МАГНИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Этот металл – один из самых «изящных»: легкий, красивый, блестящий. Он есть в любом живом организме, растениях. Без магниевых компонентов не обходятся медицина, наука и передовые отрасли производства.

МАГНИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Что представляет собой

Магний – это металл, элемент периодической системы Д.Менделеева.

Международное обозначение (и формула) – Mg (Magnesium).

При стандартных условиях металл легкий, хорошей ковкости, серебристого цвета.

По классификации ИЮПАК (Международный союз теоретической и прикладной химии) магний причислен к щелочноземельным металлам.

Роль сыграло строение атома (конфигурация электронов внешнего энергетического уровня), сходные химические и физические свойства. Хотя с водой при комнатной температуре реагирует вяло.

История

С рудой в 18 – начале 19 века экспериментировали ученые Европы. Получать удавалось лишь сильно загрязненное вещество.

Настоящая история открытия начинается с середины 19 века, когда француз А.Бюсси и англичанин М.Фарадей получили материал достаточной степени чистоты. Оба использовали расплавленный хлорид магния. Первый восстанавливал вещество металлическим калием, второй – электролизом.

История названия вещества восходит ко временам Малой Азии. Магнезией назывался город, вблизи которого обнаружились залежи магнезита.

В России с середины 19 века используется термин «магний».

Магний – среди самых распространенных компонентов земной коры: тонна содержит 19,52 кг этого элемента (почти 2%).

МАГНИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Главная форма нахождения в природе – залежи доломита и магнезита. Насыщены магнием брусит, кизерит, бишофит, другие минералы.

Кроме минеральных отложений, природными источниками металла являются:

  • Морская вода.
  • Рапа (насыщенный соляной раствор солей). Добывается из лиманов и искусственно созданных соленых водоемов.

Залежами осадочного происхождения располагает большинство регионов планеты:

  • Для магнезита требуются гидротермальные источники.
  • Доломит находят в осадочных карбонатных прослойках. Залежи формируются также воздействием горячих растворов, рек, грунтовых вод на известняки. Его запасы практически неисчерпаемы.
  • Самородные фрагменты магния формируются потоками газов. В отличие от минералов, весьма редки.

Впервые он обнаружен в конце XX века в России (Восточная Сибирь, берега реки Чона) и Таджикистане (вулканическая лава).

Физико-химические характеристики

У металла интересные химические свойства:

  • Равнодушен к щелочам, но при взаимодействии с кислотами растворяется. Процесс сопровождает «фонтан» из водорода.
  • Нагреваемый на воздухе металл сгорает, выделяя жар плюс яркое свечение.
  • Магниевый порошок, смешанный с активными окислителями (той же марганцовкой), порождает взрыв.

Бурно реагирует магний на влагу при нагреве. Поэтому горящий магний водой не тушат.

В стандартных условиях (на воздухе) металл окисляется, из-за чего поверхность покрывается защитной пленкой. Разрушить ее способен нагрев на воздухе до 600°C. «Оголенный» металл превращается в ослепительно-белую вспышку пламени, образуя оксид и нитрид.

Свойства атома
Название, символ, номер

Атомная масса
(молярная масса)

Электронная конфигурация

Радиус атома

Химические свойства
Ковалентный радиус

Радиус иона

Электроотрицательность

Электродный потенциал

Степени окисления

Энергия ионизации
(первый электрон)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

Температура плавления

Температура кипения

Уд. теплота плавления

Уд. теплота испарения

Молярная теплоёмкость

Молярный объём

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

Параметры решётки

Отношение c/a

Температура Дебая

Другие характеристики
Теплопроводность

Номер CAS

Магний / Magnesium (Mg), 12
[24,304; 24,307] а. е. м. (г/моль)
[Ne] 3s2
160 пм
136 пм
66 (+2e) пм
1,31 (шкала Полинга)
−2,37 В
0; +2
 737,3 (7,64) кДж/моль (эВ)
1,738 г/см³
650 °C (923 K)
1090 °C (1363 K)
9,20 кДж/моль
131,8 кДж/моль
24,90 Дж/(K·моль)
14,0 см³/моль
гексагональная
a=0,32029 нм, c=0,52000 нм
1,624
318 K
(300 K) 156 Вт/(м·К)
7439-95-4
  • Утилитарные свойства металла определяются, среди прочего, степенью чистоты.
  • Особо чистые образцы пластичны, ковки, легко обрабатываются (прессовка, прокат, резание).
  • В третьем тысячелетии металл получают так же, как двести лет назад.
  • МАГНИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Электролиз

Основным способом получения вещества остается электролиз расплавленного конгломерата из хлоридов магния, калия, натрия:

  • Объект электрохимического восстановления – соединение магния.
  • Процесс происходит в ванне. Из нее порции выделившегося металлического магния периодически вычерпываются.

