Химические свойства металла магния

Обновлено: 06.01.2025

IIA группа содержит только металлы – Be (бериллий), Mg (магний), Ca (кальций), Sr (стронций), Ba (барий) и Ra (радий). Химические свойства первого представителя этой группы — бериллия — наиболее сильно отличаются от химических свойств остальных элементов данной группы. Его химические свойства во многом даже более схожи с алюминием, чем с остальными металлами IIA группы (так называемое «диагональное сходство»). Магний же по химическим свойствами тоже заметно отличается от Ca, Sr, Ba и Ra, но все же имеет с ними намного больше сходных химических свойств, чем с бериллием. В связи со значительным сходством химических свойств кальция, стронция, бария и радия их объединяют в одно семейство, называемое щелочноземельными металлами.

Все элементы IIA группы относятся к s-элементам, т.е. содержат все свои валентные электроны на s-подуровне. Таким образом, электронная конфигурация внешнего электронного слоя всех химических элементов данной группы имеет вид ns 2 , где n – номер периода, в котором находится элемент.

Вследствие особенностей электронного строения металлов IIA группы, данные элементы, помимо нуля, способны иметь только одну единственную степень окисления, равную +2. Простые вещества, образованные элементами IIA группы, при участии в любых химических реакциях способны только окисляться, т.е. отдавать электроны:

Ме 0 – 2e — → Ме +2

Кальций, стронций, барий и радий обладают крайне высокой химической активностью. Простые вещества, образованные ими, являются очень сильными восстановителями. Также сильным восстановителем является магний. Восстановительная активность металлов подчиняется общим закономерностям периодического закона Д.И. Менделеева и увеличивается вниз по подгруппе.

Взаимодействие с простыми веществами

с кислородом

Без нагревания бериллий и магний не реагируют ни с кислородом воздуха, ни с чистым кислородом ввиду того, что покрыты тонкими защитными пленками, состоящими соответственно из оксидов BeO и MgO. Их хранение не требует каких-либо особых способов защиты от воздуха и влаги, в отличие от щелочноземельных металлов, которые хранят под слоем инертной по отношению к ним жидкости, чаще всего керосина.

Be, Mg, Ca, Sr при горении в кислороде образуют оксиды состава MeO, а Ba – смесь оксида бария (BaO) и пероксида бария (BaO₂):

Следует отметить, что при горении щелочноземельных металлов и магния на воздухе побочно протекает также реакция этих металлов с азотом воздуха, в результате которой, помимо соединений металлов с кислородом, образуются также нитриды c общей формулой Me₃N₂.

с галогенами

Бериллий реагирует с галогенами только при высоких температурах, а остальные металлы IIA группы — уже при комнатной температуре:

с неметаллами IV–VI групп

Все металлы IIA группы реагируют при нагревании со всеми неметаллами IV–VI групп, но в зависимости от положения металла в группе, а также активности неметаллов требуется различная степень нагрева. Поскольку бериллий является среди всех металлов IIA группы наиболее химически инертным, при проведении его реакций с неметаллами требуется существенно большая температура.

Следует отметить, что при реакции металлов с углеродом могут образовываться карбиды разной природы. Различают карбиды, относящиеся к метанидам и условно считающимися производными метана, в котором все атомы водорода замещены на металл. Они так же, как и метан, содержат углерод в степени окисления -4, и при их гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями одним из продуктов является метан. Также существует другой тип карбидов – ацетилениды, которые содержат ион C₂ 2- , фактически являющийся фрагментом молекулы ацетилена. Карбиды типа ацетиленидов при гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями образуют ацетилен как один из продуктов реакции. То, какой тип карбида – метанид или ацетиленид — получится при взаимодействии того или иного металла с углеродом, зависит от размера катиона металла. С ионами металлов, обладающих малым значением радиуса, образуются, как правило, метаниды, с ионами более крупного размера – ацетилениды. В случае металлов второй группы метанид получается при взаимодействии бериллия с углеродом:

Остальные металлы II А группы образуют с углеродом ацетилениды:

С кремнием металлы IIA группы образуют силициды — соединения вида Me₂Si, с азотом – нитриды (Me₃N₂), фосфором – фосфиды (Me₃P₂):

с водородом

Все щелочноземельные металлы реагируют при нагревании с водородом. Для того чтобы магний прореагировал с водородом, одного нагрева, как в случае со щелочноземельными металлами, недостаточно, требуется, помимо высокой температуры, также и повышенное давление водорода. Бериллий не реагирует с водородом ни при каких условиях.

Взаимодействие со сложными веществами

с водой

Все щелочноземельные металлы активно реагируют с водой с образованием щелочей (растворимых гидроксидов металлов) и водорода. Магний реагирует с водой лишь при кипячении вследствие того, что при нагревании в воде растворяется защитная оксидная пленка MgO. В случае бериллия защитная оксидная пленка очень стойкая: с ним вода не реагирует ни при кипячении, ни даже при температуре красного каления:

c кислотами-неокислителями

Все металлы главной подгруппы II группы реагируют с кислотами-неокислителями, поскольку находятся в ряду активности левее водорода. При этом образуются соль соответствующей кислоты и водород. Примеры реакций:

c кислотами-окислителями

− разбавленной азотной кислотой

С разбавленной азотной кислотой реагируют все металлы IIA группы. При этом продуктами восстановления вместо водорода (как в случае кислот-неокислителей) являются оксиды азота, преимущественно оксид азота (I) (N₂O), а в случае сильно разбавленной азотной кислоты – нитрат аммония (NH₄NO₃):

− концентрированной азотной кислотой

Концентрированная азотная кислота при обычной (или низкой) температуре пассивирует бериллий, т.е. в реакцию с ним не вступает. При кипячении реакция возможна и протекает преимущественно в соответствии с уравнением:

Магний и щелочноземельные металлы реагируют с концентрированной азотной кислотой с образованием большого спектра различных продуктов восстановления азота.

− концентрированной серной кислотой

Бериллий пассивируется концентрированной серной кислотой, т.е. не реагирует с ней в обычных условиях, однако реакция протекает при кипячении и приводит к образованию сульфата бериллия, диоксида серы и воды:

Барий также пассивируется концентрированной серной кислотой вследствие образования нерастворимого сульфата бария, но реагирует с ней при нагревании, сульфат бария растворяется при нагревании в концентрированной серной кислоте благодаря его превращению в гидросульфат бария.

Остальные металлы главной IIA группы реагируют с концентрированной серной кислотой при любых условиях, в том числе на холоду. Восстановление серы происходит преимущественно до сероводорода:

с щелочами

Магний и щелочноземельные металлы со щелочами не взаимодействуют, а бериллий легко реагирует как растворами щелочей, так и с безводными щелочами при сплавлении. При этом при осуществлении реакции в водном растворе в реакции участвует также и вода, а продуктами являются тетрагидроксобериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и газообразный водород:

При осуществлении реакции с твердой щелочью при сплавлении образуются бериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и водород

с оксидами

Щелочноземельные металлы, а также магний могут восстанавливать менее активные металлы и некоторые неметаллы из их оксидов при нагревании, например:

Метод восстановления металлов из их оксидов магнием называют магниетермией.

Магний. Характеристика металла магния – его применения, свойства и цена

Сегодня даже не каждый взрослый вспомнит почему мы можем однозначно ответить на вопрос: магний металл или неметалл? Магний – относят к щелочноземельным металлам! Вспомнить это поможет беглый взгляд на электронную конфигурацию 1s22s22p63s2 нейтрального атома этого вещества. Учитывая специфику металлов иметь от 1 до 3 свободных электронов на внешнем энергетическом уровне, смотрят на этот параметр и для Mg. Не трудно увидеть, что конфигурация содержит 2 свободных электрона.

Общие металлические свойства магния характерны тем же, что проявляют другие вещества, относящие к данному типу. Обычно они тверды, но пластичны (в отличие от хрупких неметаллов). Имеют специфический блеск. Mg имеет склонность тускнеть на воздухе из-за того, что покрывается защитной кислородной пленкой. Порошок магния легко воспламеняется, достаточно поднести зажженную спичку. Цвет магния, горящего – ярко-белый. Одна из причин, почему этот металл первоначально использовался при фотографировании. Mg наносили на специальную ленту и поджигали ее. При горении образуется MgO, также при протекании процесса на воздухе выделяется нитрид магния с выделением большого количества теплоты.

Так выглядит металлический магний

Особенности Mg, как элемента периодической системы

Химические свойства магния во многом лежат где-то между бериллием и кальцием. Прежде всего, это проявляется во взаимодействии с водой. Первый не реагирует с ней вообще, второй же в ней растворяется. Mg слабо взаимодействует с нагретой водой. Но при взаимодействии с водяным паром (от 400 градусов по Цельсию) происходит реакция Mg+ H2O = MgO + H2, в которой металл растворяется при активном выделении водорода.

