МАГНИЙ
Mg (magnesium),
химический элемент IIA подгруппы периодической системы элементов - семейства щелочноземельных металлов (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra). Открыт английским химиком Х.Дэви в 1808. Магний - один из наиболее легких металлов; недостаток его прочности устраняется в сплавах небольшими добавками других металлов. Сплавы магния широко применяют в ракетной технике, самолетостроении, электронной технике, авто-, мото- и приборостроении, для изготовления ручного инструмента, спортивного снаряжения.
См. также СПЛАВЫ. Магний - один из самых распространенных металлов, составляющий 2,09% (масс.) земной коры. Он встречается во многих соединениях - в виде силикатов (тальк 3MgO*4SiO2*H2O, серпентин Mg6[[Si4O10]](OH)8, асбест CaOЧ3MgOЧ4SiO2, оливин (MgFe)2*SiO4, морская пенка, или сепиолит, H4Mg2Si3O10), карбонатов (магнезит MgCO3, доломит MgCO3. CaCO3), хлоридов (карналлит KCl*MgCl2*6H2O, бишофит MgCl2*6H2O), гидроксида (брусит MgO*H2O). Хлорид и сульфат магния присутствуют в минеральных водах, соляных озерах и морской воде. Обширные кристаллические отложения этих солей остаются после испарения воды на суше после отступившего моря; примером служат отложения хлоридов магния в Верхнекамском месторождении. Отложения карналлита в Штасфурте (Германия) являются всемирно известными источниками калия и магния. В малых концентрациях магний рассеян в природе. Почти всякая почва и все растительные и животные ткани, как известно, содержат магний, который, очевидно, играет существенную роль в образовании хлорофилла зеленых растений. СВОЙСТВА МАГНИЯ
Атомный номер 12 Атомная масса 24,305 Изотопы
стабильные 24, 25, 26
нестабильные 20, 21, 23, 27, 28
Температура плавления, ° С 650 Температура кипения, ° С 1107 Плотность, г/см3 1,738 Твердость (по Моосу) 2,0 Содержание в земной коре, % (масс.) 2,09 Степени окисления +2
Свойства. В подгруппе щелочноземельных металлов магний расположен между бериллием и кальцием, имеет степень окисления +2 и по свойствам близок к бериллию. Это блестящий белый металл, очень легкий, достаточно мягкий, ковкий и пластичный. По теплопроводности и электрической проводимости он лишь немного уступает Al. Магний - активный металл, его порошок или тонкая лента при нагревании возгораются, образуя ослепительно белое пламя; продуктами взаимодействия являются оксид MgO в смеси с нитридом MgN2. В сухой атмосфере при обычных условиях стабилен, так как быстро покрывается тонкой защитной оксидной пленкой; компактный металл можно обрабатывать в кузнечном горне. При нагревании соединяется с серой, азотом, галогенами и другими неметаллами. Холодная вода слабо действует на металл, с горячей он медленно реагирует с образованием малорастворимого гидроксида магния, а из паров воды выделяет водород. Mg растворяется в большинстве разбавленных кислот с выделением водорода, но HF слабо действует на Mg (пассивирует его) благодаря образованию на поверхности металла плотной, прочной и нерастворимой пленки фторида. Щелочи на магний не действуют. В сплавах с небольшим количеством других металлов приобретает твердость, прочность, повышается его коррозионная стойкость (особенно в сплавах с марганцем) при малой плотности. Но все же во влажной атмосфере и воде, особенно морской, коррозийонная стойкость сплавов магния относительно невелика. Наиболее ценные мягкие сплавы магния - электроны: Mg - Al - Zn (Al 3-10%, Zn 0,2-3%), Mg - Mn и Mg - Zn - Zr. Mg получают в основном электролизом из расплава MgCl2 при 700° С, а также металлотермическим восстановлением обожженных магнезита, доломита.
См. также МАГНИЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Чистый магний используется в металлургии для получения некоторых металлов (например, титана), для раскисления и обессеривания в процессе производства сталей и сплавов цветных металлов, в составе реактива Гриньяра в органическом синтезе, в пиротехнике для изготовления осветительных и зажигательных ракет на основе смесей порошка Mg с окислителями.
Соединения. Магний как активный металл образует различные соединения - карбонат, оксид, сульфат и хлорид и другие.
Карбонат. MgCO3 (средняя соль) является основой минерала магнезита. При добавлении его к раствору солей магния образуется основной карбонат магния Mg2(OH)2CO3Ч3H2O. В медицине это препарат белой магнезии - слабительное и антацид; в промышленности в смеси с 15% асбестового волокна служит теплоизолятором, применяется для огнезащиты, для очистки жидкостей; используется также в производстве зубного порошка, пудры, других солей магния, минеральной воды, пигментов, бумаги и резиновых изделий. Основной карбонат хорошо растворим в воде, насыщенной CO2; он образует гидрокарбонат магния Mg(HCO3)2, вызывающий жесткость воды. Оксид MgO (жженая магнезия) - белый рыхлый легкий порошок; его получают прокаливанием среднего или основного карбоната при 700° С. При смешении легкого оксида с раствором хлорида магния образуется прочный магнезиальный цемент, используемый как штукатурка, побелка и для отделки полов. Карбонат, прокаленный выше 1400° C, образует оксид в 3,5 раза плотнее предыдущего MgO, так называемый тяжелый, обожженный до спекания, оксид магния, не содержащий CO2 и не реагирующий с водой. Он имеет температуру плавления 2800° C и в виде магнезиального кирпича является наиболее тугоплавким огнеупорным материалом для металлургических печей, тиглей, труб. Сульфат MgSO4.H2O (минерал кизерит) и MgSO4.7H2O (английская соль) встречаются в водах минеральных источников, но получают их кристаллизацией из раствора магнезита в разбавленной серной кислоте. Кристаллы сульфата бесцветны, выветриваются, хорошо растворяются в воде, имеют горько-соленый вкус. Сульфат магния находит широкое применение в медицинской практике как слабительное и местное обезболивающее, при лечении уремии, столбняка, артритов, ожогов, рожистых воспалений и многих других заболеваний. Его применяют в производстве огнеупоров, удобрений, взрывчатых веществ, минеральных вод, для крашения, печатания, весового анализа. Хлорид кристаллизуется из водных растворов при комнатной температуре в виде кристаллогидрата MgCl2Ч6H2O. При нагревании гидрат выделяет хлороводородную (соляную) кислоту, поэтому морскую воду нельзя использовать в паровых котлах. В реакции с MgO хлорид образует устойчивую основную соль Mg2OCl2. Эта реакция лежит в основе получения магнезиального цемента (сорель-цемента), используемого в качестве заменителя кафеля. Хлорид магния часто присутствует в поваренной соли, и его гигроскопичность может вызывать "твердение" соли в сырую погоду. Хлорид применяют также в производстве огнеупоров, для дезинфекции, пропитки хлопчатобумажных тканей, при изготовлении пергамента и искусственной кожи.
См. также ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ.
ЛИТЕРАТУРА
Тихонов В.Н. Аналитическая химия магния. М., 1973 Иванов А.И. и др. Производство магния. М., 1979