Чистота продукта на выходе – порядка 99,9 %.

  • Он считается «грязным», поэтому вновь направляется на электролиз для очистки (рафинирования).
  • Далее идет вакуумная переплавка, во время которой к материалу добавляют специальные присадки. Их миссия – оттянуть примеси на себя.
  • Как вариант применяется вакуумная перегонка.

Доля примесей снижается на два порядка. То есть чистота металлического магния – 99,999+%.

Термообработка

Оксид магния восстанавливают при высоких температурах, задействуя кокс либо кремний.

Кремний способен «вытащить» металл из сложных видов сырья. Например, доломита – конгломерата карбонатов кальция и магния.

Вначале доломит обжигают, затем получившиеся продукты раскаливают с кремнием.

Таким способом возможно извлечение металла высокой чистоты даже из морской воды или рассолов.

Где используется

Некогда самым известным применением металла был фотоаппарат с магниевой вспышкой. Сегодня свойства и характеристики вещества сделали его незаменимым или важным для многих отраслей. Используется магний металлический, в соединениях и сплавах.

МАГНИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторожденияМагниевые сплавы

Промышленный комплекс

Ковкий, пластичный, легкий магний относится к металлам, незаменимым в металлургии и машиностроении:

  • Огнеупорные материалы – исходник для выработки компонентов металлургических печей (оксид магния).
  • Сырье для получения надежных лёгких и сверхлегких сплавов. Их забирают ракето-, авиастроение, автопром.
  • Инновационный материал, созданный в конце XX века, – ферросиликомагний (магний + кремний + железо). Из этого сплава выплавляют чугун: высокопрочный и с «червячной» конфигурацией графита. Это своеобразный гибрид чугуна и стали, материал нового поколения для нужд машиностроения.

В военном деле пригодилось свойство металла гореть ослепляющим пламенем.

Закупаются светошумовые боеприпасы (зажигательные бомбы, сигнальные ракеты, трассирующие пули).

Другие отрасли

Магний используется для нужд науки и других отраслей:

  • Привычным атрибутом стали энергоемкие резервные электрические батареи, сухие элементы на основе металла, его соединений (бромид, перхлорат).
  • Выращенные кристаллы фторида магния – компонент при изготовлении линз, другой оптики.
  • Перхлоратом металла лаборанты осушают газы.
  • Бромид металла служит электролитом химических источников тока.

Без магниевых компонентов невозможно изготовление пиротехники.

Медициной востребованы соединения вещества. Кардиологи, неврологи, гастроэнтерологи выписывают своим пациентам сульфат/цитрат магния, аспаркам, другие препараты.

Перспективы

Ученые трудятся над созданием магниево-серных батарей. По расчетам, они эффективнее ионно-литиевых аккумуляторов по емкости.

Мировое производство, цены

В XX веке половину чистого магния выплавляли в США. Третье тысячелетие определило нового лидера – Китай (70% мирового производства).

МАГНИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторожденияМеталлический магний

Далее идут Россия и Турция (обе получают продукта на порядок меньше).

Цену металла на мировом рынке определяет состояние экономики Китая.

К началу 2021 года за тонну металла выкладывали $2400-2600.

Значение для человека

Магний изначально присутствует в биологических организмах. Однако в повседневных продуктах (хлеб, молоко, мясо) его минимум.

Жизненные процессы

Без металла невозможен нормальный ход важных жизненных процессов:

  • Синтез белка.
  • Работа нервной системы, сердечной мышцы.
  • Расширение сосудов.
  • Желчеотделение.
  • Работа ЖКТ.
  • Выведение из организма холестерина.
  • Сокращение мышц.

