Магний

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Содержание 1 История 2 Происхождение названия 3 Получение 4 Физические свойства 5 Химические свойства 6 Определение 7 Применение 7.1 Сплавы 7.2 Химические источники тока 7.3 Соединения 7.4 Огнеупорные материалы 7.5 Медицина 8 Биологическая роль и токсикология 9 См. также 10 Литература 11 Ссылки

[править] История

[править] 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. Химики, действуя на растворы этой соли содой или поташом, получали белый осадок — основной карбонат магния, который может иметь различный состав, например 3MgCO₃ · Mg(OH)₂3H₂O. Это была белая магнезия (magnesia alba), её применяли (и сейчас применяют) наружно как присыпку, а внутрь — при повышенной кислотности и как лёгкое слабительное. Основной карбонат магния изредка встречается в природе, и белая магнезия также известна с древних времен. Вероятно, этот минерал находили около Магнесии, но скорее всего — другой. Дело в том, что жители Магнесии основали в Малой Азии два города с тем же названием, что могло привести к путанице. Один из этих городов сейчас называется Манисой и находится на восточной оконечности Турции. Окрестности этого города прославлены сказаниями о Ниобе. Другая Магнесия была южнее, там находился знаменитый храм Артемиды.

Лавуазье считал белую магнезию простым телом. В 1808 году английский химик Гемфри Дэви при электролизе слегка увлажнённой белой магнезии с ртутным катодом получил амальгаму нового металла (она содержит до 3 % магния), который выделил отгонкой ртути и назвал магнезием. С тех пор во всех европейских языках этот элемент называется magnesium и только в русском — магнием: так его назвал Г.И. Гесс в своём учебнике химии, изданном в 1831 году и выдержавшем семь изданий. По этой книге учились многие русские химики.

[править] Получение

Преобладает промышленный способ получения М. — электролиз расплава смеси безводных MgCl₂, KCl и NaCl. Для получения расплава используют обезвоженный карналлит или бишофит, а также MgCl₂, полученный хлорированием MgO или как отход при произ-ве Ti. Т-ра электролиза 700—720 °С, аноды графитовые, катоды стальные. Содержание MgCl₂ в расплаве 5—8 %, при снижении концентрации до 4 % уменьшается выход М. по току, при повышении концентрации MgCl₂ выше 8 % увеличивается расход электроэнергии. Для обеспечения оптим. содержания MgCl2 периодически отбирают часть отработанного электролита и добавляют свежий карналлит или MgCl₂. Жидкий М. всплывает на пов-сть электролита, откуда его отбирают вакуумным ковшом. Извлекаемый магниевый сырец содержит 0,1 % примесей. Для очистки от неметаллич. примесей М. переплавляют с флюсами — хлоридами или фторидами К, Ва, Na, Mg. Глубокую очистку осуществляют перегонкой в вакууме, зонной плавкой, электролитич. рафинированием. В результате получают М. чистотой 99,999 %. Кроме М. при электролизе получают также Сl₂. В термич. способах получения М. сырьем служит магнезит или доломит, из к-рых прокаливанием получают MgO. В ретортных или вращающихся печах с графитовыми или угольными нагревателями оксид восстанавливают до металла кремнием (силикотермич. способ) или СаС2 (карбидотермич. способ) при 1280—1300 °С либо углеродом (карботермич. способ) при т-ре выше 2100°C. В карботермич. способе (MgO + С -> Mg + CO) образующуюся смесь СО и паров М. быстро охлаждают при выходе из печи инертным газом для предотвращения обратной р-ции СО с М.

[править] Физические свойства

Магний — очень легкий, довольно хрупкий металл, постепенно окисляется на воздухе, превращаясь в белый оксид магния.

[править] Химические свойства

Mg, хим. элемент II гр. периодич. системы, ат. н. 12, ат. м. 24,305; относится к щелочноземельным элементам. Прир. М. состоит из трех стабильных изотопов 24Mg (78,60 %), 25Mg (10,11 %) и 26Mg (11,29 %). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 5,9,10^-20 м². Конфигурация внеш. электронной оболочки 3s²; степень окисления +2, очень редко +1; энергии ионизации Mg⁰ : Mg⁺ : Mg²⁺ равны соотв. 7,64607 и 15,0353 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,2; сродство к электрону -0,22 эВ; атомный радиус 0,160 нм, ионные радиусы для Mg²⁺ (в скобках указаны координац. числа) 0,071 нм (4), 0,08 нм (5), 0,086 нм (6), 0,103 нм (8). Содержание М. в земной коре 2,35 % по массе. Встречается в природе только в виде соединений. Известно более 100 минералов, содержащих М.; большинство из них — силикаты и алюмосиликаты, напр. оливин (Mg,Fe)₂[SiO₄], серпентин Mg₆(OH)₈[Si₄O₁₀] и др. Образуют залежи пром. значения гл. обр. магнезит MgCO₃, доломит MgCO₃.СаСО₃, асбест, бишофит MgCl₂.6H₂O, карналлит KCl.MgCl₂.6H₂O, кизерит MgSO₄.H₂O, эпсомит MgSO₄.7H₂O, каинит KCl.MgSO₄.3H₂O, астраханит Na₂SO₄.MgSO₄.4H₂O. Запасы хлоридных калийно-магниевых солей сосредоточены в СССР, ГДР, ФРГ, Испании, США, карбонатных минералов — в ЧССР, СФРЮ, КНР, Австрии, Греции и др. Много М. содержится в воде морей и океанов и в прир. рассолах. М. всегда содержится в растениях, т.к. входит в состав молекулы хлорофилла.

[править] Определение

Качественно М. обнаруживают по осаждению двойной соли MgNH₄PO₄•6H₂O либо гидроксихинолината Mg(C₉H₆NO)₂.2H₂O, по образованию окрашенных соед. Mg²⁺, напр. с титановым желтым, магнезоном I и II, хинализарином или дифенилкарбазидом, а также эмиссионным спектральным методом. Количественно М. определяют обычно комплексонометрически — титрованием р-ром натриевой соли этилендиаминтетрауксусной к-ты с использованием индикаторов (эриохрома черного Т или др.), а также титрованием избытка к-ты, пошедшей на растворение MgO, или щелочи, использованной для осаждения Mg(OH)₂. Его определяют также гравиметрически в виде Mg₂P₂O₇, образующегося при прокаливании MgNH₄PO₄•6H₂O, и в виде гидроксихинолината. Определяют также М. спектрофотометрически с использованием магнезонов. Для определения очень малых кол-в М. используют методы химико-спектрального анализа, чувствительность к-рых достигает 1,10^-4% М. Применяют также методы атомно-абсорбц. анализа и фотометрии пламени.

[править] Применение

[править] Сплавы

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

[править] 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).

[править] Соединения

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

[править] Огнеупорные материалы

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

Перхлорат магния , Mg₂(ClO₄)₂ — (ангидрон) применяется для глубокой осушки газов в лабораториях, и в качестве электролита для химических источников тока с участием магния.

Фторид магния (МgF₂) в виде синтетических монокристаллов применяется в оптике (линзы, призмы).

Благодаря своей способности гореть на воздухе с выделением большого количества света применялся в фотоделе в качестве вспышки до изобретения электрических ламп-вспышек.

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

[править] Медицина

Оксид и соли магния применяется в медицине (Аспаркам, ).

[править] Биологическая роль и токсикология

Магний — один из важных биогенных элементов, в значительных количествах содержится в тканях животных и растений.

[править] См. также

Категория:Соединения магния

[править] Литература

Эйдeнзон М. А., Магний, М., 1969; Тихонов В. Н. Аналитическая химия магния, М., 1973 Иванов А. И., Ляндрес М. Б., Прокофьев О. В. Производство магния, М., 1979. С. И. Дракин. П. М. Чукуров.

[править] Ссылки

• Магний на Webelements
• Магний в Популярной библиотеке химических элементов

Периодическая система элементов

H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

*

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

**

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Uub

Uut

Uuq

Uup

Uuh

Uus

Uuo

*

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

**

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr