Магній
 
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 ъ ы ь э ю я
 

Магній

Магній (лат. Magnesium), Mg, хімічний елемент II групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 12, атомна маса 24,305. Природний М. складається з трьох стабільних ізотопів: 24 Mg (78,60% ), 25 Mg (10,11%) і 26 Mg (11,29%). М. відкритий в 1808 Р. Деві, який піддав електролізу з ртутним катодом зволожену магнезію (давно відоме речовина); Деві отримав амальгаму, а з неї після відгону ртуті — новий порошкоподібний метал, названий магнієм. У 1828 французький хімік А. Бюсси відновленням розплавленого хлориду М. парами калія отримав М. у вигляді невеликих кульок з металевим блиском.

загрузка...

  Поширення в природі. М. — характерний елемент мантії Землі, в ультраосновних породах його міститься 25,9% по масі. У земній корі М. менше, середній кларк його 1,87%; переважає М. в основних породах (4,5%), в гранітах і інших кислих породах його менше (0,56%). У магматичних процесах Mg 2+ — аналог Fe 2+ , що пояснюється близькістю їх іонних радіусів (відповідно 0,74 і 0,80 ). Mg 2+ разом з Fe 2+ входить до складу олівіна, піроксенов і інших магматичних мінералів.

  Мінерали М. багаточисельні — силікати, карбонати, сульфати, хлориди та інші (див. Магнієві руди ) . Більше половини з них утворилася в біосфері — на дні Морея, озер, в грунтах і т. д.; останні пов'язані з високотемпературними процесами.

  В біосфері спостерігається енергійна міграція і диференціація М.; тут головна роль належить физико-хімічним процесам — розчиненню, осадженню солей, сорбції М. глинами. М. слабо затримується в біологічному круговороті на континентах і з річковим стоком поступає в океан. У морській воді в середньому 0,13% М. — менше, ніж натрію, але більше всіх інших металів. Морська вода не насищена М. і осадження його солей не відбувається. При випарі води в морських лагунах в осіданнях разом з солями калія накопичуються сульфати і хлориди М. В ілах деяких озер накопичується доломіт (наприклад, в озері Балхаш). У промисловості М. отримують в основному з доломіту, а також з морської води.

  Фізичні і хімічні властивості. Компактний М. — блискучий сріблисто-білий метал, що блякне на повітрі унаслідок освіти на поверхні окисної плівки. М. кристалізується в гексагональних гратах, а = 3,2028, з = 5,1998 . Атомний радіус 1,60, іонний радіус Mg 2+ 0,74 . Щільність М. 1,739 г/см 3 (20 °С); t пл 651 °С; t кіп 1107 °С. Питома теплоємність (при 20 °С) 1,04×10 3 дж/(кг·К) , тобто 0,248 кал/(г·°С) ; теплопровідність (20 °С) 1,55×10 2 вт/(м·К) , тобто 0,37 кал/(см·сек·°С) ; термічний коефіцієнт лінійного розширення в інтервалі 0—550 °С визначається з рівняння 25,0×10 -6 + 0,0188 t . Питомий електричний опір (20 °С) 4,5×10 -8 ом·м (4,5 мком·см ) . М. парамагнітен, питома магнітна сприйнятливість + 0,5×10 -6 , М. — відносно м'який і пластичний метал; його механічні властивості сильно залежать від способу обробки. Наприклад, при 20 °С властивості відповідно литого і деформованого М. характеризуються наступними величинами: твердість по Брінеллю 29,43×10 7 і 35,32× 10 7 н/м 2 (30 і 36 кгс/мм 2 ), межа текучості 2,45×10 7 і 8,83×10 7 н/м 7 (2,5 і 9,0 кгс/мм 2 ) , межа міцності 11,28×10 7 і 19,62×10 7 н/м 2 (11,5 і 20,0 кгс/мм 2 ) , відносне подовження 8,0 і 11,5%.

  Конфігурація зовнішніх електронів атома М. 3s 2 . У всіх стабільних з'єднаннях М. двовалентний. У химіяєськом відношенні М. — вельми активний метал. Нагрівання до 300—350 °C не приводить до значного окислення компактного М., оскільки поверхня його захищена окисною плівкою, але при 600—650 °C М. запалав і яскраво горить, даючи магнію окисел і частково нітрид Mg 3 N 2 . Останній виходить і при нагріванні М. близько 500 °С у атмосфері азоту. З холодною водою, не насиченою повітрям, М. майже не реагує, з киплячої повільно витісняє водень; реакція з водяною парою починається при 400 °C. Розплавлений М. у вологій атмосфері, виділяючи з H 2 O водень, поглинає його; при застиганні металу водень майже повністю віддаляється. У атмосфері водню М. при 400—500 °C утворює Mgh 3 .

  М. витісняють більшість металів з водних розчинів їх солей; стандартний електродний потенціал Mg при 25 °С — 2,38 ст З розбавленими мінеральними кислотами М. взаємодіє на холоду, але в плавиковій кислоті не розчиняється унаслідок утворення захисної плівки з нерозчинного фториду Mgf 2 . У концентрованій H 2 So 4 і суміші її з Hno 3 М. практично нерастворім. З водними розчинами лугів на холоду М. не взаємодіє, але розчиняється в розчинах гідрокарбонатів лужних металів і солей амонія. Їдкі луги облягають з розчинів солей М. гідроокис Mg(ВІН) 2 , розчинність якої у воді нікчемна. Більшість солей М. добре розчинно у воді, наприклад магнію сульфат ; мало растворіми Mgf 2 , Mgco 3 (див. Магнію карбонат ) Mg 3 (Po 4 ) 2 і деякі подвійні солі.

  При нагріванні М. реагує з галогенами, даючи галогеніди; з вологим хлором вже на холоду утворюється Mgcl 2 . При нагріванні М. до 500—600 °С з сіркою або з So 2 і H 2 S може бути отриманий сульфід MGS, з вуглеводнями — карбіди Mgc 2 і Mg 2 C 3 . Відомі також силіциди Mg 2 Si, Mg 3 Si 2 , фосфід Mg3p 2 і інші бінарні з'єднання. М. — сильний відновник; при нагріванні витісняє інші метали (Ве, Al, лужні) і неметали (У, Si, З) з їх оксидів і галогенідів. М. утворює багаточисельні металоорганічні сполуки, що визначають його велику роль в органічному синтезі (див. Магнійорганічеськие з'єднання ) . М. сплавляється з більшістю металів і є основою багато технічно важливих легких сплавів.

  Здобуття і вживання. У промисловості найбільшу кількість М. отримують електролізом безводого хлориду Mgcl 2 або зневодненого карналіта Kcl×MgCl 2 ×6H 2 O (див. Магнію хлорид ) . До складу електроліту входять також хлориди Na, До, Са і невелика кількість NAF або Caf 2 . Вміст Mgcl 2 в розплаві — не менше 5—7%; у міру ходу електролізу, що протікає при 720—750 °С, проводять коректування складу ванни, видаляючи частину електроліту і додаючи Mgcl 2 або карналіт. Катоди виготовляють із сталі, аноди — з графіту. Розплавлений М., спливаючий на поверхню електроліту, періодично витягується з катодного простору, відокремленого від анодного перегородкою, що не доходить до дна ванни. До складу чорнового М. входять до 2% домішок; його рафінують в електричних печах тиглів під шаром флюсів і розливають у виливниці. Кращі сорти первинного М. містять 99,8% Mg. Подальше очищення М. проводиться сублімацією у вакуумі: 2—3 сублімації підвищують чистоту М. до 99,999%. Анодний хлор після очищення використовується для здобуття безводого Mgcl 2 з магнезиту, тетрахлориду титана Ticl 4 з двухокиси Tio 2 і інших з'єднань.

  Інші способи здобуття М. — металотермічний і углетермічеський. По першому брикети з прожареного до повного розкладання доломіту і відновника (феросиліцію або силікоалюмінія) нагрівають при 1280—1300 °С у вакуумі (залишковий тиск 130—260 н/м 2 , тобто 1—2 мм рт. ст. ) . Пари М. конденсують при 400—500 °С. Для очищення його переплавляють під флюсом або у вакуумі, після чого розливають у виливниці. За углетермічеському способом брикети з суміші вугілля з окислом М. нагрівають в електропечах вище 2100 °С; пари М. відганяють і конденсують.

  Найважливіша сфера застосування металевого М. — виробництво сплавів на його основі (див. Магнієві сплави ) . Широко застосовують М. в металотермічних процесах здобуття трудновосстанавліваємих і рідких металів (Ti, Zr, Hf, U і інших), використовують М. для розкислювання і десульфурації металів і сплавів. Суміші порошку М. з окислювачами служать як освітлювальні і запальні склади. Широке вживання знаходять з'єднання М.

 

  Літ.: Стрілець Х. Л., Тайц А. Ю., Гуляніцкий Би. С., Металургія магнію, 2 видавництво, М., 1960; Ulbmann Encykiopädie der technischen Chemie, 3 Aufl., Bd 12, Münch. — Ст, 1960.

  Ст Е. Плющев.

 

  Магній в організмі. М. — постійна частина рослинних і тваринних організмів (у тисячних — сотих долях відсотка). Концентраторами М. є деякі водорості, що нагромаджують до 3% М. (у золі), деякі форамініфери — до 3,5%, вапняні губки — до 4%. М. входить до складу зеленого пігменту рослин — хлорофілу (у загальній масі хлорофілу рослин Землі міститься близько 100 млрд. т М.), а також виявлений у всіх клітинних органелах рослин і рибосомах всіх живих організмів. М. активує багато ферментів, разом з кальцієм і марганцем забезпечує стабільність структури хромосом і колоїдних систем в рослинах, бере участь в підтримці тургорного тиску в клітках. М. стимулює вступ фосфору з грунту і його засвоєння рослинами, у вигляді солі фосфорної кислоти входить до складу фітину . Недолік М. в грунтах викликає в рослин мармуровість аркуша, хлороз рослин (у подібних випадках використовують магнієві добрива ). Тварини і людина отримують М. з їжею. Добова потреба людини в М. — 0,3—0,5 г ; у дитячому віці, а також при вагітності і лактації ця потреба вища. Нормальний вміст М. в крові — приблизно 4,3 мг% ; при підвищеному вмісті спостерігаються сонливість, втрата чутливості, інколи параліч скелетних м'язів. У організмі М. накопичується в печінці, потім значна його частина переходить в кістки і м'язи. У м'язах М. бере участь в активуванні процесів анаеробного обміну вуглеводів. Антагоністом М. в організмі є кальцій. Порушення магнієво-кальцієвої рівноваги спостерігається при рахіті, коли М. з крові переходить в кісті, витісняючи з них кальцій. Недолік в їжі солей М. порушує нормальну збудливість нервової системи скорочення м'язів. Велика рогата худоба при недоліку М. в кормах захворює так званою трав'яною тетанією (м'язові сіпання, зупинка зростання кінцівок). Обмін М. у тварин регулюється гормоном паращитовідних залоз, що знижує вміст М. в крові, і проланом, що підвищує вміст М. Із препаратів М. в медичній практиці застосовують: сульфат М. (як заспокійливий, протисудомний, спазмолітичний, послаблюючий і жовчогінний засіб), магнезію палену ( магнію окисел ) і карбонат М. (як луги, легеня проносне).

  Р. Я. Жізневськая.