Magnesiumhistoria, rakenne, ominaisuudet, reaktiot, käytöt

Hän magnesium Se on emäksinen metalli, joka kuuluu jaksollisen taulukon ryhmään 2. Sen atomiluku on 12 ja sitä esitetään MG -kemiallisella symbolilla. Se on maankuoren kahdeksas runsain elementti, noin 2,5% samasta.

Tätä metallia, kuten sen paprikoita ja alkalimetalleja, ei löydy luonnossa alkuperäisessä tilassa, vaan yhdistetään muihin elementteihin, jotka muodostavat lukuisia yhdisteitä, jotka ovat läsnä kivissä, merivedessä ja suolavedessä.

Magnesiumilla tehdyt arjen esineet. Lähde: Wikipedia FiretWister.

Magnesium on osa mineraaleja, kuten dolomiittia (kalsium ja magnesiumkarbonaatti), magnesiitti (magnesiumkarbonaatti), karnaliitti (magnesiumkloridi ja heksahydraattikalium), brucita (magnesiumhydroksidi) ja silikaatteja, kuten Talc ja Talc the olivino.

Sen rikkain luonnollinen lähde sen pidennykselle on meri, jonka runsaus on 0,13%, vaikka suurella suolajärvillä (1,1%) ja Kuolleenmerellä (3,4%) on pitoisuus tärkeimmistä magnesiumista. Siellä on Salmuelas, jolla on korkea sisältö, joka on keskittynyt haihtumisella.

Magnesiumin nimi on todennäköisesti peräisin magnesiasta löytyvästä magnesitasta, Tessaly -alueella, Kreikan muinaisesta alueesta. Kuitenkin on huomautettu, että samalla alueella löydettiin magnetiittia ja mangaania.

Magnesium reagoi voimakkaasti hapen kanssa yli 645 ºC: n lämpötiloissa. Samaan aikaan magnesiumpöly palaa kuivassa ilmassa, säteilemällä voimakasta valkoista valoa. Tästä syystä sitä käytettiin valonlähteenä valokuvauksessa. Tällä hetkellä tätä ominaisuutta käytetään edelleen pyrotekniikassa.

Se on ensisijainen elementti eläville olentoille. On tiedossa, että se on kofaktori yli 300 entsyymille, mukaan lukien useita glykolyysin entsyymejä. Tämä on elintärkeä prosessi eläville olentoille heidän suhteelle ATP -tuotantoon, tärkeimmän solujenergialähteen kanssa.

Se on myös osa klorofyllissä läsnäoloa samanlaista kompleksia, joka on samanlainen kuin hemoglobiinin hemo. Tämä on pigmentti, joka puuttuu fotosynteesin toteutumiseen.

[TOC]

Historia

Tunnustus

Skotlantilainen kemisti Joseph Black tunnusti hänet elementiksi, joka osoitti kokeellisesti, että se oli erilainen kuin kalsium, metalli, jonka kanssa he hämmensivät häntä.

Tältä osin Black kirjoitti: "Näemme kokeella, että magnesia alba (magnesiumkarbonaatti) on ominaisen maan ja kiinteän ilman yhdiste".

Eristäytyminen

Vuonna 1808 Sir Humprey Davy onnistui eristämään sen käyttämällä elektrolyysiä tuottamaan magnesiumin ja elohopean amalgaamia. Hän onnistui elektroloimalla märän sulfaattisuolaansa elohopeaa katodina. Myöhemmin hän haihdutti La Malgaman elohopean lämpenemällä, jättäen magnesiumjäännökset.

-Lla. Ranskalainen tiedemies Bussy onnistui tuottamaan ensimmäisen metallisen magnesiumin vuonna 1833. Tätä varten Bussy tuotti sulan magnesiumkloridin pelkistyksen metallisella kaliumilla.

Vuonna 1833 brittiläinen tiedemies Michael Faraday käytti ensimmäistä kertaa magnesiumkloridin elektrolyysiä tämän metallin eristämiseksi.

Tuotanto

Vuonna 1886 saksalainen yritys alumiini und magnesiumfabrik hemelingen käytti karnaliittielektrolyysiä (MGCL₂· Kcl · 6H₂O) sulaa tuottamaan magnesiumia.