Видео – химические свойства магния:

Несколько иная реакция происходит с водяным паром: Mg+ 2H2O = Mg(OH)2 +H2. Причем свободный водород в итоге поглощается магнием MgH3. В результате, если плавление металла происходило во влажной среде, по мере его застывания водород практически полностью исчезает.

Свойства магния: взаимодействовать с водой при высоких температурах становится и гореть при присутствии в атмосфере углекислого газа, – затрудняют тушение пожаров с участием Mg. Их нельзя тушить водой. По инструкции используют порошковые огнетушители и песок. Также можно применять оксиды Si, с которыми магний вступает в реакцию, но количество выделяемой теплоты значительно ниже.

На фото: горение магния

Также необходимо отметить, что несмотря на фактическую нерастворимость Mg(OH)2 в воде, раствор фенолфталеина в его присутствии окрашивается в розовый цвет.

Магний в таблице Менделеева

Магний металл устойчив к едким щелочам, соде, керосину, бензину, минеральным маслам. Способность этого элемента отнимать кислород и хлор, используют для восстановления чистых веществ. Например, брома или титана.

Для синтезов разных классов органических соединений используется свойство магния взаимодействовать с галогенами. Обычно это Cl, Br, I, с фтором Mg образует защитную пленку, из-за чего их соединение редко используется для синтеза реактивов Гриньяра. Последние наиболее часто формируются на основе формулы RMgHal, где R – это органический радикал, а Hal – один из перечисленных галогенов.

Какие физические свойства имеет металл магний

Видео: Магний – металл, который горит

Легкость элемента отображает плотность, которая составляет 1,74 г/см3. Меньшую имеют только кальций и щелочные металлы. Физические свойства магния можно коротко описать стандартными энциклопедическими параметрами:

Т плавления – 651°С;
Т кипения – 1107°С;
Теплопроводность – 0,376 кал/(см·с·град) достаточно высока, сравнима с тем, что демонстрируют бериллий и вольфрам;
Теплоемкость при Т плавления – 0,3 кал/град;
Удельная теплоемкость увеличивается до Т плавления и уменьшается по ее достижении;
Усадка при смене состояний (жидкость – твердое тело) – 3,97-4,2%;
Удельное электросопротивление при комнатной температуре – 0,047 ом·мм2/м.

Этот элемент периодической таблицы Менделеева относят к щелочноземельным металлам. Однако это утверждение не всегда верно, поскольку химические свойства приближают этот элемент к алюминий подобным веществам.

Так выглядит оксид магния

Оксиды MgO относят к белым тугоплавким веществам, их называют жженой магнезией и применяют при изготовлении строительных материалов. Соли магния металла образуются при взаимодействии вещества с кислотами. Наиболее известная из них MgCO3. Используется металлургам для освобождения сплавов от шлаков, называют карбонат магния. Еще одна соль MgSO4 – известна как горькая или английская. Химики ее именуют сульфат магния. Mg и Ca влияют на жесткость воды. Высокая концентрация этих веществ в Н2О не позволяет моющим средствам пениться.

Магниевый сплав МЦр1Н3

Чтобы более детально ответить на то, какие физические свойства имеет магний, необходимо рассматривать изменения его состояний и качеств по мере применения к нему различных тепловых эффектов: нагревание и охлаждение. Так, например, плотность снижается на 6% при Т – 600 0 С, расплавившись и вовсе падает до значения 1.58 г/см3.

Характеристики металла магния сильно отличаются при низких и высоких температурах. Некоторые результаты экспериментов требуют объяснения, часть из них дают вполне предвиденные реакции.

Гексагональная решетка элемента имеет следующие параметры:

При нагревании до 6270С эти расстояния увеличиваются, дойдя до температуры плавления связи решетки разрушаются вовсе.

Если говорить о том, какого цвета магний придется отметить, что в целом серебристо-белый металл, может выглядеть как черный обуглившийся с присущим блеском. В последнем случае речь идет о стружке магния. Поэтому определяя «на глаз» тип материала, все-таки лучше обратиться к химическим экспериментам, если под рукой не имеется спектрального анализатора.

Классическая задача для школьников рассматривает ряд натрий – магний –алюминий, металлические свойства которого ослабевает от первого к последнему элементу.

Взаимодействие с различными кислотами

Для краткости, проще рассмотреть несколько экспериментов. Для них берутся такие виды кислот:

Соляная.
Азотная.
Серная (разбавленная и нет).

