Значение магний в природе

Магний в природе (1,9% в Земной коре)

Магний и его соединения достаточно давно известны людям. Впервые соли магния были получены еще в 1695 году английским врачом. Врач проводил анализ воды из ближайшего источника. При выпаривании жидкости получилась соль с горьковатым привкусом. Аптекари и врачи считали, что полученная в результате реакции соль можно применять в лечебных целях. Соль стали называть белой магнезией.

Однако, относительно чистый магний был получен намного позже. Химик Дэви получил металл (как и другие активные металлы) в результате процесса электролиза. Однако, магний, полученный Г. Дэви в результате реакции, еще нельзя было назвать чистым. Чистый магний был получен Бюсси несколько позже – в 1828 году.

Характеристика магния

Физические свойства

Магний имеет белый цвет, а также обладает характерным блеском. Магний достаточно мягок, имеет хорошую пластичность и ковкость. Элемент имеет относительно небольшую температуру плавления – около 650° С. На открытом воздухе магний тускнеет. Это происходит потому, что на поверхности куска металла образуется оксидная пленка. Магний хорошо горит ярким белым пламенем.

Химические свойства

Магний является активным элементом. Как правило, этим и объясняются химические свойства элемента.

• Магний отлично горит. Однако, в обычных ситуациях металл защищён специальной оксидной пленкой, которая предохраняет магний от реакции с кислородом. При нагревании оксидная пленка исчезает и происходит реакция магния с кислородом. В результате горения в кислороде образуется оксид магния. Интересным фактом является то, что свет, выделяемый элементом при горении, очень похож на солнечный. Эта особенность была замечена еще первыми фотографами. Именно поэтому магниевый порошок с некоторыми примесями использовался как вспышка для освещения фотографируемого объекта.
• Также при нагревании магний вступает в реакцию с водородом, а также с серой.
• С галогенами магний реагирует при комнатной температуре.
• Магний не вступает в реакцию со щелочами.

Нахождение магния в природе

Магний – достаточно распространенный на Земле элемент. Его можно встретить достаточно часто.

• Во-первых, магний входит в состав коры Земли. Концентрация магния в Земной коре находится на уровне 1,9%.
• Во-вторых, большое количество производных магния входит в состав кристаллических горных пород. Как правило, магний здесь встречается в виде карбонатов, сульфатов и силикатов.
• Также достаточно большое количество магния содержится в морских и океанических водах. В одном кубическом метре соленой океанической воды содержится примерно 4 кг магния. По своему содержанию в морской воде магний уступает лишь натрию. Стоит сказать, что магний есть не только в соленой морской воде, но и в пресной.
• Магний всегда входит в состав растений.

Области применения магния

Магний и его соединения широко применяются в промышленности.

• Чаще всего магний и его сплавы используются в качестве легкого конструкционного металла. Дело в том, что сплавы этого металла мало весят (масса сплавов магния примерно в четыре раза меньше массы стали), при этом достаточно прочны и долговечны. Такие сплавы можно использовать и для автомобильных деталей, и для шасси самолетов, и для лестниц, грузовых платформ и других конструкций.
• Также магний используется в металлургии. Некоторое количество магния добавляют, например, в алюминий. Это повышает устойчивость сплава к коррозии.
• Смесь магния с различными окислителями широко применяется в пиротехнике, для приготовления различных зажигательных и осветительных составов.

Источник

Магний

Области знаний: Общие вопросы химии Символ: Mg Атомный номер: 12 Группа элементов: Щёлочноземельные металлы Относительная атомная масса: 24,3050 а. е. м. Радиус атома: 150 пм Электроотрицательность: 1,31 ед. по шкале Полинга Агрегатное состояние: Твёрдое Плотность при н. у.: 1,738 г/см³ Температура плавления: 650 °C Температура кипения: 1090 °C

Магний

Ма́гний (лат. Magnesium), Mg, химический элемент II группы короткой формы (2-й группы длинной формы) периодической системы ; относится к щёлочноземельным металлам ; атомный номер 12, атомная масса 24,3050. В природе три стабильных нуклида : 24 Mg (78,99 %), 25 Mg (10,00 %) и 26 Mg (11,01 %); искусственно получены радионуклиды с массовыми числами 19–37.

Историческая справка

Минералы , содержащие магний ( магнезит , тальк , асбест ), известны с глубокой древности. Индивидуальность магния как химического элемента установлена в 1755 г. Дж. Блэком . Магний впервые получен в 1808 г. Г. Дэви , который выделил этот металл из амальгамы ( сплава с ртутью ), образовавшейся при воздействии электрического тока на влажную смесь, содержащую гидроксид магния Mg(OH)₂ и оксид ртути HgO. Латинское название элемента, вероятно, произошло от названия г. Магнесия-на-Меандре в Малой Азии. Русское название элемента «магний» впервые появилось в 1831 г.

Распространённость в природе

На долю магния приходится, по разным данным, от 1,80 до 2,35 % массы земной коры . В природе магний встречается только в виде соединений. Известно более 100 минералов, содержащих магний, из них промышленное значение имеют магнезит, доломит , асбест, бишофит , карналлит , эпсомит и некоторые другие. Значительно содержание магния в воде морей и океанов, а также в составе некоторых подземных вод и солевых озёр. Присутствие ионов Mg 2+ определяет жёсткость воды . Магний входит в состав хлорофилла , поэтому все зелёные растения содержат магний (до 2,7 % массы сухого вещества).

Свойства

Конфигурация внешней электронной оболочки атома магния 3s 2 ; в соединениях проявляет степень окисления +2. Электроотрицательность по Полингу 1,31. Энергии ионизации Mg 0 →Mg + →Mg 2+ равны соответственно 7,646 и 15,035 эВ. Атомный радиус 150 пм (эмпирический), радиус иона Mg 2+ 86 пм ( координационное число 6). В свободном виде – серебристо-белый, относительно мягкий и пластичный металл. Кристаллическая решётка гексагональная; t_пл 650 °C, t_кип 1090 °C; плотность 1738 кг/м 3 .

Образец чистого магния. Фото: Bjoern Wylezich / Shutterstock Образец чистого магния. Фото: Bjoern Wylezich / Shutterstock Магний химически активен, обладает свойствами сильного восстановителя. Поверхность металлического магния при обычных условиях защищена от разрушающего действия атмосферных газов плёнкой оксида магния MgO. При нагревании на воздухе выше 600 °C эта плёнка разрушается и магний сгорает с ослепительным белым пламенем (образуются оксид MgO и нитрид Mg₃N₂); ранее горящую магниевую ленту использовали при фотосъёмках в условиях плохой освещённости. С холодной водой магний не реагирует, при взаимодействии магния с кипящей водой выделяется водород и образуется гидроксид Mg(OH)₂. Если горящий магний внести в воду, горение продолжается. При этом образуется MgO и выделяется водород, который тут же воспламеняется. Горение магния продолжается в атмосфере диоксида углерода , в результате образуются MgO и сажа .

При взаимодействии магния с галогенами образуются дигалогениды (например, хлорид MgCl₂). Взаимодействием магния с водородом при нагревании можно получить солеобразный гидрид MgH₂. При нагревании магния с серой , селеном или теллуром образуются соответственно сульфид MgS, селенид MgSe и теллурид MgTe. При нагревании с коксом образуются карбиды MgС₂ и Mg₂C₃. С кремнием магний образует силицид Mg₂Si, с бором – бориды разных составов, среди которых наибольшее значение имеет борид MgB₂. При действии разбавленной соляной кислоты на Mg₂Si и MgB₂ образуются соответственно кремневодороды (силаны) SiH₄ и другие и бороводороды (бораны) B₂H₆ и др. С разбавленными кислотами магний энергично взаимодействует с образованием водорода и соответствующих солей, например сульфата MgSO₄, нитрата Mg(NO₃)₂.

Оксид магния MgO с водой не реагирует. Отвечающее магнию основание Mg(OH)₂ в воде растворимо плохо и к числу щелочей не относится. Осадок гидроксида магния образуется при взаимодействии солей магния с растворами щелочей.

Большинство солей магния (нитрат, сульфат, хлорид, ацетат и др.) хорошо растворимы в воде. К числу плохо растворимых солей магния относятся фторид MgF₂ и карбонат MgCO₃. Ионы Mg 2+ бесцветны и нетоксичны. Растворы, в которых они содержатся, имеют горький вкус. Сульфат MgSO₄ применяют в медицине как успокаивающее, желчегонное и слабительное средство . Многие соли магния образуют устойчивые кристаллогидраты. Так, при взаимодействии безводного перхлората Mg(ClO₄)₂ (техническое название ангидрон) c парáми воды образуется термически устойчивый кристаллогидрат Mg(ClO₄)₂·6Н₂О, что позволяет применять ангидрон как эффективный осушитель.

В среде эфира при взаимодействии порошкообразного магния и алкилгалогенидов RHal образуются алкилмагнийгалогениды RMgHal – реактивы Гриньяра – важнейшие магнийорганические соединения .

Получение

Для получения металлического магния используют два метода – электролиз расплавов солей (этот метод преобладает) и восстановление MgO кремнием, карбидом кальция или коксом (термический метод). Электролизу подвергают нагретый до 700–720 °C расплав безводных хлоридов магния, натрия и калия, в котором массовое содержание магния составляет 5–8 %. Полученный электролизом металл содержит около 0,1 % примесей. Для очистки магний подвергают переплавке с флюсами – хлоридами или фторидами натрия, калия, бария или магния. Последующая глубокая очистка магния методами зонной плавки , дистилляции в вакууме и другими позволяет получить магний чистотой 99,999 % и выше. При использовании термического метода нагревание смесей исходного оксидного материала и восстановителя ведут при температурах от 1100–1300 °C (карбидный способ) до 2100 °C.

Объём мирового производства магния около 1000 тыс т/год (2020).

Применение

Важнейшая область применения металлического магния – производство лёгких сплавов магния с алюминием и другими компонентами. Металлический магний используется для металлотермического выделения таких металлов, как титан , цирконий , ванадий , уран . Смеси порошкообразного магния с окислителями применяются в зажигательных и осветительных составах . Гидрид MgH₂ перспективен как аккумулятор водорода . Магний применяется для изготовления растворимых анодов для химических источников тока , используется в антикоррозионных системах защиты других металлов.

Магний необходим для нормального функционирования организма человека, входит в состав ряда ферментов (суточная потребность человека в магнии составляет 0,3–0,5 г). Потребность сельскохозяйственных растений в магнии обеспечивается внесением в почву магниевых удобрений .

Бердоносов Сергей Серафимович . Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2011.

Источник