Hemelingen, joka liittyy Farbe -teollisuuskompleksiin (IG Farben), onnistui kehittämään tekniikan tuottaakseen suuria määriä sulaa magnesiumkloridia, jotta se voidaan toimittaa elektrolyysiin magnesiumin ja kloorin tuottamiseksi.

Toisen maailmansodan aikana Dow Chemical Company (USA) ja Magnesium Elektron Ltd (UK) aloittivat meriveden elektrolyyttisen vähentymisen; PUMAADA GALVESTON BAY, Texas ja Pohjanmerellä Hartlepooliin, Englantiin, magnesiumin tuotantoon.

Samanaikaisesti Ontariossa (Kanada) luodaan tekniikka sen tuottamiseksi L -prosessin perusteella. M. Pidgeon. Tekniikka koostuu magnesiumoksidin lämpövähennyksestä silikaattien kanssa ulkoisessa sytytyksessä.

Magnesiumelektroninen rakenne ja kokoonpano

Magnesium kiteytyy kompakti kuusikulmainen rakenne, jossa jokaista sen atomeja ympäröi kaksitoista naapuria. Tämä tekee siitä tiheän kuin muut metallit, kuten litium tai natrium.

Sen elektroninen kokoonpano on [ne] 3s², Kahdella valenssielektronilla ja kymmenellä sisäisessä kerroksessa. Ylimääräisen elektronin verrattuna natriumiin, sen metallisidos vahvistuu.

Tämä johtuu siitä, että atomi on pienempi ja sen ytimessä on vielä yksi protoni; Siksi niillä on suurempi vetovoima naapuriatomien elektroniin, mikä supistaa niiden välillä. Lisäksi, koska on olemassa kaksi elektronia, tuloksena oleva 3S -kaista on täynnä ja pystyy tuntemaan vielä enemmän ytimen vetovoimaa.

Voi palvella sinua: kemiallinen elementti

Sitten Mg -atomit lopulta istuvat tiheän kuusikulisen kiteen ja vahvalla metallisidoksella. Tämä selittää sen paljon suuremman fuusiopiste (650 ° C) kuin natrium (98 ºC).

Kaikki 3 atomien ja niiden kahdentoista naapurin 3 kiertorataa päällekkäin kaikkiin suuntiin lasin sisällä, ja kaksi elektronia menevät, kun kaksi muuta tulee; niin edelleen, ilman MG -kationeja voi olla peräisin²⁺.

Hapetusluvut

Magnesium voi menettää kaksi elektronia, kun se muodostaa yhdisteitä ja pysyy mg -kationina²⁺, joka on isolektroninen jalokaasulle. Kun tarkastellaan sen läsnäoloa missä tahansa yhdisteessä, magnesiumin hapettumismäärä on +2.

Toisaalta ja vaikka vähemmän yleistä, mg kationi voidaan muodostaa⁺, joka on menettänyt vain yhden sen kahdesta elektronista ja on isolektroninen natriumille. Kun sen läsnäolo oletetaan yhdisteessä, sanotaan, että magnesiumin hapettumismäärä on +1.

Ominaisuudet

Fyysinen ulkonäkö

Kirkkaan valkoinen kiinteä kiinteä kiinteä tilassaan, ennen kuin hapettuu tai reagoi märällä ilman kanssa.

Atomimassa

24 304 g/mol.

Sulamispiste

650 ºC.

Kiehumispiste

1.091 ºC.

Tiheys

1 738 g/cm³ huonelämpötilassa. Ja 1 584 g/cm³ sulamislämpötilaan; toisin sanoen nestemäinen faasi on vähemmän tiheä kuin kiinteä, kuten valtaosassa yhdisteistä tai aineista.

Sulamislämpö

848 kJ/mol.

Höyrystyslämpö

128 kJ/mol.

Molaarinen kalorikapasiteetti

24 869 J/(mol · k).

