Metoda industrială predominantă pentru producerea magneziului este electroliza unui amestec topit de MgCl 2

MgCl 2 Mg 2+ 2Cl -

Mg2+ +2e Mg02Cl - -2e CI20

2MgCl2 2Mg+ 2CI2

topi

în MgCI2, KCI, NaCI anhidru. Pentru obţinerea topiturii se foloseşte carnalit sau bimofit deshidratat, precum şi MgCl 2 obţinut prin clorurarea MgO sau ca deşeu din producerea Ti.

Temperatura de electroliză 700-720 o C, anozi de grafit, catozi de oțel. Conținutul de MgCl 2 în topitură este de 5-8%; când concentrația scade la 4%, producția curentă de magneziu scade; când concentrația de MgCl 2 crește peste 8%, consumul de energie crește. Pentru a asigura un conținut optim de MgCl2, o porțiune din electrolitul uzat este îndepărtată periodic și se adaugă carnalit proaspăt sau MgCl2. Magneziul lichid plutește la suprafața electrolitului, de unde este îndepărtat cu o oală cu vid. Magneziul brut extras conține 0,1% impurități. Pentru a elimina impuritățile nemetalice, magneziul este topit cu fluxuri - cloruri sau fluoruri K, Ba, Na, Mg. Purificarea profundă se realizează prin distilare în vid, topire în zonă și rafinare electrolitică. Rezultatul este magneziu cu o puritate de 99,999%.

Pe lângă magneziu, electroliza produce și Cl2. În metodele termice de producere a magneziului, materia primă este magnezitul sau dolomita, din care se obține MgO prin calcinare. 2Mg+O 2 =2MgO. În cuptoarele cu retortă sau rotative cu încălzitoare din grafit sau cărbune, oxidul este redus la metal cu siliciu (metoda siliconotermă) sau CaC 2 (metoda carbidotermă) la 1280-1300 o C, sau carbon (metoda carbotermă) la temperaturi peste 2100 o C. În metoda carbotermă (MgO+C Mg+CO) amestecul rezultat de CO și vapori de magneziu este răcit rapid la părăsirea cuptorului cu un gaz inert pentru a preveni o reacție inversă cu magneziul.

Proprietățile magneziului.

Proprietățile fizice ale magneziului.

Magneziul este un metal strălucitor alb-argintiu, relativ moale și ductil, un bun conductor de căldură și electricitate. De aproape 5 ori mai ușor decât cuprul, de 4,5 ori mai ușor decât fierul; chiar și aluminiul este de 1,5 ori mai greu decât magneziul. Magneziul se topește la o temperatură de 651 o C, dar în condiții normale este destul de dificil să-l topești: când este încălzit în aer la 550 o C, se aprinde și arde instantaneu cu o flacără orbitor de strălucitoare. O fâșie de folie de magneziu poate fi pusă ușor pe foc cu un chibrit obișnuit, iar într-o atmosferă de clor, magneziul se aprinde spontan chiar și la temperatura camerei. Când arde magneziul, eliberează o cantitate mare de raze ultraviolete și căldură - pentru a încălzi un pahar de apă cu gheață până la fierbere, trebuie să arzi doar 4 g de magneziu.

Magneziul este situat în subgrupul principal al celui de-al doilea grup al tabelului periodic al elementelor D.I. Mendeleev. Numărul său de serie este 12, greutatea atomică este 24.312. Configurația electronică a atomului de magneziu în stare neexcitată este 1S 2 2S 2 P 6 3S 2; Electronii din stratul exterior sunt valență; prin urmare, magneziul prezintă valența II. Strâns legată de structura învelișurilor electronice ale atomului de magneziu este reactivitatea acestuia. Datorită prezenței a doar doi electroni în învelișul exterior, atomul de magneziu tinde să renunțe cu ușurință la aceștia pentru a obține o configurație stabilă de opt electroni; Prin urmare, magneziul este foarte activ din punct de vedere chimic.

Magneziul se oxidează în aer, dar filmul de oxid rezultat protejează metalul de oxidarea ulterioară. Potențialul electronic normal al magneziului într-un mediu acid este de -2,37 V, în mediu alcalin - 2,69 V. Magneziul se dizolvă în acizi diluați la rece. Este insolubil în acid fluorhidric datorită formării unei pelicule din fluorură de MgF2, care este puțin solubilă în apă; aproape insolubil în acid sulfuric concentrat. Magneziul se dizolvă ușor atunci când este expus la soluții de săruri de amoniu. Soluțiile alcaline nu au niciun efect asupra acesteia. Magneziul este furnizat laboratoarelor sub formă de pulbere sau benzi. Dacă dai foc unei benzi de magneziu, aceasta arde rapid cu un fulger orbitor, dezvoltând o temperatură ridicată. Blițurile de magneziu sunt folosite în fotografie și în fabricarea luminilor de iluminare. Punctul de fierbere al magneziului este de 1107 o C, densitate = 1,74 g/cm 3, raza atomică 1,60 NM.

Proprietățile chimice ale magneziului.

Proprietățile chimice ale magneziului sunt destul de deosebite. Îndepărtează cu ușurință oxigenul și clorul din majoritatea elementelor și nu se teme de alcalii caustici, sodă, kerosen, benzină și uleiuri minerale. Magneziul aproape că nu interacționează cu apa rece, dar atunci când este încălzit, se descompune odată cu eliberarea de hidrogen. În acest sens, ocupă o poziție intermediară între beriliu, care nu reacționează deloc cu apa, și calciu, care interacționează ușor cu acesta. Reacția este deosebit de intensă cu vaporii de apă încălziți peste 380 o C:

Mg0 (solid) + H2 + O (gaz) Mg + 20 (solid) + H20 (gaz).

Deoarece produsul acestei reacții este hidrogenul, este clar că stingerea magneziului în ardere cu apă este inacceptabilă: poate apărea formarea unui amestec exploziv de hidrogen și oxigen și o explozie. Nu puteți stinge un magneziu care arde cu dioxid de carbon: magneziul îl reduce la carbon liber

2Mg 0 +C +4 O 2 2Mg +2 O+C 0 ,

Puteți opri accesul oxigenului la arderea magneziului prin acoperirea acestuia cu nisip, deși magneziul interacționează cu oxidul de siliciu (IV), dar cu o eliberare semnificativ mai mică de căldură:

2Mg0 + Si +4O2 =2Mg +2O+Si0

Acest lucru determină posibilitatea utilizării nisipului pentru stingerea siliciului. Pericolul ca magneziul să ia foc în timpul încălzirii intense este unul dintre motivele pentru care utilizarea sa ca material tehnic este limitată.

În seria tensiunii electrochimice, magneziul este semnificativ la stânga hidrogenului și reacționează activ cu acizii diluați pentru a forma săruri. Magneziul are particularități în aceste reacții. Nu se dizolvă în acid fluorhidric, acid sulfuric concentrat și într-un amestec de acizi sulfuric și azotic, care dizolvă alte metale aproape la fel de eficient ca aqua regia (un amestec de HCl și HNO3). Rezistența magneziului la dizolvarea în acid fluorhidric se explică simplu: suprafața magneziului este acoperită cu o peliculă de fluorură de magneziu MgF 2, insolubilă în acid fluorhidric. Rezistența magneziului la acid sulfuric suficient de concentrat și amestecul acestuia cu acid azotic este mai greu de explicat, deși în acest caz motivul constă în pasivizarea suprafeței magneziului. Magneziul practic nu interacționează cu soluțiile de alcali și hidroxid de amoniu. Dar cu soluții de săruri de amoniu, reacția, deși încet, are loc:

2NH + 4 +Mg=Mg2+ + 2NH3 + H2

Nu este nicio surpriză în această reacție. Această reacție este în esență aceeași cu reacția metalelor care înlocuiesc hidrogenul din acizi. Într-o definiție, un acid este o substanță care se disociază pentru a forma ioni de hidrogen. Exact așa se poate disocia ionul NH4:

NH4 + NH3 +H+

Mg0 + 2HCI=Mg +2CI2 +H02

2H + +Mg Mg2+ + H02

Când magneziul este încălzit într-o atmosferă de halogen, are loc aprinderea și se formează săruri de halogen.

Cauza aprinderii este o degajare foarte mare de căldură, ca în cazul reacției magneziului cu oxigenul. Astfel, când se formează 1 mol de clorură de magneziu din magneziu și clor, se eliberează 642 kJ. Când este încălzit, magneziul se combină cu sulful (MgS) și azotul (Mg3N2). Când este presurizat și încălzit cu hidrogen, magneziul formează hidrură de magneziu

Mg0 + H20 Mg +2H2-.

Afinitatea mare a magneziului pentru clor a făcut posibilă crearea unei noi producții metalurgice - „magneziu” - producția de metale ca urmare a unei reacții

MeCln+0,5nMg=Me+0,5nMgCI2

Această metodă produce metale care joacă un rol foarte important în tehnologia modernă - zirconiu, crom, toriu, beriliu. Un „metal din era spațială” ușor și durabil, aproape tot titanul este obținut astfel.

Esența producției se rezumă la următoarele: când se produce magneziu metal prin electroliza unei topituri de clorură de magneziu, clorul se formează ca produs secundar. Acest clor este folosit pentru a produce clorură de titan (IV) TiCl 4, care este redusă de magneziu la titan metal

Ti +4 CI4 + 2Mg 0 Ti0 +2Mg +2 CI2

Clorura de magneziu rezultată este din nou folosită pentru a produce magneziu etc. Instalațiile de titan-magneziu funcționează pe baza acestor reacții. Alături de titan și magneziu, se obțin și alte produse, precum sare de bertolită KClO 3, clor, brom și produse - plăci de fibre și plăci de xilitol, care vor fi discutate mai jos. Într-o producție atât de complexă, gradul de utilizare a materiilor prime, rentabilitatea producției este mare, iar masa deșeurilor nu este mare, ceea ce este deosebit de important pentru protejarea mediului de poluare.

Magneziu(lat. Magneziu), Mg, element chimic din grupa II a sistemului periodic al lui Mendeleev, număr atomic 12, masă atomică 24.305. Magneziul natural este format din trei izotopi stabili: 24 Mg (78,60%), 25 Mg (10,11%) și 26 Mg (11,29%). Magneziul a fost descoperit în 1808 de G. Davy, care a supus magnezia umezită (o substanță cunoscută de mult timp) la electroliză cu un catod de mercur; Davy a obținut un amalgam și din acesta, după distilarea mercurului, un nou metal sub formă de pulbere numit magneziu. În 1828, chimistul francez A. Bussy, prin reducerea clorurii de magneziu topită cu vapori de potasiu, a obținut Magneziul sub formă de bile mici cu un luciu metalic.

Distribuția magneziului în natură. Magneziul este un element caracteristic al mantalei Pământului; rocile ultramafice conțin 25,9% din el în masă. Există mai puțin magneziu în scoarța terestră, clarke-ul său mediu este de 1,87%; Magneziul predomină în rocile bazice (4,5%), în granite și alte roci acide este mai puțin (0,56%). În procesele magmatice, Mg 2+ este un analog al Fe 2+, ceea ce se explică prin apropierea razelor lor ionice (0,74 și, respectiv, 0,80 Å). Mg 2+, împreună cu Fe 2+, face parte din olivina, piroxenii și alte minerale magmatice.

Mineralele de magneziu sunt numeroase - silicați, carbonați, sulfați, cloruri și altele. Mai mult de jumătate dintre ele s-au format în biosferă - pe fundul mărilor, lacurilor, în soluri etc.; restul sunt asociate cu procese la temperaturi ridicate.

Migrarea și diferențierea viguroasă a Magneziului se observă în biosferă; aici rolul principal revine proceselor fizice si chimice - dizolvarea, precipitarea sarurilor, sorbtia magneziului de catre argile. Magneziul este slab reținut în ciclul biologic pe continente și intră în ocean odată cu scurgerea râului. Apa de mare conține în medie 0,13% magneziu - mai puțin decât sodiu, dar mai mult decât toate celelalte metale. Apa de mare nu este saturată cu magneziu și nu are loc precipitarea sărurilor sale. Când apa se evaporă în lagunele marine, sulfații și clorurile de magneziu se acumulează în sedimente împreună cu sărurile de potasiu. Dolomitul se acumulează în nămolurile unor lacuri (de exemplu, în Lacul Balkhash). În industrie, magneziul este obținut în principal din dolomite, precum și din apa de mare.

