Das Magnesium Es ist ein Erdalkalimetall, das zur Gruppe 2 des Periodensystems gehört. Seine Ordnungszahl ist 12 und es wird durch das chemische Symbol Mg dargestellt. Es ist das achthäufigste Element in der Erdkruste, etwa 2,5% davon.
Dieses Metall kommt wie seine Kongenere und Alkalimetalle in seinem natürlichen Zustand nicht in der Natur vor, sondern verbindet sich mit anderen Elementen zu zahlreichen Verbindungen, die in Gesteinen, Meerwasser und in Salzlake vorhanden sind..
Magnesium ist Teil von Mineralien wie Dolomit (Calcium- und Magnesiumcarbonat), Magnesit (Magnesiumcarbonat), Carnalit (Magnesium- und Kaliumchloridhexahydrat), Brucit (Magnesiumhydroxid) und in Silikaten wie Talk und Olivin.
Die reichste natürliche Quelle für ihre Ausdehnung ist das Meer mit einer Häufigkeit von 0,13%, obwohl der Große Salzsee (1,1%) und das Tote Meer (3,4%) eine höhere Magnesiumkonzentration aufweisen. Es gibt Salzlösungen mit einem hohen Gehalt, die durch Verdunstung konzentriert werden.
Der Name Magnesium leitet sich wahrscheinlich von Magnesit ab, das in Magnesia in der Region Thessalien, der antiken Region Griechenlands, gefunden wurde. Es wurde jedoch darauf hingewiesen, dass Magnetit und Mangan in derselben Region gefunden wurden.
Magnesium reagiert bei Temperaturen über 645 ° C stark mit Sauerstoff. Währenddessen brennt Magnesiumpulver in trockener Luft und strahlt ein intensives weißes Licht aus. Aus diesem Grund wurde es als Lichtquelle in der Fotografie verwendet. Derzeit wird diese Eigenschaft noch in der Pyrotechnik verwendet.
Es ist ein wesentliches Element für Lebewesen. Es ist bekannt, dass es ein Cofaktor für mehr als 300 Enzyme ist, einschließlich mehrerer Glykolyseenzyme. Dies ist ein lebenswichtiger Prozess für Lebewesen aufgrund seiner Beziehung zur Produktion von ATP, der Hauptquelle für zelluläre Energie..
Ebenso ist es Teil eines Komplexes ähnlich der Hämgruppe des Hämoglobins, die in Chlorophyll vorhanden ist. Dies ist ein Pigment, das an der Realisierung der Photosynthese beteiligt ist.
Artikelverzeichnis
Joseph Black, ein schottischer Chemiker, erkannte es 1755 als ein Element und demonstrierte experimentell, dass es sich von Kalzium unterschied, einem Metall, mit dem sie es verwechselten.
In diesem Zusammenhang schrieb Black: "Wir sehen bereits experimentell, dass Magnesia alba (Magnesiumcarbonat) eine Verbindung aus einer besonderen Erde und fester Luft ist.".
1808 gelang es Sir Humprey Davy, es durch Elektrolyse zu isolieren, um ein Amalgam aus Magnesium und Quecksilber herzustellen. Dies geschah durch Elektrolyse seines feuchten Sulfatsalzes unter Verwendung von Quecksilber als Kathode. Anschließend verdampfte es das Quecksilber durch Erhitzen aus dem Malgam und hinterließ den Magnesiumrückstand.
A. Bussy, ein französischer Wissenschaftler, gelang es 1833, das erste metallische Magnesium herzustellen. Zu diesem Zweck produzierte Bussy die Reduktion von geschmolzenem Magnesiumchlorid mit metallischem Kalium.
1833 nutzte der britische Wissenschaftler Michael Faraday erstmals die Elektrolyse von Magnesiumchlorid zur Isolierung dieses Metalls..
1886 setzte die deutsche Firma Aluminium und Magnesiumfabrik Hemelingen die Elektrolyse von Carnalit (MgCl) einzweiKCl 6HzweiO) geschmolzen, um Magnesium zu erzeugen.
Hemelingen, dem IG Farben zugeordnet, gelang es, eine Technik zur Herstellung großer Mengen geschmolzenen Magnesiumchlorids für die Elektrolyse zur Herstellung von Magnesium und Chlor zu entwickeln..
Während des Zweiten Weltkriegs begannen die Dow Chemical Company (USA) und Magnesium Elektron LTD (UK) mit der elektrolytischen Reduktion von Meerwasser. gepumpt von Galveston Bay, Texas und in der Nordsee nach Hartlepool, England, zur Magnesiumproduktion.
Gleichzeitig entwickelt Ontario (Kanada) eine Technik, um sie basierend auf dem Verfahren von L. M. Pidgeon herzustellen. Die Technik besteht in der thermischen Reduktion von Magnesiumoxid mit Silikaten in extern gebrannten Retorten..
Magnesium kristallisiert in einer kompakten hexagonalen Struktur, in der jedes seiner Atome von zwölf Nachbarn umgeben ist. Dies macht es dichter als andere Metalle wie Lithium oder Natrium..
Seine Elektronenkonfiguration ist [Ne] 3szwei, mit zwei Valenzelektronen und zehn Innenschalenelektronen. Durch ein zusätzliches Elektron im Vergleich zu Natrium wird seine metallische Bindung stärker.
Dies liegt daran, dass das Atom kleiner ist und sein Kern ein weiteres Proton hat; Daher üben sie eine größere Anziehungskraft auf die Elektronen benachbarter Atome aus, wodurch sich die Abstände zwischen ihnen verringern. Da es zwei Elektronen gibt, ist das resultierende 3s-Band voll und es kann die Anziehungskraft der Kerne noch mehr spüren.
Dann legen die Mg-Atome einen dichten hexagonalen Kristall mit einer starken metallischen Bindung. Dies erklärt seinen Schmelzpunkt viel höher (650 ºC) als den von Natrium (98 ºC).
Alle 3s-Orbitale aller Atome und ihrer zwölf Nachbarn überlappen sich in alle Richtungen innerhalb des Kristalls, und die beiden Elektronen gehen, wenn zwei andere kommen. so weiter, ohne dass die Mg-Kationen entstehen könnenzwei+.
Magnesium kann zwei Elektronen verlieren, wenn es Verbindungen bildet und zum Mg-Kation wird.zwei+, Das ist isoelektronisch für das Edelgas Neon. In Anbetracht seiner Anwesenheit in einer Verbindung beträgt die Oxidationszahl von Magnesium +2.
Andererseits und obwohl weniger üblich, kann das Mg-Kation gebildet werden+, das nur eines seiner beiden Elektronen verloren hat und isoelektronisch zu Natrium ist. Wenn angenommen wird, dass es in einer Verbindung vorhanden ist, soll Magnesium eine Oxidationszahl von +1 haben.
Brillanter weißer Feststoff in reinem Zustand, bevor er oxidiert oder mit feuchter Luft reagiert.
24,304 g / mol.
650 ºC.
1.091 ºC.
1,738 g / cm3 bei Raumtemperatur. Und 1.584 g / cm3 bei Schmelztemperatur; Mit anderen Worten ist die flüssige Phase weniger dicht als die feste Phase, wie dies bei der überwiegenden Mehrheit der Verbindungen oder Substanzen der Fall ist..
848 kJ / mol.
128 kJ / mol.
24,869 J / (mol K).
Bei 701 K: 1 Pa; das heißt, sein Dampfdruck ist sehr niedrig.
1,31 auf der Pauling-Skala.
Erster Ionisationsgrad: 1.737,2 kJ / mol (Mg+ gasförmig)
Zweiter Ionisationsgrad: 1.450,7 kJ / mol (Mgzwei+ gasförmig und benötigt weniger Energie)
Dritter Ionisationsgrad: 7.732,7 kJ / mol (Mg3+ gasförmig und benötigt viel Energie).
160 Uhr.
141 ± 17 Uhr
13,97 cm3/ mol.
24,8 um / m K bei 25ºC.
156 W / m K..
43,9 nΩ · m bei 20 ºC.
22,4 × 106 S cm3.
2,5 auf der Mohs-Skala.
Metallisches Magnesium hat keine anderen Namen. Da die meisten von ihnen eine Oxidationszahl von +2 aufweisen, werden ihre Verbindungen unter Verwendung der Stammnomenklatur erwähnt, ohne dass diese Zahl in Klammern angegeben werden muss..
Beispielsweise ist MgO Magnesiumoxid und nicht Magnesium (II) oxid. Gemäß der systematischen Nomenklatur lautet die vorherige Verbindung: Magnesiummonoxid und nicht Monomagnesiummonoxid.
Auf der Seite der traditionellen Nomenklatur passiert dasselbe mit der Aktiennomenklatur: Die Namen der Verbindungen enden auf die gleiche Weise; das heißt, mit dem Suffix -ico. Somit ist MgO gemäß dieser Nomenklatur Magnesiumoxid.
Andernfalls können die anderen Verbindungen gebräuchliche oder mineralogische Namen haben oder nicht oder aus organischen Molekülen (Organomagnesiumverbindungen) bestehen, deren Nomenklatur von der Molekülstruktur und den Alkyl (R) - oder Aryl (Ar) -Substituenten abhängt..
Bei Organomagnesiumverbindungen handelt es sich bei fast allen um Grignard-Reagenzien mit der allgemeinen Formel RMgX. Zum Beispiel das BrMgCH3 ist Methylmagnesiumbromid. Beachten Sie, dass die Nomenklatur bei einem ersten Kontakt nicht so kompliziert erscheint .
Magnesium wird in Legierungen verwendet, da es ein Leichtmetall ist, das hauptsächlich in Legierungen mit Aluminium verwendet wird, wodurch die mechanischen Eigenschaften dieses Metalls verbessert werden. Es wurde auch in Legierungen mit Eisen verwendet.
Die Verwendung in Legierungen hat jedoch aufgrund seiner Tendenz zur Korrosion bei hohen Temperaturen abgenommen..
Aufgrund seiner Reaktivität kommt es in nativer oder elementarer Form nicht in der Erdkruste vor. Es ist vielmehr Teil zahlreicher chemischer Verbindungen, die sich wiederum in rund 60 bekannten Mineralien befinden..
Zu den häufigsten Mineralien von Magnesium gehören:
-Dolomit, ein Carbonat aus Kalzium und Magnesium, MgCO3·Dieb3
-Magnesit, ein Magnesiumcarbonat, CaCO3
-Brucit, ein Magnesiumhydroxid, Mg (OH)zwei
-Carnalit, ein Magnesiumkaliumchlorid, MgClzweiKClHzweiODER.
Es kann auch in Form anderer Mineralien vorliegen, wie z.
-Kieserit, ein Magnesiumsulfat, MgSO4H.zweiODER
-Forsterit, ein Magnesiumsilikat, MgSiO4
-Chrysotil oder Asbest, anderes Magnesiumsilikat, Mg3JazweiODER5(OH)4
-Talk, Mg3Ja14ODER110(OH)zwei.
Magnesium kommt in der Natur als Kombination von drei natürlichen Isotopen vor: 24Mg mit 79% Häufigkeit; 25Mg mit 11% Häufigkeit; und der 26Mg, mit 10% Häufigkeit. Darüber hinaus gibt es 19 künstliche radioaktive Isotope.
Magnesium ist ein wesentliches Element für alle Lebewesen. Menschen haben eine tägliche Aufnahme von 300 - 400 mg Magnesium. Sein Körpergehalt liegt bei einem erwachsenen Menschen zwischen 22 und 26 g und konzentriert sich hauptsächlich auf das Knochenskelett (60%)..
Die Glykolyse ist eine Folge von Reaktionen, bei denen Glucose in Brenztraubensäure umgewandelt wird, wobei 2 ATP-Moleküle netto produziert werden. Pyruvatkinase, Hexokinase und Phosphofructkinase sind unter anderem Enzyme der Glykolyse, die Mg als Aktivator verwenden.
DNA besteht aus zwei Nukleotidketten, deren Struktur negativ geladene Phosphatgruppen aufweist; Daher werden die DNA-Stränge elektrostatisch abgestoßen. Na-Ionen+, K.+ und Mgzwei+, Negative Ladungen neutralisieren und die Dissoziation von Ketten verhindern.
Das ATP-Molekül hat Phosphatgruppen mit negativ geladenen Sauerstoffatomen. Zwischen benachbarten Sauerstoffatomen tritt eine elektrische Abstoßung auf, die das ATP-Molekül spalten könnte.
Dies geschieht nicht, weil Magnesium mit benachbarten Sauerstoffatomen unter Bildung eines Chelats interagiert. ATP-Mg soll die aktive Form von ATP sein.
Magnesium ist essentiell für die Photosynthese, ein zentraler Prozess bei der Nutzung von Energie durch Pflanzen. Es ist Teil des Chlorophylls, das in seinem Inneren eine Struktur aufweist, die der Hämgruppe des Hämoglobins ähnlich ist. aber mit einem Magnesiumatom in der Mitte anstelle eines Eisenatoms.
Chlorophyll absorbiert Lichtenergie und verwendet sie bei der Photosynthese, um Kohlendioxid und Wasser in Glukose und Sauerstoff umzuwandeln. Glukose und Sauerstoff werden anschließend zur Energieerzeugung verwendet.
Eine Abnahme der Plasmamagnesiumkonzentration ist mit Muskelkrämpfen verbunden; Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Bluthochdruck; Diabetes, Osteoporose und andere Krankheiten.
Das Magnesiumion ist an der Regulierung der Funktion von Kalziumkanälen in Nervenzellen beteiligt. Bei hohen Konzentrationen blockiert es den Kalziumkanal. Im Gegenteil, eine Abnahme des Kalziums bewirkt eine Aktivierung des Nervs, indem der Eintritt von Kalzium in die Zellen ermöglicht wird.
Dies würde den Krampf und die Kontraktion von Muskelzellen in den Wänden der Hauptblutgefäße erklären..
Magnesium kommt in der Natur nicht in einem elementaren Zustand vor, sondern ist Teil von ungefähr 60 Mineralien und zahlreichen Verbindungen, die sich im Meer, in Gesteinen und in Salzlake befinden.
Das Meer hat eine Magnesiumkonzentration von 0,13%. Aufgrund seiner Größe ist das Meer das weltweit größte Magnesiumreservoir. Weitere Magnesiumreservoirs sind der Great Salt Lake (USA) mit einer Magnesiumkonzentration von 1,1% und das Tote Meer mit einer Konzentration von 3,4%.
Die Magnesiummineralien Dolomit und Magnesit werden mit traditionellen Bergbaumethoden aus ihren Adern gewonnen. In der Zwischenzeit werden in Carnalit Lösungen verwendet, die es den anderen Salzen ermöglichen, an die Oberfläche zu steigen und den Carnalit im Hintergrund zu halten..
Magnesiumhaltige Salzlösungen werden mit Solarwärme in Teichen konzentriert.
Magnesium wird durch zwei Methoden erhalten: Elektrolyse und thermische Reduktion (Pidgeon-Verfahren).
Bei den Elektrolyseprozessen werden geschmolzene Salze verwendet, die entweder wasserfreies Magnesiumchlorid, teilweise dehydriertes wasserfreies Magnesiumchlorid oder das Mineral wasserfreier Carnalit enthalten. Unter bestimmten Umständen wird der künstliche verwendet, um eine Kontamination des natürlichen Carnalits zu vermeiden..
Magnesiumchlorid kann auch nach dem von der Firma Dow entwickelten Verfahren erhalten werden. Das Wasser wird in einem Flockungsmittel mit dem Mineral leicht kalziniertem Dolomit gemischt.
Das in der Mischung vorhandene Magnesiumchlorid wird in Mg (OH) umgewandelt.zwei durch Zugabe von Calciumhydroxid gemäß der folgenden Reaktion:
MgClzwei + Ca (OH)zwei → Mg (OH)zwei + CaClzwei
Die Magnesiumhydroxid-Niederschläge werden mit Salzsäure behandelt, wobei Magnesiumchlorid und Wasser gemäß der beschriebenen chemischen Reaktion erzeugt werden:
Mg (OH)zwei + 2 HCl → MgClzwei + 2 hzweiODER
Dann wird das Magnesiumchlorid einem Dehydratisierungsprozess unterzogen, bis es 25% Hydratation erreicht, wodurch die Dehydratisierung während des Schmelzprozesses abgeschlossen wird. Die Elektrolyse wird bei einer Temperatur durchgeführt, die zwischen 680 und 750 ºC variiert..
MgClzwei → Mg + Clzwei
An der Anode wird zweiatomiges Chlor erzeugt, und geschmolzenes Magnesium schwimmt auf die Salze, wo es gesammelt wird..
Die Reaktion findet bei einer Temperatur von 1200 ºC und einem niedrigen Druck von 13 Pa statt. Die Magnesiumkristalle werden aus den Kondensatoren entfernt. Die erzeugte Schlacke wird vom Boden der Retorten gesammelt.
2 CaO + 2 MgO + Si → 2 Mg (Gas) + Ca.zweiJa4 (menschlicher Abfall)
Calcium- und Magnesiumoxide entstehen durch Kalzinierung von in Dolomit enthaltenen Calcium- und Magnesiumcarbonaten.
Magnesium reagiert heftig mit Säuren, insbesondere Oxaciden. Seine Reaktion mit Salpetersäure erzeugt Magnesiumnitrat, Mg (NO3)zwei. In ähnlicher Weise reagiert es mit Salzsäure unter Bildung von Magnesiumchlorid und Wasserstoffgas..
Magnesium reagiert nicht mit Laugen wie Natriumhydroxid. Bei Raumtemperatur ist es mit einer wasserunlöslichen Magnesiumoxidschicht bedeckt, die es vor Korrosion schützt.
Es bildet unter anderem mit Chlor, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel chemische Verbindungen. Es ist bei hohen Temperaturen hochreaktiv mit Sauerstoff.
Magnesiumlegierungen wurden in Flugzeugen und Automobilen verwendet. Letztere haben als Voraussetzung für die Kontrolle der Schadgasemissionen eine Gewichtsreduzierung von Kraftfahrzeugen.
Magnesiumanwendungen basieren auf dem geringen Gewicht, der hohen Festigkeit und der einfachen Herstellung von Legierungen. Zu den Anwendungen gehören Handwerkzeuge, Sportartikel, Kameras, Haushaltsgeräte, Gepäckrahmen, Autoteile und Artikel für die Luft- und Raumfahrtindustrie.
Magnesiumlegierungen werden auch bei der Herstellung von Flugzeugen, Raketen und Weltraumsatelliten sowie beim Fotoätzen zur Herstellung einer schnellen und kontrollierten Gravur verwendet..
Magnesium wird in kleinen Mengen zu weißem Gusseisen gegeben, was seine Festigkeit und Formbarkeit verbessert. Zusätzlich wird mit Kalk vermischtes Magnesium in flüssiges Hochofeneisen injiziert, wodurch die mechanischen Eigenschaften des Stahls verbessert werden..
Magnesium ist an der Herstellung von Titan, Uran und Hafnium beteiligt. Wirkt als Reduktionsmittel auf Titantetrachlorid im Kroll-Verfahren, um Titan zu erzeugen.
Magnesium wird in einer Trockenzelle als Anode und Silberchlorid als Kathode verwendet. Wenn Magnesium in Gegenwart von Wasser mit Stahl in elektrischen Kontakt kommt, korrodiert es aufopferungsvoll und lässt den Stahl intakt..
Diese Art von Stahlschutz ist in Schiffen, Lagertanks, Warmwasserbereitern, Brückenkonstruktionen usw. vorhanden..
Magnesium in Pulver- oder Streifenform verbrennt und strahlt ein sehr intensives weißes Licht aus. Diese Eigenschaft wurde in der militärischen Pyrotechnik verwendet, um Feuer oder Beleuchtung durch Fackeln zu erzeugen..
Sein feinteiliger Feststoff wurde als Brennstoffkomponente verwendet, insbesondere in Feststoffraketentreibstoffen..
Es wird als Wärmeisolator für Kessel und Rohre verwendet. Da es hygroskopisch und wasserlöslich ist, wird es verwendet, um zu verhindern, dass Kochsalz in Salzstreuern verdichtet und während des Gewürzens von Lebensmitteln nicht richtig fließt..
Es hat Anwendung als Flammschutzmittel. In Wasser gelöst bildet es die bekannte Magnesia-Milch, eine weißliche Suspension, die als Antazida und Abführmittel verwendet wurde..
Es wird zur Herstellung von hochfestem Bodenzement sowie als Additiv zur Herstellung von Textilien verwendet. Darüber hinaus wird es als Flockungsmittel in Sojamilch zur Herstellung von Tofu verwendet..
Es wird bei der Herstellung von feuerfesten Ziegeln verwendet, um hohen Temperaturen zu widerstehen und als thermischer und elektrischer Isolator. Es wird auch als Abführmittel und Antazida verwendet.
Es wird industriell zur Herstellung von Zement und Düngemitteln, zum Gerben und Färben verwendet. Es ist auch ein Trockenmittel. Bittersalz, MgSO47HzweiOder es wird als Abführmittel verwendet.
Es wird als Standard für die geringste Härte (1) auf der Mohs-Skala angenommen. Es dient als Füllstoff bei der Herstellung von Papier und Pappe sowie zur Vorbeugung von Hautreizungen und -feuchtigkeit. Es wird zur Herstellung hitzebeständiger Materialien und als Basis für viele in der Kosmetik verwendete Pulver verwendet.
Es wurde als Wärmeisolator und in der Bauindustrie zur Herstellung von Decken verwendet. Derzeit wird es wegen seiner Lungenkrebsfasern nicht verwendet.
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