Höyrynpaine

701 K: 1 Pa; eli höyryn paine on hyvin matala.

Elektronegatiivisuus

1.31 Pauling -asteikolla.

Ionisaatioenergia

Ensimmäinen ionisaatiotaso: 1.737,2 kJ/mol (mg⁺ kaasumainen)

Ionisaation toinen taso: 1.450,7 kJ/mol (mg²⁺ Kaasumainen ja vaatii vähemmän energiaa)

Kolmas ionisaation taso: 7.732,7 kJ/mol (mg³⁺ Kaasumainen ja vaatii paljon energiaa).

Atomiradio

Klo 16.00.

Radiokovalenttinen

141 ± 17 pm

Atomitilavuus

13,97 cm³/mol.

Lämpölaajeneminen

24,8 um/m · K 25 ° C: ssa.

Lämmönjohtokyky

156 w/m · k.

Sähkövastus

43,9 nω · m 20 ºC: ssa.

Sähkönjohtavuus

22,4 × 10⁶ S · cm³.

Kovuus

2,5 Mohs -asteikolla.

Nimikkeistö

Metallisesta magnesiumista puuttuu muita määriteltyjä nimiä. Sen yhdisteet, koska useimmissa niillä on hapettumismäärä +2, mainitaan Stock -nimikkeistöllä ilman tarvetta ilmaista mainitun lukumäärän suluissa.

Esimerkiksi MGO on magnesiumoksidi eikä magnesiumoksidia (II). Systemaattisen nimikkeistön mukaan edellisestä yhdisteestä tulee: magnesiummonoksidi ja ei -manomagnesium -monoksidi.

Sama asia tapahtuu perinteisen nimikkeistön puolella kuin nimikkeistövarastossa: yhdisteiden nimet päättyvät samalla tavalla; eli jälkiliitteen kanssa. Siten MGO on magneettinen oksidi, tämän nimikkeistön mukaan.

Muista yhdisteistä voi olla tai ei välttämättä ole yleisiä tai mineralogisia nimiä tai koostuu orgaanisista molekyyleistä (organomagnesiumyhdisteistä), joiden nimikkeistö riippuu molekyylirakenteesta ja alquilical -substituenteista (R) tai arlicista (AR) (AR) (AR) (AR) (AR) (AR) (AR) (AR) (AR) (AR).

Organomagnesiumyhdisteiden suhteen melkein kaikki ovat Grignard -reagensseja RMGX: n yleisen kaavan kanssa. Esimerkiksi brmgch₃ Se on Metil Magnesium -bromidi. Huomaa, että nimikkeistö ei vaikuta niin monimutkaiselta ensimmäisessä kontaktissa .

Muodot

Seokset

Seoksissa käytetään magnesiumia, koska se on vaalea metalli, jota käytetään pääasiassa alumiiniseoksissa, mikä parantaa tämän metallin mekaanisia ominaisuuksia. Sitä on käytetty myös seoksissa, joissa on rauta.

Se on kuitenkin vähentänyt käyttöä seoksissa, koska se on taipumus ajaa korkeissa lämpötiloissa.

Mineraalit ja yhdisteet

Reaktiivisuudestaan ​​johtuen sitä ei löydy maan aivokuoresta alkuperäisessä tai perusmuodossa. Pikemminkin se on osa lukuisia kemiallisia yhdisteitä, jotka sijaitsevat noin 60 tunnetussa mineraalissa.

Yleisimpiä magnesiummineraaleja ovat:

-Dolomita, kalsium- ja magnesiumkarbonaatti, MGCO₃·Varas₃

-Magnesita, magnesiumkarbonaatti, caco₃

-Brucita, magnesiumhydroksidi, Mg (OH)₂

-Carnalita, magnesium- ja kaliumkloridi, MGCL₂· Kcl · h₂JOMPIKUMPI.

Lisäksi se voi olla muiden mineraalien muodossa, kuten:

-Kieserita, magnesiumsulfaatti, MGSO₄· H₂JOMPIKUMPI

-Forsterita, magnesiumsilikaatti, MGSIO₄

-Krystyyli tai asbesti, toinen magnesiumsilikaatti, MG₃Joo₂JOMPIKUMPI₅(VAI NIIN)₄

-Talkki, MG₃Joo₁₄JOMPIKUMPI₁₁₀(VAI NIIN)₂.