Суточная норма вещества для женщин и мужчин – 300 и 400 мг.

Потребность увеличивают психические, физические перегрузки, стрессы, злоупотребление алкоголем, потливость.

Нужно учитывать, что организм усваивает лишь треть общего количества поступившего вещества.

Усваивать микроэлемент полнее мешают фитин, жирный или насыщенный кальцием рацион.

Питание

Магнием насыщены порошковое какао, отруби, орехи, тыквенные семечки. Однако усваивать элемент мешает изобилие в них фитина.

Кладезем магния диетологи считают зеленые овощи. Это капуста, огурцы, горошек, спаржа, сельдерей, лук, шпинат, петрушка.

Последствия дефицита или избытка вещества

Симптомы дефицита магния:

  • Проблемы с костями (артрит, остеопороз).
  • Судороги, спазмы мышц.
  • Головная боль.
  • Сбои в работе ЖКТ (запоры), сердца (аритмия).
  1. На эмоциональном плане нехватка вещества приводит к бессоннице, перманентной усталости, раздражительности (особенно ПМС).
  2. Опасно и чрезмерное увлечение микроэлементом.
  3. О передозировке металла сигнализируют:
  • Снижение артериального давления.
  • Тошнота, рвота.
  • Угнетение ЦНС, рефлекторной функции, дыхания.

Дело может закончиться комой, параличом дыхательных путей, сердечной мышцы.

Предостережение

Токсичность соединений металла незначительна. Опасность представляют лишь синильная, плавиковая, хромовая, азотистоводородная кислоты.

Опасные характеристики магния также связаны с горением:

  • Созерцание горящего вещества ведет к ожогу сетчатки глаза и временной слепоте. Страховка – смотреть через темные очки либо стекло.
  • От тактильного контакта с металлом страховки нет. Скорость воспламенения вещества такова, что человек гарантированно не успевает отвести руку и обжигается.
Читайте также:  ЗОЛОТО: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Осторожность при приеме магниевых препаратов требуется от людей, страдающих почечной недостаточности.

Магний (Mg, Magnesium)

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).

МАГНИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

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.

МАГНИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

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:

  • крупы (пшено и гречка)
  • горох, фасоль, лесные орехи, тахинная халва
  • сухое молоко, арбуз, пшеничные отруби, шпинат, соевая мука
  • ржаной хлеб, абрикосы, лимон, грейпфрут
  • печень говяжья, мясо кролика, свинина
  • пшеничный хлеб, кукуруза, морковь, салат
  • молочные продукты, рыба, яйца
  • картофель, репчатый лук, белокочанная капуста
  • томаты, зелёный лук, свёкла
  • яблоки, сливы.

МАГНИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

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.

МАГНИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Признаки избытка магния

Признаками избытка магния считают:

  • понос, тошноту, рвоту
  • сонливость, замедление пульса
  • нарушения координации, речи
  • высыхание слизистых (во рту и носу).

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.

Магний — важный металл для промышленности и жизни человека

  • МАГНИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторожденияСвойстваСеребристый блестящий металл, очень легкий и пластичный. Немагнитный, обладает высокой теплопроводностью. При нормальных условиях на воздухе покрывается оксидной пленкой. При нагревании свыше 600 °С металл горит с выделением большого количества тепла и света. Горит в углекислом газе и активно реагирует с водой, поэтому его бесполезно тушить традиционными способами.Магний не взаимодействует со щелочами, реагирует с кислотами с выделением водорода. Устойчив к галогенам и их соединениям; например, не взаимодействует с фтором, плавиковой кислотой, сухим хлором, йодом, бромом. Не разрушается под воздействием нефтепродуктов. Магний малостоек к коррозии, этот недостаток исправляют добавлением в сплав небольших количеств титана, марганца, цинка, циркония.Магний необходим для здоровья сердечно-сосудистой и нервной систем, для синтеза белов и усвоения организмом глюкозы, жиров и аминокислот. Оротат магния (витамин В13) играет важную роль в обмене веществ, нормализует сердечную деятельность, препятствует отложению холестерина на стенках сосудов, увеличивает работоспособность организма спортсменов, не уступая по эффективности стероидным препаратам.Получают магний различными способами, из природных минералов и морской воды.МАГНИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторожденияПрименение

— Большая часть добываемого магния используется для производства магниевых конструкционных сплавов, востребованных в авиационной, автомобильной, атомной, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, в приборостроении.