В первом случае наблюдается практически мгновенное растворение, сопровождающееся пузырьками белых газов и резким запахом хлора. Емкость, в которой происходила реакция нагревается.

В азотной кислоте кусочек магния не тонет. Бурый газ скапливается над поверхностью жидкости, выделяется тепло. Иногда говорят, что кислота «кипела», окружая кусочки магния.

Третий случай необходимо рассматривать, как два частных. В неразбавленной серной кислоте реакция идет медленно. Если же использовать раствор с небольшим количеством воды, магний также, как с азотной кислотой плавает на поверхности. При этом происходит едва заметная реакция с выделением белых пузырьков газа.

Получение магния и история открытия

Высокая химическая активность препятствует тому, чтобы магний металлический встречался в чистом виде. Источниками материалов для его добычи становятся магниевые руды или соединения солей, содержащихся в водах морей, океанов, а также подземных. Именно асбест, оливин, серпентин, магнезит, доломит, другие минералы известны миру с давних пор. Название вещества имеет те же корни, что и название города в Малой Азии – Магнезия. Только в 1808 году английский химик Г. Дэви методом электролиза получил металлический осадок, который назвал магнием.

Однако это не был чистый металл. Еще 20 лет понадобилось миру ученых, чтобы получить именно Mg в том виде, который представил его в таблице Менделеева. Сделал открытие чистого металла магния французский химик А. Бюсси в 1828 году.

Что такое электролиз

Сам же метод электролиза лег в основу классических способов получения этого элемента в чистом виде. Для производства в основном используют месторождения магний содержащих руд. Наиболее известное гражданам России находится на Урале – Саткинское. Но в Сибири имеется еще ряд месторождений, как и в Индии, Китае, Корее, некоторых странах Европы и Южной Америке.

На производстве для получения металлического магния используют расплав обезвоженных хлоридов: магния, натрия и калия. При применении непрерывного электролиза происходит восстановление по следующей формуле:

MgCl2 (электролиз) = Mg + Cl2.

Возможность реализации процессов, описанных далее, магний металл с ценой за кг остается востребованным. Очищенный металл выбирают из электролизной ванны, вливая на замещение сырье с содержанием магния. Таким способом получают металл практически свободный от примесей. Доля последних составляет не более 0,1%. Если есть необходимость уменьшить этот показатель, еще не застывший металл рафинируют, получая чистоту 99,999% и больше.

Существует еще один способ получения магния – это восстановление оксида MgO с добавлением кокса при высокой температуре. Альтернативно используют доломит, этот метод не требует предварительного отделения кальция. Получаемые в результате реакции оксиды CaO и MgO смешивают с кремнием. На выходе имеют чистейший магний и Ca2SiO4. Для этого метода допустимо использования минералов или морской воды.

Применение магния

Имеет широкий спектр от медицины до самолетостроения. Физические свойства металла магния, а именно его легкость (плотность) делает незаменим этот элемент в сплавах. Чаще это соединения с цинком, цирконием или алюминием. При очевидной легкости таких сплавов наблюдается их прочность.

Еще раз стоит отметить, что активные химические свойства металла магния позволяют использовать в процессах восстановления Ti, U, V, Zr, прочих. Обычно используется способность отбирать кислород или реагирование с фтором. На выходе получают чистые металлы плюс оксиды или фториды Mg.

Использование магния в медицине

У магния металлические свойства выражены по-особенному: он хорошо режется, благодаря чему легко получают стружку этого элемента. Но в чистом виде элемент практически не используют, как конструкционный металл, однако его сплавы – да.

О свойствах последних уже немного сказано. Но надо отметить, что соединения магния с незначительным количеством Al, Zn, Mn, Be, Ti и редкоземельными элементами имеют лучшие механические качества, чем чистый металл Mg. Они более устойчивы к коррозии, прочнее, устойчивее.

Магний используется для производства некоторых деталей самолета

Основные области применения магния в сплавах: это конструкционные материалы в строении самолетов, машин, ЖД транспорта. Еще одно направление – синтез органических веществ, рассмотрен ранее.

Магний неметалл больше известен, как фторид Mg и активно применяется в оптике для производства линз. Последние обладают прозрачностью, пластичностью, прочностью. Материалы более известны, как синтетические монокристаллы. В промышленности иногда используют кремний, а также золотое, серебряное напыление.

