Historia magnezu, struktura, właściwości, reakcje, zastosowania

On magnez Jest to metal alkaliczny, który należy do grupy 2 stolika okresowego. Jego liczba atomowa wynosi 12 i jest reprezentowana z symbolem chemicznym MG. Jest to ósmy najliczniejszy element skorupy ziemskiej, około 2,5% tego samego.

Ten metal, podobnie jak jego papryka i metale alkaliczne, nie występuje w naturze w stanie rodzimym, ale jest łączony z innymi elementami, tworząc liczne związki obecne w skałach, wodzie morskiej i solance.

Codzienne przedmioty wykonane z magnezu. Źródło: Wikipedia Firetwinter.

Magnesium jest częścią minerałów, takich jak dolomit (wapń i węglan magnezu), magnezyt (węglan magnezu), cewki krążkowe (chlorek magnezu i potas szesnastrowy), Brucita (hydroksyd magnezu) oraz w krzesłach, takich jak talk i talk olevinoinoino.

Jego najbogatszym naturalnym źródłem jego wydłużenia jest morze, które ma obfitość 0,13%, chociaż Wielkie Salt Lake (1,1%) i Morze Martwe (3,4%) mają stężenie głównego magnezu. Istnieją salmuelas o wysokiej zawartości, który koncentruje się przez parowanie.

Nazwa magnezu prawdopodobnie wywodzi się z Magnesity, występującej w Magnezji, w regionie Tessaly, starożytnym regionie Grecji. Chociaż wskazano, że magnetyt i mangan znaleziono w tym samym regionie.

Magnez reaguje silnie z tlenem w temperaturach powyżej 645 ° C. Tymczasem kurz magnezu pali się suchym powietrzem, emitując intensywne białe światło. Z tego powodu był używany jako źródło światła w fotografii. Obecnie ta właściwość jest nadal używana w pirotechnika.

Jest to główny element żywych istot. Wiadomo, że jest to kofaktor dla ponad 300 enzymów, w tym kilka enzymów glikolizy. Jest to istotny proces żywych istot dla ich relacji z produkcją ATP, głównym źródłem energii komórkowej.

Jest również częścią kompleksu podobnego do hemo hemoglobiny, obecnej w chlorofilu. To jest pigment, który interweniuje w realizacji fotosyntezy.

[TOC]

Historia

Uznanie

Joseph Black, szkocki chemik, w 1755 r. Rozpoznał go jako element, eksperymentalnie pokazując, że różni się od wapnia, metalu, z którym go pomylili.

W związku z tym Black napisał: „W eksperymencie widzimy, że magnezja alba (węglan magnezu) jest związkiem o osobliwej ziemi i stałym powietrzu”.

Izolacja

W 1808 r. Sir Humprey Davy zdołał go odizolować za pomocą elektrolizy w celu uzyskania połączenia magnezu i rtęci. Skupał go elektrolizacja soli siarczanu mokrego za pomocą rtęci jako katody. Następnie odparował rtęć La Malgama, ocieplając się, pozostawiając resztki magnezu.

DO. Bussy, francuski naukowiec, udało się wyprodukować pierwszy metalowy magnez w 1833 roku. Aby to zrobić, Bussy spowodował zmniejszenie stopionego chlorku magnezu z metalicznym potasem.

W 1833 r.

Produkcja

W 1886 r. Niemiecka firma aluminiowa und Magnesiumfabrik Hemelingen zastosowała lekarską elektrolizę Carnalite (MGCL₂· Kcl · 6H₂O) stopione w celu wytworzenia magnezu.

Hemelingen, związany z kompleksem przemysłowym Farbe (IG Farben), udało się opracować technikę wytwarzania dużych ilości stopionego chlorku magnezu w celu przedłożenia go do elektrolizy w celu produkcji magnezu i chloru.

Podczas II wojny światowej Dow Chemical Company (USA) i magnez Elektron Ltd (UK) rozpoczęły elektrolityczne zmniejszenie wody morskiej; Pumaada z Zatoki Galveston w Teksasie i na Morzu Północnym do Hartlepool w Anglii, na produkcję magnezu.

Jednocześnie w Ontario (Kanada) tworzona jest technika w celu jej produkcji na podstawie procesu L. M. Pidgeon. Technika polega na termicznej redukcji tlenku magnezu z krzemianami w zewnętrznych zwrotach zapłonu.

Struktura elektroniczna i konfiguracja magnezu

Magnez krystalizuje się w zwartej sześciokątnej strukturze, w której każdy z jego atomów jest otoczony przez dwunastu sąsiadów. To sprawia, że ​​jest gęsty niż inne metale, takie jak lit lub sód.

Jego konfiguracja elektroniczna wynosi [ne] 3s², Z dwoma elektronami walencyjnymi i dziesięcioma w warstwie wewnętrznej. Dzięki dodatkowemu elektronowi w porównaniu do sodu jego wiązanie metalowe staje się silniejsze.

Jest tak, ponieważ atom jest mniejszy, a jego rdzeń ma jeszcze jeden proton; Dlatego wywierają większy wpływ przyciągania na elektronach sąsiednich atomów, co kurczy się między nimi. Ponadto, ponieważ istnieją dwa elektrony, powstały pasek 3S jest pełny i jest w stanie poczuć jeszcze więcej przyciągania jąder.

Może ci służyć: element chemiczny

Następnie atomy MG siedzą gęsty kryształ sześciokątny i z silnym wiązaniem metalowym. To wyjaśnia jego znacznie większy punkt fuzji (650 ° C) niż sód (98 ° C).

Wszystkie orbitale 3s wszystkich atomów i ich dwunastu sąsiadów pokrywają się we wszystkich kierunkach wewnątrz szkła, a dwa elektrony idą, podczas gdy przychodzą dwie inne; Tak więc bez MG kationów może powstać²⁺.

Liczby utleniania

Magnez może stracić dwa elektrony, gdy tworzy związki i pozostać jako kation mg²⁺, który jest izolektroniczny i szlachetny neonowy. Rozważając jego obecność w dowolnym związku, liczba utleniania magnezu wynosi +2.

Z drugiej strony i chociaż mniej powszechne, można uformować kation MG⁺, który stracił tylko jeden z dwóch elektronów i jest izolektroniczny dla sodu. Gdy jego obecność jest zakładana w związku, mówi się, że magnez ma liczbę utleniania +1.

Nieruchomości

Wygląd fizyczny

Jasna biała substancja stała w najczystszym stanie, przed utlenieniem lub reakcją z mokrym powietrzem.

Masa atomowa

24 304 g/mol.

Temperatura topnienia

650 ° C.

Punkt wrzenia

1.091 ºC.

Gęstość

1738 g/cm³ w temperaturze pokojowej. I 1584 g/cm³ do temperatury topnienia; Oznacza to, że faza ciekła jest mniej gęsta niż stała, jak w przypadku ogromnej większości związków lub substancji.

Fusion Heat

848 kJ/mol.

Ciepło parowe

128 kJ/mol.

Pojemność kaloryczna trzonowa

24 869 J/(mol · k).

Ciśnienie pary

Przy 701 K: 1 Pa; to znaczy, twoje ciśnienie pary jest bardzo niskie.

Elektronialiczność

1.31 w skali Pauling.

Energia jonizacji

Pierwszy poziom jonizacji: 1.737,2 kJ/mol (mg⁺ gazowy)

Drugi poziom jonizacji: 1.450,7 kJ/mol (mg²⁺ Gazowy i wymaga mniej energii)

Trzeci poziom jonizacji: 7.732,7 kJ/mol (mg³⁺ Gazowy i wymaga dużo energii).

Radio atomowe

160 PM.

Radio Kowalencyjne

141 ± 17:00

Objętość atomowa

13,97 cm³/mol.

Rozszerzalność cieplna

24,8 µm/m · k w 25 ° C.

Przewodność cieplna

156 w/m · k.

Rezystancja

43,9 nω · m w 20 ° C.

Przewodność elektryczna

22,4 × 10⁶ S · cm³.

Twardość

2,5 w skali MOHS.

Nomenklatura

Metaliczne magnez brakuje innych przypisanych nazwisk. Jego związki, ponieważ w większości mają one liczbę utleniania +2, są wymienione przy użyciu nomenklatury zapasowej bez potrzeby wyrażania wspomnianej liczby w nawiasach.

Na przykład MGO to tlenek magnezu i brak tlenku magnezu (II). Zgodnie z systematyczną nomenklaturą poprzedni związek staje się: tlenek monsoksu magnezu i tlenek mononomagnesu.

To samo dzieje się po stronie tradycyjnej nomenklatury, jak w przypadku nomenklatury: nazwy związków kończą się w ten sam sposób; to znaczy z sufiksem -ico. Zatem MGO jest tlenkiem magnetycznym, zgodnie z tą nomenklaturą.

Reszty pozostałe związki mogą, ale nie muszą mieć wspólnych lub mineralogicznych nazwy lub składać się z cząsteczek organicznych (związków organomagnetycznych), których nomenklatura zależy od struktury molekularnej i podstawników alquilicznych (R) lub arlicznych (AR) (AR) (AR).

Jeśli chodzi o związki organomagnesyum, prawie wszystkie są odczynnikami Grignard z ogólną formułą RMGX. Na przykład Brmgch₃ Jest to bromek magnezu w metonie. Zauważ, że nomenklatura nie wydaje się tak skomplikowana w pierwszym kontakcie .

Kształty

Stopy

Magnez jest stosowany w stopach, ponieważ jest to lekki metal, stosowany głównie w stopach aluminium, co poprawia mechaniczne właściwości tego metalu. Był również używany w stopach z żelazem.

Jednak odmówił jego zastosowania w stopach ze względu na jego tendencję do biegania w wysokich temperaturach.

Minerały i związki

Ze względu na reaktywność nie znajduje go w korze Ziemi w postaci natywnej lub elementarnej. Jest raczej częścią licznych związków chemicznych, które znajdują się w około 60 znanych minerałach.

Wśród najczęstszych minerałów magnezu są:

-Dolomita, węglan wapnia i magnezu, MGCO₃·Złodziej₃

-Magnesita, węglan magnezu, CACO₃

-Brucita, wodorotlenek magnezu, MG (OH)₂

-Carnalita, magnez i chlorek potasowy, MGCL₂· Kcl · h₂ALBO.

Ponadto może być w postaci innych minerałów, takich jak:

-Kieserita, siarczan magnezu, mgso₄· H₂ALBO

-Forsterita, krzemian magnezu, Mgsio₄

-Chystal lub azbest, kolejny krzemian magnezu, mg₃Tak₂ALBO₅(OH)₄

-Talk, mg₃Tak₁₄ALBO₁₁₀(OH)₂.

Izotopy

Magnez występuje w naturze jako połączenie trzech naturalnych izotopów: ²⁴Mg, z 79% obfitości; ²⁵Mg, z 11% liczebnością; i ²⁶Mg, z 10% liczebnością. Ponadto istnieje 19 sztucznych radioaktywnych izotopów.

Artykuł biologiczny

Glikoliza

Magnez jest niezbędnym elementem dla wszystkich żywych istot. Ludzie mają codzienne spożycie 300 - 400 mg magnezu. Jego zawartość ciała wynosi od 22 do 26 g, u dorosłego człowieka, skoncentrowane głównie na szkielecie kości (60%).

Może ci służyć: turbidymetria

Glikoliza jest sekwencją reakcji, w których glukoza jest przekształcana w kwas piruwiczny, z produkcją netto 2 cząsteczek ATP. Pyrogronian kinazy, heksochinaza i fosfofaktyka kinazy to enzymy między innymi glikolizy, które wykorzystują Mg jako aktywator.

DNA

DNA powstaje przez dwa łańcuchy nukleotydowe, które ujemnie obciążały grupy fosforanowe w ich strukturze; Dlatego łańcuchy DNA odczuwają odpychanie elektrostatyczne. Jony NA⁺, K⁺ i Mg²⁺, Zneutralizuj ładunki ujemne, unikając dysocjacji łańcuchów.

ATP

Cząsteczka ATP ma grupy fosforanowe z ujemnie obciążonymi atomami tlenu. Wśród sąsiednich atomów tlenu jest odpychanie elektryczne, które mogłyby podzielić cząsteczkę ATP.

Nie dzieje się tak, ponieważ magnez oddziałuje z sąsiednimi atomami tlenu, tworząc chelato. Mówi się, że ATP-MG jest aktywną formą ATP.

Fotosynteza

Magnez jest niezbędny do fotosyntezy, centralny proces wykorzystania energii przez rośliny. Jest częścią chlorofilu, który przedstawia w strukturze podobnej do grupy HEM hemoglobiny; Ale z atomem magnezu w środku zamiast żelaza.

Chlorofil pochłania energię światła i wykorzystuje ją do fotosyntezy do przekształcania dwutlenku węgla i glukozy i dwutlenku tlenu. Glukoza i tlen są następnie wykorzystywane w produkcji energii.

Organizm

Zmniejszenie stężenia magnezu w osoczu jest związane ze skurczami mięśni; Choroby sercowo -naczyniowe, takie jak nadciśnienie; cukrzyca, osteoporoza i inne choroby.

Jon magnezu interweniuje w regulacji funkcjonowania kanałów wapnia w komórkach nerwowych. Przy wysokich stężeniach blokuje kanał wapnia. Przeciwnie, spadek wapnia powoduje aktywację nerwu, umożliwiając wapń wjazd do komórek.

To wyjaśniałoby skurcz i skurcz komórek mięśniowych ścian głównych naczyń krwionośnych.

Gdzie jest i produkcja

Magnez nie występuje w naturze w stanie elementarnym, ale tworzy część około 60 minerałów i licznych związków, położonych w morzu, skałach i salmuerach.

Morze ma 0,13% stężenia magnezu. Ze względu na jego rozszerzenie morze jest głównym światowym zbiornikiem magnezu. Inne zbiorniki magnezowe to Great Salt Lake (USA), o stężeniu 1,1%magnezu i Morze Martwe, ze stężeniem 3,4%.

Dolomit i magnesytowe minerały magnezowe są ekstrahowane z ich żył przy użyciu tradycyjnych metod wydobycia. Tymczasem w roztworach CARNALITE, które pozwalają innym sole na powierzchnię, utrzymując cewkę w tle.

Salmuelas zawierający magnez skoncentruje się w stawach za pomocą ogrzewania słonecznego.

Magnez uzyskuje się dwie metody: elektroliza i redukcja termiczna (proces Pidgeon).

Elektroliza

W procesach elektrolizy stopionymi solami zawierającymi lub bezwodne chlorku magnezu stosuje się częściowo odwodniony bezwodny chlorek magnezu lub anhydra mineralna Carnalite. W niektórych okolicznościach, aby uniknąć zanieczyszczenia naturalnego cielesnego, stosuje się sztuczny.

Możesz także uzyskać chlorek magnezu po procedurze zaprojektowanej przez firmę Dow. Woda jest mieszana w flocculator z lekko kalcynowaną ruwą dolomitową.

Chlorek magnezu obecny w mieszaninie przekształca się w MG (OH)₂ przez dodanie wodorotlenku wapnia, zgodnie z następującą reakcją:

MGCL₂    +     CA (OH)₂    → Mg (OH)₂       +        Cacl₂

Według schematycznego schematów reakcji chemicznej przepadły wodorotlenek magnezu traktuje się kwasem solnym, wytwarzając chlorek magnezu i wody:

Mg (OH)₂     +       2 HCl → MGCL₂     +       2 godz₂ALBO

Następnie chlorek magnezu jest poddawany procesie odwodnienia w celu osiągnięcia 25% nawodnienia, kończąc odwodnienie podczas procesu odlewni. Elektroliza przeprowadza się w temperaturze, która waha się od 680 do 750 ° C.

MGCL₂      → Mg+Cl₂

Chlor diatomowy jest generowany w anodzie, a stopione magnezowe pływa w górnej części soli, gdzie jest zbierany.

Redukcja termiczna

Kryształy magnezowe osadzone z oparami. Źródło: Warut Roonguthai [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)] W procesie Pidgeona naziemny i kalcynowany dolomit miesza. Rematrus są umieszczone wewnątrz piekarnika i są szeregowe z kondensatorami znajdującymi się na zewnątrz piekarnika.

Może ci służyć: siły van der waals

Reakcja występuje w temperaturze 1200 ° C i przy niskim ciśnieniu 13 Pa. Kryształy magnezu wycofują się z kondensatorów. Wytwarzana szumowina jest zbierana z tła zwrotu.

2 CaO +2 MGO +SI → 2 mg (gaz) +Ca₂Sio₄ (odpady ludzkie)

Tlenki wapnia i magnezu są wytwarzane przez kalcynację wapnia i węglanów magnezu obecnych w Dolomicie.

Reakcje

Magnez reaguje energicznie z kwasami, szczególnie z oksykami. Jego reakcja z kwasem azotowym wytwarza azotan magnezu, MG (NO₃)₂. W ten sam sposób reaguje z kwasem solnym, aby wytwarzać chlorek magnezu i wodoru.

Magnez nie reaguje z alkaliami, takimi jak wodorotlenek sodu. W temperaturze pokojowej pokryta jest warstwa tlenku magnezu, nierozpuszczalna w wodzie, która chroni go przed korozją.

Tworzą między innymi związki chemiczne z chlorem, tlenem, azotem i siarką. Jest wysoce reaktywny z tlenem w wysokich temperaturach.

Aplikacje

- Elementary magnez

Stopy

Stopy magnezu były używane w samolotach i samochodach. Te ostatnie mają jako wymóg kontroli emanowania gazów zanieczyszczeń, zmniejszeniem ciężaru pojazdów silnikowych.

Zastosowania magnezu oparte są na ich niskiej masie, wysokiej odporności i łatwości stopów produkcyjnych. Aplikacje obejmują narzędzia ręczne, artykuły sportowe, kamery, urządzenia, ramki bagażowe, części samochodowe, artykuły dla branży lotniczej.

Stopy magnezu są również stosowane w produkcji samolotów przestrzennych, rakiet i satelitów, a także w fotograwiurze.

Metalurgia

Magnez jest dodawany w małej ilości do stopionego białego żelaza, co poprawia oporność i plastyczność tego samego. Ponadto magnez zmieszany z wapnem jest wstrzykiwana do ciekłego żelaza o wysokim piekarniku, poprawiając właściwości mechaniczne stali.

Magnez interweniuje w produkcji tytanu, uranu i hafnio. Działa jako czynnik redukujący na tetrachlorku tytanu, w procesie Krolla, aby powstać tytan.

Elektrochemia

Magnez jest stosowany w suchym stosie, działając jako anoda i chlorku srebrnego jak katoda. Kiedy magnez jest wkładany w kontakt elektryczny ze stalą w obecności wody, jest to korozja w sposób oficjalny, pozostawiając nienaruszoną stal.

Ten rodzaj ochrony stalowej jest obecny na statkach, zbiornikach magazynowych, podgrzewaczy wody, konstrukcjach mostowych itp.

Pirotechnika

Magnez w pyle lub paskach, emitując bardzo intensywne białe światło. Ta nieruchomość została wykorzystana w pirotechnikach wojskowych do wytwarzania pożarów lub oświetlenia przez rozbłyski.

Jego drobno podzielona substancja stała została wykorzystana jako komponent paliwa, szczególnie w litych śmigłach rakiet.

- Związki

Węglan magnezu

Jest stosowany jako izolator termiczny dla kotłów i rur. Będąc higroskopijnym i rozpuszczalnym w wodzie, służy do zapobiegania kompACJEM SALKI w wytrząsarkach soli i nie przepływa prawidłowo podczas przypraw żywnościowych.

Wodorotlenek magnezu

Ma zastosowanie jako opóźniacz przeciwpożarowy. Rozpuszczone w wodzie tworzy dobrze znane mleko magnezji, białawe zawiesinę, które zostało zastosowane jako zobojętniające i przeczyszczające.

Chlorek magnezu

Jest stosowany w produkcji cementu do podłóg o wysokiej wytrzymałości, a także w dodatku do produkcji tekstylnej. Ponadto jest stosowany jako flockulant mleka sojowego do produkcji tofu.

Tlenek magnezu

Jest stosowany do produkcji cegieł ogniotrwałej w celu odporności na wysokie temperatury oraz jako izolator termiczny i elektryczny. Jest również stosowany jako środka przeczyszczająca i zobojętniająca.

Siarczan magnezu

Jest używany przemysłowo do tworzenia cementu i nawozów, opalonych i barwionych. Jest to również wysusza. Sól epsom, mgso₄· 7H₂Lub jest używany jako czyśćca.

- Minerały

talk

Masz jako niższy wzór twardości (1) w skali Mohs. Służy jako napełnianie produkcji papieru i tektury, a także zapobiega podrażnieniu i nawodnieniu skóry. Jest stosowany w produkcji materiałów opornych na ciepło i jako podstawa wielu kosmetyków używa proszków.

Chrystyl lub azbest

Był używany jako izolator termiczny i w branży budowlanej do produkcji dachów. Obecnie nie jest używany, ponieważ są to jego włókna rakotwórcze płucne.

Bibliografia

1. Mathews, c. K., Van Holde, K. I. I ahern, k. G. (2002). Biochemia. 3^był Wydanie. Redakcja Pearson Education, S.DO.
2. Wikipedia. (2019). Magnez. Źródło: w:.Wikipedia.org
3. Clark J. (2012). Wiązanie metaliczne. Odzyskane z: chemguide.współ.Wielka Brytania
4. Hull a. W. (1917). Struktura krystaliczna magnezu. Materiały z National Academy of Sciences of the United States of America, 3 (7), 470-473. Doi: 10.1073/PNA.3.7.470
5. Timothy p. Hanusa. (7 lutego 2019). Magnez. Encyclopædia Britannica. Odzyskane z: Britannica.com
6. Hangzhoum Network Technology Co. (2008). Magnez. Odzyskane z: Lookchem.com