Proprietățile fizice ale magneziului. Magneziul compact este un metal alb-argintiu strălucitor care devine plictisitor în aer datorită formării unei pelicule de oxid la suprafață. Magneziul cristalizează într-o rețea hexagonală, a = 3,2028Å, c = 5,1998Å. Raza atomică 1,60 Å, rază ionică Mg 2+ 0,74 Å. Densitatea magneziului 1,739 g/cm3 (20°C); t pl 651 °C; se fierbe 1107 °C. Capacitate termică specifică (la 20 °C) 1,04 10 3 J/(kg K), adică 0,248 cal/(g °C); conductivitate termică (20 °C) 1,55 10 2 W/(m K), adică 0,37 cal/(cm sec °C); coeficientul termic de dilatare liniară în intervalul 0-550 °C se determină din ecuația 25,0·10 -6 + 0,0188 t. Rezistență electrică specifică (20 °C) 4,5·10 -8 ohm·m (4,5 μΩ·cm). Magneziul este paramagnetic, sensibilitate magnetică specifică +0,5·10 -6, Magneziul este un metal relativ moale și ductil; proprietățile sale mecanice depind în mare măsură de metoda de prelucrare. De exemplu, la 20 °C proprietățile magneziului turnat și respectiv deformat sunt caracterizate de următoarele valori: duritate Brinell 29,43 10 7 și 35,32 10 7 n/m 2 (30 și 36 kgf/mm 2), limita de curgere 2 , 45 10 7 și 8,83 10 7 n/m 2 (2,5 și 9,0 kgf/mm 2), rezistență la tracțiune 11,28 10 7 și 19,62 10 7 n/m 2 (11,5 și 20,0 kgf/mm 2), alungire relativă și 11,5%.

Proprietățile chimice ale magneziului. Configurația electronilor exteriori ai atomului de magneziu este 3s 2. În toți compușii stabili, magneziul este bivalent. Din punct de vedere chimic, magneziul este un metal foarte activ. Încălzirea la 300-350 °C nu duce la oxidarea semnificativă a magneziului compact, deoarece suprafața sa este protejată de o peliculă de oxid, dar la 600-650 °C magneziul se aprinde și arde puternic, producând oxid de magneziu și parțial nitrură de Mg 3 N 2 . Acesta din urmă se obține și prin încălzirea magneziului la aproximativ 500 °C într-o atmosferă de azot. Magneziul aproape că nu reacționează cu apa rece, nu este saturată cu aer; înlocuiește încet hidrogenul din apa clocotită; reacţia cu vaporii de apă începe la 400 °C. Magneziul topit într-o atmosferă umedă, eliberând hidrogen din H 2 O, îl absoarbe; Când metalul se solidifică, hidrogenul este aproape complet îndepărtat. Într-o atmosferă de hidrogen, magneziul la 400-500 ° C formează MgH 2.

Magneziul înlocuiește majoritatea metalelor din soluțiile apoase ale sărurilor lor; Potențialul standard al electrodului de Mg la 25 °C este de 2,38 V. Magneziul reacționează cu acizii minerali diluați la rece, dar nu se dizolvă în acid fluorhidric datorită formării unei pelicule protectoare de fluorură de MgF 2 insolubilă. În H2SO4 concentrat și amestecul acestuia cu HNO3 Magneziul este practic insolubil. Magneziul nu interacționează cu soluțiile apoase de alcaline la rece, ci se dizolvă în soluții de bicarbonați de metale alcaline și săruri de amoniu. Alcalii caustici precipită hidroxid de magneziu Mg(OH) 2 din soluții sărate, a căror solubilitate în apă este neglijabilă. Majoritatea sărurilor de magneziu sunt foarte solubile în apă, de exemplu sulfatul de magneziu; MgF 2, MgCO 3, Mg 3 (PO 4) 2 și unele săruri duble sunt ușor solubile.

Când este încălzit, magneziul reacționează cu halogenii pentru a produce halogenuri; cu clorul umed, MgCl 2 se formează deja la rece. Când magneziul este încălzit la 500-600 °C cu sulf sau cu SO 2 și H 2 S se poate obține sulfură de MgS, cu hidrocarburi - carburi MgC 2 și Mg 2 C 3. Siliciurile Mg2Si, Mg3Si2, fosfura Mg3P2 şi alţi compuşi binari sunt de asemenea cunoscuţi. Magneziul este un agent reducător puternic; când este încălzit, înlocuiește alte metale (Be, Al, alcali) și nemetale (B, Si, C) din oxizii și halogenurile lor. Magneziul formează numeroși compuși organometalici, care îi determină rolul important în sinteza organică. Magneziul este aliat cu majoritatea metalelor și stă la baza multor aliaje ușoare importante din punct de vedere tehnic.

Obținerea magneziului.În industrie, cea mai mare cantitate de magneziu se obține prin electroliza clorurii anhidre MgCl 2 sau a carnalitului anhidru KCl MgCl 2 6H 2 O. Electrolitul include și cloruri Na, K, Ca și o cantitate mică de NaF sau CaF 2. Conținutul de MgCl2 în topitură nu este mai mic de 5-7%; Pe măsură ce electroliza are loc la 720-750 °C, compoziția băii este ajustată prin îndepărtarea unei părți a electrolitului și adăugarea de MgCl2 sau carnalit. Catozii sunt din oțel, anozii sunt din grafit. Magneziul topit, care plutește pe suprafața electrolitului, este îndepărtat periodic din spațiul catodic, separat de spațiul anodic printr-o partiție care nu ajunge la fundul băii. Compoziția magneziului brut include până la 2% impurități; se rafinează în cuptoare electrice cu creuzet sub un strat de fluxuri și se toarnă în forme. Cele mai bune grade de magneziu primar conțin 99,8% Mg. Purificarea ulterioară a magneziului se realizează prin sublimare în vid: 2-3 sublimări cresc puritatea magneziului la 99,999%. După purificare, clorul anodic este utilizat pentru a obține MgCl 2 anhidru din magnezit, tetraclorură de titan TiCl 4 din oxid de TiO 2 și alți compuși.

Alte metode de producere a magneziului sunt metalotermice și carbon-termice. Conform primei, brichetele din dolomit calcinat până la descompunere completă și un agent reducător (ferosiliciu sau silicoaluminiu) sunt încălzite la 1280-1300°C în vid (presiune reziduală 130-260 n/m 2, adică 1-2 mm Hg). Vaporii de magneziu se condensează la 400-500 °C. Pentru purificare, se topește sub flux sau în vid, după care se toarnă în forme. Conform metodei carbon-termice, brichetele realizate dintr-un amestec de cărbune și oxid de magneziu sunt încălzite în cuptoare electrice peste 2100 °C; Vaporii de magneziu sunt distilați și condensați.

Aplicarea magneziului. Cel mai important domeniu de aplicare a magneziului metalic este producția de aliaje pe baza acestuia. Magneziul este utilizat pe scară largă în procesele metaloterme pentru producerea de metale rare și greu de redus (Ti, Zr, Hf, U și altele); Magneziul este utilizat pentru dezoxidarea și desulfurarea metalelor și aliajelor. Amestecuri de pulbere de magneziu cu agenți oxidanți servesc ca compoziții de iluminare și incendiare. Compușii de magneziu sunt utilizați pe scară largă.

Magneziul în organism. Magneziul este o parte constantă a organismelor vegetale și animale (în miimi - sutimi de procent). Concentratorii de magneziu sunt unele alge, care acumulează până la 3% magneziu (în cenușă), unele foraminifere - până la 3,5%, bureții calcaroși - până la 4%. Magneziul face parte din pigmentul verde al plantelor - clorofila (masa totală a clorofilei din plantele de pe Pământ conține aproximativ 100 de miliarde de tone de magneziu) și se găsește, de asemenea, în toate organitele celulare ale plantelor și în ribozomii tuturor organismelor vii. Magneziul activează multe enzime, împreună cu calciul și manganul asigură stabilitatea structurii cromozomilor și a sistemelor coloide din plante și este implicat în menținerea presiunii turgenței în celule. Magneziul stimulează aportul de fosfor din sol și absorbția acestuia de către plante; este inclus în fitină sub formă de sare a acidului fosforic. Lipsa magneziului în sol cauzează marmorarea frunzelor plantelor și cloroza plantelor (în astfel de cazuri se folosesc îngrășăminte cu magneziu). Animalele și oamenii primesc magneziu din alimente. Necesarul uman zilnic de magneziu este de 0,3-0,5 g; în copilărie, precum și în timpul sarcinii și alăptării, această nevoie este mai mare. Nivelul normal de magneziu din sânge este de aproximativ 4,3 mg%; cu niveluri crescute, se observă somnolență, pierderea sensibilității și, uneori, paralizia mușchilor scheletici. În organism, magneziul se acumulează în ficat, apoi o parte semnificativă din acesta trece în oase și mușchi. În mușchi, magneziul este implicat în activarea proceselor de metabolism anaerob al carbohidraților. Antagonistul magneziului din organism este calciul. În timpul rahitismului se observă o tulburare a echilibrului magneziu-calciu, când magneziul trece din sânge în oase, înlocuind calciul din acestea. Lipsa sărurilor de magneziu din alimente perturbă excitabilitatea normală a sistemului nervos și contracția musculară. Vitele cu o lipsă de magneziu în hrană se îmbolnăvesc de așa-numita tetanie de iarbă (smulsuri musculare, încetinire a creșterii membrelor). Metabolismul magneziului la animale este reglat de hormonul paratiroidian, care scade conținutul de magneziu din sânge, și de prolan, care crește conținutul de magneziu. Dintre preparatele de magneziu utilizate în practica medicală: sulfat de magneziu (ca sedativ, anticonvulsivant, antispastic, laxativ și coleretic), magnezia arsă (oxid de magneziu) și carbonat de magneziu (ca alcalin, laxativ ușor).

Istoria magneziului

Magneziul sub formă de metal a fost obținut pentru prima dată de Humphry Davy în 1808. Un chimist englez a efectuat procesul de electroliză între un amestec umed de magnezie albă și oxid de mercur, rezultând un aliaj de mercur cu un metal necunoscut (amalgam). După distilarea mercurului, Davy a primit o nouă substanță - pulbere metalică, care a fost numită magneziu(calorizant) . Două decenii mai târziu, în 1828, francezul A. Bussy a obținut magneziu metalic pur.

Magneziul este un element din subgrupa principală II din grupa III a tabelului periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev, are număr atomic 12 și masă atomică 24.305. Denumirea acceptată este Mg(din latină Magneziu).

Fiind în natură

În ceea ce privește conținutul din scoarța terestră, magneziul ocupă locul 8 în rândul substanțelor minerale; este foarte comun. Sursele naturale de magneziu includ apa de mare, depozitele de minerale fosile și saramură.

Magneziul este un metal ușor și maleabil, culoarea sa este alb-argintiu cu un luciu metalic distinct. În starea sa normală, este acoperită cu o peliculă de oxid de magneziu, care poate fi distrusă prin încălzirea metalului la 600-650˚C. Magneziul arde, emitând o flacără albă orbitoare și formând oxid și nitrură de magneziu.

Necesarul zilnic de magneziu

Necesarul zilnic de magneziu depinde de vârsta, sexul și starea fizică a persoanei. Pentru un adult sănătos, este între 400 și 500 mg.

Produsele alimentare conțin diferite cantități de magneziu, le vom aranja în ordinea descrescătoare a conținutului de microelement benefic:

• cereale (și)
• produse lactate, peste,

Absorbția magneziului

Absorbția compușilor organici de magneziu are loc în principal în duoden și colon; cu consumul excesiv de cofeină și alcool, organismul pierde o parte semnificativă a magneziului în urină.

Interacțiunea cu ceilalți

Un echilibru între magneziu și magneziu este important pentru organism, deoarece aceste minerale sunt responsabile pentru starea normală a țesutului osos și a dinților. Complexele vitamine-minerale din farmacie conțin cantități optime de calciu și magneziu.

Lipsa de magneziu în organism poate fi cauzată de boli de rinichi, indigestie, diuretice și unele contraceptive și consumul excesiv de alcool și cofeină. Semnele deficienței de magneziu includ insomnie, iritabilitate, amețeli, palpitații ale inimii și creșteri ale tensiunii arteriale, dureri de cap frecvente, senzație de oboseală, pete pâlpâitoare în fața ochilor, crampe, spasme musculare și căderea părului.

Semne de exces de magneziu

Semnele excesului de magneziu includ:

• diaree, greață, vărsături
• somnolență, ritm cardiac lent
• tulburări de coordonare, vorbire
• uscarea mucoaselor (gura si nasul).

Magneziul este important pentru funcționarea eficientă a nervilor și a mușchilor și este important pentru transformarea zahărului din sânge în energie. Magneziul menține dinții sănătoși, ajută la prevenirea depunerilor, a pietrelor la rinichi și biliari și oferă ameliorarea indigestiei. Corpul uman conține aproximativ 21 g de magneziu.

Magneziul normalizează activitatea sistemelor cardiovasculare și endocrine ale corpului, funcția creierului și ajută la eliminarea toxinelor și a metalelor grele.

Utilizări ale magneziului în viață

Compușii (aliajele) de magneziu sunt utilizați în producția de avioane și automobile datorită rezistenței și ușurinței aliajelor de magneziu. Magneziul este folosit ca sursă de curent chimic în medicină, război și fotografie.

Reacția cu hidrogenul la temperatură ridicată duce la hidrura solidă MgH:

Mg + H = MgH (4,1)

În aer, în stare compactă, este stabilă, dar zdrobită fin se poate aprinde spontan. Datorită solubilității scăzute a Mg(OH), magneziul reacționează lent cu apa rece, dar încălzirea accelerează considerabil reacția:

Mg + 2HO = Mg(OH) + H (4,2)

Solubilitățile scăzute ale oxidului și hidroxidului de magneziu sunt asociate cu covalența legăturilor din acestea. Acest lucru explică, de asemenea, refractaritatea MgO, care este un polimer (MgO)x. Fiind o bază de rezistență medie, hidroxidul de magneziu formează săruri care sunt slab hidrolizate în soluții concentrate. Dacă creșteți concentrația de ioni OH- într-o soluție, hidroliza acestora crește considerabil.

Magneziul se dizolvă ușor în acizi cu eliberarea de hidrogen:

Mg + HCI = MgCl + H (4,3)

Alcaliile nu au niciun efect asupra ei. În consecință, compușii de magneziu nu sunt amfoteri.

Nitrura de magneziu se obține prin interacțiunea directă a azotului cu metalele la temperaturi ridicate:

3Mg + N = MgN (4,4)

Când sunt în contact cu apa, multe nitruri se hidrolizează complet pentru a forma amoniac și hidroxid de metal. De exemplu:

MgN + 6HO = 3Mg(OH) + 2NH (4,5).

Când dioxidul de siliciu este încălzit cu exces de magneziu metal, siliciul reducător se combină cu magneziu pentru a forma siliciură de magneziu MgSi:

4Mg + SiO = MgSi + 2MgO (4,6).

Deși magneziul este cu mult înaintea hidrogenului în seria tensiunilor, așa cum am spus deja, apa se descompune foarte lent datorită formării hidroxidului de magneziu ușor solubil. Când este încălzit în aer, magneziul arde, formând oxid de magneziu MgO:

2Mg + O = 2 MgO (4,7)

și o cantitate mică de nitrură de magneziu MgN.

Aplicarea magneziului și a compușilor săi

Plantele verzi au fost primele care au „găsit” utilizarea magneziului. De fapt, magneziul face parte din clorofilă, care transformă energia solară, făcând-o disponibilă altor viețuitoare. Substantele organice (zahar, amidon) formate cu ajutorul clorofilei sunt necesare pentru alimentatia omului si a animalelor. Aceasta înseamnă că magneziul este elementul vieții.

Nevoia de magneziu a plantelor variază. Toate legumele rădăcinoase - cartofii, sfecla de masă și furajeră și alte legume - sunt consumatori importanți de magneziu, precum și leguminoasele - trifoi, lucernă, lupin. Dar cerealele - secară, ovăz, grâu - au nevoie de mai puțin magneziu. Clorofila conține de la 2 până la 3% magneziu, iar cantitatea totală de magneziu din clorofila tuturor plantelor de pe Pământ este aproape de 100.000.000.000 de tone.

Prin urmare, sărurile de magneziu au fost de multă vreme folosite cu succes ca îngrășăminte: la urma urmei, magneziul este implicat în procesele de fotosinteză. Creșterea randamentului cartofului din cauza îngrășămintelor cu magneziu este de 27-28 de cenți la hectar, iar aceasta este în regiunea Moscovei! În alte zone (cu compoziție diferită a solului) creșterea randamentului poate fi și mai mare!

Magneziul este, de asemenea, parte a corpului uman. Astfel, magneziul se găsește în sânge (surmenajul este cel mai adesea cauzat de o scădere a cantității de magneziu din sângele unei persoane), în dinți și în creier. S-a stabilit că enzima care promovează transferul fosforului în organismul nostru conține magneziu. Moleculele de enzime sunt distruse treptat. Prin urmare, noi molecule trebuie create în organism tot timpul. De aici nevoia constantă a organismului de magneziu.

Corpul uman conține aproximativ 80 g de fier, 150 g de sodiu, 1000 g de calciu și aproximativ 60 g de magneziu. Medicii au acordat de multă atenție proprietăților vindecătoare ale preparatelor cu magneziu. Astfel, sulfatul de magneziu, deja familiar pentru noi, are un efect laxativ atunci când este administrat pe cale orală. Pentru combaterea stărilor convulsive (de exemplu, tetanos sau otrăvire), se folosesc injecții intramusculare cu sulfat de magneziu. Un alt medicament cu magneziu - carbonat de magneziu MgCO - este recomandat pentru administrare orala in caz de aciditate crescuta a sucului gastric, precum si pentru arsuri la stomac. Această substanță este folosită sub formă de pulbere și este inclusă și în pudra de dinți.

Nevoia de magneziu la un adult este de aproximativ 10 mg per 1 kg de greutate corporală pe zi. În corpul unui copil în creștere rapidă, cu o creștere a greutății cu 1 kg, se păstrează 25 mg de magneziu.

Dar multe mistere ale magneziului dintr-un organism viu nu au fost încă rezolvate de oamenii de știință. Pentru a le rezolva, oamenii de știință efectuează experimente. S-a dovedit, de exemplu, că câinii a căror hrană nu avea magneziu sufereau de infarct miocardic. Excesul de calciu și magneziu în alimentația vacilor duce la apariția puilor femele. De mult s-a descoperit că coaja ouălor de găină este mai puternică, cu atât mai mult magneziu în hrana găinilor ouătoare.

Principala zonă de aplicare a magneziului metalic este producția de diferite aliaje ușoare pe baza acestuia. Adăugarea unor cantități mici de alte metale la magneziu schimbă dramatic proprietățile mecanice ale acestuia, oferind aliajului duritate, rezistență și rezistență la coroziune semnificative. Aliajele numite electroni au proprietăți deosebit de valoroase. Ele aparțin la trei sisteme: Mg--Al--Zn, Mg--Mn și Mg--Zn--Zr. Cele mai utilizate sunt aliajele din sistemul Mg--Al-Zn, care conțin de la 3 la 10% Al și de la 0,2 la 3% Zn. Avantajul aliajelor de magneziu este densitatea lor scăzută (aproximativ 1,8 g/cm). Ele sunt utilizate în principal în producția de rachete și avioane, precum și în fabricarea de automobile, motociclete și instrumente. Dezavantajul aliajelor de magneziu este rezistența lor scăzută la coroziune în atmosferă umedă și în apă, în special în apă de mare.

Magneziul pur este folosit în metalurgie. Unele metale, în special titanul, sunt produse prin metoda magneziu-termică. În producția unor oțeluri și aliaje neferoase, magneziul este folosit pentru a îndepărta oxigenul și sulful din acestea. Magneziul este utilizat pe scară largă în industria sintezei organice. Cu ajutorul acestuia se obțin numeroase substanțe aparținând diferitelor clase de compuși organici, precum și compuși organoelementali. Amestecuri de pulbere de magneziu cu agenți oxidanți sunt utilizate la fabricarea rachetelor de iluminat și incendiare.

Oxidul de magneziu MgO se obține de obicei prin calcinarea magnezitului natural MgCO. Este o pulbere albă friabilă cunoscută sub numele de magnezie arsă. Datorită punctului său de topire ridicat (aproximativ 3000°C), oxidul de magneziu este utilizat pentru prepararea creuzetelor, țevilor și cărămizilor refractare.

Hidroxidul de magneziu Mg(OH) se obține sub formă de precipitat alb ușor solubil prin acțiunea alcalinelor asupra sărurilor de magneziu solubile. Spre deosebire de hidroxidul de beriliu, hidroxidul de magneziu are numai proprietăți de bază, fiind o bază de rezistență medie.

Sulfatul de magneziu MgSO* 7HO, sau sare amară, se găsește în apa de mare. Spre deosebire de sulfații metalelor alcalino-pământoase, este foarte solubil în apă.

Clorura de magneziu MgCl * 6HO formează cristale incolore, foarte solubile, care difuzează în aer. Higroscopicitatea sării de masă nerafinate se datorează amestecului de cantități mici de clorură de magneziu în ea.

Când soda reacţionează cu sărurile solubile de magneziu, rezultatul nu este o sare medie, ci un amestec de carbonaţi bazici. Acest amestec este folosit în medicină sub denumirea de magnezie albă.

Hidroxiclorura de magneziu MgOHCl este de importanță industrială. Produsul tehnic se obține prin amestecarea oxidului de magneziu cu o soluție apoasă concentrată de clorură de magneziu și se numește ciment de magneziu. După ceva timp, acest amestec se întărește, transformându-se într-o masă densă albă, ușor de lustruit. Solidificarea poate fi explicată prin faptul că hidroxoclorura sa format inițial conform ecuației:

MgO + MgCl + HO = 2MgOHCI (5,1)

apoi polimerizează în lanţuri de tipul --Mg--O--Mg--O--Mg--, la capete ale cărora se află atomi de clor sau grupări hidroxil.

Cimentul de magnezie este folosit ca material de legare la fabricarea pietrelor de moară, a tolei și a diferitelor plăci. Un amestec al acestuia cu rumeguș numit xilolit este folosit pentru acoperirea podelelor.

Silicații naturali de magneziu sunt folosiți pe scară largă: talc 3MgO * 4SiO * HO și în special azbest CaO * 3MgO * 4SiO. Acesta din urmă, datorită rezistenței la foc, conductibilității termice scăzute și structurii fibroase, este un material termoizolant excelent.

În țara noastră, zăcăminte bogate de magnezit sunt situate în Uralul Mijlociu (Satkinskoye) și în regiunea Orenburg (Khalilovskoye). Și în zona orașului Solikamsk se dezvoltă cel mai mare depozit de carnalit din lume. Dolomitul, cel mai comun dintre mineralele care conțin magneziu, se găsește în regiunile Donbass, Moscova și Leningrad și în multe alte locuri.

Magneziul metalic este produs în două moduri - electrotermic (sau metalotermic) și electrolitic. După cum sugerează și numele, ambele procese implică electricitate. Dar, în primul caz, rolul său se reduce la încălzirea aparatului de reacție, iar oxidul de magneziu obținut din minerale este redus cu un agent reducător, de exemplu, cărbune, siliciu, aluminiu. Această metodă este destul de promițătoare, iar recent a fost din ce în ce mai folosită. Cu toate acestea, principala metodă industrială de producere a Mg este a doua, electrolitică.

Electrolitul este o topitură de cloruri anhidre de magneziu, potasiu și sodiu; magneziul metalic este eliberat la catodul de fier, iar ionii de clor sunt evacuați la anodul de grafit. Procesul are loc în băi speciale de electrolizor. Magneziul topit plutește la suprafața băii, de unde se scoate din când în când cu o oală cu vid și apoi se toarnă în forme. Dar procesul nu se termină aici: există încă prea multe impurități în astfel de magneziu. Prin urmare, a doua etapă este inevitabilă - purificarea Mg. Magneziul poate fi rafinat în două moduri - prin retopire și fluxuri sau prin sublimare în vid. Semnificația primei metode este binecunoscută: aditivi speciali - fluxuri - interacționează cu impuritățile și le transformă în compuși care pot fi ușor separați mecanic de metal. A doua metodă - sublimarea în vid - necesită echipamente mai complexe, dar cu ajutorul ei se obține magneziu mai pur. Sublimarea se realizează în dispozitive speciale de vid - retorte cilindrice din oțel. Metalul „dur” este plasat în partea de jos a retortei, închis și aerul este pompat afară. Apoi, partea inferioară a retortei este încălzită, iar partea superioară este răcită constant de aerul exterior. Sub influența temperaturii ridicate, magneziul se sublimează - trece în stare gazoasă, ocolind starea lichidă. Vaporii săi se ridică și se condensează pe pereții reci ai părții superioare a retortei. In acest fel se poate obtine un metal foarte pur care contine peste 99,99% magneziu.

Din regatul lui Neptun

Dar nu numai scoarța terestră este bogată în magneziu - rezervele practic inepuizabile și reaprovizionate în mod constant sunt stocate în cămările albastre ale oceanelor și mărilor. Fiecare metru cub de apă de mare conține aproximativ 4 kg de magneziu. În total, peste 64.016 de tone din acest element sunt dizolvate în apele oceanelor lumii.

Exploatarea magneziului

Cum se obține magneziul din mare? Apa de mare este amestecată în rezervoare imense cu lapte de var făcut din scoici de mare măcinate. Aceasta produce așa-numitul lapte de magnezie, care este uscat și transformat în clorură de magneziu. Ei bine, atunci intră în joc procesele electrolitice.

Sursa de magneziu poate fi nu numai apa de mare, ci și apa din lacurile sărate care conțin clorură de magneziu. Avem astfel de lacuri în țara noastră: în Crimeea - Saki și Sasyk-Sivash, în regiunea Volga - Lacul Elton și multe altele.

În ce scopuri se utilizează elementul nr. 12 și conexiunile acestuia?

Magneziul este extrem de ușor, iar această proprietate l-ar putea face un material de construcție excelent, dar, din păcate, magneziul pur este moale și fragil. Prin urmare, designerii folosesc magneziu sub formă de aliaje cu alte metale. Aliajele de magneziu cu aluminiu, zinc și mangan sunt utilizate în special pe scară largă. Fiecare dintre componente contribuie cu propria sa contribuție la proprietățile generale: aluminiul și zincul cresc rezistența aliajului, manganul crește rezistența sa anticorozivă. Ei bine, ce zici de magneziu? Magneziul face ca aliajul să fie ușor - piesele din aliaj de magneziu sunt cu 20-30% mai ușoare decât aluminiul și cu 50-75% mai ușoare decât fonta și oțelul... Există multe elemente care îmbunătățesc aliajele de magneziu, le cresc rezistența la căldură și ductilitatea și face-le mai rezistente la oxidare. Acestea sunt litiu, beriliu, calciu, ceriu, cadmiu, titan și altele.

Racheta cu magneziu nu va decola, dar...

Dar, din păcate, există și „dușmani” - fier, siliciu, nichel; ele înrăutățesc proprietățile mecanice ale aliajelor și le reduc rezistența la coroziune.

Aliajele de magneziu sunt utilizate pe scară largă. Tehnologia aviației și cu reacție, reactoare nucleare, piese de motoare, rezervoare de benzină și ulei, instrumente, caroserii auto, autobuze, mașini, roți, pompe de ulei, ciocane pneumatice, burghie pneumatice, camere foto și de film, binoclu - aceasta nu este o listă completă de aplicații aliaje de magneziu.

Magneziul joacă un rol important în metalurgie. Este folosit ca agent reducător în producerea unor metale valoroase - vanadiu, crom, titan, zirconiu. Magneziul introdus în fonta topită îl modifică, adică îi îmbunătățește structura și îi mărește proprietățile mecanice. Piesele turnate modificate din fier înlocuiesc cu succes piesele forjate din oțel. În plus, metalurgiștii folosesc magneziu pentru a dezoxida oțelul și aliajele.

Proprietatea magneziului (sub formă de pulbere, sârmă sau bandă) - de a arde cu o flacără albă, orbitoare - este utilizată pe scară largă în echipamentele militare pentru fabricarea de rachete de iluminat și semnalizare, gloanțe și obuze trasoare și bombe incendiare. Fotografii sunt familiarizați cu magneziul: „Calmează-te! Filmez!” - și un fulger strălucitor de magneziu te orbește pentru o clipă. Cu toate acestea, magneziul joacă acest rol din ce în ce mai rar - lampa electrică „blitz” a înlocuit-o aproape peste tot.

Aplicații ale magneziului

Iar magneziul este implicat într-o altă lucrare grandioasă - acumularea de energie solară. Face parte din clorofilă, care absoarbe energia solară și, cu ajutorul ei, transformă dioxidul de carbon și apa în substanțe organice complexe (zahăr, amidon etc.) necesare pentru alimentația oamenilor și a animalelor. Fără clorofilă nu ar exista viață, iar fără magneziu nu ar exista clorofilă - conține 2% din acest element. Este prea mult? Judecă singur: cantitatea totală de magneziu din clorofila tuturor plantelor de pe Pământ este de aproximativ 100 de miliarde de tone! Elementul nr. 12 se găsește și în aproape toate organismele vii.

Dacă cântărești 60 kg, aproximativ 25 g din acesta sunt magneziu. Serviciile de magneziu sunt utilizate pe scară largă în medicină: toată lumea este familiarizată cu „sarea Epsom” MgSO 4 -7H 2 O. Atunci când este administrat pe cale orală, servește ca un laxativ de încredere și cu acțiune rapidă, iar atunci când este administrat intramuscular sau intravenos, ameliorează stări convulsive și reduce spasmele vasculare. Oxidul de magneziu pur (magnezia arsă) este utilizat pentru creșterea acidității sucului gastric, arsuri la stomac și intoxicații cu acid. Peroxidul de magneziu servește ca dezinfectant pentru tulburările de stomac.

Dar medicina nu se limitează la domeniile de aplicare a compușilor de magneziu. Astfel, oxidul de magneziu este utilizat în producția de ciment, cărămizi refractare și în industria cauciucului. Peroxidul de magneziu („Novozon”) este folosit pentru albirea țesăturilor. Sulfatul de magneziu este utilizat în industria textilă și hârtie ca mordant pentru vopsire, iar o soluție apoasă de clorură de magneziu este utilizată pentru prepararea cimentului de magneziu, xilolit și alte materiale sintetice. Carbonatul de magneziu MgCO 3 este utilizat la producerea materialelor termoizolante.

Și, în sfârșit, un alt domeniu larg de activitate pentru magneziu este chimia organică. Pulberea de magneziu este folosită pentru a deshidrata substanțe organice importante precum alcoolul și anilina. Compușii organomagneziului sunt utilizați pe scară largă în sinteza multor substanțe organice.

Deci, activitatea magneziului în natură și în economia națională este foarte multifațetă. Dar cei care cred: „a făcut deja tot ce a putut” nu au dreptate. Există toate motivele să credem că cel mai bun rol al magneziului urmează să vină.

Produse care conțin magneziu

• MATERIALE PRIME PE TROTUAR. Dacă se dorește, magneziul poate fi extras chiar și din... pietruite simple: la urma urmei, fiecare kilogram de piatră folosit pentru asfaltarea drumurilor conține aproximativ 20 g de magneziu. Cu toate acestea, nu este nevoie încă de un astfel de proces - magneziul din piatra drumului ar fi prea scump.
• MAGNEZIU, SECUNDA ŞI ERA. Cât de mult magneziu este în ocean? Să ne imaginăm că, din primele zile ale erei noastre, oamenii au început să extragă uniform și intens magneziul din apa de mare și până astăzi au epuizat toate rezervele de apă ale acestui element. Care credeți că ar trebui să fie „intensitatea” mineritului? Se pare că în fiecare secundă timp de aproape 2000 de ani ar fi necesar să mine. milioane de tone! Dar chiar și în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, când producția acestui metal era la maxim, din apa de mare se obțineau anual doar 80 de mii de tone de magneziu (!).

• MEDICAMENTE GUSTOASE. Statisticile arată că locuitorii zonelor cu climă mai caldă se confruntă cu spasme ale vaselor de sânge mai rar decât cei din nord. Medicina explică acest lucru prin caracteristicile nutriționale ale ambelor. La urma urmei, se știe că infuziile intravenoase și intramusculare de soluții de anumite săruri de magneziu ameliorează spasmele și crampele. Fructele și legumele ajută la acumularea necesarului de aceste săruri în organism. Caisele, piersicile și conopida sunt deosebit de bogate în magneziu. Se găsește și în varza obișnuită, cartofi și roșii.
• ATENȚIE NU DETERMINAȚI. Lucrul cu aliaje de magneziu provoacă uneori multe probleme - magneziul se oxidează ușor. Topirea și turnarea acestor aliaje trebuie efectuate sub un strat de zgură - altfel metalul topit poate lua foc din contactul cu aerul.

La șlefuirea sau lustruirea produselor din magneziu, deasupra mașinii trebuie instalat un dispozitiv de aspirare a prafului, deoarece particulele minuscule de magneziu dispersate în aer creează un amestec exploziv.

Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că orice lucrare cu magneziu este plină de pericol de incendiu sau explozie. Puteți da foc magneziului numai prin topirea acestuia, iar acest lucru nu este atât de ușor de făcut în condiții normale - conductivitate termică ridicată a aliajului nu va permite unui chibrit sau chiar unei torțe să transforme produsele turnate în pulbere de oxid alb. Dar așchii sau banda de încălzire cu magneziu trebuie să fie manipulate cu mare atenție.

• NU VA TREBUIE SĂ ASTEPTĂ. Tuburile radio convenționale încep să funcționeze normal numai după ce grilele lor sunt încălzite la 800°C. De fiecare dată când porniți radioul sau televizorul, trebuie să așteptați puțin înainte ca muzica să înceapă să curgă sau să pâlpâie ecranul albastru. Pentru a elimina acest dezavantaj al tuburilor radio, oamenii de știință polonezi de la Departamentul de Inginerie Electrică al Universității de Tehnologie din Wroclaw au propus acoperirea catozii lămpilor cu MgO: astfel de lămpi încep să funcționeze imediat după pornire.
• PROBLEMA COJIE DE OU. În urmă cu câțiva ani, oamenii de știință de la Universitatea din Minnesota din SUA au ales cojile de ouă ca obiect de cercetare științifică. Ei au putut stabili că, cu cât conține mai mult magneziu, cu atât învelișul este mai puternic. Aceasta înseamnă că prin modificarea compoziției hranei pentru găinile ouătoare, rezistența cojii poate fi crescută. Importanța acestei concluzii pentru agricultură poate fi apreciată după următoarele cifre: numai în Minnesota, pierderile anuale datorate luptei cu ouă depășesc un milion de dolari. Nimeni de aici nu va spune că această muncă a oamenilor de știință „nu merită deloc”.
• MAGNEZIU ȘI... ATACUL DE CORDIC. Experimentele efectuate de oamenii de știință maghiari pe animale au arătat că lipsa de Mg în organism crește susceptibilitatea la atacuri de cord. Unii câini au primit hrană bogată în săruri ale acestui element, altora - sărace. Până la sfârșitul experimentului, acei câini a căror dietă era săracă în magneziu au suferit infarct miocardic.

• AI GRIJITA DE MAGNEZIU! Biologii francezi cred că magneziul îi va ajuta pe medici în lupta împotriva unei boli atât de grave a secolului al XX-lea precum suprasolicitarea. Studiile arată că sângele oamenilor obosiți conține mai puțin magneziu decât cel al oamenilor sănătoși și chiar și cele mai nesemnificative abateri ale „sângelui de magneziu” de la normă nu trec fără urmă.

Este important să ne amintim că, în cazurile în care o persoană este adesea iritată din orice motiv, magneziul conținut în organism „se arde”. De aceea, la persoanele nervoase, ușor de excitat, se observă mult mai des tulburări în funcționarea mușchilor inimii.

• MAGNEZIU CARBONIC SI OXIGEN LICHID. Recipientele mari pentru depozitarea oxigenului lichid sunt de obicei realizate sub formă de cilindru sau bilă pentru a reduce pierderile de căldură. Dar o formă de depozitare bine aleasă nu este totul. Este necesară o izolare termică fiabilă. În aceste scopuri, puteți folosi un vid profund (ca într-un balon Dewar), puteți folosi vată minerală, dar deseori se toarnă pulbere de carbonat de magneziu liber între pereții interiori și exteriori ai depozitului. Această izolație termică este atât ieftină, cât și fiabilă.