный MgSO _4, и гептагидрат, MgSO ₄ · 7H ₂ Кристаллы O.

Сульфат магния наиболее растворим в безводной форме. Его получают, когда кристаллы гексагидрата сульфата магния нагревают до температуры около 300°C (572°F). Он распространен в научных лабораториях, так как является осушителем. При воздействии влаги кристаллы сульфата магния впитывают воду и слипаются. Затем этот комок удаляют фильтрованием.

После тяжелой тренировки вы можете почувствовать боль в мышцах. Обычный способ, которым люди облегчают эту боль, — это погружение в ванну с английской солью . Английская соль представляет собой синтетически полученное соединение гептагидрата сульфата магния. На вид она идентична поваренной соли, за исключением того, что крупнее и грубее. Тем не менее, , а не , используйте его для приправы к еде. Проглатывание слишком большого количества химического вещества может иметь серьезные последствия, включая остановку сердца и брадиаритмию. В воде соль диссоциирует на ионы магния и сульфата, которые * предположительно впитывается через кожу во время принятия ванн. Это помогает вылечить боль в мышцах за счет повышения уровня магния в крови.

* Исследования показали разные результаты того, насколько эффективны ванны с английской солью для облегчения мышечной боли.

Карбонат

Карбонат магния , MgCO ₃ Встречается в природе в виде магнезита. Магнезит представляет собой желтовато-серую или коричневую кристаллическую руду, устойчивую к очень высоким температурам. Карбонат магния также является продуктом поглощения углекислого газа и воды гидроксидом магния. Карбонат магния представляет собой неорганическое, основное, нерастворимое и гидратированное соединение. Он представляет собой легкий, белый, рассыпчатый, твердый, то есть без запаха. Его применения очень широко распространены: это антацид и слабительное; как удобрение; при производстве жаропрочных материалов; в косметике для повышения укрывистости и корректировки уровня pH; и даже является пищевой добавкой для предотвращения слеживания.

Фосфат

Фосфат магния , Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ , представляет собой соль магния и фосфата. Это медленно действующая разрыхлительная кислота, представляющая собой группу кислот, которые помогают образовывать химические разрыхлительные системы. Подумайте о свежей буханке хлеба – она рассыпчатая, легкая и воздушная. Без разрыхлителя газы в тесте никогда не будут выделяться, в результате чего хлеб будет удручающим. Сравните это с пищевой содой! Поэтому популярность фосфата магния в хлебопекарной промышленности растет, а это значит, что мы едим более вкусный хлеб и выпечку.

Этот минерал встречается в человеческих костях, рудах и семенах растений и представляет собой белый кристаллический порошок. Он растворим в растворах солей, а при взаимодействии с водой образует фосфорную кислоту и гидроксид магния. Применение фосфата магния выходит за рамки хлебобулочных изделий: он покрывает древесину, делая ее огнеупорной, и используется в качестве пищевой добавки для укрепления костей, борьбы с усталостью и регуляции мышечной функции.

Выделение магния

Как уже говорилось, магний является чрезвычайно распространенным металлом. Однако он никогда не встречается в чистом виде и должен быть отделен от его соединений. Есть несколько методов рафинирования магния, которые мы рассмотрим:

Электролиз

Чтобы извлечь магний из доломитовых и магнезитовых руд, они должны пройти электрохимический процесс. Сначала доломит измельчают и смешивают с морской водой. При нагревании этой смеси нерастворимый гидроксид магния отделяется и опускается на дно. Затем его отфильтровывают и смешивают с соляной кислотой с образованием хлорида магния. Затем это новое соединение высушивают и подвергают электролизу для высвобождения магния.

Процесс Pigeon

Доктор Ллойд изобрел процесс Pigeon для получения чистого металлического магния. Этот процесс является примером термического восстановления. Первым шагом является дробление доломитовых руд и их кальцинирование путем обжига при высоких температурах. При этом углерод высвобождается из соединения. Далее нужен восстановитель, ферросилиций; Его измельчают и смешивают с прокаленным доломитом. Затем этой смесью заполняют реторты или редукционные камеры. Наконец, реторту нагревают до тех пор, пока наверху не образуются коронки из неочищенных кристаллов металлического магния.

Степени окисления магния 

Магний в своем элементарном состоянии имеет степень окисления 0.