Магний применение егэ

Физические свойства

Магний Mg — это щелочной металл. Серебристо-белый, относительно мягкий, пластичный, ковкий металл. На воздухе покрыт оксидной пленкой. Сильный восстановитель.

Относительная молекулярная масса M_r = 24,305; относительная плотность для твердого и жидкого состояния d = 1,737; t_пл = 648º C; t_кип = 1095º C.

Способ получения 

1. В результате электролиза расплава хлорида магния образуются магний и хлор :

MgCl₂ = Mg↓ + Cl₂↑

2. Нитрид магния разлагается при 700 — 1500º С образуя магний и азот:

Mg₃N₂ = 3Mg + N₂

3. Оксид магния легко восстанавливается углеродом при температуре выше 2000º С, образуя магний и угарный газ:

MgO + C = Mg + CO

4. Оксид магния также легко восстанавливается кальцием при 1300º С с образованием магния и оксида кальция:

MgO + Ca = CaO + Mg

Качественная реакция

Качественной реакцией для магния является взаимодействие соли магния с любой сильной щелочью, в результате которой происходит выпадение студенистого осадка:

1. Хлорид магния взаимодействует с гидроксидом калия и образует гидроксид магния и хлорид калия:

MgCl₂ + 2KOH = Mg(OH)₂ + 2KCI

Химические свойства

1. Магний — сильный восстановитель. Поэтому он реагирует почти со всеми неметаллами:

1.1. Магний взаимодействует с азотом при 780 — 800º С образуя нитрид магния:

3Mg + N₂ = Mg₃N₂

1.2. Магний сгорает в кислороде (воздухе) при 600 — 650º С с образованием оксида магния:

2Mg + O₂ = 2MgO

1.3. Магний активно реагирует при комнатной температуре с влажным хлором. При этом образуется хлорид магния:

Mg + Cl₂ = MgCl₂

1.4. С водородом магний реагирует при температуре 175º C, избыточном давлении и в присутствии катализатора MgI₂ с образованием гидрида магния:

Mg + H₂ = MgH₂

2. Магний активно взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Магний реагирует с горячей водой. Взаимодействие магния с водой приводит к образованию гидроксида магния и газа водорода:

Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂↓ + H₂↑

2.2. Магний взаимодействует с кислотами:

2.2.1. Магний реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид магния и водород:

Mg  +  2HCl  =  MgCl₂  +  H₂ ↑

2.2.2. Реагируя с разбавленной азотной кислотой магний образует нитрат магния, оксид азота (I) и воду:

4Mg + 10HNO₃= 4Mg(NO₃)₂ + 2N₂O↑ + 5H₂O

2.2.3. В результате реакции сероводородной кислоты и магния при 500º С образуется сульфид магния и водород:

Mg + H₂S = MgS + H₂

2.3. Магний вступает в реакцию с газом аммиаком при 600 — 850º С. В результате данной реакции образуется нитрид магния и водород:

3Mg + 2NH₃ = Mg₃N₂ + 3H₂

2.4.  Магний может вступать  в реакцию с оксидами:

2.4.1. В результате взаимодействия магния и оксида азота (IV) при температуре 150º С в вакууме, в этилацетилене образуется нитрат магния и оксид азота (II):

Mg + 4NO₂ = Mg(NO₃)₂↓ + 2NO 

2.4.2. Магний взаимодействует с оксидом кремния при температуре ниже 800º С в атмосфере водорода образуя силицид магния и оксид магния:

4Mg + SiO₂ = Mg₂Si + MgO,

а если температуру поднять до 1000º С, то в результате реакции образуется кремний и оксид магния:

2Mg + SiO₂ = Si + 2MgO 

 

История открытия

Новая эра развития химии началась в XVII веке. В этот период химик из Англии по фамилии Гро совершил открытие, приблизившее учёных к выделению магния. В 1695 г. во время выпаривания эпсомской минеральной воды он получил горькую соль, обладавшую свойством слабительного.

Через несколько лет исследования показали, что взаимодействие вещества с содой и карбонатом калия даёт белый рыхлый порошок. Этот же результат был получен во время прокаливания минерала, который был найден рядом с городом Магнезия в Греции. Из-за этого сходства соль стали назвать белой магнезией.

Непосредственно магний впервые был получен Хэмфри Дэви в 1808 г. Учёный проводил электролиз белой магнезии, в которую он добавил небольшое количество воды и ртутной окиси. Эта реакция привела к образованию амальгамы металлического вещества. Полученный металл после выведения получил название «магний».

Следует отметить, что реактив имел различные примеси. Чистый элемент в 1829 г. вывел французский химик Антуан Александр Брутус Бюсси.

Определение и физическая характеристика

Вещество является представителем II группы периодической системы химических элементов.

Ему можно дать следующую характеристику:

• Магний принято обозначать Mg.
• Атомный номер вещества 12.
• Молярная масса элемента составляет 24,305 атомных единиц.
• Заряд ядра равен 12.
• В каждом атоме число электронов — 12.
• Кристаллическая решётка вещества имеет α-форму Ca гранецентрированная кубическая. Она отличается устойчивостью при обычной температуре.
• Плотность — 1,738 г/см³.
• Плавится металл при температуре 650 °C.
• Кипит вещество при 1090 °C.
• Чистый элемент отличается пластичностью. Его можно легко прессовать, прокатывать и резать.

Реагент в компактном состоянии представляет собой блестящий металл серебристо-белого цвета. Под воздействием воздуха он тускнеет, так как на поверхности образуется плёнка окиси.

Горит металлический реагент ослепительным пламенем белого цвета. Скорость, с которой вспыхивает вещество, во много раз превосходит скорость одёргивания руки. Из-за этого физического свойства магния человеку, поджигающему элемент, необходимо соблюдать все положенные правила техники безопасности. В противном случае, он получит серьёзный ожог кожи. Для наблюдения за процессом горения следует использовать тёмные очки или стекло. Без этих мер предосторожности повышает риск получения ожога сетчатки, который приводит к временной слепоте.

Химические свойства

Все стабильные соединения элемента имеют валентность равную двум, а электронная формула магния или схематичное строение его атома имеет вид: 1s2 2s2 2p6 3s2.

Даже при нагревании до 350 °C компактный магний подвергается незначительному окислению, поскольку он покрыт оксидной плёнкой. Горит реагент при температуре от 600 до 650 °C, при этом образуются оксид и нитрит элемента. Нитрит также можно получить, нагрев вещество до 500 °C в азотной среде.

Элемент относится к активным веществам. Кроме того, выделяют следующие химические свойства магния:

• Не вступает в реакцию с холодной водой, которая не насыщена воздухом.
• Постепенно вытесняет водород из кипятка.
• С водяным паром реагирует при температуре не ниже 400 °C.
• В жидком виде выделяет из влажного воздуха водород, поглощая его.
• Застывая, элемент практически полностью выводит водород.
• При нагревании водородной атмосферы до 400−500 °С вещество вступает в реакцию с ней, образуя гидрид магния.
• Вытесняет большую часть металлических элементов из растворов их солей, образованных на основании воды.
• В холодных условиях, соединяясь с влажным хлором, образует хлорид магния.
• В нагретом состоянии вступает в реакцию с галогенами.
• Большая часть солей элемента хорошо растворяется в воде.
• При контакте с едкими щелочами выпадает осадок, образованный из растворов солей магния.
• При пониженной температуре не вступает в реакцию с водными щелочными растворами, но подвержен растворению в гидрокарбонатах щелочных металлических реагентов и аммониевых солей.
• Не растворяется в концентрированной серной кислоте.
• От растворения в плавиковой кислоте защищён плёнкой из устойчивого фторида.
• Взаимодействует с разбавленными минеральными кислыми соединениями при низких температурах.

Реагент представляет собой сильный восстановитель. Нагретый магний вытесняет некоторые металлы и неметаллы из оксидов и галогенидов. Существует множество металлоорганических соединений вещества, которые делают его одним из важнейших элементов органического синтеза.

Реагент легко создаёт сплавы со многими металлами, а потому на нём основывается производство множества очень важных лёгких материалов.

Нахождение в природе

Земля очень богата магнием. Всего шесть химических реагентов встречаются в природе чаще, чем это вещество. Большая часть элемента находится в мантии планеты, в земной коре его меньше. Чаше всего его обнаруживают в основных породах и граните. И также элемент содержится в различных минералах, образованных магмой.

В основном чистый магний добывают из трёх минералов:

• карналлита;
• доломита;
• магнезита.

В России самые большие залежи магнезита находятся на Среднем Урале и в Оренбургской области. Карналлит добывается около города Соликамска, следует отметить, что это месторождение самое крупное в мире. Наиболее распространённый минерал доломит встречается в Московской и Ленинградской областях, а также других регионах страны.

В биологической среде планеты соединения магния постоянно перемещаются и изменяются. Лишь малая часть элемента задерживается в круговороте веществ, происходящем на материках, большое количество реагента уносится реками в океан. Несмотря на то что по содержанию в морской воде магний уступает только натрию, непосредственно сама жидкость не имеет насыщения элементом, а его соли в открытом океане не выпадают в осадок.

Вещество в составе различных соединений накапливается в солях, остающихся после того, как из лагун испаряется вода.

Получение в промышленности

В промышленных условиях для получения магния чаще всего применяют электролиз безводного хлорида или обезвоженного карналлита. Процесс проходит следующим образом:

1. Электролиз проходит при температуре от 720 до 750 °C.
2. По мере выделения элементов состав ванны корректируется, часть электролита при этом удаляется, а сырьё добавляется.
3. Расплавленный искомый металл всплывает на поверхность, и его регулярно извлекают.
4. Полученное вещество содержит много примесей. Для очистки элемент проходит рафинирование в специальных печах под слоем флюсов.
5. Очищенный металл разливают в изложницы.
6. Следующая очистка заключается в том, что реагент сублимируют несколько раз в вакууме.

Кроме этого метода, на производстве применяются металлотермический и углетермический способы получения магния. В первом случае брикеты из раскалённого и разложившегося доломита смешивают с восстановителем и нагревают в вакууме при температуре 1300 °C. Полученные в результате магниевые пары образуют конденсат, когда температура опускается до 400−500 °С. Чтобы очистить металл, применяют переплавку под флюсом или в вакууме. Чистый элемент разливают в изложницы.

При использовании второго метода брикеты, состоящие из угля и магниевой окиси, разогревают в электрических печах до 2100 °C. Превратившийся в пар металл отгоняют и конденсируют.

Также вещество добывают из морской воды. Для этого сырьё в очень больших баках смешивают с суспензией гидроксида кальция, который получают, перемалывая морские раковины. В результате происходящей химической реакции образуется особая суспензия, которая после высыхания становится хлоридом магния. После этого продукт подвергают электролитическим процессам.

Кроме морской воды, для выгонки магния может использоваться вода некоторых соленых озер. В Российской Федерации такие озёра находятся в Крыму, Поволжье и других регионах.

Применение вещества

Наибольшее количество металла потребляет металлургия. На его основе создаётся множество сплавов. Часто вещество используют в металлотермических процессах, чтобы получить редкие металлы, а также те, которые трудно восстановить. Применяется реагент для раскисления и десульфурации металлических веществ. Различные порошковые смеси на основе магния используются в качестве осветительных и зажигательных.

Соединения, содержащие реагент, нашли широкое применение в различных сферах жизнедеятельности. К примеру, в медицине, лекарства с магнием позволяют избавить пациентов от спазмов и судорог, успокоить нервы и так далее.

Магний в организмах

Магний содержится во всех растениях и животных. Вещество концентрируется в некоторых морских организмах. Максимальное количество металлического элемента содержится в известковых губках — до 4%.

Входит этот реагент и в состав хлорофилла зелёных растений. В общей сложности на их долю приходится 100 миллиардов тонн вещества. Учёные обнаружили магний во всех компонентах, необходимых клеткам живых организмов для существования. Этот элемент запускает многие ферменты и позволяет хромосомам и коллоидным системам растений сохранять стабильность. Кроме того, реагент поддерживает в клетках тургорное давление. Благодаря магнию растения лучше поглощают и усваивают находящийся в земле фосфор.

