Magneziu - Chimie
Magneziu (lat. Magneziu), Mg (a se citi „magneziu”), un element chimic din grupa IIA din a treia perioadă a sistemului periodic Mendeleev, număr atomic 12, masă atomică 24,305. Magneziul natural este format din trei nuclizi stabili: 24Mg (78,60% din greutate), 25Mg (10,11%) și 26Mg (11,29%). Configurația electronică a atomului neutru este 1s 2 2s 2 p 6 3s 2, conform căreia magneziul din compuși stabili este divalent (starea de oxidare +2). Substanța simplă magneziu este un metal ușor, alb-argintiu, lucios.
Fiind în natură
Magneziul este unul dintre cele mai comune zece elemente din scoarța terestră. Conține 2,35% magneziu în greutate. Datorită activității chimice ridicate, magneziul nu apare sub formă liberă, ci face parte din multe minerale - silicați, aluminosilicați, carbonați, cloruri, sulfați etc. Astfel, magneziul conține silicați larg răspândiți olivină (Mg,Fe)2[SiO4] şi serpentină Mg6(OH)8[Si4O10]. De mare importanță practică sunt mineralele care conțin magneziu, cum ar fi azbest, magnezit, dolomita MgCO3 CaCO3, bischofit MgCl2 6H2O, carnalita KCl MgCl2 6H2O, epsomitul MgSO4 7H2O, kainitul KCl MgSO4 3H2O4, așofitul MgSO4 3H2O4, a SO4H, etc. apa de mare (4% Mg în solide), în saramură naturală și în multe ape subterane.
Proprietati fizice si chimice
Magneziul metalic are o rețea cristalină hexagonală. Punct de topire 650°C, punctul de fierbere 1105°C, densitate 1,74 g/cm3 (magneziul este un metal foarte ușor, doar calciul și metalele alcaline sunt mai ușoare). Potențialul standard al electrodului de magneziu Mg/Mg2+ este de –2,37 V. Într-o serie de potențiale standard, este situat în spatele sodiului în fața aluminiului.
Suprafața magneziului este acoperită cu o peliculă densă de oxid de MgO, care, în condiții normale, protejează fiabil metalul dedistrugere în continuare. Numai când metalul este încălzit la o temperatură de peste aproximativ 600°C se aprinde în aer. Magneziul arde cu emisia de lumină puternică, compoziția spectrală apropiată de cea a soarelui. Prin urmare, în trecut, fotografi în lumină slabă filmau în lumina unei panglici de magneziu arzând. Când magneziul este ars în aer, se formează o pulbere albă liberă de oxid de magneziu MgO:
Concomitent cu oxidul, se formează și nitrură de magneziu Mg3N2:
Magneziul nu reacționează cu apa rece (sau, mai precis, reacționează, dar extrem de lent), ci interacționează cu apa fierbinte și se formează un precipitat alb liber de hidroxid de magneziu Mg (OH) 2:
Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2.
Dacă o bandă de magneziu este incendiată și coborâtă într-un pahar cu apă, atunci arderea metalului continuă. În acest caz, hidrogenul eliberat în timpul interacțiunii magneziului cu apa se aprinde imediat în aer. Arderea magneziului continuă într-o atmosferă de dioxid de carbon:
2Mg + CO2 = 2MgO + C.
Capacitatea magneziului de a arde atât în apă, cât și într-o atmosferă de dioxid de carbon complică semnificativ stingerea incendiilor în care ard structurile din magneziu sau aliajele acestuia.
Oxidul de magneziu MgO este o pulbere albă friabilă care nu reacționează cu apa. Odinioară se numea magnezie arsă sau doar magnezie. Acest oxid are proprietăți de bază, reacționează cu diverși acizi, de exemplu:
MgO + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + H2O.
Baza Mg (OH) 2 corespunzătoare acestui oxid este de rezistență medie, dar practic insolubilă în apă. Poate fi obținut, de exemplu, prin adăugarea de alcali la o soluție de orice sare de magneziu:
2NaOH + MgS04 = Mg(OH)2 + Na2S04.
Deoarece oxidul de magneziu MgO nu formează alcali atunci când interacționează cu apa, iar baza de magneziu Mg (OH) 2 nu are proprietăți alcaline,magneziul, spre deosebire de „însoțitorii” săi - calciu, stronțiu și bariu, nu se numără printre metalele alcalino-pământoase.
Magneziul metalic la temperatura camerei reacționează cu halogenii, de exemplu, cu bromul:
Când este încălzit, magneziul reacţionează cu sulful, dând sulfură de magneziu:
Dacă un amestec de magneziu și cocs este calcinat într-o atmosferă inertă, se formează carbură de magneziu din compoziția Mg2C3 (trebuie remarcat că cel mai apropiat vecin al magneziului din grup, calciul, formează carbură din compoziția CaC2 în condiții similare) . Când carbura de magneziu este descompusă cu apă, se formează un omolog de acetilenă - propina C3H4:
Mg2C3 + 4Н2О = 2Mg(OH)2 + С3Н4.
Prin urmare, Mg2C3 poate fi numit propilenă de magneziu.
Comportamentul magneziului are asemănări cu comportamentul litiului de metal alcalin (un exemplu de similitudine diagonală a elementelor din tabelul periodic). Deci, magneziul, ca și litiul, reacționează cu azotul (reacția magneziului cu azotul are loc atunci când este încălzit), ducând la formarea nitrurii de magneziu:
La fel ca nitrura de litiu, nitrura de magneziu se descompune ușor de apă:
Mg3N2 + 6H2O \u003d 3Mg (OH) 2 + 2NH3.
Magneziul este, de asemenea, similar cu litiul prin faptul că carbonatul său MgCO3 și fosfatul Mg3(PO4)2 sunt slab solubili în apă, la fel ca sărurile de litiu corespunzătoare.
Magneziul este similar calciului prin faptul că prezența bicarbonaților solubili ai acestor elemente în apă determină duritatea apei. Ca și în cazul bicarbonatului de calciu (vezi articolul despre calciu), duritatea cauzată de bicarbonatul de magneziu Mg(HCO3)2 este temporară. La fierbere, bicarbonatul de magneziu Mg(HCO3)2 se descompune și carbonatul său principal, hidroxocarbonatul de magneziu (MgOH)2CO3, precipită:
2Mg(HCO3)2 = (MgOH)2CO3 + 3CO2 + H2O.
Aplicația practică are încă perclorat de magneziu Mg(ClO4)2, vigurosinteracționând cu vaporii de apă, aerul care se usucă puțul sau alt gaz care trece prin stratul său. În acest caz, se formează un hidrat cristalin puternic Mg(ClO4)26H2O. Această substanță poate fi deshidratată din nou prin încălzire sub vid la aproximativ 300°C. Percloratul de magneziu a primit numele de „anhidronă” pentru proprietățile sale de desicare.
De mare importanță în chimia organică sunt compușii organomagnezici care conțin legătura Mg-C. Un rol deosebit de important în rândul lor îl joacă așa-numitul reactiv Grignard - compuși de magneziu cu formula generală RMgHal, unde R este un radical organic și Hal \u003d Cl, Br sau I. Acești compuși sunt formați în soluții de eter de către interacțiunea dintre magneziu și halogenura organică corespunzătoare RHal și sunt utilizate pentru cele mai diverse sinteze.
Cea mai mare parte a magneziului extras este folosită pentru a produce diferite aliaje ușoare de magneziu. Compoziția acestor aliaje, pe lângă magneziu, include, de regulă, aluminiu, zinc, zirconiu. Astfel de aliaje sunt suficient de puternice și sunt utilizate în construcția de avioane, fabricarea de instrumente și în alte scopuri.
Activitatea chimică ridicată a magneziului metalic face posibilă utilizarea acestuia în producția termică de magneziu a unor metale precum titan, zirconiu, vanadiu, uraniu etc. În acest caz, magneziul reacţionează cu oxidul sau fluorura metalului rezultat, pt. exemplu:
2Mg + TiO2 = 2MgO + Ti.
2Mg + UF4 = 2MgF2 + U.
Mulți compuși de magneziu sunt utilizați pe scară largă, în special oxidul, carbonatul și sulfatul acestuia.
Magneziul este utilizat pe scară largă în medicină: servește ca un laxativ de încredere. Oxidul de magneziu pur (magnezia arsă) este utilizat pentru hiperaciditatea sucului gastric, arsuri la stomac, intoxicații cu acid. Peroxidul de magneziu este un dezinfectant binecunoscut pentru tulburările de stomac.
Statisticile arată că locuitoriiîn regiunile cu un climat mai cald, spasmele vaselor de sânge sunt mai puțin frecvente decât în rândul nordici. Se știe că infuziile intravenoase și intramusculare de soluții din anumite săruri de magneziu ameliorează spasmele și convulsiile. Fructele și legumele ajută la acumularea în organism a necesarului de aceste săruri (caisele, piersicile și conopida sunt deosebit de bogate în magneziu). În Asia, de exemplu, unde dieta este mai bogată în magneziu, ateroscleroza și alte boli de inimă sunt mai puțin frecvente decât în Europa sau SUA. Medicii englezi recomandă să mănânci patru banane zilnic pentru a acoperi aproximativ jumătate din necesarul zilnic de magneziu al organismului (este 0,3-0,5 grame).
La persoanele nervoase, ușor de excitat, tulburările de funcționare a mușchilor inimii sunt observate mult mai des decât la persoanele calme. Acest lucru se datorează faptului că, în momentul iritației, magneziul conținut în organism se „ard”.
Biologii francezi cred că acest element îi va ajuta pe medici în lupta împotriva unei boli atât de grave a secolului al XX-lea precum suprasolicitarea. Cercetarile au demonstrat. Că sângele oamenilor obosiți conține mai puțin magneziu decât oamenii cu putere deplină și chiar și cele mai nesemnificative abateri ale „curbei magneziului” de la normă nu trec fără urmă.
Biologii francezi au stabilit o influență curioasă a unui număr de elemente asupra sexului urmașilor. Se dovedește că un exces de potasiu în alimentația mamei duce la faptul că urmașii ei se nasc predominant masculin. Dacă mâncarea este saturată cu calciu și magneziu, atunci sexul feminin predomină la urmași. Este posibil ca în curând medicii să elaboreze meniuri speciale pentru viitoarele mămici care să garanteze nașterea unui băiat sau a unei fete „la comandă”. Dar mai întâi va fi necesar să se clarifice dacă influența observată a acestor elemente se extinde la oameni: până la urmă, observațiile descrise se referă la ... vaci.
Rolul biologic al magneziului
Magneziul este un element biogen care este prezent în mod constant în țesuturile tuturor organismelor. Face parte din molecula pigmentului verde al plantelor - clorofila, participă la metabolismul mineral, activează procesele enzimatice din organism, crește rezistența la secetă a plantelor. Cu participarea ionilor de Mg +, se realizează bioluminiscența și o serie de alte procese biologice. Îngrășămintele cu magneziu, cum ar fi făina de dolomit, magnezia arsă și altele, își găsesc o aplicație practică largă.
Magneziul intră în corpul animalelor și al oamenilor cu alimente. Necesarul uman zilnic de magneziu este de 0,3-0,5 g. Corpul unei persoane medii (greutate corporală 70 kg) conține aproximativ 19 g de magneziu. Încălcările metabolismului magneziului duc la diferite boli. În medicină, se folosesc preparate de magneziu - sulfatul său, carbonatul, magnezia arsă.