Home ⇒ 👍Хімія ⇒ Характеристика та застосування магнію

Характеристика та застосування магнію

Історія відкриття магнію

Сполуки магнію були відомі людині з давніх пір. Латинська назва елемента походить від назви стародавнього міста Магнезія в Малій Азії, в околицях якого є поклади мінералу магнезиту.

Металевий магній вперше отримав в 1808 році англійський хімік Г. Деві.

Магній, отриманий Деві, був досить брудним, чистий металевий магній отриманий вперше в 1828 році французьким хіміком А. Бюссі.

Знаходження в природі, одержання магнію

Магній – один з десяти найбільш поширених елементів земної кори. У ній міститься 2,35% магнію за масою. Через високу хімічну активність у вільному вигляді магній не зустрічається, а входить до складу безлічі мінералів:

Силікатів; Алюмосилікатів; Карбонатів; Хлоридів; Сульфатів та ін.

Так, магній містять широко поширені силікати:

Олівін (Mg, Fe)2 [SiO4]; Серпентин Mg6 (OH) 8 [Si4O10].

Важливе практичне значення мають такі магнієвмісні мінерали, як:

Азбест; Магнезит; Доломіт MgCO3 – CaCO3; Бішофіт MgCl2 – 6H2O; Карналіт KCl – MgCl2 – 6H2O; Епсоміт MgSO4 – 7H2O; Каїніт KCl – MgSO4 – 3H2O; Астраханіт Na2SO4 – MgSO4 – 4H2O та ін.

Магній міститься в:

Морській воді (4% Mg в сухому залишку); Природних розсолах; Багатьох підземних водах.

Звичайний промисловий метод отримання металевого магнію – це електроліз розплаву суміші безводних хлоридів:

Магнію MgCl2; Натрію NaCl; Калію KCl.

У цьому розплаві електрохімічному відновленню піддається хлорид магнію.

Інший спосіб отримання магнію – термічний. У цьому випадку для відновлення оксиду магнію при високій температурі використовують кокс або кремній.

Застосування кремнію дозволяє отримувати магній з такої сировини, як доломіт CaCO3 – MgCO3, не проводячи попереднього розділення магнію і кальцію. За участю доломіту протікають реакції:

CaCO3 – MgCO3 = CaO + MgO + 2CO2; 2MgO + 2CaO + Si = Ca2SiO4 + 2Mg.

Для отримання магнію використовують не тільки мінеральну сировину, але й морську воду. Чистота рафінованого магнію досягає 99,999% і вище.

Фізичні властивості магнію

Магній – це сріблясто-білий блискучий метал, порівняно м’який і пластичний, гарний провідник тепла і електрики.

Щільність магнію 1,738 г/см³, він майже в 5 разів легше міді, в 4,5 рази легше заліза; навіть алюміній в 1,5 рази важче магнію. Температура плавлення 649°C, Температура кипіння 1363 К.

Хімічні властивості магнію

З холодною водою магній майже не взаємодіє, але при нагріванні розкладає її з виділенням водню. У цьому відношенні він займає проміжне положення між берилієм, який взагалі з водою не реагує і кальцієм, який легко з нею взаємодіє.

В електрохімічному ряді напруг магній знаходиться значно лівіше водню і активно реагує з розведеними кислотами з утворенням солей. У цих реакціях є у магнію особливості. Він не розчиняється у фторводневій, концентрованій сірчаній і в суміші сірчаної і в суміші азотної кислот, розчинюючої інші метали майже настільки ж ефективно, як “царська горілка” (суміш HCl і HNO3).

Не взаємодіє з розчинами лугів.

Найважливіші сполуки:

Оксид магнію, MgO.

При зберіганні на повітрі оксид магнію поступово поглинає вологу і CO2, переходячи в Mg (OH)2 і в MgCO3.

Пероксид магнію, MgO2: отриманий взаємодією свіжоосадової Mg (OH)2 з 30%-ою H2O2. Це безбарвна мікрокристалічна речовина, малорозчинна у воді і поступово розкладається при зберіганні на повітрі.

Гідроксид магнію, Mg(OH)2: білий, дуже малорозчинний у воді. Крім кислот, він розчинний у розчинах солей амонію (що важливо для аналітичної хімії). Зустрічається в природі (мінерал брусит).

Солі магнію. Більшість солей магнію добре розчиняються у воді. Розчини містять безбарвні іони Mg2+, які надають рідині гіркий смак. Помітно гідролізуються водою тільки при нагріванні розчину.

Більшість солей виділяється з розчинів у вигляді кристалогідратів (напр. MgCl2 * 6H2O, MgSO4 * 7H2O). MgSO4 * 7H2O в природі утворює мінерал “гірка сіль”.

При нагріванні кристалогідратів галоїдних солей утворюються важкорозчинні у воді основні солі.

До малорозчинних солей магнію відноситься MgF2 (розчинність 0,08г/л), карбонат магнію. Останній може бути отриманий реакцією обміну тільки при одночасній присутності в розчині великого надлишку CO2, в іншому випадку осідають основні солі.

Прикладом такої солі може служити “біла магнезія” – основна сіль приблизного складу 3MgCO3 * Mg(OH)2 * 3H2O

Застосування магнію

Основна частина видобутого магнію використовується для отримання різних легких сплавів. До складу цих сплавів, крім магнію, входять, як правило:

Алюміній; Цинк; Цирконій.

Такі сплави досить міцні і знаходять застосування в літакобудуванні, приладобудуванні і для інших цілей.

Для захисту від корозії водонагрівачів та опалювальних котлів знаходять застосування магнієві аноди, які представляють із себе сталеві стрижні з нанесеним на них шаром магнієвого сплаву. У цьому випадку руйнується сам анод, а не стінки водонагрівача (протекторний захист).

Висока хімічна активність металевого магнію дозволяє використовувати його при магнієтермічному отриманні таких металів, як:

Титан; Цирконій; Ванадій; Уран та ін.

При цьому магній реагує з оксидом або фторидом одержуваного металу, наприклад:

2Mg + TiO2 = 2MgO + Ti або 2Mg + UF4 = 2MgF2 + U.

Широке застосування знаходять багато сполук магнію, особливо його:

Оксид; Карбонат; Сульфат.

Так, гірка сіль застосовується в текстильній і паперовій промисловості, а також у медицині.

У людському організмі кількість магнію складає всього кілька десятих або сотих часток відсотка, проте він відіграє важливу роль у процесах життєдіяльності.

Магній підсилює процеси обміну вуглеводів у м’язах, регулює обмін кальцію. Тому через нестачу магнію розвивається остеопороз і запально-дистрофічні захворювання опорно-рухового апарату.

Недостатня кількість магнію в крові – ознака перевтоми або стресового стану.

Доведено, що нестача магнію в організмі сприяє захворюванню інфарктом міокарда. В організм магній надходить з їжею, але при цьому засвоюється менше 40% магнію, так як його сполуки погано всмоктуються кишечником.

Виробництво магнію

Основним виробником цього металу у світі є Китай, який “монополізував” світовий ринок. У 2007 році виробництво китайського магнію досягло 260 тисяч тонн. У Росії виробництво зосереджене в Пермському краї (25 тис. т / рік).