Физические свойства магния

/

/

Магний

Магний - элемент главной подгруппы второй группы, третьего периода с атомным номером 12.

Строение атома:

1) Конфигурация электронного облака 1s² | 2s² 2p⁶ 3s²

2) Радиус атома 145 · 10^-12 (Метр)

3) Атомная масса 24.305 (г/моль)

Физические свойства:

1) металл серебристо-белого цвета, обладает металлическим блеском

2) пластичный и ковкий металл, хорошо прессуется, прокатывается и поддаётся обработке резанием.

3) теплопроводность при 20°C - 156 Вт/(м*К)

4) мягкий (твердость магния 2 по шкале Мооса)

5) температура кипения tкип = 1103°C

6) температура плавления металла tпл = 651°C

7) плотность магния при 20°C - 1,737 г./смі

8) цветной металл

9) проводит электричество (удельное электрическое сопротивление проводников (при 20°C) - 4.400 · 10^-8 (Ом · Метр)

10) по магнитным свойствам парамагнетик

Распространение в природе

Магний - это один из самых распространённых элементов земной коры. Главными видами нахождения магнезиального сырья являются:

морская вода - (Mg 0,12-0,13%),

карналлит - MgCl₂ * KCl * 6H₂O (Mg 8,7%),

бишофит - MgCl₂ * 6H₂O (Mg 11,9%),

кизерит - MgSO₄ * H₂O (Mg 17,6%),

эпсомит - MgSO₄ * 7H₂O (Mg 16,3%),

каинит - KCl * MgSO₄ * 3H₂O (Mg 9,8%),

магнезит - MgCO₃ (Mg 28,7%),

доломит - CaCO₃ * MgCO₃ (Mg 13,1%),

брусит - Mg(OH)₂ (Mg 41,6%).

Магний есть в кристаллических горных породах в виде нерастворимых карбонатов или сульфатов, а также (в менее доступной форме) в виде силикатов. Оценка его общего содержания существенно зависит от используемой геохимической модели, в частности, от весовых отношений вулканических и осадочных горных пород. Сейчас используются значения от 2 до 13,3%. Возможно, наиболее приемлемым является значение 2,76%, которое по распространенности ставит магний шестым после кальция (4,66%) перед натрием (2,27%) и калием (1,84%).

Большие области суши, такие как Доломитовые Альпы в Италии состоят преимущественно из минерала доломита. Там встречаются и осадочные минералы - магнезит, эпсомит, карналлит, лангбейнит.

Залежи доломита есть во многих других районах, в том числе в Московской и Ленинградской областях. Богатые месторождения магнезита найдены на Среднем Урале и в Оренбургской области. В районе г. Соликамска разрабатывается крупнейшее месторождение карналлита. Силикаты магния представлены базальтовым минералом оливином, мыльным камнем (тальк), асбестом (хризотил) и слюдой. Шпинель относится к драгоценным камням.

Большое количество магния содержится в водах морей и океанов и в природных рассолах. В некоторых странах именно они являются сырьем для получения магния. По содержанию в морской воде из металлических элементов он уступает только натрию. В каждом кубометре морской воды содержится около 4 кг магния. Магний есть и в пресной воде, обусловливая, наряду с кальцием, ее жесткость.

Магний всегда содержится в растениях, так как входит в состав хлорофиллов.

Химические свойства:

1) конфигурация внешних электронов атома Магния 3s²

2) во всех стабильных соединениях Магний двухвалентен

3) активный металл

4) радиус атома 145 * 10^-12 (Метр)

5) гексагональная кристаллическая решёткой

6) металлическая кристаллическая решетка

7) металлическая химическая связь

Важнейшие соединения магния и их применение.

Гидрид магния MgH₂. Твердое белое нелетучее вещество. Мало растворим в воде. Разлагает воду и спирты. Распадается на элементы при нагревании. Образуется при взаимодействии магния с водородом при нагревании. Является одним из наиболее ёмких аккумуляторов водорода, применяемых для его хранения.

Оксид (белая магнезия, жженая магнезия) магния MgO. Встречается в природе в виде серовато-зеленых прозрачных октаэдрических кристаллов. Мало растворим в воде, растворяется в спирте, разбавленных кислотах. Можно получить, сжигая магний в кислороде, прокаливанием гидроксида или карбоната магния.

Применяется для изготовления лабораторных изделий (тиглей, лодочек, багетов, трубок для сжигания), огнеупорного кирпича, магнезиального цемента.

Гидроксид магния Mg(OH)₂. Встречается в природе в виде белого волокнистого вещества, называемого бруситом. Бесцветные тригональные кристаллы со слоистой решеткой. Слабое основание. Растворяется в разбавленных кислотах и солях аммония. Мало растворим в воде. Обезвоживается при нагревании. В промышленности извлекается из морской воды путем осаждения известковым или доломитовым молоком. Можно получить действием гидроксидов щелочных металлов на соли магния.

Используется в качестве пищевой добавки, для связывания диоксида серы, как флокулянт для очистки сточных вод, в качестве огнезащитного средства в термопластических полимерах (полиолефины, ПВХ), как добавка в моющие средства, для получения оксида магния, рафинирования сахара, в качестве компонента зубных паст. В медицине его применяют в качестве лекарства для нейтрализации кислоты в желудке, а также как очень сильное слабительное. В Европейском союзе гидроксид магния зарегистрирован в качестве пищевой добавки E528.

Фторид магния MgF₂. Бесцветные диамагнитные тетраэдрические кристаллы. Мало растворим в воде и ацетоне, растворяется в растворах фторидов и сульфатов щелочных металлов. Можно получить, сжигая магний в атмосфере фтора или действуя плавиковой кислотой на оксид магния.

Применяется для защиты металлов от коррозии и изготовления матового стекла и керамики.

Хлорид магния MgCl₂. Бесцветные гексагональные кристаллы со слоистой структурой, очень гигроскопичные. Хорошо растворим в воде, спирте, пиридине, мало растворим в ацетоне. Можно получить, сжигая магний в хлоре, действуя соляной кислотой на металлический магний.

Применяется для электролитического получения металлического магния, для пропитки тканей и древесины, для производства магнезиальных цементов, а также в медицине.

Бромид магния MgBr₂. Бесцветные гексагональные диамагнитные кристаллы. Растворяется в воде, спирте. Легко присоединяет аммиак, пиридин и этилендиамин. Получают взаимодействием магния и брома при нагревании.

Применяется для получения элементарного брома, бромида серебра и других мало растворимых в воде бромидов.

Иодид магния MgI₂. Бесцветные кристаллы, очень гигроскопичные. Легко растворяется в воде, спирте, эфире. Получают непосредственным взаимодействием магния и йода или реакцией между хлоридом магния и иодидом аммония.

Используется в некоторых гомеопатических препаратах.

Сульфид магния MgS. Бесцветные кубические кристаллы. Мало растворим в воде. Реагирует с галогенами. Разлагается разбавленными кислотами с образованием солей и выделением сероводорода. Получают взаимодействием магния с серой или сероводородом.

Сульфат магния MgSO₄. Бесцветные ромбоэдрические диамагнитные кристаллы. Растворяется в воде, спирте и эфире. Можно получить в лаборатории взаимодействием оксида или карбоната магния с серной кислотой. В промышленности получают из морской воды или из природных минералов - карналлита и кизерита.

Применяется для отделки тканей, производства огнестойких тканей и бумаги, при дублении кожи, в качестве протравы в красильной промышленности.

Нитрат магния Mg(NO₃)₂. Бесцветные кристаллы. Растворяется в воде, спирте и концентрированной азотной кислоте. В промышленности получают из природного минерала нитромагнезита. Получают в лаборатории взаимодействием магния, оксида магния или гидроксида магния с разбавленной азотной кислотой.

Используется в качестве удобрения.

Карбонат магния MgCO₃. Бесцветные тригональные диамагнитные кристаллы. Мало растворим в холодной воде. В горячей воде переходит в основные карбонаты. Растворяется в кислотах. Разлагается при нагревании. Получают обработкой хлорида или сульфата магния карбонатом натрия или кальция в избытке углекислого газа. В промышленности можно получить из природных минералов магнезита и доломита.

Применяется для изготовления огнеупорных кирпичей, в производстве цемента Сореля, в качестве наполнителя для линолеума, резины, бумаги.

Гидрокарбонат магния Mg(HCO₃)₂. Получают в растворе при пропускании углекислого газа через водную суспензию оксида, гидроксида или карбоната магния. Наличие гидрокарбоната магния в воде обуславливает ее временную жесткость, которая устраняется кипячением или добавлением соды.

Химические свойства оксида и гидроксида магния

Оксид магния (жжёная магнезия, периклаз) - химическое соединение с формулой MgO, бесцветные кристаллы, нерастворимые в воде, пожаро- и взрывобезопасен. Основная форма - минерал периклаз.

Химические свойства

1) Легко реагирует с разбавленными кислотами и водой с образованием солей и Mg(OH)₂:

MgO + 2HCl> MgCl₂ + H₂O;

MgO + H₂O > Mg(OH)₂.

Гидроксид магния - неорганический гидроксид щелочноземельного металла магния. Относится к классу нерастворимых оснований.

Химические свойства:

1) Разложение при нагревании до 350°C:

2) Взаимодействие с кислотами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):

3) Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием соли и воды:

4) Взаимодействие с горячими концентрированными растворами щелочей с образованием гидроксомагнезатов:

Способы получения элемента.

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 кремний или кокс:

магний химический соединение

MgO + C = Mg + CO

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.

Влияние элемента на организм человека.

Magnifique - значит великолепный. От этого французского слова получил название элемент периодической таблицы - магний. На открытом воздухе горит это вещество очень эффектно, великолепным ярким пламенем. Отсюда и магний. Однако великолепен магний не только тем, что горит красиво.

Необычайно важна роль магния в организме человека для обеспечения протекания различных жизненных процессов. И, к счастью, с горением это не связано никак. А какие это процессы? Давайте рассмотрим.

Организма человека содержит, в среднем, 20 - 30 миллиграммов магния. 70% этого количества включают в себя кости скелета, остальной объём содержится в мышцах, железах внутренней секреции. Небольшое количество магния присутствует в крови. Магний успокаивает нервную систему, и центральную, и периферическую. Вообще, магний необходим для регулировки равновесия в мышечной и нервной тканях. Магний как бы обеспечивает «внутренний покой» организма.

Магний является фактором и активатором некоторых ферментов - энолазы, щелочной фосфатазы, карбоксилазы, гексокиназы. Установлено участие магния в фосфорном и углеводном обмене. Элемент оказывает асептическое и сосудорасширяющее действие. Под воздействием соединений магния усиливается перистальтика кишечника, лучше отделяется желчь и выводится холестерин, снижается нервно-мышечная возбудимость. Магний участвует в синтезе белка. Наряду с вышеперечисленным роль магния в организме человека заключается в оказании щелочного действия на органы и ткани.

С участием магния протекает более трёх сотен ферментативных реакций. Особенно активно магний участвует в процессах, которые связаны с утилизацией энергии, в частности, с расщеплением глюкозы и удалением из организма отработанных шлаков и токсинов. В процессах синтеза белка роль магния - производство ДНК. Получено подтверждение, что тиамин (В1), пиридоксин (В6) и витамин С полноценно усваиваются именно в присутствии магния. Благодаря магнию более устойчивой становится структура клеток во время их роста, эффективнее проходит регенерация и обновление клеток тканей и органов. Магний, этот «великолепный» элемент, стабилизирует костную структуру и придаёт костям твёрдость.