Люди и животные получают металлический элемент с пищей. Суточная норма потребления для человека составляет от 0,3 до 0,5 г. У детей и беременных женщин потребность в веществе несколько выше. У здорового человека в крови должно содержаться около 4,3 мг/% магния. В организме основным потребителем реагента является печень, но большая часть поглощённого ею металла постепенно переходит в кости и мышцы.

Переизбыток и недостаток

Магний практически безвреден для организма, хотя некоторым его соединениям и присвоен II класс опасности. В основном же металл в разных видах приносит лишь пользу. А страдают люди, животные и растения чаще всего от недостатка или переизбытка вещества.

Когда металла в организме слишком мало, увеличивается риск развития сахарного диабета, болезней почек и кишечника. У людей, страдающих от недостатка микроэлемента, часто болит голова, начинается бессонница, появляются спазмы мышц, быстро наступает утомление. При отсутствии лечения это может привести к различным более серьёзным заболеваниям, повышается возможность заболеть раком.

Прежде чем приступать к восстановлению уровня вещества в организме, необходимо проконсультироваться с врачом и установить степень потребности в веществе. После сдачи анализов доктор назначит переменный или постоянный на протяжении какого-то времени приём соответствующих лекарственных препаратов, принимать которые следует строго по инструкции.

При переизбытке микроэлемента у людей появляются следующие болезни:

• артрит;
• нарушение речи;
• тошнота;
• сонливость;
• и так далее.

Когда в почве содержится недостаточное количество вещества, у растений начинается мраморность листвы и хлороз. Отсутствие магния в рационе вызывает у крупного рогатого скота травяную тетанию.

Магний относится к жизненно необходимым микроэлементам. Сложно переоценить роль этого вещества в животных и растительных организмах. Его отсутствие в достаточном количестве способно возбудить множество заболеваний.

Глоссарий. Химия

Магний, свойства атома, химические и физические свойства.

Mg 12  Магний 

24,304-24,307     1s² 2s² 2p⁶ 3s²

Магний — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 12. Расположен во 2-й группе (по старой классификации — главной подгруппе второй группы), третьем периоде периодической системы.

Изотопы и модификации магния

Свойства магния (таблица): температура, плотность, давление и пр.

Физические свойства магния

Химические свойства магния. Взаимодействие магния. Реакции с магнием

Получение магния

Применение магния

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Атом и молекула магния. Формула магния. Строение магния:

Магний (лат. Magnesium, от др.-греч. βαρύς – «тяжёлый») – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Mg и атомным номером 12. Расположен в 2-й группе (по старой классификации — главной подгруппе второй группы), третьем периоде периодической системы.

Магний – щёлочноземельный металл. Относится к группе лёгких, цветных металлов.

Магний обозначается символом Mg.

Как простое вещество магний при нормальных условиях представляет собой лёгкий, ковкий металл серебристо-белого цвета.

Молекула магния одноатомна.

Химическая формула магния Mg.

Электронная конфигурация атома магния 1s² 2s² 2p⁶ 3s². Потенциал ионизации (первый электрон) атома магния равен 737,75 кДж/моль (7,646236(4) эВ).

Строение атома магния. Атом магния состоит из положительно заряженного ядра (+12), вокруг которого по трем атомным оболочкам движутся 12 электронов. При этом 10 электронов находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем. Поскольку магний расположен в третьем периоде, оболочек всего три. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома магния – на 3s-орбитали находится два спаренных электрона. В свою очередь ядро атома магния состоит из 12 протонов и 12 нейтронов. Магний относится к элементам s-семейства.

Радиус атома магния (вычисленный) составляет 145 пм.

Атомная масса атома магния составляет 24,304-24,307 а. е. м.

Изотопы и модификации магния:

Свойства магния (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

Подробные сведения на сайте ChemicalStudy.ru

100	Общие сведения
101	Название	Магний
102	Прежнее название
103	Латинское название	Magnesium
104	Английское название	Magnesium
105	Символ	Mg
106	Атомный номер (номер в таблице)	12
107	Тип	Металл
108	Группа	Щёлочноземельный, лёгкий, цветной металл
109	Открыт	Джозеф Блэк, Шотландия, 1755 г., Хемфри Дэви, Великобритания, 1808 г., Антуан Александр Брутус Бюсси, Франция, 1829 г.
110	Год открытия	1755 г.
111	Внешний вид и пр.	Лёгкий, ковкий, серебристо-белый металл
112	Происхождение	Природный материал
113	Модификации
114	Аллотропные модификации
115	Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116	Конденсат Бозе-Эйнштейна
117	Двумерные материалы
118	Содержание в атмосфере и воздухе (по массе)	0 %
119	Содержание в земной коре (по массе)	2,9 %
120	Содержание в морях и океанах (по массе)	0,13 %
121	Содержание во Вселенной и космосе (по массе)	0,06 %
122	Содержание в Солнце (по массе)	0,07 %
123	Содержание в метеоритах (по массе)	12 %
124	Содержание в организме человека (по массе)	0,027 %
200	Свойства атома
201	Атомная масса (молярная масса)*	24,304-24,307 а. е. м. (г/моль)
202	Электронная конфигурация	1s2 2s2 2p6 3s2
203	Электронная оболочка	K2 L8 M2 N0 O0 P0 Q0 R0
204	Радиус атома (вычисленный)	145 пм
205	Эмпирический радиус атома*	150 пм
206	Ковалентный радиус*	141 пм
207	Радиус иона (кристаллический)	Mg2+ 71 (4) пм, 86 (6) пм, 103 (8) пм (в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)
208	Радиус Ван-дер-Ваальса	173 пм
209	Электроны, Протоны, Нейтроны	12 электронов, 12 протонов, 12 нейтронов
210	Семейство (блок)	элемент s-семейства
211	Период в периодической таблице	3
212	Группа в периодической таблице	2-ая группа (по старой классификации – главная подгруппа 2-ой группы)
213	Эмиссионный спектр излучения
300	Химические свойства
301	Степени окисления	0, +2
302	Валентность	II
303	Электроотрицательность	1,31 (шкала Полинга)
304	Энергия ионизации (первый электрон)	737,75 кДж/моль (7,646236(4) эВ)
305	Электродный потенциал	Mg2+ + 2e– → Mg, Eo = -2,363 В
306	Энергия сродства атома к электрону	-40(19) кДж/моль (-0,4(2) эВ)
400	Физические свойства
401	Плотность	1,738 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело), 1,584 г/см3 (при температуре плавления 650 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость), 1,57 г/см3 (при 651 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества –жидкость)
402	Температура плавления	650 °C (923 K, 1202 °F)
403	Температура кипения	1090 °C (1363 K, 1994 °F)
404	Температура сублимации
405	Температура разложения
406	Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407	Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)*	8,48 кДж/моль
408	Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)*	128 кДж/моль
409	Удельная теплоемкость при постоянном давлении	0,983 Дж/г·K (при 25 °C), 1,6 Дж/г·K (при 100 °C), 1,31 Дж/г·K (при 650 °C)
410	Молярная теплоёмкость*	24,869 Дж/(K·моль)
411	Молярный объём	13,984 см³/моль
412	Теплопроводность	156 Вт/(м·К) (при стандартных условиях), 156 Вт/(м·К) (при 300 K)
500	Кристаллическая решётка
511	Кристаллическая решётка #1
512	Структура решётки	Гексагональная плотноупакованная
513	Параметры решётки	a = 3,2029 Å, c = 5,2000 Å
514	Отношение c/a	1,624
515	Температура Дебая	318 К
516	Название пространственной группы симметрии	P63/mmc
517	Номер пространственной группы симметрии	194
900	Дополнительные сведения
901	Номер CAS	7439-95-4

Примечание:

201* Указан диапазон значений атомной массы в связи с различной распространённостью изотопов данного элемента в природе.

205* Эмпирический радиус атома магния согласно [1] составляет 160 пм.

206* Ковалентный радиус магния согласно [1] и [3] составляет 141±7 пм и 136 пм соответственно.

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔH_пл) магния согласно [3] составляет 9,20 кДж/моль.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔH_кип) магния согласно [3] составляет 131,8 кДж/моль.

410* Молярная теплоемкость магния согласно [3] составляет 24,90 Дж/(K·моль).

Физические свойства магния:

Химические свойства магния. Взаимодействие магния. Реакции с магнием:

1. Реакция взаимодействия магния и водорода:

Mg + H₂ → MgH₂ (t = 175 °C, kat = MgI₂).

В результате реакции образуются гидрид магния. Реакция протекает при избыточном давлении.

2. Реакция окисления кислородом магния:

2Mg + O₂ → 2MgO (t =  600-650 °C).

В результате реакции образуется оксид магния. В ходе реакции сгорает магний на воздухе.

3. Реакция взаимодействия магния и хлора:

Mg + Cl₂ → MgCl₂.

В результате реакции образуются хлорид магния.

4. Реакция взаимодействия магния и кремния:

2Mg + Si  → Mg₂Si (t°).

В результате реакции образуются силицид магния. Реакция протекает при сплавлении реакционной смеси.

5. Реакция взаимодействия магния и азота:

3Mg + N₂ → Mg₃N₂ (t = 700-800 °C).

В результате реакции образуются нитрид магния.

6. Реакция взаимодействия магния и фосфора:

3Mg + 2P → Mg₃P₂.

В результате реакции образуются фосфид магния.

7. Реакция взаимодействия бора и магния:

2B + 3Mg → Mg₃B₂ (t°).

В результате реакции образуются борид магния.

8. Реакция взаимодействия висмута и магния:

2Bi + 3Mg → Mg₃Bi₂ (t = 300-400 °C).

В результате реакции образуются висмутид магния.

9. Реакция взаимодействия сурьмы и магния:

2Sb + 3Mg → Mg₃Sb₂ (t ≈ 650 °C).

В результате реакции образуются стибид магния.

10. Реакция взаимодействия магния и воды:

Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂.

В результате реакции образуются гидроксид магния и водород. В ходе реакции используется горячая вода.

11. Реакция взаимодействия оксида бериллия и магния:

BeO + Mg → MgO + Be (t = 700-800 °C).

В результате реакции образуются оксид магния и бериллий.

12. Реакция взаимодействия оксида азота (I) и магния:

N₂O + Mg → N₂ + MgO (t ≈ 500°C).

В результате реакции образуются азот и оксид магния.

13. Реакция взаимодействия оксида азота (II) и магния:

2NO + 2Mg → N₂ + 2MgO (t ≈ 500 °C).

В результате реакции образуются азот и оксид магния.

14. Реакция взаимодействия магния и тетраоксида диазота:

Mg + 2N₂O₄ → Mg(NO₃)₂ + 2NO (t = 150 °C).

В результате реакции образуются нитрат магния и оксид азота.

15. Реакция взаимодействия оксида лития и магния:

Li₂O + Mg → 2Li + MgO (t = 800 °C).

В результате реакции образуются литий и оксид магния.

16. Реакция взаимодействия оксида лития, магния и водорода:

Li₂O + Mg + H₂ → 2LiH + MgO (t = 450-500 °C).

В результате реакции образуются гидрид лития и оксид магния.

17. Реакция взаимодействия оксида бора и магния:

B₂O₃ + 6Mg → Mg₃B₂ + 3MgO (t = 750-900 °C),

B₂O₃ + 3Mg → 2B + 3MgO (t°).

В результате реакции образуются в первом случае – борид магния и оксид магния, во втором – бор и оксид магния.

Вторая реакция представляет собой метод получения аморфного бора. Полученный бор – бор Муассана, чистота 95-98 %.

18. Реакция взаимодействия оксида углерода и магния:

CO₂ + 2Mg → 2MgO + C (t ≈ 500 °C).

В результате реакции образуются оксид магния и углерод. В ходе реакции происходит сжигание магния в среде углекислого газа.

19. Реакция взаимодействия оксида кремния и магния:

SiO₂ + 2Mg → Si + 2MgO (t ≈ 1000 °C),

SiO₂ + 4Mg → Mg₂Si + 2MgO (t = 800 °C).

В результате реакции образуются в первом случае – кремний и оксид магния. Первая реакция представляет собой лабораторный метод получения кремния осуществляют следующем образом: смесь сухого песка и измельченного магния зажигают магниевой лентой.

Во втором случае в результате реакции образуются силицид магния и оксид магния. Реакция протекает при температуре не более 800°C в атмосфере водорода.

20. Реакция взаимодействия оксида кальция, водорода и магния:

CaO + H₂ + Mg → CaH₂ + MgO (t = 800-900 °C).

В результате реакции образуются гидрид кальция и оксид магния.

21. Реакция взаимодействия магния и бромоводорода:

Mg + 2HBr → MgBr₂ + H₂.

В результате реакции образуются бромид магния и водород. В ходе реакции используется разбавленный раствор бромоводорода.

22. Реакция взаимодействия магния и фтороводорода:

Mg + 2HF → MgF₂ + H₂.

В результате реакции образуются фторид магния и водород. В ходе реакции используется разбавленный раствор фтороводорода.

23. Реакция взаимодействия магния и сероводорода:

Mg + H₂S → MgS + H₂ (t = 500 °C).

В результате реакции образуются сульфид магния и водород.

24. Реакция взаимодействия магния и азотной кислоты:

5Mg + 12HNO₃ → 5Mg(NO₃)₂ + N₂ + 6H₂O,

4Mg + 10HNO₃ → 4Mg(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O,

2Mg + 6HNO₃ → 2Mg(NO₃)₂ + N₂O + NO + 3H₂O.

В результате реакции образуются в первом случае – нитрат магния, азот и вода, во втором – нитрат магния, оксид азота (I) и вода, в третьем – нитрат магния, оксид азота (I), оксид азота (II) и вода. В ходе реакции в первом и втором случае применяется разбавленная азотная кислота, в третьем – 30%-й раствор азотной кислоты.

25. Реакция взаимодействия магния и ортофосфорной кислоты:

3Mg + 2H₃PO₄ → Mg₃(PO₄)₂ + 3H₂.

В результате реакции образуются ортофосфат магния и водород. При этом в ходе реакции используется разбавленный раствор ортофосфорной кислоты.

Аналогичные реакции проходят и с другими кислотами.

26. Реакция взаимодействия магния и аммиака:

3Mg + 2NH₃ → Mg₃N₂ + 3H₂ (t = 600-850 °C).

В результате реакции образуются нитрид магния и водород.

27. Реакция взаимодействия фторида бериллия и магния:

BeF₂ + Mg → MgF₂ + Be (t = 700-750 °C).

В результате реакции образуются фторид магния и бериллий.

28. Реакция взаимодействия фторида кремния и магния:

SiF₄ + 2Mg → Si + 2MgF₂ (t = 500-600 °C).

В результате реакции образуются кремний и фторид магния. В ходе реакции применяется примесь – силицид магния Mg₂Si.

29. Реакция взаимодействия карбоната лития и магния:

Li₂CO₃ + Mg → 2Li + MgO + CO₂ (t = 550-600 °C).

В результате реакции образуются литий, оксид магния и оксид углерода.

30. Реакция взаимодействия магния и карбоната рубидия:

3Mg + Rb₂CO₃ → 2Rb + 3MgO + C (t°).

В результате реакции образуются рубидий, оксид магния и углерод. Этим методом добывают рубидий.

31. Реакция взаимодействия карбида кремния и магния:

2SiC + 5Mg → 2Mg₂Si + MgC₂ (t ≈ 700°C).

В результате реакции образуются силицида магния и карбида магния.

32. Реакция взаимодействия хлорида олова и магния:

SnCl₂ + Mg → MgCl₂ + Sn (t = 200-300 °C).

В результате реакции образуются хлорид магния и олово.

33. Реакция взаимодействия хлорида ванадия и магния:

2VCl₃ + 3Mg → 2V + 3MgCl₂.

В результате реакции образуются ванадий и хлорид магния.

34. Реакция взаимодействия хлорида железа и магния:

2FeCl₃ + 3Mg → 2Fe + 3MgCl₂ (t = 300-400 °C).

В результате реакции образуются железо и хлорид магния.

35. Реакция взаимодействия хлорида титана и магния:

TiCl₄ + 2Mg → Ti + 2MgCl₂ (t = 800-850 °C).

В результате реакции образуются титан и хлорид магния. В ходе реакции используется магний в виде расплава. Реакцию проводят при температуре в отсутствие воздуха в атмосфере аргона.

36. Реакция взаимодействия хлорида гафния и магния:

HfCl₄ + 2Mg → Hf + 2MgCl₂ (t = 650-700 °C).

В результате реакции образуются гафний и хлорид магния.

37. Реакция взаимодействия хлорида циркония и магния:

ZrCl₄ + 2Mg → Zr + 2MgCl₂ (t ≈ 700 °C).

В результате реакции образуются цирконий и хлорид магния.

38. Реакция взаимодействия хлорида тантала и магния:

2TaCl₅ + 5Mg → 2Ta + 5MgCl₂ (t ≈ 750°C).

В результате реакции образуются тантал и хлорид магния.

39. Реакция взаимодействия хлорида ванадия, оксида углерода и магния:

2VCl₃ + 12CO + 4Mg → Mg[V(CO)₆]₂ + 3MgCl₂ (t ≈ 135 °C).

В результате реакции образуются гексакарбонилванадат магния и хлорид магния. Реакция протекает в пиридине при температуре около 135°C и избыточном давлении.

40. Реакция взаимодействия сульфата бериллия, воды и магния:

2BeSO₄ + 2H₂O + Mg → Be₂(OH)₂SO₄ + MgSO₄ + H₂.

В результате реакции образуются гидроксосульфат бериллия, сульфат магния и водород.

41. Реакция взаимодействия сульфида титана и магния:

TiS₂ + 2Mg → 2MgS + Ti (t ≈ 1000 °C).

В результате реакции образуются сульфид магния и титан. Реакция протекает в атмосфере аргона.

42. Реакция взаимодействия тетрабората натрия и магния:

Na₂B₄O₇ + 6Mg → 4B + 6MgO + Na₂O (t ≈ 600 °C).

В результате реакции образуются аморфный бор, оксид магния и оксид натрия.

43. Реакция взаимодействия магния и пентана:

10Mg + 3C₅H₁₂ → 5Mg₂C₃ + 18H₂ (t = 700 °C).

В результате реакции образуются карбид магния и водород. Реакция протекает при нагревании до температуры не более 700°C.

44. Реакция взаимодействия магния и циклопентадиена:

Mg + 2C₅H₆ → Mg(C₅H₅)₂ + H₂.

В результате реакции образуются циклопентадиенил магния и водород.

45. Реакция взаимодействия магния и ацетилена:

Mg + C₂H₂ → MgC₂ + H₂ (t = 400 °C).

В результате реакции образуются карбид магния и водород.

Получение магния:

Применение магния:

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

1. 1. Водород
2. 2. Гелий
3. 3. Литий
4. 4. Бериллий
5. 5. Бор
6. 6. Углерод
7. 7. Азот
8. 8. Кислород
9. 9. Фтор
10. 10. Неон
11. 11. Натрий
12. 12. Магний
13. 13. Алюминий
14. 14. Кремний
15. 15. Фосфор
16. 16. Сера
17. 17. Хлор
18. 18. Аргон
19. 19. Калий
20. 20. Кальций
21. 21. Скандий
22. 22. Титан
23. 23. Ванадий
24. 24. Хром
25. 25. Марганец
26. 26. Железо
27. 27. Кобальт
28. 28. Никель
29. 29. Медь
30. 30. Цинк
31. 31. Галлий
32. 32. Германий
33. 33. Мышьяк
34. 34. Селен
35. 35. Бром
36. 36. Криптон
37. 37. Рубидий
38. 38. Стронций
39. 39. Иттрий
40. 40. Цирконий
41. 41. Ниобий
42. 42. Молибден
43. 43. Технеций
44. 44. Рутений
45. 45. Родий
46. 46. Палладий
47. 47. Серебро
48. 48. Кадмий
49. 49. Индий
50. 50. Олово
51. 51. Сурьма
52. 52. Теллур
53. 53. Йод
54. 54. Ксенон
55. 55. Цезий
56. 56. Барий
57. 57. Лантан
58. 58. Церий
59. 59. Празеодим
60. 60. Неодим
61. 61. Прометий
62. 62. Самарий
63. 63. Европий
64. 64. Гадолиний
65. 65. Тербий
66. 66. Диспрозий
67. 67. Гольмий
68. 68. Эрбий
69. 69. Тулий
70. 70. Иттербий
71. 71. Лютеций
72. 72. Гафний
73. 73. Тантал
74. 74. Вольфрам
75. 75. Рений
76. 76. Осмий
77. 77. Иридий
78. 78. Платина
79. 79. Золото
80. 80. Ртуть
81. 81. Таллий
82. 82. Свинец
83. 83. Висмут
84. 84. Полоний
85. 85. Астат
86. 86. Радон
87. 87. Франций
88. 88. Радий
89. 89. Актиний
90. 90. Торий
91. 91. Протактиний
92. 92. Уран
93. 93. Нептуний
94. 94. Плутоний
95. 95. Америций
96. 96. Кюрий
97. 97. Берклий
98. 98. Калифорний
99. 99. Эйнштейний
100. 100. Фермий
101. 101. Менделеевий
102. 102. Нобелий
103. 103. Лоуренсий
104. 104. Резерфордий
105. 105. Дубний
106. 106. Сиборгий
107. 107. Борий
108. 108. Хассий
109. 109. Мейтнерий
110. 110. Дармштадтий
111. 111. Рентгений
112. 112. Коперниций
113. 113. Нихоний
114. 114. Флеровий
115. 115. Московий
116. 116. Ливерморий
117. 117. Теннессин
118. 118. Оганесон

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Источники:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Магний,
2. https://de.wikipedia.org/wiki/Magnesium,
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Magnesium,
4. http://chemister.ru/Database/properties.php?dbid=1&id=221
5. https://chemicalstudy.ru/magniy-svoystva-atoma-himicheskie-i-fizicheskie-svoystva/

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

магний атомная масса степень окисления валентность плотность температура кипения плавления физические химические свойства структура теплопроводность электропроводность кристаллическая решетка
атом нарисовать строение число протонов в ядре строение электронных оболочек электронная формула конфигурация схема строения электронной оболочки заряд ядра состав масса орбита уровни модель радиус энергия электрона переход скорость спектр длина волны молекулярная масса объем атома
электронные формулы сколько атомов в молекуле магния
сколько электронов в атоме свойства металлические неметаллические термодинамические 

Коэффициент востребованности
5 714

Магний – один из самых распространенных в земной коре элементов, он занимает VI место после кислорода, кремния, алюминия, железа и кальция. В литосфере (по А.П.Виноградову) содержание магния составляет 2,1%. В природе магний встречается только в виде соединений. Он входит в состав многих минералов: карбонатов, силикатов и др. К числу важнейших из таких минералов относятся, в частности, углекислые карбонатные породы, образующие огромные массивы на суше и даже целые горные хребты – магнезит MgCO₃ и доломит MgCO₃?CaCO₃. Под слоями различных наносных пород совместно с залежами каменной соли известны колоссальные залежи и другого легкорастворимого магнийсодержащего минерала – карналлита MgCl₂?KCl?6H₂O (в Соликамске, например, пласты карналлита достигают мощности до 100 м). Кроме того, во многих минералах магний тесно связан с кремнеземом, образуя, например, оливин [(Mg, Fe)₂SiO₄] и реже встречающийся форстерит (Mg₂SiO₄). Другие магнийсодержащие минералы – это бруцит Mg(OH)₂, кизерит MgSO₄, эпсонит MgSO₄?7H₂O, каинит MgSO₄?KCl?3H₂O. На поверхности Земли магний легко образует водные силикаты (тальк, асбест и др.), примером которых может служить серпентин 3MgO?2SiO₂?2H₂O. Из известных науке 1500 минералов около 200 (более 13%) содержат магний. Однако природные соединения магния широко встречаются и в растворенном виде. Кроме различных минералов и горных пород, 0,13% магния в виде MgCl₂ постоянно содержатся в водах океана (его запасы здесь неисчерпаемы – около 6?10¹⁶ т) и в соленых озерах и источниках. В растительных и животных организмах магний содержится в количествах порядка сотых долей процента, а в состав хлорофилла входит до 2% Mg. Общее содержание этого элемента в живом веществе Земли оценивается величиной порядка 10¹¹ тонн. При недостатке магния приостанавливается рост и развитие растений. Накапливается он преимущественно в семенах. Введение магниевых соединений в почву заметно повышает урожайность некоторых культурных растений (например, свеклы).

Металлический магний был впервые получен в 1828 г. А. Бюсси. Основной способ получения магния – электролиз расплавленного карналлита или MgCl₂. Металлический магний имеет важное значение для народного хозяйства. Он используется при изготовлении сверхлегких сплавов для авиационной и ракетной техники, как легирующий компонент в алюминиевых сплавах, как восстановитель при магниетермическом получении металлов (титана, циркония и т.п.), в производстве высокопрочного “магниевого” чугуна со включенным графитом. Другие соединения магния – окись, карбонат, сульфат и т.п. – совершенно необходимы при изготовлении огнеупорных материалов, цементов и прочих строительных материалов.

Магний кристаллизуется в гексагональную плотноупакованную решетку, на каждой ячейке которой – по 6 атомов, из них 3 – в вершинах и в центре базисных граней, а 3 – в центрах трех тригональных призм. Занятые и свободные призмы чередуются.Физические и химические свойства

Магний – серебристо-белый блестящий металл, сравнительно мягкий и пластичный, хороший проводник тепла и электричества. На воздухе он покрывается тонкой оксидной пленкой, придающей ему матовый цвет. Кристаллическая решетка магния относится к гексагональной системе.

Атомный радиус, ?	1,6
Радиус иона Mg2+, ?	0,74
Энергия ионизации, эв, для Mg0 ® Mg+	7,64
для Mg+ ® Mg2+	15,03
Плотность (20 oC), г/см3	1,739
Температура плавления., oC	651
Температура кипения, oC	1107
Теплота плавления, кал/г-атом	2100
Теплота испарения, кал/г-атом	31000
Теплота возгонки (при 25 oC), кал/г-атом	35000
Удельная теплоемкость (20 oC), кал/г-град	0,248
Теплопроводность (20 oC), кал/см?сек. град	0,37
Удельное электрическое сопротивление, Ом?см	4,5?10-6
Поперечное сечение захвата тепловых электронов, барн	0,059
Электропроводность (Hg=1)	22

В природе магний встречается в виде трех стабильных изотопов: ²⁴Mg (78,60%), ²⁵Mg (10,11%) и ²⁶Mg (11,29%). Искусственно были получены изотопы с массами 23, 27 и 28.

В периодической системе элементов магний располагается в главной подгруппе II группы; его порядковый номер – 12, атомный вес 24,312. Электронная конфигурация невозбужденного атома – 1s²2s²p⁶3s²; валентные электроны наружного слоя определяют валентность ⁺² и объясняет типичный характер восстановительных реакций, в которые вступает магний. Строение внешних электронных оболочек атома Mg (3s²) соответствует его нульвалентному состоянию. Возбуждение до обычного двухвалентного (3s3p) требует затраты 62 ккал/г-атом

На внешнем электронном уровне атома содержатся только 2 электрона, которые легко отдаются для образования стабильной 8-электронной конфигурации, в результате чего образуются двухвалентные положительно заряженные ионы магния. Поэтому химически магний очень активен, на воздухе окисляется, но образующаяся при этом на поверхности окисная пленка отчасти препятствует дальнейшему окислению.

Магний наряду с бериллием, кальцием, стронцием, барием и радием относится к группе щелочноземельных металлов. Все они имеют бело-серебристый цвет (исключение составляет барий – он светло-серый), все они мягкие и легкие (кроме радия – он тяжелый и радиоактивный). Щелочноземельные металлы плохо проводят электрический ток; почти все они неустойчивы на воздухе, активны, легко растворяются в разбавленных кислотах, при нагревании энергично реагируют с кислородом, водородом, азотом, углеродом, галогенами, серой, фосфором и др.; они используются в качестве восстановителей в промышленном многих веществ. Но как конструкционный материал из всей группы широко применяется только магний.

Пары магния содержат молекулы Mg₂, энергия диссоциации которых оценивается в 7 ккал/моль.

Сжимаемость Mg мала, под давлением в 100 тыс. ат его объем уменьшается до 0,85 исходного.

Аллотропические модификации магния неизвестны.

На магний не оказывают заметного действия дистиллированная вода, фтористоводородная кислота любой концентрации, водные растворы фтористых солей, сера (жидкая и газ), сернокислый алюминий, сероуглерод, растворы едких щелочей, углекислая щелочь, сухие углеводороды, органические галогенпроизводные, не содержащие спирта и H₂O, безводная C₂H₅OH, этиловый и уксусный эфиры, жиры и масла, не содержащие кислот, ароматические соединения и минеральные масла.

Разрушающе действуют на магний морская и минеральная вода, водные растворы HCl, H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄, кремнефтористоводородные кислоты, водные растворы галоидных солей, сернистых соединений, NH₃, его водные растворы, N_xO_y, растворы двууглекислой соды, органические кислоты, водные и спиртовые растворы хлорметила и хлорэтила, метиловый спирт, гликоли и гликолевые смеси, многие альдегиды.

При комнатной температуре на воздухе компактный магний химически стоек. На его поверхности образуется оксидная пленка, предохраняющая металл от окисления. При нагревании химическая активность магния повышается. Считается, что верхний температурный предел устойчивости магния в кислороде лежит в интервале 350–400 ^oC.

На воздухе магний воспламеняется при температуре 600-650 ^oC, при этом образуется MgO, частично Mg₃N₂; при 400–500 ^oC в атмосфере H₂ под давлением образуется гидрид MgH₂. Реакции сопровождаются большим выделением тепла (чтобы нагреть стакан ледяной воды до кипения, достаточно 4 г магния) и мощным излучением ультрафиолета.

При нагревании магний взаимодействует с галогенами с образованием галогенидов; при 500–600 ^oC при взаимодействии с серой образуется MgS; при более высокой температуре возможно образование карбидов MgC₂ и Mg₂C₃, силицидов MgSi и Mg₃Si₂, фосфида Mg₃P₂.

Нормальный электродный потенциал магния в кислой среде составляет
-2,37 в, в щелочной -2,69 в. Магний – сильный восстановитель, может вытеснить большинство металлов из их солей, H₂ из воды и кислот.

Холодная вода на магний почти не действует, с горячей водой он медленно взаимодействует с выделением водорода. В разбавленных кислотах магний растворяется даже на холоду. В HF магний не растворяется, поскольку на поверхности образуется пленка из трудно растворимого в воде MgF₂; в концентрированной H₂SO₄ почти не растворяется.

Нормальный потенциал магния равен -2,37 в (в кислой среде) и -2,69 в (в щелочной среде).Поэтому оба металла должны были бы разлагать воду. Однако при обычной температуре такое разложение практически не происходит. Обусловлено это малой растворимостью оксида магния, образующего защитный слой на поверхности металла.

С водным раствором аммиака магний почти не реагирует, зато он растворим при действии на него растворов солей аммония. Реакция в этом случае идет по схеме 2NH₄⁺+Mg=Mg²⁺+H₂+2NH₃.

Растворы щелочей на магний не действуют.

Соединения магния

Поляризующая способность иона Mg²⁺ невысока, а по величине коэффициента поляризации, который количественно характеризует деформируемость иона, магний уступает большинству металлов.

Поэтому комплексные соединения магния малоустойчивы и образуются обычно только в щелочной среде.

Ниже представлены теплоты образования некоторых соединений магния и бериллия, рассчитанные в ккал на грамм-эквивалент металла:

	F	Cl	Br	I	O	S	N
Mg	134	77	62	43	72	42	19
Be	134	77	62	43	72	42	19
Отношение Mg/Be	0,90	0,73	0,65	0,47	1,00	0,47	1,21

Из приведенных данных видно, что теплоты образования аналогичных производных бериллия и магния близки при сравнительно малых объемах металлоидных атомов (F, O, N) и сильно расходятся при больших (Cl, Br, I, S). Так как сам атом магния значительно больше атома бериллия, это свидетельствует о значительной роли объемных соотношений при образовании рассматриваемых соединений.

Ядерные расстояния в кристаллах MgO (т. пл. 2850^оС) равны 1,64 ?, а у их индивидуальных молекул (в парах) – 1,75 ?. Пары MgO сильно диссоциированы на элементы. MgO растворима в воде тем труднее, чем сильнее она была предварительно прокалена. Такое снижение реакционной способности обусловлено в данном случае укрупнением кристаллов. При хранении на воздухе оксид магния постепенно поглощает влагу и CO₂, переходя в Mg(OH)₂ и в MgCO₃. Окись магния изредка встречается в природе (минерал периклаз). Получаемая прокаливанием природного магнезита MgO является исходным продуктом для изготовления различных огнеупорных изделий и искусственных строительных материалов (“ксилолит” и др.) Кашица из замешанной на очищенном бензине окиси магния может быть использована для снятия с бумаги жировых и масляных пятен: ею смазывают пятно и дают бензину испариться, после чего удаляют сорбировавшую жир окись магния.

В основе ксилолита лежит магнезиальный цемент, получаемый смешиванием предварительно прокаленной при 800^оС окиси магния с 30%-ным водным раствором MgCl₂ (на 4 вес. ч. MgO берется 1 вес. ч. безводного MgCl₂). Вследствие образования более или менее длинных цепей типа –Mg–O–Mg–O–Mg– (с гидроксилами или атомами хлора на концах) смесь через несколько часов дает белую, очень прочную и легко полирующуюся массу. При изготовлении ксилолита к исходной смеси примешивают опилки и т.п. Кроме ксилолита, используемого главным образом для покрытия полов, на основе магнезиального цемента часто готовят жернова, точильные камни и т.д.

Белый амфотерный гидроксид магния очень малорастворим в воде. Растворенная часть Mg(OH)₂ диссоциирована по типу основания и является электролитом слабой силы. Осаждение Mg(OH)₂ в процессе нейтрализации кислого раствора наступает при pH=10,5. Гидроксид магния встречается в природе (минерал брусит). Помимо кислот, он растворим в растворах солей аммония (что важно для аналитической химии). Растворение, например, в NH₄Cl протекает по схеме Mg(OH)₂+2NH₄Cl « MgCl₂+2NH₄OH и обусловлено образованием сравнительно малодиссоциированного гидроксида аммония.

Для магния известна аналогичная гидроксиду этоксидная производная Mg(OC₂H₅)₂. Она может быть получена взаимодействием амальгамы магния со спиртом и представляет собой белый порошок, растворимый в спирте и разлагаемый водой.

Взаимодействием свежеосажденной Mg(OH)₂ с 30%-ной H₂O₂ была получена перекись магния MgO₂. Это бесцветное микрокристаллическое вещество, малорастворимое в воде и постепенно разлагающееся при хранении на воздухе.

Большинство солей магния хорошо растворимо в воде. Растворы содержат бесцветные ионы Mg²⁺, которые сообщают жидкости горький вкус. Соли Mg гидролизуются водой только при нагревании раствора.

Почти все галоидные соли магния расплываются на воздухе и легкорастворимы в воде. Исключением является MgF₂, растворимость которого весьма мала (0,08 г/л). Большинство солей выделяется из растворов в виде кристаллогидратов (напр. MgCl₂?6H₂O). При их нагревании происходит отщепление части галоидоводородной кислоты и остаются труднорастворимые в воде основные соли.

Нитрат магния легкорастворим не только в воде, но и в спирте. Кристаллизуются он обычно в виде Mg(NO₃)₂?6H₂O (т. пл. 90^оС). При нагревании выше температуры плавления нитрат отщепляет не только воду, но и HNO₃, а затем переходит в оксид.

Для сульфата магния характерен легкорастворимый кристаллогидрат MgSO₄?7H₂O. Он полностью обезвоживается при 200^оС. Константа электролитической диссоциации MgSO₄ – 5?10³. В природе MgSO₄ встречается в виде минералов горькой соли MgSO₄?7H₂O и кизерита MgSO₄?H₂O. Кизерит может служить хорошим материалом для получения MgO и SO₂, т.к. при накаливании с углем разлагается по схеме MgSO₄+C+64 ккал=CO+SO₂+MgO. Горькая соль применяется в текстильной и бумажной промышленности, а также в медицине.

С сульфатами некоторых одновалентных металлов MgSO₄ образет двойные соли, так называемые шениты состава M₂[Mg(SO₄)₂]?6H₂O, где M – одновалентный катион. Шенитом K₂[Mg(SO₄)₂]?6H₂O пользуются иногда в качестве калийного минерального удобрения.

Почти нерастворимый в воде нормальный карбонат магния может быть получен только при одновременном присутствии в растворе большого избытка CO₂. В противном случае осаждаются также почти неростворимые основные соли. Белая магнезия – это основная соль приблизительного состава 3MgCO₃?Mg(OH)₂?3H₂O.

Магниды

Кристаллические структуры магнидов, по сравнению со многими системами на основании других металлов, значительно различаются между собой. В первом приближении все магниды можно разделить на две большие группы:

· магниды, имеющие структуры, типичные для металлов и сплавов;

· магниды, имеющие структуры, типичные для ионных или гетерополярных соединений.

Граница между этими группами условна, но, в общем, увеличение атомного номера в периоде сопровождается последовательным переходом от соединений металлического типа к валентным и ионным соединениям.

Существуют несколько способов получения магнидов; важнейшими из них являются следующие:

1) синтез из компонентов по реакции общего вида

xMe + yMg ® Me_xMg_y,

реакция осуществляется сплавлением, спеканием (или горячим прессованием), дистилляцией. Этим методом можно получать все обнаруженные к настоящему времени магниды двойных или многокомпонентных систем;

2) магниетермическое восстановление (или восстановление галлоидными соединениями)

MeO + Mg ® MeMg + MgO

Применяется в случаях, когда прямое сплавление не дает положительного результата;

3) электрохимический способ (электролитическое выделение);

4) термическое разложение (термолиз)

(например, MgB₂ ^{800–960 C}® MgB₄ ^{970 C}® MgB₆ ^{>1200 C}®MgB₁₂).

Применение магнидов в технике

Магниды – фазовые составляющие многих сплавов на основе Mg, которые благодаря высокой удельной прочности, хорошей обрабатываемости, коррозионной стойкости широко применяются в технике. Магниды входят в состав некоторых промышленных сплавов на основе алюминия. Область применения магниевых сплавов расширяется при введении в их состав небольшого количества магнидов, придающих им определенные физические свойства. Так, сплавы магния с редкоземельными металлами представляют значительный практический интерес, поскольку механические свойства магния и его сплавов при повышении температуры могут быть значительно улучшены путем введения небольших количеств редкоземельных металлов. Практический интерес представляют сплавы Mg–Zr, поскольку сравнительно небольшая добавка циркония существенно уменьшает размер зерна магния и таким образом улучшает механические свойства материала. Такие сплавы применяются, например, в качестве материала для оболочек тепловыделяющих элементов реактора с графитовым замедлителем и теплоносителем CO₂.

История магния

Природные магнийсодержащие материалы магнезит и доломит издавна использовались в строительстве.

Во время засухи в Англии летом 1618 г. Генри Уикер обнаружил на пастбище в Эпсоме небольшую ямку, заполненную водой, которую животные отказывались пить. Позднее обнаружилось, что при наружном и внутреннем употреблении эта вода проявляет целебные свойства. С середины XVII века Эпсом приобретает известность как курорт с источником минеральной воды.

Вскоре натуральной соли из этого источника стало не хватать, что привело к усиленным поискам ее искуственного заменителя. Каспар Неуманн (1683–1757) заявил, что приготовил искусственную эпсомскую соль посредством добавления H₂SO₄ к водному раствору морской соли, привозимой из Испании и Португалии. Он отличил эпсомскую соль (MgSO₄) от “мирабилитовой соли Глаубера” (Na₂SO₄) и указал, что “земля горькой слабительной соли называется magnesia alba (белая магнезия)”, по названию местности в горном районе Греции, где впервые было обнаружено это соединение. Магнезию долго не могли отличить от извести; лишь в XVIII в. немецкий врач-терапевт Фридрих Гоффман (1660–1742) установил, что эти соединения различны.

Первые попытки выделить металлическую основу магнезии в чистом виде были предприняты в начале XIX в. знаменитым английским физиком и химиком Гемфри Дэви (1778–1829), после того, как он подверг электролизу едкий кали и едкий натр и получил металлический Na и K. Он решил попытаться аналогичным образом осуществить разложение оксидов щелочноземельных металлов и магнезии. В своих первоначальных опытах Дэви пропускал ток через влажные оксиды, предохраняя их от соприкосновения с воздухом слоем нефти; однако при этом металлы сплавлялись с катодом и их не удавалось отделить.

Дэви пробовал применять множество различных методов, но все они по разным причинам оказывались малоуспешными. Наконец, его постигла удача – он смешал влажную магнезию с оксидом ртути, поместил массу на пластинку из платины и пропустил через нее ток; амальгаму перенес в стеклянную трубку, нагрел, чтобы удалить ртуть, и получил новый металл. Тем же способом Дэви удалось получить барий, калий и стронций.

Выделив металлическую основу, Дэви назвал новый металл magnium, так как считал, что слово magnesium легко спутать с manganese, то есть с марганцем. Тем не менее название magnesium вошло в употребление во многих языках, так что новый металл лишь короткое время был известен под названием, которое дал ему Дэви. Правда, русское название этого металла звучит очень сходно с первоначальным.

В компактной форме и в ощутимых количествах магний был впервые получен в 1828 г. Антуаном Александром Брутом Бусси (1794–1882) путем нагревания смеси безводного MgCl₂ c калием в стеклянной трубке. В результате реакции калий соединился с хлором, вытесняя магний с образованием KCl и Mg. С этих опытов начался первый этап металлургии магния, который был полностью основан на химических методах. По технологии, сходной с методом Брута Бусси, во Франции, Англии и Соединенных Штатах работали небольшие заводы, производившие металлический магний. Такое производство существовало до конца прошлого века, пока не был создан электролитический способ получения магния. Конкурировать с ним химический способ не смог, поскольку использовал дорогостоящие восстановители – металлический натрий и калий, кроме того, при химическом способе не удавалось создать периодический технологический процесс.

Появление электролитического способа получения магния

В 1830 г. Майкл Фарадей получил несколько граммов металлического магния путем пропускания электрического тока через расплав MgCl₂. В 1852 г. этот метод был детально исследован и усовершенствован Робертом Бузеном (1811–1897), который также осуществил первое массовое производство Магния. С помощью его электролизера, состоящего из фарфорового тигля и двух угольных электродов пилообразной формы, погружаемых сверху в расплав обезвоженного MgCl₂, ему удавалось всего за несколько секунд получать “королек” магния весом в несколько грамм. Пилообразная форма электродов была необходима для удержания капелек магния во избежание их подъема на поверхность и самовоспламенения. При этом принципиальное значение для повышения производительности играла полная обезвоженность MgCl₂.

Технология электролитического получения магния за время своего применения подверглась значительным усовершенствованиям, однако ее принципы, естественно, остались без кардинальных изменений. Современное аппаратурное оформление электролитического производства Магния принципиально мало чем отличается от первого магниевого электролизера промышленного типа на 300 а, разработанного Гретцелем и примененного им впервые в 1883 г

В качестве катода использовался стальной тигель (1), анода – графитовый электрод (2) в центре диафрагмы (3) из пористого фарфора. Диафрагма служила для разделения продуктов электролиза: магний поднимался на поверхность электролита вне диафрагмы, а хлор отводился по трубке (4). Тигель стоит на плите (5), закрепленной на решетке (6), и обогревался горячими газами. Верхняя часть электролизера выступала над печью и охлаждалась воздухом. Выделяющийся Mg периодически вычерпывался вручную дырчатой ложкой. Любой восстановительный газ поступал из трубы (7) в электролизер. В качестве электролита использовался расплавленный карналлит.

Основным промышленным способом получения магния и сейчас остается электролиз обезвоженного или расплавленного хлористого магния или карналлита. Получение 1 т металла с использованием этой технологии требует затраты около 20 тыс. квт?ч электроэнергии.

До первой мировой войны во всем мире работало только 2 магниевых завода – в Геттингене и в Биттерфельде, получавших магний электролизом его расплавленных хлоридов. В то время производилось всего несколько сот тонн магния в год, однако потребности всех стран в этом металле, в том числе и России, импортировавшей магний, полностью удовлетворялись. Война превратила магний в стратегический материал. Прекращение экспорта магния из Германии и Франции заставило Англию и США наладить собственное его производство на небольших электролизных установках.

В России электролитический метод получения магния впервые разработал П.П.Федотьев в 1914 г. в Петроградском политехническом институте. В 1931 г. в Ленинграде был пущен первый опытный магниевый завод, настоящее промышленное производство в СССР ведется с 1935 г.

Сейчас большая часть магния получается электролизным способом, меньшая – термическим. Основные производители магния в мире – Россия, США, Норвегия, Франция, Англия, Италия, Канада.

Разработка термических способов получения магния

Мысль о возможности получения металлического магния путем восстановления его оксида с помощью угля возникла сравнительно давно – в 80-х гг. прошлого века, однако реализация этого процесса в ощутимых масштабах оказалась возможной только в 30-е гг. текущего столетия. Карботермический способ основан на обратимости реакции MgO+C+153 ккал « CO+Mg, равновесие которой при очень высоких температурах (выше 2000°C) смещено вправо.

Основное методическое препятствие, возникавшее на пути решения этой проблемы, было связано с тем, что когда смесь MgO и С нагревали до высокой температуры, восстановление магния действительно происходило, но при постепенном охлаждении продуктов реакции (парообразного Mg и СО) вновь образовывались исходные продукты – MgO и С. Было найдено следующее решение: парообразный магний и СО стали разбавлять большим объемом холодных восстановительных газов при резком снижении температуры с 2500^о до 200^о. Таким образом осуществляется “закалка” продуктов реакции, что предотвращает их обратное взаимодействие, и в конденсаторе образуется твердый порошкообразный магний, так называемая “пуссьера”.

В настоящее время практически процесс проводят, накаливая тесную смесь MgO (получаемой обжигом природного магнезита) c антрацитом в дуговой электрической печи. Выделяющиеся пары тотчас разбавляют большим объемом сильно охлажденного водорода. Освобождающийся в виде пыли металлический магний (содержащий примеси MgO и C) затем переплавляют. Получаемый подобным образом металл характеризуется высокой чистотой (99,97%).

Карботермический способ не сыграл, однако, заметной роли в истории производства магния. Несмотря на свою принципиальную простоту, он не смог конкурировать с электролитическим способом по следующим причинам:

1) удельный расход электричества при применении карботермического способа оказался не ниже, чем в электролитическом способе;

2) электролитический процесс непрерывен на всех стадиях, тогда как карботермический периодичен;

3) операции по переработке взрывоопасной пусьеры в компактный магний сложны и трудоёмки.

Более значительную роль в истории магния сыграл другой термический способ его получения – силикотермический (восстановление MgO кремнием с получением свободного Mg).

В 1917 г. Гросвенов предложил восстановить MgO элементарным кремнием при нормальном давлении в атмосфере Н₂. Восстановление MgO кремнием и кремнеалюминиевыми сплавами в вакууме впервые исследовали в 1925 г. П.Ф.Антипин и А.А.Моисеев.

Силикотермический способ производства магния, так же как и карботермический, начал внедряться в промышленности перед второй мировой войной и стал широко применяться во время войны, когда необходимо было быстро вводить в эксплуатацию новые магниевые заводы. Этому способствовала распространенность дешевого сырья для такого производства и сравнительная простота технологии силикотермического способа. В технологии, принятой для промышленного осуществления этого процесса, исходным сырьем служит обожженный доломит, а восстановителем – ферросилиций с содержанием не менее 75% Si. Смесь этих веществ накаливают под сильно уменьшенным давлением выше 1200°С. Реакция в этих условиях идет по уравнению 2(CaO?MgO)+Si+124 ккал=Ca₂SiO₄+Mg, причем единственным летучим ее продуктом являются пары магния.

За прошедшие с тех пор десятилетия силикотермический способ промышленного получения магния был существенно усовершенствован – от малопроизводительных, периодически работающих реторт с внешним нагревом до непрерывно действующих электротермических установок, оборудованных современными средствами механизации и автоматизации.

Возможность применения распространенного и дешевого магниевого сырья (магнезит, доломит), резкое сокращение пути от руды до металла, безвредность производства, отсутствие необходимости в постоянном токе и другие положительные качества делают силикотермический способ производства магния в его современной технологическом решении перспективным, причем, вероятно, в первую очередь для тех стран, которые не располагают источником хлормагниевого сырья для электролиза.

Правда, суммарный расход электроэнергии на 1 кг силикотермического магния (ввиду большого расхода ее на производство восстановителя – ферросилиция) не ниже, а даже несколько выше, чем расход электроэнергии на 1 кг электролитического магния, т.е. составляет чуть больше 20 квт-ч электроэнергии переменного тока на 1 кг товарного металла.

Это обстоятельство, а также надежность им масштабность электролитического способа производства магния не позволяют пока успешно конкурировать с ним силикотермическому способу при возможности свободного выбора между ними. Тем не менее, значение термических методов получения магния с каждым годом возрастает.

История применения магния

Наиболее ранней областью применения металлического магния было, по-видимому, использование его в качестве восстановителя.

В 1965 г. Н.Н.Бекетов впервые применил магний для вытеснения с его помощью алюминия из расплавленного криолита. Этот процесс в 80-е годы прошлого века применялся промышленно на первом немецком алюминиевом заводе в Гмелингене.

Несколько позже начали использовать способность порошка магния и тонкой магниевой ленты гореть ослепительно белым пламенем с выделением большого количества тепла. Это свойство магния получило применение в фотографии для моментальных съемок, а также в пиротехнике и для военных целей (для изготовления осветительных ракет). В обоих случаях магний обычно смешивается с веществами, легко отдающими кислород. Ракетный осветительный состав, например, может содержать 45% Mg, 48% NaNO₃ и 7% связующего органического вещества.

Наиболее важным практическим применением магния было использование его в качестве основы различных легких сплавов. Затем он стал использоваться и в других областях техники, благодаря своим специфическим физико-химическим и механическим свойствам. По мере развития металлургии магния его получали все в более чистом виде, что открывало для этого металла новые области применения.

Неконструкционное применение магния.

Благодаря большому химическому сродству к кислороду магний способен отнимать его у многих оксидов, также как и хлор у хлоридов. На этом свойстве магния основана магниетермия, открытая Бекетовым как способ получения других металлов вытеснением их магнием из соединений. Она приобрела большое значение для современной металлургии. В качестве примера можно указать, что магниетермия стала основным способом в производстве таких металлов, как бериллий и титан. С помощью магниетермии были получены такие трудновосстанавливаемые металлы, как ванадий, хром, цирконий и другие. Магний используется для рафинирования вторичного алюминия от примеси магния путем переплавки металла с жидкими хлоридными флюсами, содержащими криолит. В этом случае магний из металлической фазы переходит в солевую в форме фтористого магния.

Большая химическая активность магния по отношению к кислороду позволяет применять его в качестве раскислителя в производстве стали и цветного литья, а также (в порошкообразном виде) для обезвоживания органических веществ (спирта, анилина и др.).

Важное значение в современной химической технологии получил синтез сложных веществ с помощью магнийорганических соединений. Таким путем был синтезирован, в частности, витамин А.

Высокий электроотрицательный электродный потенциал дал возможность с большим эффектом применять магний в качестве материала для анодов при катодной защите от коррозии стальных и железных сооружений, находящихся во влажном грунте.

Легкая воспламеняемость дисперсного магния и способность его гореть ослепительным белым пламенем долгое время использовалась в фотографии.

Магниевый порошок стали применять также в качестве высококалорийного горючего в современной ракетной технике.

Введение небольшого количества металлического магния в чугун позволило значительно улучшить его механические (в частности, пластические) свойства.

Глубокая очистка магния от примесей, достигнутая в последнее время, позволила использовать его в качестве одного из компонентов при синтезе полупроводниковых соединений.

2. Конструкционное применение магния.

Основное преимущество металлического магния – его легкость (магний – самый легкий из конструкционных металлов). Технически чистый магний обладает невысокой механической прочностью, однако введение в него в небольшом количестве других элементов (алюминия, цинка, марганца) может значительно улучшить его механические свойства почти без увеличения удельного веса. На основе этих свойств магния был создан знаменитый сплав “Электрон”, содержащий, помимо магния, 6% алюминия, 1% цинка и 0,5% марганца. (В настоящее время под техническим названием “электрон” понимаются вообще все сплавы, в которых магний является главной составной частью). Плотность этого сплава – 1,8 г/см³; прочность на разрыв – до 32 кГ/мм²; твердость по Бринелю – 40–55 кГ/мм². Этот, а также многие другие сплавы на основе магния широко применялись в авиа- и автостроении. В последнее время, однако, оказалось, что эти сплавы резко изменяют свои механические свойства при повышении температуры, и они были признаны непригодными. В результате было создано множество новых сплавов, отличавшихся значительно лучшими механическими и антикоррозийными свойствами, а также повышенной жаропрочностью и способностью сохранять свои прочностные характеристики при повышении температуры. В эти сплавы вводились небольшие добавки различных элементов – циркония, тория, цинка, серебра, меди, бериллия, титана и других. Подобного рода сплавы нашли широкое применение в авиации и ракетостроении.

Кроме того, было создано большое количество разнообразных сплавов, в которых магний не является главной составной частью. Важнейшим из таких сплавов является “магналий” – сплав алюминия с 5-30% магния. Магналий тверже и прочнее чистого алюминия, легче последнего обрабатывается и полируется.

Как “магналий”, так и “электрон” на воздухе покрываются защитной окисной пленкой, предохраняющей их от дальнейшего окисления.

Введение 0,05% Mg в чугун резко повышает его ковкость и сопротивление разрыву.

Многие магниевые детали применяются в настоящее время в самых разных областях электротехники. Небольшой вес изделий, выполненных из магниевых сплавов, явился также важной причиной применения их для изготовления различных бытовых предметов и аппаратуры.

Магниевые детали очень хорошо поглощают вибрацию. Их удельная вибрационная прочность почти в 100 раз больше, чем у лучших алюминиевых сплавов, и в 20 раз больше, чем у легированной стали. Это очень важное свойство при создании разнообразных транспортных средств.

Магниевые сплавы превосходят сталь и алюминий по удельной жесткости и поэтому применяются для изготовления деталей, подвергающихся изгибающим нагрузкам (продольным и поперечным). Магниевые сплавы немагнитны, совершенно не дают искры при ударах и трении, легко обрабатываются резанием (в 6-7 раз легче, чем сталь, в 2-2,5 раза – чем алюминий).

Магний и его сплавы обладают очень высокой хладостойкостью.

Долгое время считалось, что область возможного применения магния ограничивается его легкой воспламеняемостью. Действительно, небольшие кусочки магния воспламеняются на воздухе при температуре 550^оС. Однако изделия из магния и магний в слитках неогнеопасны, так как магний имеет очень высокую теплопроводность и нагреваемый участок детали быстро распространяет тепло по всей детали. Были даже попытки применения магния для изготовления двигателей внутреннего сгорания; в испытаниях он хорошо выдерживал тепло, но оказался недостаточно стоек к агрессивному воздействию продуктов сгорания. Поэтому магниевые поршни используются редко, в основном в гоночных машинах и в технике специального назначения.

Основной недостаток магния – пониженная стойкость против коррозии. Магний сравнительно устойчив в сухом атмосферном воздухе в дистиллированной воде, но быстро разрушается в воздухе, насыщенном водными парами и загрязненном примесями, в особенности сернистым газом.

Магний нестоек в очень многих веществах, так как является самым активны из конструкционных металлов. Его поверхностная активная пленка имеет пористую структуру и поэтому слабо защищает от коррозии.

Магний совершенно устойчив к плавиковой кислоте и другим соединениям фтора, так как при контакте с ним образуется слой MgF₂ – прочная сплошная пленка. На этом основано применение магния для изготовления тары и насосов для перекачки плавиковой кислоты.

Магний стоек и при контакте с другими галогенами, причем, в отличие от алюминия, он спокойно переносит сухой хлор и стремительно разрушается во влажном.

На стойкости магния в броме и иоде основано применение его для изготовления резервуаров для их хранения. Кроме того, он устойчив в бензине, керосине, смазочных маслах, жирах и т.п. и из него делают емкости для хранения нефти и нефтепродуктов и бензобаки.

Поверхность магниевых сплавов защищают от коррозии нанесением слоев лака, пленкой более стойкого металла, либо электрохимической и химической обработкой, а иногда – нанесением слоев эмали.

Чем чище магний, тем он устойчивее к коррозии. Это связано с тем, что он вступает в электрохимическую реакцию с крупицами практически любых других элементов, которая разрушает из двух веществ более активное. Особенно вредоносными являются примеси железа, никеля, меди, хрома, свинца, кобальта – они способствуют коррозии магния даже в очень небольших количествах: например, предельно допустимая концентрация железа в промышленно выпускаемом магнии составляет 0,01%, никеля – 0,0005%.

С другой стороны, такие элементы, как марганец, цирконий, цинк, титан улучшают коррозионную стойкость магния: при добавлении к магниевому сплаву нескольких девятых процентов титана коррозионная стойкость увеличивается в 3 раза.

Возможности применения магния еще далеко не исчерпаны, а если учитывать широкое распространение магния в природе, относительную простоту способов его производства и ряд благоприятных свойств этого металла, можно полагать, что дальнейшее развитие металлургии магния будет в первую очередь определяться его общетехническим значением.

Биологическая роль магния

В человеческом организме количество магния составляет всего несколько десятых или сотых долей процента, однако он играет немаловажную роль в процессах жизнедеятельности. Доказано, что недостаток магния в организме способствует заболеванию инфарктом миокарда. Недостаточное количество магния в крови – признак переутомления или стрессового состояния.

Основные продукты, содержащие магний – это абрикосы, персики, цветная и белокочанная капуста, помидоры, картофель.

Потребность взрослого организма в магнии составляет 300–500 мг/день. Обычно магний в достаточном количестве поступает с пищей, в случае нехватки его недостаток проще всего восполнить, потребляя минеральную воду. В организме усваивается менее 40% поступающего в него магния, так как его соединения плохо всасываются кишечником. Магний усиливает процессы обмена углеводов в мышцах, укрепляет кости; если в организме нарушено магние-кальциевое равновесие, то почти весь магний включается в состав костных тканей, вытесняя оттуда кальций. Это ведет к заболеванию рахитом.

В нервной системе также содержатся большие количества магния, особенно в спинном мозге. Большое значения магния для деятельности нервной системы подтверждается тем, что при инъекции магния в кровь человек или животное впадает в состояние, близкое к наркотическому. Это свойство магния используется в медицине.

В организмах некоторых животных содержание магния сравнительно высоко. Так, например, в организме известковой губки содержится 4% магния, в талломе некоторых водорослей – больше 3%.

Магний входит в состав хлорофилла и, следовательно, играет незаменимую роль в фотосинтезе и в газообмене планеты; общее содержание магния в тканях растений на Земле по некоторым оценкам составляет порядка 10¹¹ тонн.

Кроме хлорофилла, магний во всех тканях растений участвует также в образовании жиров, в превращении фосфорных соединений. Особенно много магния в соке каучуконосных растений. Нехватка магния приводит к уменьшению количества хлорофилла и к побледнению и смене окраски листьев на красную и желтую.

Магний как лекарственное средство

Английская соль (MgSO₄?7H₂O) используется как слабительное и желчегонное средство. При инъекциях она вызывает состояние, близкое к наркотическому, и используется для борьбы с судорогами, для лечения гипертонии, психического возбуждения; в сочетании с другими препаратами – для обезболивания при родах.

Водные растворы тиосульфата магния используются для лечения ожогов и других заболеваний кожи.

Белая магнезия (MgCO₃) входит в состав зубных порошков и присыпок; кроме того, она уменьшает кислотность желудочного сока.

Жженая магнезия (MgO) тоже нейтрализует желудочный сок. Кроме того, она применяется внутрь при кислотных отравлениях.

Приложение. Практическая часть.

2Mg+O₂=2MgO (магний горит в кислороде воздуха ослепительно-белым пламенем).

Mg+2HCl=MgCl₂+H₂­ (выделяемый кислород можно определить по пузырькам на поверхности металла и по взрыву при поджигании).

Mg+H₂O=Mg(OH)₂+H₂­ (реакция идет очень медленно при кипячении).

Mg+2H₂O+2NH₄Cl=MgCl₂+2NH₄OH+H₂­ (при проведении реакции ощущается характерный запах аммиака). В этой и предыдущей реакции образующийся MgCl₂ можно определить с помощью реакции

MgCl₂+2AgNO₃=2AgCl?+Mg(NO₃)₂.

MgO+MgCl₂+H₂O=2MgOHCl (образование магнезиального цемента). Через некоторое время цемент затвердевает.

MgO+H₂O=Mg(OH)₂ (реакция идет при нагревании). Образующийся Mg(OH)₂ в этой и следующей реакции можно определить по фиолетовому окрашиванию добавляемого раствора фенолфталеина.

MgSO₄+2NaOH=Mg(OH)₂?+Na₂SO₄ (выпадает желтоватый осадок Mg(OH)₂).

MgCl₂+Na₂CO₃=MgCO₃?+2NaCl (выпадает белый осадок MgCO₃).

MgCO₃+2HCl=MgCl₂+CO₂+H₂

MgCl₂+2AgNO₃=2AgCl?+Mg(NO₃)₂

Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃+H₂O.

MgCl₂+NaOH=Mg(OH)₂+2NaCl

Использованная литература

1. Беляев А.И. История магния. М.: Наука, 1974.

2. Некрасов Б.В. Основы общей химии. М.: Химия, 1967.

3. Николаев Г.И. Магний служит человеку. М.: Металлургия, 1978.

4. Самсонов Г.В., Перминов В.П. Магниды. Киев: Наукова думка, 1971.

5. Тихонов В.Н. Аналитическая химия магния. М.: Наука, 1973.

Магний (Mg, Magnesium)

История магния

Магний в виде металла был впервые получен Гемфри Дэви в 1808 году. Английский химик проводил процесс электролиза между влажной смесью белой магнезии и оксидом ртути, в результате чего получил сплав ртути с неизвестным металлом (амальгаму). После выгонки ртути Дэви получил новое вещество – порошок металла, который был назван магнием (calorizator). Через два десятилетия, в 1828 году француз А.Бюсси получил чистый металлический магний.

Общая характеристика магния

Магний является элементом главной подгруппы II группы III периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 12 и атомную массу 24,305. Принятое обозначение – Mg (от латинского Magnesium).

Нахождение в природе

По количеству содержания в земной коре магний занимает 8-е место среди минеральных веществ, он очень распространён. Природными источниками магния являются морская вода, ископаемые минеральные отложения и рассолы.

Физические и химические свойства

Магний является лёгким и ковким металлом, его цвет – серебристо-белый с явным металлическим блеском. В обычном состоянии покрыт плёнкой оксида магния, которую можно разрушить, нагрев металл до 600-650˚С. Магний сгорает, выделяя ослепительно белое пламя и образуя оксид и нитрид магния.

Суточная потребность в магнии

Суточная потребность в магнии зависит от возраста, пола и физического состояния человека. Для здорового взрослого человека составляет от 400 до 500 мг.

Продукты питания богатые магнием

В продуктах питания содержится различное количество магния, расположим их по мере убывания содержания полезного микроэлемента:

Усвояемость магния

Всасывание органических соединений магния в основном происходит в двенадцатиперстной и толстой кишках, при чрезмерном употреблении кофеина, алкоголя и калия организм теряет значительную часть магния с мочой.

Взаимодействие с другими

Для организма важен баланс между кальцием и магнием, потому что именно эти минералы отвечают за нормальное состояние костной ткани и зубов. В аптечных витаминно-минеральных комплексах количество кальция и магния содержится в оптимальных количествах.

Натрий, магний и фосфор регулируют процессы в нервной системе и отвечают за мышечную активность. Обменные процессы магния в организме происходят с помощью витаминов В6, D, Е и калия.

Признаки нехватки магния

Нехватку магния в организме могут вызвать болезни почек, расстройство желудка, приём мочегонных средств и некоторых контрацептивов, чрезмерное увлечение алкоголем и кофеином. Признаками нехватки магния считают бессонницу, раздражительность, головокружения, нарушения сердцебиения и скачки кровяного давления, частые головные боли, чувство усталости, мерцающие точки перед глазами, судороги, мышечные спазмы, выпадение волос.

Признаки избытка магния

Признаками избытка магния считают:

Полезные свойства магния и его влияние на организм

Магний важен для эффективного функционирования нервов и мышц, важен для превращения сахара крови в энергию. Магний поддерживает здоровое состояние зубов, помогает предупредить отложения кальция, камни в почках и желчном пузыре, приносит облегчение при несварении. Организм человека содержит приблизительно 21 г магния.

Магний нормализует деятельность сердечно-сосудистой и эндокринной систем организма, функции головного мозга, оказывает помощь при выведении токсинов и тяжёлых металлов.

Применение магния в жизни

Соединения магния (сплавы) используются в самолётостроении и автомобильном производстве из-за прочности и лёгкости магниевых сплавов. Магний применяется как химический источник тока, в медицине, военном деле, в фотографии.

Источник

Почему так значим для растительной клетки Mg? помогите оч срочно!

Магний поглощается корнями растений главным образом как катион Mg++, и в растении остается преимущественно в ионной форме, регулируя, как жизненно важный антагонист во взаимодействии с калием и кальцием, оводненность клеточных коллоидов. Магний — обязательный компонент хлорофилла. В органических соединениях он содержится (вместе с кальцием) в фитине и пектиновых веществах. Магний активизирует многие ферменты, в особенности фосфорилазы. Поэтому ом имеет большое значение в энергетическом обмене и тем самым во всех других важных процессах обмена веществ, таких как фотосинтез, углеводный, жировой и белковый обмены. При недостатке магния хотя и происходит синтез аминокислот, но их связывание до высокомолекулярных белковых веществ ограничивается. Это происходит в рибосомах, интегрирующей составной частью которых является магний. Вследствие ограничения синтеза протеина отношение белкового азота к растворимому сдвигается в пользу последнего.

Доля магния, содержащаяся в хлорофилле, составляет лишь около 15-20% общего содержания магния в растении, и, таким образом, даже при недостатке магния его всегда еще достаточно для образования хлорофилла. Гораздо больше страдают от недостатка магния многие коллоиды плазмы и ферментативные реакции, так как следствием этого бывает затруднение не только ассимиляции, но и синтеза белка. Через образование хлоропластов это сказывается также на образовании хлорофилла и тем самым на окраске растений.

Магний (Mg) входит в молекулу хлорофилла, является кофактором ряда ферментов, обеспечивает стабильность нуклеиновых кислот. Магний участвует в процессе фотосинтеза, регуляции избирательной проницаемости клеточных мембран.

Источник

Магний – незаменимый микроэлемент для организма

Магний называют «генеральным контролёром», необходимым для множества биохимических реакций в нашем теле. К примеру, магний отвечает за репликацию ДНК и РНК, участвует в обмене веществ, синтезе белковых молекул – главного материала для мышц и костей.

Этот химический элемент помогает управлять стрессом, способствует передаче нервных импульсов, регулирует сокращение мышц. Магний поддерживает функции памяти, речи, мышления, внимания.

Он незаменим для выведения токсинов и защиты клеток, поскольку без него не синтезируется глутатион – самый сильный из антиоксидантов. К тому же, магний помогает усвоению кальция и, таким образом, защищает нас от остеопороза и кариеса.

И наконец, энергия. Магний играет важную роль в образовании более 300 ферментов, участвующих в реакциях производства энергии в клетке.

Эти и множество других процессов в нашем теле обеспечиваются всего лишь 25-ю граммами магния, содержащимся в организме. Поэтому следует поддерживать ежедневное поступление магния для сохранения хрупкого баланса.

Недостаток магния

Дефицит магния – распространенная проблема во всем мире. Однако клинически очевидные симптомы дефицита проявляются довольно редко. К тому же, анализ крови часто неинформативен, поскольку 99% микроэлемента находится в костях, мышцах, мягких тканях.

Р екомендуемая суточная потребность магния у здорового человека составляет около 400-600 мг. При этом считается, что около 30% людей испытывают дефицит этого вещества, то есть, поступление его с едой недостаточно.

Определенные факторы могут повлиять на хроническую нехватку элемента в организме. Например, крайне важно принимать магний пациентам с сахарным диабетом, астмой, гипертонией, атеросклерозом, остеопорозом.

Повышенную потребность в магнии испытывают беременные и кормящие, подростки в период интенсивного роста и пожилые люди. Отметим, что с возрастом дефицит усугубляется, достигая максимума к 70 годам.

Наш организм особенно нуждается в магнии при тяжелых физических нагрузках и в стрессовых ситуациях. Низкий уровень магния может быть признаком некоторых проблем с пищеварением, недоедания или алкоголизма. Его недостаток возникает при употреблении кофеина и мочегонных лекарств.

Магний против стресса

Магний тормозит процессы возбуждения – этим объясняется его естественное «антистрессовое» воздействие, однако баланс вещества весьма неустойчив.

Наша нервная система чутко реагирует на уровень магния – при эмоциональной нагрузке организм изрядно расходует магний. Отсюда и происходит специфическое название дефицита магния – «болезнь успешных людей».

Еще одна категория подверженных стрессу – это старшие школьники и студенты в период сдачи ЕГЭ или сессий. В это время резко возрастает тревожность, связанная со страхом, который провоцирует стресс.

Дополнительный прием препаратов магния (особенно в сочетании с витамином В6) оказывает нормализующее действие на нервную систему при чрезмерном эмоциональном напряжении.

Некоторые признаки дефицита магния

Один из косвенных симптомов нехватки магния – судороги в икроножных мышцах. Вначале они возникают после ходьбы, бега или плавания, в более запущенных стадиях – и в состоянии покоя.

Иногда из-за дефицита магния появляется чувство онемения конечностей, «ползания мурашек».

Пониженное его содержание может вызвать «беспричинные» головные боли, бессонницу, снижение внимания и памяти. Одним из признаков нехватки магния являются мышечная слабость и повышенная утомляемость, не связанные с недосыпанием, стрессом или физической нагрузкой: «я просто устал».

Учёные связывают недостаточное потребление магния с низкой минеральной плотностью костей, а значит, и риском возникновения остеопороза и переломов костей, хотя многие другие факторы влияют на это.

Еда и биодобавки

Употребление в пищу листовой зелени, овощей, фруктов, злаков и бобовых поможет достичь рекомендуемой суточной нормы. Больше всего магния содержат орехи, особенно миндаль, кедровые орехи и арахис, тыквенные семечки, семена кунжута, шпинат, авокадо.

Другие продукты, содержащие магний: овсяная каша, фасоль, банан и яблоки, рыба, изюм, куриная грудка, говядина, брокколи и морковь.

Основная проблема с магнием состоит в том, что он участвует в огромном количестве обменных реакций. Это может привести к его дефициту даже при достаточном поступлении с продуктами питания. Поэтому большинству людей необходимо дополнительно принимать магний.

Если говорить про добавки, то к числу хорошо абсорбируемых формул магния относятся: цитрат магния, малат магния, таурат магния и глицинат магния. Несомненно, при подборе препаратов следует проконсультироваться с врачом.

О важной роли витамина D для нашего организма читайте в материале ForPost «Витамин D3: пить или не пить?».

Источник

Магний, свойства атома, химические и физические свойства

Магний, свойства атома, химические и физические свойства.

24,304-24,307 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2

Магний — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 12. Расположен во 2-й группе (по старой классификации — главной подгруппе второй группы), третьем периоде периодической системы.

Физические свойства магния

Атом и молекула магния. Формула магния. Строение магния:

Магний (лат. Magnesium, от др.-греч. βαρύς – «тяжёлый») – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Mg и атомным номером 12. Расположен в 2-й группе (по старой классификации — главной подгруппе второй группы), третьем периоде периодической системы.

Магний – щёлочноземельный металл. Относится к группе цветных металлов.

Магний обозначается символом Mg.

Как простое вещество магний при нормальных условиях представляет собой лёгкий, ковкий металл серебристо-белого цвета.

Молекула магния одноатомна.

Химическая формула магния Mg.

Строение атома магния. Атом магния состоит из положительно заряженного ядра (+12), вокруг которого по трем атомным оболочкам движутся 12 электронов. При этом 10 электронов находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем. Поскольку магний расположен в третьем периоде, оболочек всего три. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома магния – на 3s-орбитали находится два спаренных электрона. В свою очередь ядро атома магния состоит из 12 протонов и 12 нейтронов. Магний относится к элементам s-семейства.

Радиус атома магния (вычисленный) составляет 145 пм.

Атомная масса атома магния составляет 24,304-24,307 а. е. м.

Изотопы и модификации магния:

Свойства магния (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

100	Общие сведения
101	Название	Магний
102	Прежнее название
103	Латинское название	Magnesium
104	Английское название	Magnesium
105	Символ	Mg
106	Атомный номер (номер в таблице)	12
107	Тип	Металл
108	Группа	Цветной, щёлочноземельный металл
109	Открыт	Джозеф Блэк, Шотландия, 1755 г., Хемфри Дэви, Великобритания, 1808 г., Антуан Александр Брутус Бюсси, Франция, 1829 г.
110	Год открытия	1755 г.
111	Внешний вид и пр.	Лёгкий, ковкий, серебристо-белый металл
112	Происхождение	Природный материал
113	Модификации
114	Аллотропные модификации
115	Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116	Конденсат Бозе-Эйнштейна
117	Двумерные материалы
118	Содержание в атмосфере и воздухе (по массе)	0 %
119	Содержание в земной коре (по массе)	2,9 %
120	Содержание в морях и океанах (по массе)	0,13 %
121	Содержание во Вселенной и космосе (по массе)	0,06 %
122	Содержание в Солнце (по массе)	0,07 %
123	Содержание в метеоритах (по массе)	12 %
124	Содержание в организме человека (по массе)	0,027 %
200	Свойства атома
201	Атомная масса (молярная масса)*	24,304-24,307 а. е. м. (г/моль)
202	Электронная конфигурация	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
203	Электронная оболочка	K2 L8 M2 N0 O0 P0 Q0 R0
204	Радиус атома (вычисленный)	145 пм
205	Эмпирический радиус атома*	150 пм
206	Ковалентный радиус*	141 пм
207	Радиус иона (кристаллический)	Mg 2+ 1,584 г/см 3 (при температуре плавления 650 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – жидкость), 1,57 г/см 3 (при 651 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества –жидкость)
402	Температура плавления	650 °C (923 K, 1202 °F)
403	Температура кипения	1090 °C (1363 K, 1994 °F)
404	Температура сублимации
405	Температура разложения
406	Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407	Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)*	8,48 кДж/моль
408	Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)*	128 кДж/моль
409	Удельная теплоемкость при постоянном давлении	0,983 Дж/г·K (при 25 °C), 1,6 Дж/г·K (при 100 °C), 1,31 Дж/г·K (при 650 °C)
410	Молярная теплоёмкость*	24,869 Дж/(K·моль)
411	Молярный объём	13,984 см³/моль
412	Теплопроводность	156 Вт/(м·К) (при стандартных условиях ), 156 Вт/(м·К) (при 300 K)
500	Кристаллическая решётка
511	Кристаллическая решётка #1
512	Структура решётки	Гексагональная плотноупакованная
513	Параметры решётки	a = 3,2029 Å, c = 5,2000 Å
514	Отношение c/a	1,624
515	Температура Дебая	318 К
516	Название пространственной группы симметрии	P63/mmc
517	Номер пространственной группы симметрии	194
900	Дополнительные сведения
901	Номер CAS	7439-95-4

201* Указан диапазон значений атомной массы в связи с различной распространённостью изотопов данного элемента в природе.

205* Эмпирический радиус атома магния согласно [1] составляет 160 пм.

206* Ковалентный радиус магния согласно [1] и [3] составляет 141±7 пм и 136 пм соответственно.

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔH_пл) магния согласно [3] составляет 9,20 кДж/моль.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔH_кип) магния согласно [3] составляет 131,8 кДж/моль.

410* Молярная теплоемкость магния согласно [3] составляет 24,90 Дж/(K·моль).

Физические свойства магния:

Химические свойства магния. Взаимодействие магния. Реакции с магнием:

1. Реакция взаимодействия магния и водорода:

В результате реакции образуются гидрид магния. Реакция протекает при избыточном давлении.

2. Реакция окисления кислородом магния:

2Mg + O₂ → 2MgO (t = 600-650 °C).

3. Реакция взаимодействия магния и хлора:

В результате реакции образуются хлорид магния.

4. Реакция взаимодействия магния и кремния:

В результате реакции образуются силицид магния. Реакция протекает при сплавлении реакционной смеси.

5. Реакция взаимодействия магния и азота:

В результате реакции образуются нитрид магния.

6. Реакция взаимодействия магния и фосфора:

В результате реакции образуются фосфид магния.

7. Реакция взаимодействия бора и магния:

В результате реакции образуются борид магния.

8. Реакция взаимодействия висмута и магния:

В результате реакции образуются висмутид магния.

9. Реакция взаимодействия сурьмы и магния:

В результате реакции образуются стибид магния.

10. Реакция взаимодействия магния и воды:

В результате реакции образуются гидроксид магния и водород. В ходе реакции используется горячая вода.

11. Реакция взаимодействия оксида бериллия и магния:

BeO + Mg → MgO + Be (t = 700-800 °C).

В результате реакции образуются оксид магния и бериллий.

12. Реакция взаимодействия оксида азота (I) и магния:

В результате реакции образуются азот и оксид магния.

13. Реакция взаимодействия оксида азота (II) и магния:

2NO + 2Mg → N₂ + 2MgO (t ≈ 500 °C).

В результате реакции образуются азот и оксид магния.

14. Реакция взаимодействия магния и тетраоксида диазота:

В результате реакции образуются нитрат магния и оксид азота.

15. Реакция взаимодействия оксида лития и магния:

Li₂O + Mg → 2Li + MgO (t = 800 °C).

В результате реакции образуются литий и оксид магния.

Li₂O + Mg + H₂ → 2LiH + MgO (t = 450-500 °C).

В результате реакции образуются гидрид лития и оксид магния.

17. Реакция взаимодействия оксида бора и магния:

В результате реакции образуются в первом случае – борид магния и оксид магния, во втором – бор и оксид магния.

Вторая реакция представляет собой метод получения аморфного бора. Полученный бор – бор Муассана, чистота 95-98 %.

18. Реакция взаимодействия оксида углерода и магния:

CO₂ + 2Mg → 2MgO + C (t ≈ 500 °C).

В результате реакции образуются оксид магния и углерод. В ходе реакции происходит сжигание магния в среде углекислого газа.

19. Реакция взаимодействия оксида кремния и магния:

SiO₂ + 2Mg → Si + 2MgO (t ≈ 1000 °C),

SiO₂ + 4Mg → Mg₂Si + 2MgO (t = 800 °C).

В результате реакции образуются в первом случае – кремний и оксид магния. Первая реакция представляет собой лабораторный метод получения кремния осуществляют следующем образом: смесь сухого песка и измельченного магния зажигают магниевой лентой.

Во втором случае в результате реакции образуются силицид магния и оксид магния. Реакция протекает при температуре не более 800°C в атмосфере водорода.

CaO + H₂ + Mg → CaH₂ + MgO (t = 800-900 °C).

В результате реакции образуются гидрид кальция и оксид магния.

21. Реакция взаимодействия магния и бромоводорода:

В результате реакции образуются бромид магния и водород. В ходе реакции используется разбавленный раствор бромоводорода.

22. Реакция взаимодействия магния и фтороводорода:

В результате реакции образуются фторид магния и водород. В ходе реакции используется разбавленный раствор фтороводорода.

23. Реакция взаимодействия магния и сероводорода:

В результате реакции образуются сульфид магния и водород.

24. Реакция взаимодействия магния и азотной кислоты:

В результате реакции образуются в первом случае – нитрат магния, азот и вода, во втором – нитрат магния, оксид азота (I) и вода, в третьем – нитрат магния, оксид азота (I), оксид азота (II) и вода. В ходе реакции в первом и втором случае применяется разбавленная азотная кислота, в третьем – 30%-й раствор азотной кислоты.

25. Реакция взаимодействия магния и ортофосфорной кислоты:

В результате реакции образуются ортофосфат магния и водород. При этом в ходе реакции используется разбавленный раствор ортофосфорной кислоты.

Аналогичные реакции проходят и с другими кислотами.

26. Реакция взаимодействия магния и аммиака:

В результате реакции образуются нитрид магния и водород.

27. Реакция взаимодействия фторида бериллия и магния:

BeF₂ + Mg → MgF₂ + Be (t = 700-750 °C).

В результате реакции образуются фторид магния и бериллий.

28. Реакция взаимодействия фторида кремния и магния:

SiF₄ + 2Mg → Si + 2MgF₂ (t = 500-600 °C).

В результате реакции образуются кремний и фторид магния. В ходе реакции применяется примесь – силицид магния Mg₂Si.

29. Реакция взаимодействия карбоната лития и магния:

30. Реакция взаимодействия магния и карбоната рубидия:

31. Реакция взаимодействия карбида кремния и магния:

2SiC + 5Mg → 2Mg₂Si + MgC₂ (t ≈ 700°C).

В результате реакции образуются силицида магния и карбида магния.

32. Реакция взаимодействия хлорида олова и магния:

SnCl₂ + Mg → MgCl₂ + Sn (t = 200-300 °C).

В результате реакции образуются хлорид магния и олово.

33. Реакция взаимодействия хлорида ванадия и магния:

В результате реакции образуются ванадий и хлорид магния.

34. Реакция взаимодействия хлорида железа и магния:

2FeCl₃ + 3Mg → 2Fe + 3MgCl₂ (t = 300-400 °C).

В результате реакции образуются железо и хлорид магния.

35. Реакция взаимодействия хлорида титана и магния:

TiCl₄ + 2Mg → Ti + 2MgCl₂ (t = 800-850 °C).

В результате реакции образуются титан и хлорид магния. В ходе реакции используется магний в виде расплава. Реакцию проводят при температуре в отсутствие воздуха в атмосфере аргона.

36. Реакция взаимодействия хлорида гафния и магния:

HfCl₄ + 2Mg → Hf + 2MgCl₂ (t = 650-700 °C).

В результате реакции образуются гафний и хлорид магния.

37. Реакция взаимодействия хлорида циркония и магния:

ZrCl₄ + 2Mg → Zr + 2MgCl₂ (t ≈ 700 °C).

В результате реакции образуются цирконий и хлорид магния.

38. Реакция взаимодействия хлорида тантала и магния:

2TaCl₅ + 5Mg → 2Ta + 5MgCl₂ (t ≈ 750°C).

В результате реакции образуются тантал и хлорид магния.

39. Реакция взаимодействия хлорида ванадия, оксида углерода и магния:

В результате реакции образуются гексакарбонилванадат магния и хлорид магния. Реакция протекает в пиридине при температуре около 135°C и избыточном давлении.

40. Реакция взаимодействия сульфата бериллия, воды и магния:

В результате реакции образуются гидроксосульфат бериллия, сульфат магния и водород.

41. Реакция взаимодействия сульфида титана и магния:

TiS₂ + 2Mg → 2MgS + Ti (t ≈ 1000 °C).

В результате реакции образуются сульфид магния и титан. Реакция протекает в атмосфере аргона.

42. Реакция взаимодействия тетрабората натрия и магния:

43. Реакция взаимодействия магния и пентана :

В результате реакции образуются карбид магния и водород. Реакция протекает при нагревании до температуры не более 700°C.

44. Реакция взаимодействия магния и циклопентадиена:

В результате реакции образуются циклопентадиенил магния и водород.

45. Реакция взаимодействия магния и ацетилена:

В результате реакции образуются карбид магния и водород.

Источник