Магнезиум — металл и его соединения¶

Магнезиум (лат. Magnesium, от греч. μαγνησία — область Магнесия в Фессалии) — химический элемент второй группы периодической системы, обозначается символом Mg, атомный номер 12, атомная масса 24,305. Представляет собой лёгкий серебристо-белый металл, один из самых распространённых элементов земной коры. В русскоязычной литературе наряду с названием «магний» встречается транслитерация «магнезиум», восходящая к международному наименованию Magnesium.

¶Общая характеристика

Магний относится к щёлочноземельным металлам, хотя по ряду свойств ближе к бериллию. Электронная конфигурация внешнего уровня — 3s², в соединениях проявляет степень окисления +2. Плотность — около 1,74 г/см³, температура плавления — 650 °C, температура кипения — 1090 °C. Металл пластичен, хорошо обрабатывается давлением, но легко окисляется на воздухе, покрываясь тонкой плёнкой оксида, которая замедляет дальнейшую коррозию.

По распространённости в земной коре магний занимает одно из ведущих мест среди металлов — около 2 % массы литосферы. В природе в свободном виде не встречается из-за высокой химической активности.

¶История открытия

Соединения магния известны с древности: магнезит и доломит использовались в строительстве и медицине. В 1695 году английский врач Неемия Грю описал минерал, названный им «горькой солью» (сульфат магния). В 1755 году Джозеф Блэк доказал, что магнезия отличается от извести. Металлический магний впервые получил в 1808 году английский химик Хамфри Дэви электролизом оксида магния. В чистом виде металл выделил в 1828 году французский учёный Антуан Бюсси. Промышленное производство началось во второй половине XIX века, а широкое применение металл получил в XX столетии.

¶Нахождение в природе

Магний входит в состав более чем 200 минералов. Основные промышленные источники:

• магнезит (MgCO₃);
• доломит (CaMg(CO₃)₂);
• карналлит (KCl·MgCl₂·6H₂O);
• бишофит (MgCl₂·6H₂O);
• оливин и серпентин — силикатные породы.

Значительные количества магния содержатся в морской воде (около 0,13 %), что делает её практически неисчерпаемым источником. Магний — ключевой элемент живых организмов: он входит в состав хлорофилла растений и участвует в ферментативных реакциях у животных.

¶Получение

Основные промышленные методы получения магния:

1. Электролиз расплавленного хлорида магния, выделяемого из морской воды или карналлита.
2. Термическое восстановление оксида магния кремнием или углеродом при высоких температурах (процесс Пиджона).
3. Электролиз безводного хлорида магния в смеси с хлоридами щелочных металлов.

Крупнейшие производители — Китай, Россия, Израиль, Казахстан. Мировое производство измеряется сотнями тысяч тонн в год.

¶Свойства и применение

Магний — конструкционный материал с низкой плотностью, что определяет его применение в авиа- и автомобилестроении, где важна экономия массы. Сплавы магния с алюминием, цинком, марганцем (магналии) отличаются прочностью и лёгкостью.

Основные направления использования:

Горение магния сопровождается ярким белым пламенем, что издавна использовалось в фотографии (магниевые вспышки) и пиротехнике.

¶Биологическая роль

Магний — незаменимый макроэлемент для человека. Взрослому организму требуется около 300–400 мг в сутки. Он участвует в работе более 300 ферментов, в синтезе белка, передаче нервных импульсов, сокращении мышц, регуляции уровня глюкозы и артериального давления. Основные пищевые источники — орехи, бобовые, злаки, зелёные овощи, морепродукты.

Недостаток магния проявляется утомляемостью, судорогами, нарушениями сердечного ритма. Избыток возможен при нарушении функции почек. Препараты магния (сульфат, цитрат, оксид) применяются в терапии сердечно-сосудистых и неврологических состояний.

¶Безопасность и особенности

Порошок и стружка магния пожароопасны; тушение водой недопустимо, так как металл реагирует с ней с выделением водорода. Для тушения применяют сухие порошковые составы и песок. Пыль магния способна образовывать взрывоопасные смеси с воздухом, что требует соблюдения мер промышленной безопасности.

В периодической таблице магний расположен между натрием и алюминием, что объясняет промежуточный характер его свойств и широкое применение в металлургии как раскислителя и легирующего элемента.