Магниевые сплавы отличаются легкостью, прочностью, высокой удельной жесткостью, хорошей обрабатываемостью. Они немагнитны, отлично отводят тепло, обладают в 20 раз большей устойчивостью к вибрации, чем легированная сталь.

Магниевые сплавы применяются для изготовления резервуаров для хранения бензина и нефтепродуктов, деталей атомных реакторов, отбойных молотков, пневмотруб, вагонов; емкостей и насосов для работы с плавиковой кислотой, для хранения брома и йода; корпусов ноутбуков и фотоаппаратов.

— Магний широко используется для получения некоторых металлов методом восстановления (ванадий, цирконий, титан, бериллий, хром и т. д.); для придания стали и чугуну лучших механических характеристик, для очистки алюминия.— В чистом виде входит в состав многих полупроводников.

— В химической промышленности порошковый магний используют для осушения органических веществ, например, спирта, анилина. Магнийорганические соединения применяются в сложном химическом синтезе (например, для получения витамина А).— Порошок магния востребован в ракетной технике в качестве высококалорийного горючего.

В военном деле — при производстве осветительных ракет, трассирующих боеприпасов, зажигательных бомб.— Чистый магний и его соединения идут на изготовление химических мощных источников тока.— Окись магния применяется для изготовления тиглей и металлургических печей, огнеупорного кирпича, при изготовлении синтетической резины.

МАГНИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения— Гидрид магния представляет собой твердый порошок, содержащий большой процент водорода, который легко получить нагреванием. Вещество используется в качестве «хранилища» водорода.— Сейчас реже, но раньше порошок магния широко использовался в химических фотовспышках. — Соединения магния используют для отбеливания и протравливания тканей, для изготовления теплоизоляционных материалов, особых сортов кирпича.— Магний входит в состав многих лекарственных средств, как внутреннего, так и наружного (бишофит) применения. Его используют как противосудорожное, слабительное, седативное, сердечное, противоспазматическое средство, для регуляции кислотности желудочного сока, как антидот при отравлении кислотами, как дезинфицирующее желудочное средство, для лечения травм и суставов.

— Магний стеарат используется в фармацевтической и косметической промышленности как наполнитель таблеток, пудры, кремов, теней; в пищевой промышленности применяется как пищевая добавка Е470, предупреждающая слеживание продуктов.

В химическом магазине «ПраймКемикалсГрупп» вы можете купить химический магний и его различные соединения — магний стеарат, бишофит магний хлористый, магний углекислый и другие, а также широкий спектр хим реактивов, лабораторной посуды и других товаров для лабораторий и производства. Цены и уровень сервиса вам понравятся!

???? Магний: свойства и применение

Магний — конструкционный металл серебристо-белого цвета, который по масштабам использования уступает лишь алюминию и железу. Может выступать и как самостоятельный продукт (15% всей добычи металла), так и в виде легирующей добавки (75% добываемого вещества).

Один из главных недостатков металла — подверженность коррозийному разрушению. До изобретения современных техник легирования это происходило вследствие невозможности полностью удалить из сплава первичного магния железо, никель и медь. Однако в настоящее время возможно достичь высочайшего уровня коррозионной стойкости, сравнимой с алюминиевыми аналогами.

Читайте также:  АЛМАЗ — это не просто минерал из углерода

Сортовой прокат магния: лист, плита, круг

Магний — легкий, но прочный материал, обладает свойством поглощать вибрации, поэтому часто используется в авиастроении, машиностроении, космической технике, полиграфической, сельскохозяйственной и текстильной промышленности.

Сплавы металла делятся на несколько категорий:

???? Первичный: марки Мг90, Мг95, Мг96. Цифры в маркировке соответственно обозначают количество чистого вещества, например, сплав Мг90 содержит 99,90% магния, Мг95 – 99,95% и т.д.

Такие марки выпускаются производителями в виде чушек или слитков и предназначены для легирования других металлов, например, алюминия.

Добавка в алюминий дает упрочнение твердого раствора сплава и стойкость к деформации.

???? Магниевые литейные сплавы: все марки, именование которых включает буквы МЛ.

Используются для нагруженных деталей в промышленности и машиностроении, которые требуют герметичности и стабильности и точности своих геометрических размеров.

Такие детали выдерживают кратковременный нагрев до +350С, постоянная рабочая температура — +250С. Выпускается в виде сортового металлопроката – кругов, лент, проволоки и листов.

???? Магниевые деформируемые сплавы с маркировкой МА. Относятся к сверхлегким, при этом жертвуя своей износостойкостью. Применяется для малонагруженных деталей в диапазоне температур -253С — +60С. Помимо небольшой массы, обладают хорошей жесткостью. Задействуются в производстве криогенной техники, полиграфическом деле (для создания термостойких клише, пригодных для печати больших тиражей).

???? Специальные сплавы с особыми свойствами. Сюда относятся марки, имеющие узкоспециализированное назначение, например, для авиационной промышленности.

Все виды магниевых сплавов вне зависимости от типа хорошо прессуются, обрабатываются и поддаются прокатке в горячем состоянии. Невысокая коррозионная стойкость успешно может быть улучшена путем использования окраски лакокрасочными материалами или полимерами, оцинкования, анодирования, пассивации.

  • Магний обладает невысокой стоимостью, поэтому может заменять собой более дорогостоящие материалы при сохранении требуемых физических свойств, например, в точном приборостроении.
  • ПО «КазМетСервис» реализует металлический магний в чушках:
  • http://kzmc.kz/katalog__tsvetnye_metally_i_splavy__magnij/

Магний

Магний — элемент второй группы (по старой классификации — главной подгруппы второй группы), третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 12. Обозначается символом Mg (лат. Magnesium). Простое вещество магний — лёгкий, ковкий металл серебристо-белого цвета.

В 1695 году из минеральной воды Эпсомского источника в Англии выделили соль, обладавшую горьким вкусом и слабительным действием. Аптекари назвали её «горькой солью», а также «английской» или «эпсомской солью».

Минерал эпсомит представляет собой кристаллогидрат сульфата магния и имеет химическую формулу MgSO4 · 7H2O.

Латинское название элемента происходит от названия древнего города Магнезия в Малой Азии, в окрестностях которого имеются залежи минерала магнезита.

В 1792 году Антон фон Рупрехт выделил из белой магнезии восстановлением углём неизвестный металл, названный им австрием. Позже было установлено, что «австрий» представляет собой магний крайне низкой степени чистоты, поскольку исходное вещество было сильно загрязнено железом.

В 1808 г. английский химик Гемфри Дэви с помощью электролиза увлажнённой смеси магнезии и оксида ртути получил амальгаму неизвестного металла, которому дал название «магнезиум», сохранившееся до сих пор во многих странах.

В России с 1831 года принято название «магний». В 1829 г. французский химик А. Бюсси получил магний, восстанавливая его расплавленный хлорид металлическим калием. В 1830 г. М.

Фарадей получил магний электролизом расплавленного хлорида магния.

Изотопы

  • Основная статья: Изотопы магния
  • Природный магний состоит из смеси 3 стабильных изотопов 24Mg, 25Mg и 26Mg с молярной концентрацией в смеси 78,6 %, 10,1 % и 11,3 % соответственно.
  • Все остальные 19 изотопов нестабильны, самый долгоживущий из них 28Mg с периодом полураспада 20,915 часов.

Нахождение в природе

Кларк магния — 1,95 % (19,5 кг/т). Это один из самых распространённых элементов земной коры. Большие количества магния находятся в морской воде в виде раствора солей. Основные минералы с высоким массовым содержанием магния:

  • морская вода — (0,12—0,13 %),
  • карналлит — MgCl2 • KCl • 6H2O (8,7 %),
  • бишофит — MgCl2 • 6H2O (11,9 %),
  • кизерит — MgSO4 • H2O (17,6 %),
  • эпсомит — MgSO4 • 7H2O (9,9 %),
  • каинит — KCl • MgSO4 • 3H2O (9,8 %),
  • магнезит — MgCO3 (28,7 %),
  • доломит — CaCO3·MgCO3 (13,1 %),
  • брусит — Mg(OH)2 (41,6 %).

Магнезиальные соли встречаются в больших количествах в солевых отложениях самосадочных озёр. Месторождения карналлита осадочного происхождения имеются во многих странах.

Магнезит образуется преимущественно в гидротермальных условиях и относящихся к среднетемпературным гидротермальным месторождениям. Доломит также является важным магниевым сырьём. Месторождения доломита широко распространены, запасы их огромны.

Они генетически связаны с карбонатными осадочными слоями и большинство из них имеет докембрийский или пермский геологический возраст.

Доломитовые залежи образуются осадочным путём, но могут возникать также при воздействии на известняки гидротермальных растворов, подземных или поверхностных вод.

Чрезвычайно редким минералом является самородный магний, образующийся в потоках восстановительных газов и впервые обнаруженный в 1991 году в береговых отложениях Чоны (Восточная Сибирь), а затем в лавах в Южном Гиссаре (Таджикистан).

Природные источники магния

  • Ископаемые минеральные отложения (магнезиальные и калийно-магнезиальные карбонаты: доломит, магнезит).
  • Морская вода.
  • Рассолы (рапа соляных озёр).

В 1995 г. бо́льшая часть мирового производства магния была сосредоточена в США (43 %), странах СНГ (26 %) и Норвегии (17 %), на рынке возрастает доля Китая.

Обычный промышленный метод получения металлического магния — это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl2 (бишофит), натрия NaCl и калия KCl. В расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:

 MgCl2 → Mg + Cl2

Расплавленный металл периодически отбирают из электролизной ванны, а в неё добавляют новые порции магнийсодержащего сырья.

Так как полученный таким способом магний содержит сравнительно много (около 0,1 %) примесей, при необходимости «сырой» магний подвергают дополнительной очистке.

С этой целью используют электролитическое рафинирование, переплавку в вакууме с использованием специальных добавок — флюсов, которые удаляют примеси из магния или перегонку (сублимацию) металла в вакууме. Чистота рафинированного магния достигает 99,999 % и выше.

Разработан и другой способ получения магния — термический. В этом случае для восстановления оксида магния при высокой температуре используют кремний или кокс:

 MgO + C → Mg + CO

Применение кремния позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO3·MgCO3, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции, вначале производят обжиг доломита:

 CaCO3 ⋅ MgCO3 → CaO + MgO + 2CO2

Затем сильный нагрев с кремнием:

 2MgO + CaO + Si → CaSiO3 + 2Mg 

Преимущество термического способа состоит в том, что он позволяет получать магний более высокой чистоты. Для получения магния используют не только минеральное сырьё, но и морскую воду.

Физические свойства

Магний — металл серебристо-белого цвета с гексагональной решёткой, обладает металлическим блеском; пространственная группа P 63/mmc, параметры решётки a = 0,32029 нм, c = 0,52000 нм, Z = 2.

При обычных условиях поверхность магния покрыта довольно прочной защитной плёнкой оксида магния MgO, которая разрушается при нагреве на воздухе до примерно 600 °C, после чего металл сгорает с ослепительно белым пламенем с образованием оксида и нитрида магния Mg3N2.

Скорость воспламенения магния намного выше скорости одёргивания руки, поэтому при поджоге магния человек не успевает одёрнуть руку и получает ожог.

На горящий магний желательно смотреть только через темные очки или стекло, так как в противном случае есть риск получить световой ожог сетчатки и на время ослепнуть.

Плотность магния при 20 °C — 1,738 г/см³, температура плавления 650 °C, температура кипения 1090 °C, теплопроводность при 20 °C — 156 Вт/(м·К).

Магний высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддаётся обработке резанием.

При температуре Тс= 0,0005 К магний (Mg) переходит в сверхпроводящее состояние.

Химические свойства

При нагревании на воздухе магний сгорает с образованием оксида и небольшого количества нитрида. При этом выделяется большое количество теплоты и света:

Читайте также:  Что такое ЖЕМЧУГ МАЙОРКА: ноу-хау, выбор, звезды

 2Mg + O2 → 2MgO + 1203 кДж 3Mg + N2 → Mg3N2 

Магний хорошо горит даже в углекислом газе:

 2Mg + CO2 → 2MgO + C 

Раскаленный магний энергично реагирует с водой, вследствие чего горящий магний нельзя тушить водой:

 Mg + H2O → MgO + H2 + 75 kcal 

Возможна также реакция:

 Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2↑ + 80,52 kcal

Щелочи на магний не действуют, в кислотах он растворяется с бурным выделением водорода:

 Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑

Смесь порошка магния со взрывом реагирует с сильными окислителями, например с сухим перманганатом калия.

Также следует упомянуть реактивы Гриньяра, то есть алкил- или арилмагнийгалогениды:

 RHal + Mg →(C2H5)2O RMgHal

Где Hal = I, Br, реже Cl.

Металлический магний — сильный восстановитель, применяется в промышленности для восстановления титана до металла из тетрахлорида титана и металлического урана из его тетрафторида

 TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2  UF4 + 2Mg → U + 2MgF2

Применение

Используется для получения лёгких и сверхлёгких литейных сплавов (самолётостроение, производство автомобилей), а также в пиротехнике и военном деле для изготовления осветительных и зажигательных ракет.

Со второй половины XX века магний в чистом виде и в составе сплава кремния с железом — ферросиликомагния, стал широко применяться в чугунолитейном производстве благодаря открытию его свойства влиять на форму графита в чугуне, что позволило создать новые уникальные конструкционные материалы для машиностроения — высокопрочный чугун (чугун с шаровидным графитом — ЧШГ и чугун с вермикулярной формой графита — ЧВГ), сочетающие в себе свойства чугуна и стали.

Сплавы

Сплавы на основе магния являются важным конструкционным материалом в космической, авиационной и автомобильной промышленности благодаря их лёгкости и прочности. Из магниевого сплава изготавливались картеры двигателей бензопилы «Дружба» и автомобиля «Запорожец», ряда других машин. Сейчас из этого сплава производятся легкосплавные колёсные диски.

Магний в виде чистого металла, а также его химические соединения (бромид, перхлорат) применяются для производства энергоёмких 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.). Химические источники тока на основе магния отличаются очень высокими значениями удельных энергетических характеристик и высокой ЭДС.

Соединения

Гидрид магния — один из наиболее ёмких аккумуляторов водорода, применяемых для его компактного хранения и получения.

Огнеупорные материалы

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

  2. Перхлорат магния, Mg(ClO 4)2 — (ангидрон) применяется для глубокой осушки газов в лабораториях, и в качестве электролита для химических источников тока с применением магния.

  3. Фторид магния MgF2 — в виде синтетических монокристаллов применяется в оптике (линзы, призмы).
  4. Бромид магния MgBr2 — в качестве электролита для химических резервных источников тока.

Военное дело

Свойство магния гореть белым ослепительным пламенем широко используется в военной технике для изготовления осветительных и сигнальных ракет, трассирующих пуль и снарядов, зажигательных бомб. В смеси с соответствующими окислителями он также является основным компонентом заряда светошумовых боеприпасов.

Медицина

Магний является жизненно-важным элементом, который находится во всех тканях организма и необходим для нормального функционирования клеток.

Участвует в большинстве реакций обмена веществ, в регуляции передачи нервных импульсов и в сокращении мышц, оказывает спазмолитическое и антиагрегантное действие.

Оксид и соли магния традиционно применяются в медицине в кардиологии, неврологии и гастроэнтерологии (аспаркам, сульфат магния, цитрат магния). В то же время, использование солей магния в кардиологии при нормальном уровне ионов магния в крови является недостаточно обоснованным.

Фотография

Магниевый порошок с окисляющими добавками (нитрат бария, перманганат калия, гипохлорит натрия, хлорат калия и т. д.) применялся (и применяется сейчас в редких случаях) в фотоделе в химических фотовспышках (магниевая фотовспышка).

Аккумуляторы

Магниево-серные батареи являются одними из самых перспективных, теоретически превосходя ёмкость ионно-литиевых, однако пока эта технология находится на стадии лабораторных исследований в силу непреодолимости некоторых технических препятствий.

Производство

Производство в России сосредоточено на двух предприятиях: г. Соликамск (СМЗ) и г. Березники (АВИСМА). Общая производительность составляет, примерно, 35 тыс. тонн в год.

РангСтранаПроизводство(тыс тонн)
Весь мир 6,970
1 Китай 4,900
2 Россия 400
3 Турция 300
4 Испания 280
5 Австрия 200
6 Словакия 200
7 Бразилия 150
8 Австралия 130
9 Греция 115
10 КНДР 80
11 Индия 60
Другие страны 150

Цены

Цены на магний в слитках в 2006 году составили в среднем 3 долл./кг. В 2012 году цены на магний составляли порядка 2,8—2,9 долл./кг.

Биологическая роль и токсикология

Токсикология

Соединения магния малотоксичны (за исключением солей таких ядовитых кислот, как синильная, азотистоводородная, плавиковая, хромовая).

Биологическая роль

 

Магний — один из важных биогенных элементов, в значительных количествах содержится в тканях животных и растений (хлорофиллы). Его биологическая роль сформировалась исторически в период зарождения и развития протожизни на нашей планете в связи с тем, что солевой состав морской воды древней Земли был преимущественно хлоридно-магниевый, в отличие от нынешнего — хлоридно-натриевого.

Магний является кофактором многих ферментативных реакций. Магний необходим для превращения креатинфосфата в АТФ — нуклеотид, являющийся универсальным поставщиком энергии в живых клетках организма. Магний необходим на всех этапах синтеза белка.

Он участвует в поддержании нормальной функции нервной системы и мышцы сердца, оказывает сосудорасширяющее действие, стимулирует желчеотделение, повышает двигательную активность кишечника, что способствует выведению из организма холестерина.

Усвоению магния мешают наличие фитина и избыток жиров и кальция в пище.

Недостаток магния в организме может проявляться по-разному: бессонница, хроническая усталость, остеопороз, артрит, фибромиалгия, мигрень, мышечные судороги и спазмы, сердечная аритмия, запоры, предменструальный синдром (ПМС).

При потливости, частом употреблении слабительных и мочегонных, алкоголя, больших психических и физических нагрузках (в первую очередь при стрессах и у спортсменов) потребность в магнии увеличивается.

Более всего магния содержится в пшеничных отрубях, тыквенных семечках, какао-порошке. К пище, богатой магнием относят также кунжут, отруби, орехи.

Однако обилие фитина в этих продуктах делает его малодоступным для усвоения, поэтому только зелёные овощи могут служить надёжным источником магния. Магния совсем мало в хлебе, молочных, мясных и других повседневных продуктах питания современного человека.

Суточная норма магния — порядка 300 мг для женщин и 400 мг для мужчин (предполагается, что всасывается около 30 % магния).

При употреблении витаминно-минеральных комплексов, содержащих магний, необходимо помнить, что при чрезмерном его потреблении возможна передозировка, сопровождающаяся снижением артериального давления, тошнотой, рвотой, угнетением центральной нервной системы, снижением рефлексов, изменениями на электрокардиограмме, угнетением дыхания, комой, остановкой сердца, параличом дыхания, анурическим синдромом.

Также следует соблюдать осторожность при приеме магния людям с почечной недостаточностью.

Таблица нормы потребления магния

ПолВозрастСуточная норма потребления магния, мг/деньВерхний допустимый предел, мг/деньМладенцы

Младенцы

Дети

Дети

Дети

Девушки

Юноши

Мужчины

Мужчины

Женщины

Женщины

Беременные женщины

Беременные женщины

Беременные женщины

Кормящие грудью женщины

Кормящие грудью женщины

Кормящие грудью женщины

от 0 до 6 месяцев 30 Не определён
от 7 до 12 месяцев 75 Не определён
от 1 до 3 лет 80 145
от 4 до 8 лет 130 240
от 9 до 13 лет 240 590
от 14 до 18 лет 360 710
от 14 до 18 лет 410 760
от 19 до 30 лет 400 750
31 год и старше 420 770
от 19 до 30 лет 310 660
31 год и старше 320 670
от 14 до 18 лет 400 750
от 19 до 30 лет 350 700
31 год и старше 360 710
от 14 до 18 лет 360 710
от 19 до 30 лет 310 660
31 год и старше 320 670

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *