Магний

Магний / Magnesium (Mg)
Атомный номер 12
Внешний вид лёгкий, ковкий, серебристо-белый металл
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
24,305 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 160 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
737,3 (7,64) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Ne] 3s2
Химические свойства
Ковалентный радиус 136 пм
Радиус иона 66 (+2e) пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1,31
Электродный потенциал −2,37 В
Степени окисления 2
Термодинамические свойства
Плотность 1,738 г/см³
Удельная теплоёмкость 1,025 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 156 Вт/(м·K)
Температура плавления 922 K
Теплота плавления 9,20 кДж/моль
Температура кипения 1 363 K
Теплота испарения 131,8 кДж/моль
Молярный объём 14,0 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки гексагональная
Период решётки 3,210 Å
Отношение c/a 1,624
Температура Дебая 318,00 K

Содержание

История

Происхождение названия

В 1695 году из минеральной воды Эпсомского источника в Англии выделили соль, обладавшую горьким вкусом и слабительным действием. Аптекари называли её горькой солью, а также английской, или эпсомской солью. Минерал эпсомит имеет состав MgSO4 · 7H2O. Химики, действуя на растворы этой соли содой или поташом, получали белый осадок — основной карбонат магния, который может иметь различный состав, например 3MgCO3 · Mg(OH)23H2O. Это была белая магнезия (magnesia alba), её применяли (и сейчас применяют) наружно как присыпку, а внутрь — при повышенной кислотности и как лёгкое слабительное. Основной карбонат магния изредка встречается в природе, и белая магнезия также известна с древних времен. Вероятно, этот минерал находили около Магнесии, но скорее всего — другой. Дело в том, что жители Магнесии основали в Малой Азии два города с тем же названием, что могло привести к путанице. Один из этих городов сейчас называется Манисой и находится на восточной оконечности Турции. Окрестности этого города прославлены сказаниями о Ниобе. Другая Магнесия была южнее, там находился знаменитый храм Артемиды.

Лавуазье считал белую магнезию простым телом. В 1808 году английский химик Гемфри Дэви при электролизе слегка увлажнённой белой магнезии с ртутным катодом получил амальгаму нового металла (она содержит до 3 % магния), который выделил отгонкой ртути и назвал магнезием. С тех пор во всех европейских языках этот элемент называется magnesium и только в русском — магнием: так его назвал Г.И. Гесс в своём учебнике химии, изданном в 1831 году и выдержавшем семь изданий. По этой книге учились многие русские химики.

Получение

Преобладает промышленный способ получения М. — электролиз расплава смеси безводных MgCl2, KCl и NaCl. Для получения расплава используют обезвоженный карналлит или бишофит, а также MgCl2, полученный хлорированием MgO или как отход при произ-ве Ti. Т-ра электролиза 700—720 °С, аноды графитовые, катоды стальные. Содержание MgCl2 в расплаве 5—8 %, при снижении концентрации до 4 % уменьшается выход М. по току, при повышении концентрации MgCl2 выше 8 % увеличивается расход электроэнергии. Для обеспечения оптим. содержания MgCl2 периодически отбирают часть отработанного электролита и добавляют свежий карналлит или MgCl2. Жидкий М. всплывает на пов-сть электролита, откуда его отбирают вакуумным ковшом. Извлекаемый магниевый сырец содержит 0,1 % примесей. Для очистки от неметаллич. примесей М. переплавляют с флюсами — хлоридами или фторидами К, Ва, Na, Mg. Глубокую очистку осуществляют перегонкой в вакууме, зонной плавкой, электролитич. рафинированием. В результате получают М. чистотой 99,999 %. Кроме М. при электролизе получают также Сl2. В термич. способах получения М. сырьем служит магнезит или доломит, из к-рых прокаливанием получают MgO. В ретортных или вращающихся печах с графитовыми или угольными нагревателями оксид восстанавливают до металла кремнием (силикотермич. способ) или СаС2 (карбидотермич. способ) при 1280—1300 °С либо углеродом (карботермич. способ) при т-ре выше 2100°C. В карботермич. способе (MgO + С -> Mg + CO) образующуюся смесь СО и паров М. быстро охлаждают при выходе из печи инертным газом для предотвращения обратной р-ции СО с М.

Физические свойства

Магний — очень легкий, довольно хрупкий металл, постепенно окисляется на воздухе, превращаясь в белый оксид магния.

Химические свойства

Mg, хим. элемент II гр. периодич. системы, ат. н. 12, ат. м. 24,305; относится к щелочноземельным элементам. Прир. М. состоит из трех стабильных изотопов 24Mg (78,60 %), 25Mg (10,11 %) и 26Mg (11,29 %). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 5,9,10-20 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки 3s2; степень окисления +2, очень редко +1; энергии ионизации Mg0 : Mg+ : Mg2+ равны соотв. 7,64607 и 15,0353 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,2; сродство к электрону -0,22 эВ; атомный радиус 0,160 нм, ионные радиусы для Mg2+ (в скобках указаны координац. числа) 0,071 нм (4), 0,08 нм (5), 0,086 нм (6), 0,103 нм (8). Содержание М. в земной коре 2,35 % по массе. Встречается в природе только в виде соединений. Известно более 100 минералов, содержащих М.; большинство из них — силикаты и алюмосиликаты, напр. оливин (Mg,Fe)2[SiO4], серпентин Mg6(OH)8[Si4O10] и др. Образуют залежи пром. значения гл. обр. магнезит MgCO3, доломит MgCO3.СаСО3, асбест, бишофит MgCl2.6H2O, карналлит KCl.MgCl2.6H2O, кизерит MgSO4.H2O, эпсомит MgSO4.7H2O, каинит KCl.MgSO4.3H2O, астраханит Na2SO4.MgSO4.4H2O. Запасы хлоридных калийно-магниевых солей сосредоточены в СССР, ГДР, ФРГ, Испании, США, карбонатных минералов — в ЧССР, СФРЮ, КНР, Австрии, Греции и др. Много М. содержится в воде морей и океанов и в прир. рассолах. М. всегда содержится в растениях, т.к. входит в состав молекулы хлорофилла.

Определение

Качественно М. обнаруживают по осаждению двойной соли MgNH4PO<sub4.6H2O либо гидроксихинолината Mg(C9H6NO)2.2H2O, по образованию окрашенных соед. Mg2+, напр. с титановым желтым, магнезоном I и II, хинализарином или дифенилкарбазидом, а также эмиссионным спектральным методом. Количественно М. определяют обычно комплексонометрически — титрованием р-ром натриевой соли этилендиаминтетрауксусной к-ты с использованием индикаторов (эриохрома черного Т или др.), а также титрованием избытка к-ты, пошедшей на растворение MgO, или щелочи, использованной для осаждения Mg(OH)2. Его определяют также гравиметрически в виде Mg2P2O7, образующегося при прокаливании MgNH4PO4•6H2O, и в виде гидроксихинолината. Определяют также М. спектрофотометрически с использованием магнезонов. Для определения очень малых кол-в М. используют методы химико-спектрального анализа, чувствительность к-рых достигает 1,10-4% М. Применяют также методы атомно-абсорбц. анализа и фотометрии пламени.

Применение

Сплавы

Сплавы на основе магния являются важным конструкционным материалом в автомобильной и авиационной промышленности благодаря их лёгкости и прочности. Цены на магний в слитках в 2006 году составили в среднем 3 долл/кг.

Химические источники тока

Магний в виде чистого металла а так же его химические соединения(бромид, перхлорат) применяются для производства очень мощных резервных электрических батарей(например магний-перхлоратный элемент,серно-магниевый элемент,хлористосвинцово-магниевый элемент,хлорсеребряно-магниевый элемент,хлористомедно-магниевый элемент,магний-ванадиевый элемент и др), и сухих элементов(марганцево-магниевый элемент, висмутисто-магниевый элемент,магний-м-ДНБ элемент и др). ХИТ на основе магния отличаются очень высокими значениями удельных энергетических характеристик и высоким разрядным напряжением. В последние годы в ряде стран обострилась проблема разработки аккумулятора с большим сроком службы, так как теоретические данные позволяют утверждать очень большие перспективы его широкого использования(высокая энергия, экологичность, доступность сырья).

Соединения

Гидрид магния  — один из наиболее емких аккумуляторов водорода, применяемых для его хранения.

Огнеупорные материалы

Оксид магния (MgO) применяется в качестве огнеупорного материала для производства тиглей и специальной футеровки металлургических печей.

Перхлорат магния , Mg2(ClO4)2 — (ангидрон) применяется для глубокой осушки газов в лабораториях, и в качестве электролита для химических источников тока с участием магния.

Фторид магния (МgF2) в виде синтетических монокристаллов применяется в оптике (линзы, призмы).

Благодаря своей способности гореть на воздухе с выделением большого количества света применялся в фотоделе в качестве вспышки до изобретения электрических ламп-вспышек.

Бромид магния (MgBr2) — в качестве электролита для химических резервных источников тока.

Медицина

Оксид и соли магния применяется в медицине (Аспаркам, ).

Биологическая роль и токсикология

Магний — один из важных биогенных элементов, в значительных количествах содержится в тканях животных и растений.

См. также

Соединения магния

Литература

Эйдeнзон М. А., Магний, М., 1969; Тихонов В. Н. Аналитическая химия магния, М., 1973 Иванов А. И., Ляндрес М. Б., Прокофьев О. В. Производство магния, М., 1979. С. И. Дракин. П. М. Чукуров.

Ссылки


Периодическая система элементов
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home