Магний: описание металла и сплавов, Все свойства, сферы применения и месторождения

Особенности Mg, как элемента периодической системы

По химическим свойствам магний во многом находится где-то между бериллием и кальцием. Во-первых, это проявляется во взаимодействии с водой. Первый с ним вообще не реагирует, а второй растворяется в нем. Mg слабо взаимодействует с нагретой водой. Но при взаимодействии с водяным паром (от 400 градусов Цельсия) происходит реакция Mg + H2O = MgO + H2, в которой металл растворяется с активным выделением водорода.

Видео: химические свойства магния:

С водяным паром происходит несколько иная реакция: Mg + 2H2O = Mg (OH) 2 + H2. Кроме того, свободный водород в конечном итоге поглощается магнием MgH3. В результате, если плавление металла происходило во влажной среде, по мере его затвердевания водород почти полностью исчезает.

Свойства магния: они взаимодействуют с водой при высоких температурах и горят в присутствии углекислого газа в атмосфере, что затрудняет тушение пожаров с участием Mg. Их нельзя потушить водой. Согласно инструкции использовать порошковые и песочные огнетушители. Также можно использовать оксиды кремния, с которыми реагирует магний, но количество выделяемого тепла намного меньше.

ожоги магнием

На фото: магний в огне

Следует также отметить, что, несмотря на фактическую нерастворимость Mg (OH) 2 в воде, раствор фенолфталеина в ее присутствии становится розовым.

Металлический магний устойчив к едким щелочам, соде, керосину, бензину, минеральным маслам. Способность этого элемента удалять кислород и хлор используется для восстановления чистых веществ. Например, бром или титан.

Для синтеза различных классов органических соединений используется свойство магния взаимодействовать с галогенами. Обычно это Cl, Br, I, с фтором Mg образует защитную пленку, поэтому их сочетание редко используется для синтеза реактивов Гриньяра. Последние чаще всего образуются по формуле RMgHal, где R — органический радикал, а Hal — один из перечисленных галогенов

Каков он, «вспыльчивый металл»

Наш герой — элемент второй группы таблицы Менделеева. Латинское название Магний, атомный номер 12.
Магний теперь является щелочноземельным металлом. Однако раньше так не считалось: его гидроксид не является щелочью, хотя раствор в присутствии фенолфталеина (индикатор) приобретает бледно-розовый цвет. Качественная щелочь с фенолфталеином превращается в густой малиновый цвет.

Чистый магний имеет компактную гексагональную кристаллическую структуру.

Строение атома указывает на его принадлежность к металлам. Электронная формула элемента: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2. То есть на уровне внешней энергии от магния болтается пара электронов, в любой момент готовых «разрядиться влево» — вступить в реакцию с другой элемент. Некоторые люди до сих пор помнят, что внешнее свойство металлов — иметь от 1 до 3 электронов.

История

Европейские ученые экспериментировали с минералом в 18 — начале 19 веков. Было получено только одно сильно загрязненное вещество.

Подлинная история открытия начинается в середине 19 века, когда француз А. Бюсси и англичанин М. Фарадей получили материал достаточной степени чистоты. Оба использовали расплав хлорида магния. Первый восстановил вещество металлическим калием, второй — электролизом.

История названия вещества восходит к временам Малой Азии. Магнезия — это название города, недалеко от которого были обнаружены месторождения магнезита.

В России термин «магний» используется с середины 19 века».

Предостережение

Токсичность соединений металлов незначительна. Опасны только цианистый водород, фтористоводородная, хромовая и азотная кислоты.

Опасные характеристики магния также связаны с горением:

  • Созерцание горящего вещества приводит к ожогам сетчатки и временной слепоте. Страхование: Смотрите через темные очки или очки.
  • Страховки от тактильного контакта с металлом нет. Скорость воспламенения вещества такова, что человек гарантированно не успеет убрать руку и он горит.

Осторожность при приеме магниевых добавок необходима людям с почечной недостаточностью.

Мировое производство, цены

В ХХ веке половина чистого магния выплавлялась в США. Третье тысячелетие определило нового лидера: Китай (70% мирового производства).

Металлический магний
Металлический магний

Затем идут Россия и Турция (обе получают на порядок меньше продукции).

Цена на металл на мировом рынке определяется состоянием экономики Китая.

В начале 2021 года за тонну металла платили 2400-2600 долларов.

Атом и молекула магния. Формула магния. Строение магния

Магний (лат. Магний, от древнегреческого βαρύς — «тяжелый») — химический элемент периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева с обозначением Mg и атомным номером 12. Находится во 2-й группе (по старой классификации — главная подгруппа второй группы), третий период периодической системы.

Магний — щелочноземельный металл. Относится к группе цветных металлов.

Как простое вещество, магний при нормальных условиях представляет собой легкий, податливый серебристо-белый металл.

Молекула магния одноатомная.

Химическая формула магния — Mg.

Электронная конфигурация атома магния 1s2 2s2 2p6 3s2. Потенциал ионизации (первый электрон) атома магния составляет 737,75 кДж / моль (7,646236 (4) эВ).

Строение атома магния. Атом магния состоит из положительно заряженного (+12) ядра, вокруг которого движутся 12 электронов по трем атомным оболочкам. В этом случае 10 электронов находятся на внутреннем уровне и 2 электрона на внешнем уровне. Так как магний находится в третьем периоде, то ракушек всего три. Во-первых, внутренняя оболочка представлена ​​s-орбиталью. Во-вторых, внутренняя оболочка представлена ​​s- и p-орбиталями. В-третьих, внешняя оболочка представлена ​​s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома магния — на 3s-орбитали находятся два спаренных электрона. В свою очередь, ядро ​​атома магния состоит из 12 протонов и 12 нейтронов. Магний принадлежит к семейству с.

Радиус атома магния (рассчитанный) 145 пм.

Атомная масса атома магния составляет 24,304-24,307 а.е.м.

Характеристика простого вещества и промышленное получение металлического магния.

Магний — это серебристо-белый блестящий металл, который является относительно мягким, пластичным и податливым. Его сопротивление и твердость минимальны в основном у литых образцов, выше у прессованных.

В обычных условиях магний устойчив к окислению из-за образования прочной оксидной пленки. Однако он активно реагирует с большинством неметаллов, особенно при нагревании. Магний воспламеняется в присутствии галогенов (в присутствии влаги), образуя соответствующие галогениды, и горит ослепительным пламенем на воздухе, превращаясь в оксид MgO и нитрид Mg3N2:

2Mg (q) + O2 (g) = 2MgO (q); DG ° = -1128 кДж / моль

3Mg (q) + N2 (t) = Mg3N2 (q); DG ° = –401 кДж / моль

Несмотря на низкую температуру плавления (650 ° C), растворить магний в воздухе невозможно.

Под действием водорода под давлением 200 атм при 150 ° С магний образует гидрид MgH2. Магний не реагирует с холодной водой, но вытесняет водород из кипящей воды и образует гидроксид Mg (OH) 2:

Mg + 2H2O = Mg (OH) 2 + H2

В конце реакции значение pH (10,3) полученного насыщенного раствора гидроксида магния соответствует равновесию:

Mg (OH) 2 (s) Mg2 + + 2OH–; PR = 6,8 · 10-12

Оксидная пленка на поверхности магния нестабильна в слабокислой среде, поэтому магний разрушается под действием горячего концентрированного раствора хлорида аммония:

Mg + 2NH4Cl = MgCl2 + 2NH3– + H2

Под действием водяного пара образуются оксид или гидроксид магния и водород.

Магний легко вступает в реакцию с кислотами, давая соответствующие соли:

Mg + 2H3O + = Mg2 + + H2 + 2H2O

Холодные концентрированные азотная и серная кислоты проходят мимо магния. Он также устойчив к действию плавиковой и плавиковой кислот благодаря образованию защитной пленки из фторида магния.

Аммиак реагирует с магнием при повышенных температурах с образованием нитрида магния. Метанол реагирует с магнием при 200 ° C с образованием метоксида магния Mg (OMe) 2, а этанол (активированный следами йода) реагирует аналогичным образом даже при комнатной температуре. RX алкил и арилгалогениды реагируют с магнием с образованием реагентов Гриньяра RMgX.

Магний производится в больших количествах путем электролиза расплава смеси хлоридов магния, калия и натрия или путем термического восстановления кремния. Для электролитического процесса используется расплавленный безводный хлорид магния MgCl2 (при 750 ° C) или (при немного более низкой температуре) частично гидратированный хлорид магния, выделенный из морской воды. Содержание хлорида магния в расплаве 5-8%. С уменьшением концентрации снижается выход магния по току, а с увеличением — увеличивается потребление энергии. Процесс происходит в специальных электролитических ваннах. Расплавленный магний плавает на поверхности ванны, откуда он время от времени забирается ковшом с вакуумной упаковкой и затем разливается в формы.

Полученный магний, содержащий около 0,1% примесей, очищают переплавкой с флюсами, зонной плавкой или сублимацией в вакууме.

В кремний-термическом процессе используются кальцинированные доломит и ферросилиций при пониженном давлении и температуре 1150 ° C. Карбид кальция также используется в качестве восстановителя при 1280-1300 ° C (карбидно-термический метод) или углерода выше 2100 ° C (карбид -тепловой метод):

MgO + C Mg + CO

В последнем случае полученную смесь монооксида углерода и паров магния необходимо быстро охладить инертным газом, чтобы избежать обратной реакции.

Мировое производство магния приближается к 400 000 тонн в год. Основными производителями являются США (43%), страны СНГ (26%) и Норвегия (17%). В последние годы Китай значительно увеличил экспорт магния. В России одними из крупнейших производителей магния являются титано-магниевый завод в Березниках (Пермский край) и магниевый завод в Соликамске. В асбестовом городе также развивается производство магния.

Магний — самый легкий строительный материал, используемый в коммерческих целях. Его плотность (1,7 г / см3) меньше двух третей алюминия. Магниевые сплавы весят в четыре раза меньше стали. Кроме того, магний прекрасно обрабатывается и может быть расплавлен и переработан любым из стандартных методов обработки металлов (прокатка, штамповка, волочение, ковка, сварка, пайка, клепка). Поэтому его основная область применения — это легкий конструкционный металл.

Магниевые сплавы обычно содержат более 90% магния, а также 2-9% алюминия, 1-3% цинка и 0,2-1% марганца. Сохранение стойкости к высоким температурам (до 450 ° C) значительно улучшается при легировании редкоземельными металлами (например, празеодимом и неодимом) или торием. Эти сплавы могут быть использованы для изготовления кожухов автомобильных двигателей, фюзеляжей и шасси самолетов. Магний используется не только в авиации, но и в производстве лестниц, мостков доков, погрузочных платформ, конвейерных лент и лифтов, а также в производстве фото- и оптического оборудования.

В промышленный алюминий добавляют до 5% магния для улучшения механических свойств, свариваемости и коррозионной стойкости. Магний также используется для катодной защиты других металлов от коррозии, как поглотитель кислорода и восстановитель при производстве бериллия, титана, циркония, гафния и урана. Смеси порошка магния с окислителями используются в пиротехнике для приготовления ярких и зажигательных композиций.

Нахождение в природе

Магний Кларк — 1,95% (19,5 кг / т). Это один из самых распространенных элементов земной коры. Большое количество магния содержится в морской воде в виде солевого раствора. Основные минералы с высоким массовым содержанием магния:

  • эпсомит — MgSO4 • 7H2O (9,9 %),
  • карналлит — MgCl2 • KCl • 6H2O (8,7 %),
  • бишофит — MgCl2 • 6H2O (11,9 %),
  • магнезит — MgCO3 (28,7 %),
  • брусит — Mg (OH) 2 (41,6 %).
  • доломит — CaCO3 MgCO3 (13,1 %),
  • кизерит — MgSO4 • H2O (17,6 %),
  • морская вода — (0,12-0,13 %),
  • каинит — KCl • MgSO4 • 3H2O (9,8 %),

Соли магния содержатся в больших количествах в соляных отложениях самозакалывающихся озер. Осадочные месторождения карналлита имеются во многих странах.

Магнезит в основном образуется в гидротермальных условиях и по отношению к среднетемпературным гидротермальным месторождениям. Доломит также является важным магниевым сырьем. Месторождения доломита широко распространены, их запасы огромны. Они генетически связаны с карбонатными осадочными слоями, и большинство из них имеют докембрийский или пермский геологический возраст. Отложения доломита образуются осадочным путем, но они также могут образовываться, когда на известняки воздействуют гидротермальные растворы, грунтовые или поверхностные воды.

Чрезвычайно редкий минерал — самородный магний, который образуется в восстановительных газовых потоках и был впервые обнаружен в 1991 году в прибрежных отложениях Чоны (Восточная Сибирь), а затем в лавах южного Гиссара (Таджикистан).

Природные источники магния

  • Морская вода.
  • Месторождения ископаемых полезных ископаемых (магнезиальные и калиево-магнезиальные карбонаты: доломит, магнезит).
  • Рассолы (рассол из соленых озер).

В 1995 году большая часть мирового производства магния была сосредоточена в США (43%), странах СНГ (26%) и Норвегии (17%), в то время как доля Китая на рынке растет.

Минералы, месторождения

Наш герой настолько химически активен (тот самый «неразборчивый в связях»), что найти его в природе в чистом виде практически невозможно.

Природные источники магния — минералы:

  • мел;
  • кизерит;
  • бруцит;
  • эпсомит;
  • карналлит.
  • бишофит;
  • доломит;

Огненный металл также можно извлечь из морской воды. Самоосадочные озера (вода в них называется рапой) содержат большое количество минеральных солей, в том числе магния.

Для справки: Таких озер много в Астраханской области. Это самозаселенные озера Белинское, Зинзилинское, Мочаговское (список можно продолжить).

Самая крупная группа российских месторождений — Саткинское — (разведано 14 единиц) расположена в Челябинской области, недалеко от города Сатка. Здесь сосредоточены высокочистые магнезиальные руды.

Переизбыток и недостаток

Магний практически безвреден для организма, хотя некоторым его соединениям присвоен II класс опасности. В принципе, металл в разных формах приносит только пользу. А люди, животные и растения очень часто страдают от недостатка или переизбытка вещества.

Когда в организме слишком мало металла, возрастает риск развития диабета, заболеваний почек и кишечника. У людей, страдающих нехваткой микроэлементов, часто возникают головные боли, начинается бессонница, появляются мышечные спазмы, быстро наступает утомляемость. Если не лечить, это может привести к различным более серьезным заболеваниям, увеличивая шанс заболеть раком.

Магний для здоровья

Прежде чем приступить к восстановлению уровня вещества в организме, необходимо проконсультироваться с врачом и установить степень потребности в веществе. После сдачи анализов врач в течение некоторого времени назначит переменный или постоянный прием соответствующих препаратов, которые следует принимать строго по инструкции.

При избытке микроэлемента у людей развиваются следующие заболевания:

  • тошнота;
  • артрит;
  • нарушение речи;
  • и т.п.
  • сонливость;

Когда в почве содержится недостаточное количество вещества, у растений появляется крапчатость листвы и хлороз. Недостаток магния в рационе вызывает у крупного рогатого скота растительную тетанию.

Магний — жизненно важный микроэлемент. Роль этого вещества в организмах животных и растений сложно переоценить. Его отсутствие в достаточном количестве может вызвать множество заболеваний.

Получение чистого металла

Промышленное производство металла возможно двумя способами:

  1. Электролитический.
  2. Тепловой.

Первый способ требует обезвоженных хлоридов магния, натрия, калия. Их смешивают в электролитической ванне, и магний восстанавливается в расплаве.

Чистый металл сливают, добавляя сырье в ванну. Необработанный металл содержит до 2% примесей. При необходимости еще неохлажденный магний очищают до почти идеальной чистоты — 99,999%.

Во втором способе в качестве сырья предпочтительно использовать доломит с добавкой кокса. Возможно использование морской воды. Смесь нагревают до 2100 градусов, пары магния отгоняют и конденсируют.

Производство магниевых сплавов

Литье литейных магниевых сплавов осуществляется:

  • в электрических индукционных печах;
  • в тигельных печах, работающих на жидком топливе, газообразном топливе, электроэнергии;
  • в светоотражающих печах.

Плавку обработанных магниевых сплавов проводят:

  • в отражательных печах (3-12 тонн);
  • в индукционных печах (более 12 тонн).

При плавлении магниевого сплава его поверхность надежно защищается слоем флюса, чтобы не было контакта с кислородом. Используются флюсы, изготовленные на основе солей фтора и хлора, а также щелочных металлов. В формовочные пески также вводятся специальные добавки, препятствующие подгоранию сплава.

Дальнейшая обработка литейных сплавов осуществляется следующими способами:

  • корпусное литье — производство разборных отливок, пригодных для многократного использования;
  • литье в песчаные формы — изготовление отливок путем заливки металла по специально подготовленным моделям литья, где будущие пустоты изделия заполняются песком;
  • литье под давлением — изготовление литых деталей путем впрыска металла в форму под давлением.

Дальнейшая обработка обработанных сплавов осуществляется следующими способами:

  • штамповка — обработка сплава давлением путем направленной пластической деформации;
  • прессование — обработка сплава давлением путем выдавливания из закрытой полости;
  • ковка — обработка сплава давлением с приложением к нему большой ударной нагрузки;
  • холодная прокатка — обработка сплава давлением путем пропускания его между прижимными роликами при низких температурах.
  • горячая прокатка — обработка сплава под давлением путем пропускания его между прижимными валками при высоких температурах;

Способы обработки готовых изделий с целью повышения их механических характеристик:

  • закалка с искусственным старением;
  • закалка (гомогенизация);
  • отжиг для снятия механических напряжений (рекристаллизация);
  • отжиг для выравнивания структуры металла и уменьшения размера частиц (диффузный).

Получение в промышленности

В промышленных условиях для получения магния часто используют электролиз безводного хлорида или дегидратированного карналлита. Процесс выглядит следующим образом:

  1. Электролиз проходит при температуре от 720 до 750 ° C.
  2. По мере высвобождения элементов корректируется состав ванны, удаляется часть электролита и добавляется сырье.
  3. Расплавленный целевой металл всплывает на поверхность и регулярно восстанавливается.
  4. Полученное вещество содержит много примесей. Для очистки элемент очищается в специальных печах под слоем флюсов.
  5. Чистый металл разливают в формы.
  6. Последующая очистка заключается в многократной сублимации реагента в вакууме.

Помимо этого метода, в производстве используются металлотермический и углетермический методы получения магния. В первом случае брикеты горячего и разложившегося доломита смешивают с восстановителем и нагревают в вакууме до температуры 1300 ° С. Образующиеся пары магния образуют конденсацию при понижении температуры до 400-500 ° С. Очистить металл, используется дуга под флюсом или вакуумный переплав. Чистый элемент разливается в формы.

Во втором методе брикеты, состоящие из угля и оксида магния, нагревают в электрических печах до 2100 ° C. Испаренный металл перегоняется и конденсируется.

Кроме того, вещество добывается из морской воды. Для этого сырье смешивается в очень больших емкостях с суспензией гидроксида кальция, которую получают путем измельчения скорлупы. В результате протекающей химической реакции образуется особая суспензия, которая после высыхания становится хлоридом магния. Впоследствии продукт подвергается электролитическим процессам.

Помимо морской воды, для дистилляции магния можно использовать воду из некоторых соленых озер. В Российской Федерации такие озера встречаются в Крыму, Поволжье и других регионах.