В сталелитейном производстве лом магния используют за его свойство притягивать кислород. Он выполняет роль раскислителя. Благодаря чему сплавы легированной стали обладают большей коррозийной устойчивостью. Поэтому магний часто участвует и в цветном литье. Из него изготавливают аноды.

Особым спросом пользуются и другие «неметаллические» соединения магния, например, его сульфат. Известны растворы для инъекций или суспензий, последние пациент может готовить дома самостоятельно. Прием магния снижает риск заболевания гипертонией у курильщиков.

Используют магний и в земледелии, практически все виды почвы, где имеется растительность содержат этот элемент. Также следует отметить участие Mg в фотосинтезе растений.

Магний металлический цена за килограмм

Не все пункты приема принимают магний. У тех, кто принимает существует лишь одна категория этого металла – кусковой лом магния (точнее это даже не магний в чистом виде, а сплавы, в которых он содержится, но в пунктах обозначается, как лом магния), его стоимость (средняя) составляет:

Лом магния кусковой – 38 рублей за килограмм .

В домашнем обиходе лом магния – это различные вешалки, дверные ручки. Лом магния можно встретить в виде старых блоков цилиндров от двигателей, карсасов авто сидений, панелей приборов, картеров сцепления и коробки передач, педалей, а также поддона картера двигателя, крышки головки блока цилиндров, впускного коллектора.

Так выглядит лом магния

Не стоит путать лом магния с ломом ЦАМа.

Широкий спектр применения этого элемента в металлургии, медицине, агропромышленном комплексе делает его интересным, в качестве вторичного сырья.

Однако увидеть объявления с желанием купить магний с ценой за кг лома, приходится довольно редко. Чаще востребованы сплавы и сернокислый порошок Mg. Но это не мешает бирже оценивать магний металл, цена которого зависит от выпуска чистого продукта. Периодически выпуск снижается, тогда таблоиды показывают возрастание стоимости продукта.

В пунктах приема лом магния и цена на него может зависеть от условий, на которых происходит факт купли/продажи – цена может варьироваться незначительно и от его объема.

Интерес к материалу подогревается его высокой огнеупорностью. Благодаря этому свойству Mg участвует в производстве футеровок и тиглей для металлургических печей. Видимо поэтому, объявления: куплю лом магния, не теряют актуальности – см. также лом огнеупоров.

Магний

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

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.

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 этом расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:

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:

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:

2MgO + CaO + 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 свойства

Магний — очень легкий, довольно хрупкий металл, постепенно окисляется на воздухе, превращаясь в белый оксид магния. Кристаллическая решетка α-формы Ca (устойчивой при обычной температуре) гранецентрированная кубическая, а = 5,56Å. Атомный радиус 1,97Å, ионный радиус Ca2+, 1,04Å. Плотность 1,74 г/см³(20 °C). Выше 464 °C устойчива гексагональная β-форма. t_пл = 650 °C, t_кип = 1105 °C; температурный коэффициент линейного расширения 22•10-6 (0-300 °C); теплопроводность при 20 °C 125,6 Вт/(м•К) или 0,3 кал/(см•сек•°C); удельная теплоемкость (0-100 °C) 623,9 дж/(кг•К) или 0,149 кал/(г•°C); удельное электросопротивление при 20 °C 4,6•10-8 ом•м или 4,6•10-6ом•см; температурный коэффициент электросопротивления 4,57•10-3 (20 °C). Модуль упругости 26 Гн/м² (2600 кгс/мм²); предел прочности при растяжении 60 Мн/м² (6 кгс/мм²); предел упругости 4 Мн/м² (0,4 кгс/мм²), предел текучести 38 Мн/м² (3,8 кгс/мм²); относительное удлинение 50 %; твердость по Бринеллю 200—300 Мн/м² (20-30 кгс/мм²). Магний достаточно высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддается 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

Определение

Серебристо-белый, средний по твердости металл. Средне распространен в природе. При горении выделяется большое количество света и тепла.

Применение

Сплавы

Сплавы на основе магния являются важным конструкционным материалом в авиационной и автомобильной промышленности благодаря их лёгкости и прочности. Цены на магний в слитках в 2006 году составили в среднем 3 долл/кг.

Химические источники тока

Магний в виде чистого металла, а так же 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). ХИТ на основе магния отличаются очень высокими значениями удельных энергетических характеристик и высоким разрядным напряжением. В последние годы в ряде стран обострилась проблема разработки аккумулятора с большим сроком службы, так как теоретические данные позволяют утверждать очень большие перспективы его широкого использования (высокая энергия, экологичность, доступность сырья).