Isotoopit

Magnesiumia löytyy luonnosta kolmen luonnollisen isotoopin yhdistelmänä: ²⁴Mg, 79%: n runsaudella; ²⁵Mg, 11%: n runsaudella; ja ²⁶Mg, 10%: n runsaasti. Lisäksi on 19 keinotekoista radioaktiivista isotooppia.

Biologinen paperi

Glykolyysi

Magnesium on olennainen osa kaikille eläville olentoille. Ihmisten päivittäinen saanti on 300 - 400 mg magnesiumia. Sen vartalopitoisuus on 22 - 26 g aikuisessa ihmisessä, joka on keskittynyt pääasiassa luurankoon (60%).

Voi palvella sinua: Turbidimetria

Glykolyysi on reaktiosekvenssi, jossa glukoosi transformoituu pyruvihapoksi, ja nettotuotanto 2 ATP -molekyyliä. Kinaasi -pyruvaatti, heksokinaasi ja kinaasifosfofruktio ovat muun muassa glykolyysin entsyymejä, jotka käyttävät MG: tä aktivaattorina.

DNA

DNA muodostuu kahdella nukleotidiketjulla, joiden rakenteessaan on negatiivisesti ladattu fosfaattiryhmät; Siksi DNA -ketjut kokevat sähköstaattisen torjumisen. Na -ionit⁺, K -k -⁺ ja mg²⁺, Neutraloi negatiiviset varaukset välttäen ketjujen dissosiaatiota.

ATP

ATP -molekyylissä on fosfaattiryhmiä, joilla on negatiivisesti ladattu happiatomeja. Naapurimaiden happiatomien joukossa on sähköinen torjuminen, joka voisi jakaa ATP -molekyylin.

Tätä ei tapahdu, koska magnesium on vuorovaikutuksessa naapurimaiden happiatomien kanssa, muodostaen kelato. Sanotaan, että ATP-MG on ATP: n aktiivinen muoto.

Fotosynteesi

Magnesium on välttämätöntä fotosynteesille, keskusprosessin energian käytössä kasvien avulla. Se on osa klorofylliä, joka esiintyy rakenteessa, joka on samanlainen kuin hemoglobiiniryhmä; Mutta magnesiumiatomilla keskellä rautaa sijasta.

Klorofylli absorboi kevyttä energiaa ja käyttää sitä fotosynteesiin hiilidioksidin ja glukoosin ja happidioksidin muuttamiseen. Myöhemmin glukoosia ja happea käytetään energiantuotannossa.

Organismi

Plasman magnesiumpitoisuuden väheneminen liittyy lihaksen kouristuksiin; sydän- ja verisuonisairaudet, kuten verenpaine; diabetes, osteoporoosi ja muut sairaudet.

Magnesiumioni puuttuu kalsiumkanavien toiminnan säätelyyn hermosoluissa. Korkeissa pitoisuuksissa estävät kalsiumkanavan. Päinvastoin, kalsiumin lasku tuottaa hermoaktivaation sallimalla kalsiumin pääsy soluihin.

Tämä selittäisi tärkeimpien verisuonten seinämien lihassolujen kouristuksen ja supistumisen.

Missä on ja tuotanto

Magnesiumia ei löydy luonnosta perustilassa, mutta se on osa noin 60 mineraalia ja lukuisia yhdisteitä, jotka sijaitsevat meressä, kivissä ja salmuerassa.

Merellä on 0,13% magnesiumpitoisuus. Laajennuksensa vuoksi meri on magnesiumin pääradin säiliö. Muita magnesiumsäiliöitä ovat suuri suolajärvi (Yhdysvallat), 1,1%magnesiumpitoisuudella ja kuollutmerellä, pitoisuudella 3,4%.

Dolomiitti- ja magnesiittien magnesiummineraalit uutetaan niiden suonista perinteisillä kaivosmenetelmillä. Samaan aikaan käytetään karnaliittisuojauksia, joiden avulla muut suolat voivat mennä pintaan pitäen karnaliitin taustalla.

Magnesiumia sisältävä Salmuelas on keskittynyt lammikoihin käyttämällä aurinkoenergiaa.

Magnesium saadaan kahdella menetelmällä: elektrolyysi ja lämpövähennys (Pidgeon -prosessi).