Свойства магния (таблица): температура, плотность, давление и прочее

100 Общая информация
101 Имя Магний
102 Прежнее название
103 Латинское название Магний
104 Английское имя Магний
105 Условное обозначение Mg
106 Атомный номер (номер в таблице) 12
107 Вид Металл
108 Группа Цветной металл, щелочноземельный
109 Открытым Джозеф Блэк, Шотландия, 1755 г., Хамфри Дэви, Великобритания, 1808 г., Антуан Александр Брут Бюсси, Франция, 1829 г
110 Год открытия 1755 г.
111 Внешний вид и др. Легкий, податливый, серебристо-белый металл
112 Источник Натуральный материал
113 Изменения
114 Аллотропные модификации
115 Температурные и другие условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116 Конденсат Бозе-Эйнштейна
117 2D материалы
118 Содержание в атмосфере и воздухе (по весу) 0 %
119 Содержится в земной коре (по массе) 2,9 %
120 Содержится в морях и океанах (по массе) 0,13 %
121 Содержание во Вселенной и в космосе (по массе) 0,06 %
122 Содержание в Солнце (по массе) 0,07 %
123 Содержание метеорита (по массе) 12 %
124 Содержание в организме человека (по весу) 0,027 %
200 Свойства атома
201 Атомная масса (молярная масса)* 24.304-24.307 к em (г / моль)
202 Электронная конфигурация 1с2 2с2 2п6 3с2
203 Электронная оболочка K2 L8 M2 N0 O0 P0 Q0 R0

Электронная оболочка магния

204 Радиус атома (рассчитанный) 145 вечера
205 Эмпирический радиус атома* 150 вечера
206 Ковалентный радиус* 141 вечера
207 Ионный радиус (кристаллический) Mg2 + 71 (4) пм,
86 (18) вечера,

История открытия

В 17 веке началась новая эра в развитии химии. За это время английский химик по имени Гро сделал открытие, которое приблизило ученых к выделению магния. В 1695 году при испарении минеральной воды Эпсома он получил горькую соль, обладающую слабительными свойствами.

Спустя несколько лет исследования показали, что при взаимодействии вещества с содой и карбонатом калия образуется белый растворенный порошок. Такой же результат был получен при прокаливании минерала, который был найден недалеко от города Магнезия в Греции. Из-за этого сходства соль получила название белой магнезии.

Впервые магний был получен непосредственно Хамфри Дэви в 1808 году. Ученый провел электролиз белой магнезии, в которую он добавил небольшое количество воды и оксида ртути. Эта реакция привела к образованию амальгамы металлического вещества. Образовавшийся металл после выделения был назван «магнием».

Следует отметить, что реагент содержал различные примеси. Чистый элемент был изобретен в 1829 году французским химиком Антуаном Александром Брутом Бюсси.

Электронная схема магния

Mg:

1с2 2с2 2п6 3с2 Короткая постановка на охрану:
Mg:
Ne 3s2

Атом магния и -1Na, + 1Al, + 2Si, + 3P, + 4S, + 5Cl имеют одинаковую электронную конфигурацию

Порядок заполнения оболочек атома магния (Mg) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6 дней → 7 дней.

На подуровне s может быть до 2-х электронов, на s — до 6, на d — до 10 и на f до 14

У магния 12 электронов, мы заполняем оболочки электронами в описанном выше порядке:

  • 2 электрона в подслое 2s
  • 2 электрона на подуровне 1s
  • 6 электронов в подслое 2p
  • 2 электрона в подслое 3s

Магний в нашей жизни

Металл и его сплавы широко используются в самых разных сферах жизни.

  • Легкость металла открыла дорогу авиации. В наших ноутбуках многие камеры содержат детали из магния — не берите с собой тяжелое устройство, если вы можете собрать легкий.
  • Способность металла зажигать яркий огонь использовалась на заре фотографии.
  • В химических источниках тока энергия химических реакций преобразуется непосредственно в электрическую. Чистый металл и его соединения в электрических батареях придают им высокие электромагнитные поля и отличные энергетические характеристики.

Металлический магний
Металлический магний

Анод в таких батареях — магниевый. Катод используется:

  • сера;
  • висмут;
  • марганец;
  • хлорид свинца в смеси с графитом;
  • диоксид марганца с графитом.
  • хлорид серебра;

Огнеупорные материалы необходимы для футеровки металлургических печей и тиглей.

Минералы магния могут быть дешевым и качественным сырьем для этого:

  • мел;
  • бишофит;
  • доломит.

В военном деле магний «освещает темные места». Или, проще говоря, из него производят яркие и шумные боеприпасы (патроны, гранаты, пули). До конца не убьет, но оглушит и дезориентирует.

Они используются в контртеррористических операциях, при освобождении заложников, при разгоне незаконных собраний (во время массовых беспорядков).

Зажигательные бомбы, трассирующие пули, ракеты и реактивные снаряды — повсеместно используется сжигание светящихся металлов.

Препараты магния незаменимы в медицине. Недостаток макроэлементов вреден для сердечно-сосудистой системы. Ишемическая болезнь, артериальная гипертензия, аритмии — каждое из этих заболеваний усугубляется дефицитом магния.

Недостаток нескольких граммов металла вредит нашим нервам (депрессия, мигрень, головокружение, беспокойство, раздражительность).

Важно: потребность в магнии у всех возрастает при стрессе, физических нагрузках; для спортсменов — с изнурительными тренировками и соревнованиями.

Специалисты Toyota разработали аккумуляторную батарею (на основе магниевых и серных элементов). Работоспособности аккумулятора можно только позавидовать. Проблема в том, что в аккумуляторе происходит саморазряд (катод восстанавливается электрохимически, образуются полисульфидные анионы, переходящие в раствор). Пока эта проблема не будет решена, специалисты мечтают только о магниевых и серных батареях.

Металлический магний обладает сильными восстанавливающими свойствами. Из него получают бериллий, ванадий, хром. Металл используется в качестве лигатуры в сталях и чугунах.

Органомагнитные соединения все чаще используются в химическом синтезе производных галогенов, спиртов и углеводородов.

Где еще применяют соединения магния

Бесцветные кристаллы фторида магния используются в специальной оптике (вещество прозрачно в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах.

Стеарат магния — пищевая добавка Е470. Они используются в косметической, пищевой и фармацевтической промышленности.

Магниевые сплавы используются при производстве пневмомолотов, в атомной и нефтяной промышленности.

Соединения магния.

Преобладающая степень окисления (+2) магния обусловлена ​​его электронной конфигурацией, энергией ионизации и размером атома. Степень окисления (+3) невозможна, поскольку третья энергия ионизации для магния составляет 7733 кДж / моль. Эта энергия намного выше, чем та, которая может быть компенсирована образованием дополнительных связей, даже если они преимущественно ковалентные. Причины нестабильности соединений магния в степени окисления (+1) менее очевидны. Оценка энтальпии образования этих соединений показывает, что они должны быть стабильными по отношению к составляющим их элементам. Причина нестабильности соединений магния (I) заключается в гораздо более высоком значении энтальпии образования соединений магния (II), что должно привести к быстрой и полной диспропорции:

Mg (q) + Cl2 (g) = MgCl2 (q);

DН ° образца = –642 кДж / (моль MgCl2)

2Mg (q) + Cl2 (g) = 2MgCl (q);

DН ° arr = –250 кДж / (2 моль MgCl)

2MgCl (q) = Mg (q) + MgCl2 (q);

Диспропорция DH ° = -392 кДж / (2 моль MgCl)

Если найден способ синтеза, затрудняющий диспропорционирование, можно получить такие соединения. Есть некоторые свидетельства образования частиц магния (I) во время электролиза на магниевых электродах. Таким образом, во время электролиза NaCl на магниевом аноде выделяется водород, и количество магния, потерянного анодом, соответствует заряду +1,3. Аналогично, при электролизе водного раствора Na2SO4 количество выделяющегося водорода соответствует окислению воды ионами магния, заряд которых соответствует +1,4.

Большинство солей магния хорошо растворяются в воде. Процесс растворения сопровождается меньшим гидролизом. Полученные растворы имеют слабокислую среду:

Mg (H2O) 6 2+ + H2O Mg (H2O) 5 (OH) + + H3O+

Соединения магния со многими неметаллами, включая углерод, азот, фосфор, серу, необратимо гидролизуются водой.

Гидрид магния состава MgH2 представляет собой полимер с мостиковыми атомами водорода. Координационное число содержащегося в нем магния — 4. Такая структура приводит к резкому снижению термической стабильности соединения. Гидрид магния легко окисляется кислородом воздуха и водой. Эти реакции сопровождаются большим высвобождением энергии.

Нитрид магния Mg3N2. Образует желтоватые кристаллы. При гидролизе нитрида магния образуется гидрат аммиака:

Mg3N2 + 8H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3 H2O

Если гидролиз нитрида магния проводят в щелочной среде, гидрат аммиака не образуется, но выделяется газообразный аммиак. Гидролиз в кислой среде приводит к образованию катионов магния и аммония:

Mg3N2 + 8H3O + = 3Mg2 + + 2NH4 + + 8H2O

Оксид магния MgO называется жженой магнезией. Его получают прокаливанием магнезита, доломита, основного карбоната магния, гидроксида магния и прокаливания бишофита MgCl2 6H2O в атмосфере водяного пара.

Реакционная способность оксида магния зависит от температуры его производства. Оксид магния, приготовленный при температуре 500-700 ° C, называется легкой магнезией. Он легко реагирует с разбавленными кислотами и водой с образованием соответствующих солей или гидроксида магния и поглощает диоксид углерода и влагу из воздуха. Оксид магния, полученный при 1200-1600 ° C, называется тяжелой магнезией. Устойчив к кислотам и воде.

Оксид магния широко используется как термостойкий материал. Он отличается как высокой теплопроводностью, так и хорошими электроизоляционными свойствами. Поэтому это соединение используется в теплоизоляции радиаторов местного отопления.

Более легкие марки магнезии используются для приготовления магнезиального цемента и строительных материалов на его основе, а также в качестве вулканизатора в резиновой промышленности.

Гидроксид магния Mg (OH) 2 образует бесцветные кристаллы. Растворимость этого соединения низкая (2 · 10–4 моль / л при 20 ° C). Его можно превратить в раствор под действием солей аммония:

Mg (OH) 2 + 2NH4Cl = MgCl2 + 2NH3 H2O

Гидроксид магния термически нестабилен и при нагревании разлагается:

Mg (OH) 2 = MgO + H2O

В промышленных масштабах гидроксид магния получают путем осаждения извести из морской воды и природных рассолов.

Гидроксид магния — это мягкое основание, которое в виде водного раствора (магнезиального молока) широко используется для снижения кислотности желудочного сока. В то же время, несмотря на свою мягкость, Mg (OH) 2 нейтрализует кислоты в 1,37 раза больше, чем гидроксид натрия NaOH и в 2,85 раза больше, чем бикарбонат натрия NaHCO3.

Он также используется для производства оксида магния, рафинирования сахара, очистки воды в котлах и как компонент зубных паст.

Карбонат магния MgCO3 образует бесцветные кристаллы. В природе встречается в безводной форме (магнезит). Кроме того, известны пента-, три- и моногидраты карбоната магния.

Растворимость карбоната магния в отсутствие диоксида углерода составляет около 0,5 мг / л. При избытке углекислого газа и воды карбонат магния превращается в растворимый бикарбонат и при кипячении происходит обратный процесс. С кислотами карбонат и бикарбонат реагируют с выделением диоксида углерода и образованием соответствующих солей. Карбонат магния при нагревании, не растворяясь, разлагается:

MgCO3 = MgO + CO2

Этот процесс используется для производства оксида магния. Кроме того, природный карбонат магния является сырьем для производства металлического магния и его соединений. Он также используется в качестве удобрения и для снижения кислотности почвы.

Между двойными стенками отложения жидкого кислорода засыпается рассыпчатый порошок карбоната магния. Этот утеплитель недорогой и надежный.

Сульфат магния MgSO4 известен в безводном состоянии, а также в виде различных гидратов. Кизерит MgSO4 H2O, эпсомит MgSO4 7H2O и гексагидрат MgSO4 6H2O встречаются в природе.

В медицине используется гептагидрат сульфата магния MgSO4 7H2O, широко известный как английская или горькая соль. Это соединение оказывает слабительное действие. При внутримышечном или внутривенном введении сульфат магния снимает судорожное состояние, уменьшает спазм сосудов.

Сульфат магния используется в текстильной и бумажной промышленности в качестве протравы при крашении, в качестве утяжелителя для хлопка и шелка и в качестве наполнителя для бумаги. Он служит сырьем для производства оксида магния.

Нитрат магния Mg (NO3) 2 — бесцветные гигроскопичные кристаллы. Растворимость в воде при 20 ° C составляет 73,3 г на 100 г. Гексагидрат кристаллизуется из водных растворов. При температуре выше 90 ° C он обезвоживается до моногидрата. Затем вода распадается с частичным гидролизом и разложением на оксид магния. Этот процесс используется при синтезе оксида магния высокой чистоты. Из нитрата магния получают нитраты других металлов и различные соединения магния. Кроме того, нитрат магния входит в состав комплексных удобрений и пиротехнических смесей.

Перхлорат магния Mg (ClO4) 2 образует очень гигроскопичные бесцветные кристаллы. Он легко растворяется в воде (99,6 г на 100 г) и органических растворителях. Гексагидрат кристаллизуется из водных растворов. Концентрированные растворы перхлората магния в органических растворителях и его сольваты с молекулами восстановителей взрывоопасны.

Частично гидратированный перхлорат магния, содержащий 2-2,5 молекулы воды, продается под торговым названием ангидрон. Для получения безводного перхлората магния его сушат в вакууме при 200-300 ° C. Его используют как осушитель газа. Он поглощает не только пары воды, но также аммиак, пары спирта, ацетон и другие полярные вещества.

Перхлорат магния используется в качестве катализатора ацилирования Фриделя-Крафтса и в качестве окислителя в микроанализе.

Фторид магния MgF2 плохо растворяется в воде (0,013 г на 100 г при 25 ° C). Он встречается в природе в виде минерала селаита. Фторид магния получают взаимодействием сульфата или оксида магния с плавиковой кислотой или хлорида магния с фторидом калия или аммония.

Фторид магния входит в состав флюсов, стекол, керамики, глазурей, катализаторов, смесей для производства искусственной слюды и асбеста. Кроме того, это оптический и лазерный материал.

Хлорид магния MgCl2 — одна из важнейших солей магния на промышленном уровне. Его растворимость составляет 54,5 г на 100 г воды при 20 ° C. Концентрированные водные растворы хлорида магния растворяют оксид магния. Из полученных растворов кристаллизуется MgCl2 mMg (OH) 2 nH2O. Эти соединения входят в состав магнезиальных цементов.

Хлорид магния образует кристаллогидраты с 1, 2, 4, 6, 8 и 12 молекулами воды. С повышением температуры количество кристаллизационных молекул воды уменьшается.

В природе хлорид магния встречается в виде минералов бишофита MgCl2 6H2O, хлормагнезита MgCl2, а также карналлита. Встречается в морской воде, рассоле соленых озер и некоторых подземных рассолах.

Безводный хлорид магния используется в производстве металлического магния и оксида магния, а гексагидрат используется для изготовления магнезиальных цементов. Водный раствор хлорида магния используется как охлаждающая жидкость и антифриз. Он служит средством против замораживания аэропортов в аэропортах, на железнодорожных путях и биржах, а также против замораживания угля и полезных ископаемых. Древесина пропитывается раствором хлорида магния для придания ей огнестойкости.

Бромид магния MgBr2 хорошо растворяется в воде (101,5 г на 100 г при 20 ° C). Из водных растворов кристаллизуется от -42,7 до 0,83 ° С в виде декагидрата, при более высокой температуре — в виде гексагидрата. Он образует многочисленные кристаллические сольваты, такие как MgB2 · 6ROH (R = Me, Et, Pr), MgBr2 · 6Me2CO, MgBr2 · 3Et2O, а также амины MgBr2 · nNH3 (n = 2-6).

Комплексные соединения магния. В водных растворах ион магния существует в форме водного комплекса Mg (H2O) 6 2+. В неводном растворителе, таком как жидкий аммиак, ион магния образует комплексы с молекулами растворителя. Из таких растворов обычно кристаллизуются сольваты магниевой соли. Известно несколько галогенидных комплексов типа MX42–, где X — галогенид-анион.

Среди комплексных соединений магния особое значение имеют хлорофиллы, представляющие собой модифицированные порфириновые комплексы магния. Они жизненно важны для фотосинтеза зеленых растений.

Соединения магния. Для магния получены многочисленные соединения, содержащие связи металл-углерод. В частности, большое количество исследований посвящено реактивам Гриньяра RMgX (X = Cl, Br, I).

Реагенты Гриньяра являются наиболее важными металлоорганическими соединениями магния и, вероятно, наиболее широко используемыми металлоорганическими реагентами. Это связано с простотой изготовления и универсальностью синтетики. Установлено, что в растворе эти соединения могут содержать множество химических частиц в подвижном равновесии.

Реагенты Гриньяра обычно получают путем медленного добавления органического галогенида к суспензии магниевой стружки в соответствующем растворителе при интенсивном перемешивании и полном отсутствии воздуха и влаги. Реакция обычно начинается медленно. Это может быть инициировано небольшим кристаллом йода, который разрушает защитный слой на поверхности металла.

Реагенты Гриньяра широко используются для синтеза спиртов, альдегидов, кетонов, карбоновых кислот, сложных эфиров и амидов и, вероятно, являются наиболее важными реагентами для создания углерод-углеродных связей, а также связей между атомами углерода и другими элементами (азот, кислород, сера и др. также).

Соединения R2Mg обычно разлагаются при нагревании. В кристаллическом состоянии они имеют структуру линейных полимеров с мостиковыми алкильными группами. Соединение MgMe2 представляет собой нелетучий полимер, устойчивый до температуры ~ 250 ° C, нерастворимый в углеводородах и мало растворимый в эфире. Соединение MgEt2 и более высокие гомологи очень похожи на MgMe2, но они разлагаются при более низкой температуре (175-200 °), образуя соответствующий алкен и MgH2 в обратной реакции их образования. MgPh2 похож на них; не растворим в бензоле, растворяется в эфире с образованием мономерного комплекса MgPh2 · 2Et2O и разлагается при 280 ° C с образованием Ph2 и металлического магния.

Валентность Mg

Атомы магния в соединениях имеют валентность II.

Валентность магния характеризует способность атома Mg образовывать химические связи. Валентность происходит от структуры электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений, называются валентными электронами. Более широкое определение валентности:

Количество химических связей, которыми данный атом связан с другими атомами

У Валентности нет никаких признаков.

Что представляет собой

Магний — металл, элемент периодической таблицы Д. Менделеева.

Международное название (и формула) — Mg (Магний).

В стандартных условиях металл легкий, пластичный, серебристый.

Согласно классификации IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии), магний относится к щелочноземельным металлам.

Роль сыграла структура атома (конфигурация электронов внешнего энергетического уровня), близкие химические и физические свойства. Хотя с водой комнатной температуры реагирует медленно.

Источники

  • https://PowerFit59.ru/spirtnoe/magnij-himicheskij-element-2.html
  • https://jgems.ru/metally/magnij
  • [https://pricormi.ru/zdorove-info/magnij-himicheskij-element.html]
  • [https://TheMineral.ru/metally/magnij]
  • [https://ru.asayamind.com/magnesium]
  • [https://TechnoRama.ru/metally/mg-kakoj-metall.html]

Оцените статью
Блог о драгоценных металлах