Соединения

Гидрид магния — один из наиболее емких 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.

Медицина

Оксид и соли магния применяется в медицине (аспаркам, сульфат магния, цитрат магния, минерал бишофит). Бишофитотерапия использует биологические эффекты природного магния в лечении и реабилитации широкого круга заболеваний, в первую очередь — опорно-двигательного аппарата, нервной и сердечно-сосудистой систем.

Фотография

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

Биологическая роль и токсикология

Магний — один из важных биогенных элементов, в значительных количествах содержится в тканях животных и растений. Магний является кофактором многих ферментативных реакций. Магний необходим для превращения креатина фосфата в АТФ — нуклеотид, являющийся универсальным поставщиком энергии в живых клетках организма. Поэтому магний является тем элементом, который контролирует энергетику организма. Магний необходим на всех этапах синтеза белка. Установлено также, что 80—90 % современных людей страдают от дефицита магния. Это может проявляться по-разному: бессоница, хроническая усталость, остеопороз, артрит, фибромиалгия, мигрень, мышечные судороги и спазмы, сердечная аритмия, запоры, предменструальный синдром (ПМС) и прочие симптомы и болезни. А при частом употреблении слабительных, алкоголя, больших психических и физических нагрузках 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. Для получения суточной нормы магния, порядка 300 мг для женщин и 400 мг для мужчин, необходимо выпивать 2—3 литра молока или съедать 1,5—2 кг мяса.

По результатам последних исследований обнаружено, что цитрат магния является наиболее усваиваемым магниесодержащим продуктом.

Установлено, что чтобы усвоить кальций, организму необходим магний. 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.

Магний, Magnesium, Mg (12)
Название магнезия встречается уже в Лейденском папирусе-Х (Ш в.). Оно происходит, вероятно, от названия города в гористой местности Фессалии — Магнисия. Магнесийским камнем в древности назывались магнитная окись железа, а магнесом — магнит. Эти названия перешли в латинский и другие языки.

Внешнее сходство магнитной окиси железа с пиролизитом (двуокисью марганца) привело к тому, что магнезийским камнем, магнетисом и магне стали называть минералы и руды темной и темно-коричневой окраски, а в дальнейшем и другие минералы. В алхимической литературе слово магнес (Magnes) обозначало многие вещества, например ртуть, эфиопский камень, гераклийский камень. Минералы, rдержащие магний, тоже были известны с глубокой древности (доломит, тальк, асбест, нефрит и др.) и уже тогда находили широкое применение. Однако их считали не индивидуальными веществами, а видоизменениями других, более известных минералов, чаще всего извести.

Установить тот факт, что в магнийсодержащих минералах и солях присутствует особое металлическое основание, помогли исследования минеральной воды Эпсомского источника в Англии, открытого в 1618 г. Твердую соль из горькой эпсомской воды выделил в 1695 г. Грю, указав при этом, что по своей природе эта соль заметно отличается от всех других солей. В XVIII в. эпсомской солью занимались многие видные химики-аналитики — Бергман, Нейман, Блэк и др. Когда в континентальной Европе были открыты источники воды, подобной эпсомской, эти исследования расширились еще больше. По-видимому, Нейман первым предложил называть эпсомскую соль (карбонат магния) белой магнезией в отличие от черной магнезии (пиролюзита). Земля белой магнезии (Magnesia alba) под названием магнезия фигурирует в списке простых тел Лавуазье, причем синонимом этой земли Лавуазье считает «основание эпсомской соли» (base de sel d'Epsom).

В русской литературе начала XIX в. магнезия именовалась иногда горькоземом. В 1808 г. Дэви, подвергая белую магнезию электролизу, получил немного нечистого металлического магния; в чистом виде этот металл был получен Бусси в 1829 г. Вначале Дэви предложил назвать новый металл магнием (Magnium) в отличие от магнезии, которая в то время обозначала металлическое основание пиролюзита (Magnesium). Однако, когда название черной магнезии было изменено, Дэви предпочел называть металл магнезием. Интересно, что первоначальное название магний уцелело только в русском языке благодаря учебнику Гесса. В начале XIX в. предлагались и другие названия — магнезь (Страхов), магнезий, горькоземий (Щеглов).

Периодическая система химических элементов Менделеева

Классификация хим. элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона/

198095, г.Санкт-Петербург, ул.Швецова, д.23, лит.Б, пом.7-Н, схема проезда

Физические и химические свойства магния

Магний является металлом, обладает 12-м по счету номером в Периодической системе, расположен в 3-м периоде, II группе А-подгруппы.

Международное обозначение в химии — Mg (Magnesium). Заряд ядра магния составляет +12, а атомный вес равен 24,132 а.е.м. При обычных условиях металл отличается легкостью, хорошей ковкостью, имеет серебристый цвет.

Химические свойства магния:

не вступает в реакцию со щелочами;
взаимодействие с кислотами приводит к полному растворению магния и выделению водорода;
при нагреве на воздухе происходит сгорание металла с выделением теплоты и яркого свечения;
смесь магниевого порошка и активных окислителей взрывоопасна;
при увеличении температуры магний активно реагирует с водой.

В воздушной среде магний окисляется. Процесс формирует на поверхности защитную пленку, которая разрушается при нагреве до 600°C. Реакция сопровождается ослепительно-белой вспышкой пламени, образованием оксида и нитрида. Утилитарные свойства магния зависят от степени чистоты. В очищенном состоянии металл пластичен, легко подается механической обработке.

Магний в природе встречается в формах:

Металл в большой концентрации содержится в следующих материалах:

брусит;
кизерит;
бишофит и др.

Помимо минеральных залежей, металл обнаружен в:

морской воде;
рапе (насыщенном соляном растворе солей).

Места расположения залежей осадочного происхождения:

магнезит в гидротермальных источниках;
доломит в осадочных карбонатных прослойках;
самородные фрагменты металла, сформированные газами.

Строение электронных оболочек, электронная формула атома магния

Расположение магния в 3-м периоде указывает на наличие у металла трех электронных слоев. Один из них является внешним и содержит валентные электроны. Атом магния обладает положительно заряженным ядром (+12) с 12 протонами и 12 нейронами, что является разницей между атомным весом и порядковым номером. Вокруг ядра перемещаются 12 электронов, что отображено на схеме:

+ 12 M g ) 2 ) 8 ) 2

1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2

Магний является s-элементом. Энергетическая диаграмма атома металла с валентными электронами имеет следующий вид:

( M g 2 + ) . В соединениях вещество обладает степенью окисления +2.

M g 0 – 2 e → M g 2 +

Химические соединения, уравнения реакций

Качественная реакция в случае магния представляет собой взаимодействие соли магния с какой-либо щелочью. В результате образуется студенистый осадок гидроксида магния.

Взаимодействие хлорида магния и гидроксида калия с образованием гидроксида магния и хлорида калия:

M g C l 2 + 2 K O H = M g ( O H ) 2 + 2 K C I

Магний является сильным восстановителем, что объясняет способность металла реагировать практически со всеми неметаллами.

Взаимодействие магния с азотом при температуре 780-800°C с образованием нитрида магния:

3 M g + N 2 = M g 3 N 2

Сгорание магния в кислородной среде при температуре 600-650°C приводит к образованию оксида магния:

2 M g + O 2 = 2 M g O

Активная реакция магния на влажный хлор при комнатной температуре с образованием хлорида магния:

M g + C l 2 = M g C l 2

Реакция магния с водородом протекает при температуре 175°C в условиях высокого давления и при наличии катализатора M g I 2 . В результате образуется гидрид магния:

M g + H 2 = M g H 2

Магний способен активно вступать в химические реакции со сложными веществами.

Реакция магния с горячей водой с образованием гидроксида магния и водорода:

M g + 2 H 2 O = M g ( O H ) 2 ↓ + H 2 ↑

Взаимодействие магния с кислотами можно рассмотреть на примере реакции металла и разбавленной соляной кислоты с образованием хлорида магния и водорода:

M g + 2 H C l = M g C l 2 + H 2 ↑

Взаимодействие магния с разбавленной азотной кислотой приводит к синтезу нитрата магния, оксида азота (I) и выделению воды:

4 M g + 10 H N O 3 = 4 M g ( N O 3 ) 2 + 2 N 2 O ↑ + 5 H 2 O

При контакте магния с сероводородной кислотой в условиях нагрева до 500°C образуются сульфид магния и водород:

M g + H 2 S = M g S + H 2

Взаимодействие магния с газом аммиаком при температуре 600-850°C приводит к образованию нитрида магния и водорода:

3 M g + 2 N H 3 = M g 3 N 2 + 3 H 2

Примером реакции магния с оксидами является процесс взаимодействия металла с оксидом азота (IV) при температуре 150°C в вакууме, в этилацетилене образуется нитрат магния и оксид азота (II):

M g + 4 N O 2 = M g ( N O 3 ) 2 ↓ + 2 N O

Взаимодействие магния с оксидом кремния при температуре менее 800°C в атмосфере водорода приводит к образованию силицида магния и оксида магния:

4 M g + S i O 2 = M g 2 S i + M g O

При повышении температуры до 1000°C образуются кремний и оксид магния:

2 M g + S i O 2 = S i + 2 M g O

Производство, где применяется

Существует несколько способов получения магния. Наиболее распространенным является электролиз, который активно применяют в промышленных масштабах.

Электролиз расплава хлорида магния с образованием магния и хлора:

M g C l 2 = M g ↓ + C l 2 ↑

Разложение нитрида магния при температуре 700-1500°C с образованием магния и азота:

M g 2 N 2 = 3 M g + N 2

Восстановление оксида магния с помощью углерода при температуре выше 2000°C с образованием магния и угарного газа:

M g O + C = M g + C O

Восстановление оксида магния с помощью кальция при температуре 1300°C приводит к образованию магния и оксида кальция:

M g O + C a = C a O + M g

Некогда наиболее известной являлась область применения металла, связанная с производством фотоаппаратов с магниевой вспышкой. В настоящее время вещество получило распространение во многих отраслях промышленности. Материал используют в разных видах:

Применение магния в промышленности:

огнеупорные материалы, магний является сырьем для синтеза компонентов металлургических печей;
сырье для выработки легких и сверхлегких сплавов, необходимых для ракетостроения, авиастроения, автомобильной промышленности;
получение ферросиликомагния в виде сплава магния, кремния и железа для выплавки чугуна.

Магний используют при разработке оружия. Свойство металла гореть ослепляющим пламенем применяют в производстве таких боеприпасов, как:

зажигательные бомбы;
сигнальные ракеты;
трассирующие пули.

Научная и другие сферы применения магния:

изготовление энергоемких электрических батарей, сухих элементов на основе металла, его соединений;
производство линз и разной оптики с помощью компонентов в виде выращенных кристаллов фторида магния;
осушение газов с помощью перхлората магния;
электролит химических источников тока на основе бромида магния;
выпуск пиротехнической продукции;
соединения магния используют в медицине.

Современные ученые активно работают над созданием магниево-серных батарей. Такие аккумуляторы должны превосходить в эффективности и емкости ионно-литиевые батареи.

Магний имеет большое значение для жизни и здоровья человека. Элемент изначально входит в состав живых организмов. Продукты повседневного питания, включая хлеб, молоко, мясо, содержат минимальное количество магния, который обеспечивает и нормализует следующие внутренние процессы:

белковый синтез;
работа нервной системы, сердца;
расширение сосудов;
отделение желчи;
функционирование желудочно-кишечного тракта;
выведение холестерина из организма;
сокращение мышц.

Магний является составным компонентом хлорофилла. Вещество участвует в процессе фотосинтеза. В хлорофилле содержится примерно 2,7 % магния от общей массы. Вещество сконцентрировано в зеленых частях растительных организмов. Магний влияет на механизм формирования в листьях пигментов, в том числе ксантофилла и каротина. Из него состоит запасное вещество — фитин, который содержат семена растений.

Определена суточная норма магния для взрослых людей. Она составляет 300 мг для женщин и 400 мг — для мужчин. Данная потребность может быть увеличена при наличии следующих факторов:

психические и физические нагрузки;
стресс;
злоупотребление алкоголем;
потливость.

При поступлении магния в организм усваивается лишь треть от общего количества вещества. Продукты с большой концентрацией магния:

какао;
отруби;
орехи;
тыквенные семечки;
зеленые овощи.

При избытке или дефиците магния развиваются такие патологии, как:

артрит, остеопороз;
судороги, мышечные спазмы;
головная боль;
сбои в работе пищеварительной системы, сердца;
бессонница, перманентная усталость, раздражительность.

Передозировка магния приводит к следующим последствиям:

пониженное артериальное давление;
тошнота, рвота;
угнетение центральной нервной системы, рефлекторной функции, дыхания;
кома, паралич дыхательных путей, сердца.

Магний обладает небольшой токсичностью. Опасен в процессе горения. Если смотреть на горящее вещество, можно обжечь сетчатку глаза и временно ослепнуть.

Читайте также: