Магний как химический элемент¶

Магний (лат. Magnesium, химический символ — Mg) — химический элемент второй группы периодической системы Д. И. Менделеева, атомный номер 12, атомная масса 24,305. Относится к щёлочноземельным металлам. В обычных условиях представляет собой лёгкий серебристо-белый металл, который быстро окисляется на воздухе, покрываясь защитной плёнкой оксида. Название восходит к латинскому слову magnesia — так в древности называли минералы, добывавшиеся в окрестностях греческой области Магнесия.

¶История открытия

Соединения магния были известны человеку задолго до выделения чистого металла. В 1695 году английский врач и естествоиспытатель Неемия Грю получил из минеральной воды Эпсома горькую соль, названную английской, или горькой. В 1755 году шотландский химик Джозеф Блэк доказал, что эта соль содержит новый химический элемент, отличный от кальция.

В чистом виде металл впервые выделил в 1808 году английский химик Хэмфри Дэви путём электролиза влажной окиси магния. Промышленное производство началось в 1830-х годах во Франции, а массовое применение металл получил в XX веке, особенно в военной и авиационной технике.

¶Распространение в природе

Магний — один из самых распространённых элементов земной коры, занимает восьмое место по массе (около 2 %). В природе в свободном виде не встречается из-за высокой химической активности. Основные минералы:

• доломит — двойной карбонат магния и кальция;
• магнезит — карбонат магния;
• брусит — гидроксид магния;
• карналлит и бишофит — хлоридные соли;
• оливин, серпентин и тальк — силикаты.

Значительные количества магния растворены в морской воде (примерно 0,13 %), что делает Мировой океан практически неисчерпаемым источником сырья. Магний входит в состав хлорофилла — зелёного пигмента растений, обеспечивающего фотосинтез, и участвует в ферментативных реакциях у животных и человека.

¶Физические и химические свойства

Магний — лёгкий металл плотностью 1,74 г/см³, температура плавления — 650 °C, температура кипения — около 1090 °C. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. На воздухе покрывается тонкой оксидной плёнкой, которая предохраняет от дальнейшего окисления, но при нагревании магний воспламеняется и горит ослепительно белым пламенем.

Химически активен: реагирует с водой (особенно с горячей), кислотами, галогенами, серой и азотом. В соединениях проявляет степень окисления +2. Восстановительные свойства позволяют использовать его для получения других металлов из оксидов.

¶Получение

Основные промышленные способы получения магния:

1. Электролиз расплавленного хлорида магния, получаемого из морской воды или карналлита.
2. Термическое восстановление оксида магния кремнием или углеродом (силикотермический и карботермический методы).

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

¶Применение

Благодаря малой плотности и прочности сплавов магний широко востребован в разных отраслях:

• Авиация и автомобилестроение — лёгкие сплавы (магналии) для деталей корпусов, колёс, элементов двигателей.
• Металлургия — как восстановитель и раскислитель при производстве стали и цветных металлов, а также для модификации чугуна.
• Пиротехника — порошок магния даёт яркое белое пламя, применяется в фейерверках, осветительных и сигнальных составах.
• Химическая промышленность — производство тугоплавких соединений, реактивов Гриньяра в органическом синтезе.
• Медицина и фармакология — оксид и сульфат магния используются как лекарственные средства, магниевые сплавы — для изготовления рассасывающихся имплантатов.
• Электроника — в составе некоторых аккумуляторов и защитных покрытий.

¶Биологическая роль

В организме человека содержится около 25 г магния, преимущественно в костях и зубах. Элемент участвует в работе более 300 ферментов, регуляции нервно-мышечной передачи, синтезе белка и энергетическом обмене. Недостаток магния проявляется судорогами, утомляемостью, нарушениями сердечного ритма. Основные пищевые источники — орехи, бобовые, злаки, зелёные овощи.

¶Магний в терминологии

Следует различать понятия. Слово «магнезиум» (от англ. magnesium) в русскоязычной среде часто употребляется как прямая калька и обозначает именно химический элемент магний. При этом «магнезия» — устаревшее и медицинское название оксида магния (жжёная магнезия) либо сульфата магния. В быту эти термины нередко путают, хотя речь идёт о разных веществах.

¶Интересные факты

• Магний горит при температуре выше 600 °C, и потушить его водой нельзя — реакция сопровождается выделением водорода, что усиливает горение.
• Вспышки магния использовались в ранней фотографии как источник яркого света.
• Морская вода содержит столько магния, что его извлечение считается перспективным направлением ресурсодобычи.
• Магний легче алюминия примерно на 35 %, что делает его ключевым материалом для облегчения конструкций.