Elektrolyysi

Käytetään elektrolyysiprosesseja sulat suolat, jotka sisältävät tai vedettömiä magnesiumkloridia, käytetään osittain kuivuneet vedettömän magnesiumklorid. Joissakin olosuhteissa luonnon karnaliitin saastumisen välttämiseksi käytetään keinotekoisia.

Voit myös hankkia magnesiumkloridin Dow -yrityksen suunnitteleman menettelyn mukaisesti. Vesi sekoitetaan flokkulaattorissa hieman kalsinoidun dolomiittimalmin kanssa.

Seoksessa läsnä oleva magnesiumkloridi transformoituu Mg: ksi (OH)₂ Lisäämällä kalsiumhydroksidia seuraavan reaktion mukaan:

Mgcl₂    +     CA (OH)₂    → Mg (OH)₂       +        Kacl₂

Sadettava magnesiumhydroksidi käsitellään suolahapolla, tuottaen magnesiumia ja vesikloridia, kemiallisen reaktion mukaisesti:

Mg (OH)₂     +       2 HCL → MGCL₂     +       2 h₂JOMPIKUMPI

Sitten magnesiumkloridi altistetaan kuivumisprosessille, joka saavuttaa 25% nesteytyksen, suorittamalla kuivumisen valimoprosessin aikana. Elektrolyysi suoritetaan lämpötilassa, joka vaihtelee välillä 680 - 750 ºC.

Mgcl₂      → Mg+Cl₂

Diatominen kloori syntyy anodissa ja sulaa magnesium kelluvia suolojen yläosassa, missä se kerätään.

Lämmönvähennys

Höyryt talletut magnesiumkiteet. Lähde: Warut Roonguthai [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0)] Pidgeon-prosessissa maa ja kalsinoidut dolomiitti sekoitetaan hienoksi jauhetun ferrosilicion kanssa ja asetetaan lieriömäiseen nikkeli-kromi-hydroon. Saavutukset sijoitetaan uuniin ja ovat sarjoissa kondensaattoreita, jotka sijaitsevat uunin ulkopuolella.

Voi palvella sinua: Van der Waals -voimat

Reaktio tapahtuu lämpötilassa 1200 ºC ja matalassa paineessa 13 Pa. Magnesiumkiteet vetäytyvät lauhduttimista. Tuotettu vaahto kerätään palautusten taustasta.

2 CaO +2 MGO +Si → 2 mg (kaasu) +Ca₂Sitoa₄ (ihmisjäte)

Kalsium- ja magnesiumoksidit tuotetaan kalsiumin ja dolomitan läsnä olevien kalsium- ja magnesiumkarbonaattien kalsinoimalla.

Reaktiot

Magnesium reagoi voimakkaasti happojen kanssa, etenkin oksasidien kanssa. Sen reaktio typpihapon kanssa tuottaa magnesiumnitraattia, MG (ei₃-A₂. Samalla tavalla se reagoi suolahapon kanssa magnesium- ja vetykaasukloridin tuottamiseksi.

Magnesium ei reagoi alkalin kanssa, kuten natriumhydroksidi. Huoneen lämpötilassa peitetään magnesiumoksidikerros, liukenematon veteen, mikä suojaa sitä korroosiolta.

Muodostavat kemiallisia yhdisteitä muun muassa kloorin, hapen, typen ja rikin kanssa. Se on erittäin reaktiivinen hapen kanssa korkeissa lämpötiloissa.

Sovellukset

- Perusmagnesium

Seokset

Magnesiumseoksia on käytetty lentokoneissa ja autoissa. Jälkimmäisillä on vaatimus epäpuhtauskaasujen säteilyjen hallitsemiseksi, moottoriajoneuvojen painon vähentyminen.

Magnesiumsovellukset perustuvat niiden alhaiseen painoon, korkeaan vastus- ja valmistusseosten helppoon. Sovelluksia ovat käsin työkalut, urheiluartikkelit, kamerat, laitteet, matkatavarakehykset, autoosat, ilmailualan artikkelit.

Magnesiumseoksia käytetään myös alueellisten lentokoneiden, rakettien ja satelliittien valmistuksessa sekä valokuvien valmistuksessa.

Metallurgia

Magnesiumia lisätään pienellä määrällä sulan valkoisen raudan kanssa, mikä parantaa saman resistenssin ja muokattavuuden. Lisäksi kalkin kanssa sekoitettua magnesiumia injektoidaan nestemäiseen korkeaan uunirautaan, mikä parantaa teräksen mekaanisia ominaisuuksia.

Magnesium puuttuu titaanin, uraanin ja hafnion tuotantoon. Se toimii vähentävänä aineena Titanium -tetrakloridissa Kroll -prosessissa titaanin perustamiseksi.

Sähkökemia

Magnesiumia käytetään kuivassa paalussa, joka toimii anodina ja hopeakloridina kuten katodi. Kun magnesium laitetaan sähköiseen kosketukseen teräksen kanssa veden läsnä ollessa, se syövyttää uhrauksellisella tavalla, jättäen ehjää terästä.

Tämän tyyppistä terässuojaa on aluksissa, varastosäiliöissä, vedenlämmittimissä, siltarakenteissa jne.

Pyrotekniikka

Pölyn tai nauhojen magnesium palaa, säteilemällä erittäin voimakasta valkoista valoa. Tätä kiinteistöä on käytetty sotilaallisissa pyroteknioissa tulipalojen tai valaistuksen tuottamiseksi soihdut.

Sen hienosti jaettu kiinteä kiinteä kiinteä kiinteä aine on käytetty polttoainekomponenttina, etenkin rakettien kiinteissä potkurissa.

- Yhdisteet

Magnesiumkarbonaatti

Sitä käytetään kattiloiden ja putkien lämpöeristiminä. Koska se on hygroskooppinen ja vesiliukoinen.

Magnesiumhydroksidi

Sillä on levitys palon hidastimena. Vesiin liuennettu muodostaa magnesian tunnetun maidon, valkeahko suspensio, jota on käytetty antasidina ja laksatiivina.

Magnesiumkloridi

Sitä käytetään sementin valmistuksessa korkean lujuuden lattialle, samoin kuin lisäaineen tekstiilien valmistuksessa. Lisäksi sitä käytetään soijamaiton flokkulanttina tofun tuotantoon.

Magnesiumoksidi

Sitä käytetään tulenkestävien tiilien valmistuksessa korkeiden lämpötilojen ja lämpö- ja sähköeristimen kestämiseksi. Sitä käytetään myös laksatiivisena ja antasidina.

Magnesiumsulfaatti

Sitä käytetään teollisesti sementin ja lannoitteiden, parkittujen ja värjäytyneiden tekemiseen. Se on myös kuivausaine. Epsom -suola, MGSO₄· 7H₂Tai sitä käytetään puhdistusaineena.

- Mineraalit

talkki

Sinulla on alhaisempi kovuuskuvio (1) MOHS -asteikolla. Se toimii paperin ja pahvin valmistuksen täyttämisenä sekä ihon ärsytyksen ja nesteytyksen estämiseksi. Sitä käytetään lämmön resistenttien materiaalien valmistuksessa ja monien kosmetiikan perustana käyttävät jauheita.

Krystyyli tai asbesti

Sitä on käytetty lämpöeristimenä ja rakennusteollisuudessa kattojen valmistukseen. Tällä hetkellä sitä ei käytetä, koska ne ovat sen keuhkojen syöpää aiheuttavia kuituja.

Viitteet

1. Mathews, c. K -k -., Van Holde, K. JA. Ja ahern, k. G. (2002). Biokemia. 3^was Painos. Toimitus Pearson Education, S.-Lla.
2. Wikipedia. (2019). Magnesium. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
3. Clark j. (2012). Metallinen sidos. Talteenotettu: Chemguide.yhteistyö.Yhdistynyt kuningaskunta
4. Runko a. W -. (1917). Magnesiumin kiderakenne. Amerikan yhdysvaltojen kansallisen tiedeakatemian julkaisut, 3 (7), 470-473. Doi: 10.1073/PNA: t.3.7.470
5. Timothy p. Hanusa. (7. helmikuuta 2019). Magnesium. Encyclopædia britannica. Toipunut: Britannica.com
6. Hangzhoum Network Technology Co. (2008). Magnesium. Palautettu: Lookchem.com