Magnesiumhistorie, struktur, egenskaper, reaksjoner, bruk

Han magnesium Det er et alkalinalt metall som tilhører gruppe 2 i det periodiske bordet. Dets atomnummer er 12 og er representert med MG kjemisk symbol. Det er det åttende mest tallrike elementet i jordskorpen, omtrent 2,5% av det samme.

Dette metallet, som paprika og alkaliske metaller, finnes ikke i naturen i en innfødt tilstand, men er kombinert med andre elementer for å danne mange forbindelser som er til stede i steiner, sjøvann og saltlake.

Hverdagsobjekter laget med magnesium. Kilde: Wikipedia Firetwister.

Magnesium er en del av mineraler som dolomitt (kalsium og magnesiumkarbonat), magnesitt (magnesiumkarbonat), karnalitt (magnesiumklorid og heksahydratkalassium), Brucita (magnesiumhydroksid) og i silikater som talk.

Den rikeste naturlige kilden for utvidelsen er havet som har en overflod på 0,13%, selv om den store saltsjøen (1,1%) og Dødehavet (3,4%) har en konsentrasjon av større magnesium. Det er salmuelas med høyt innhold av det, som er konsentrert ved fordampning.

Navnet på magnesium stammer sannsynligvis fra Magnesita, funnet i Magnesia, i Tessaly -regionen, Ancient Region of Greece. Skjønt, det har blitt påpekt at magnetitt og mangan ble funnet i samme region.

Magnesium reagerer sterkt med oksygen ved temperaturer over 645 ºC. I mellomtiden brenner magnesiumstøv i tørr luft, og avgir et intenst hvitt lys. Av denne grunn ble den brukt som en lyskilde i fotografering. For øyeblikket brukes denne egenskapen fortsatt i pyroteknikk.

Det er et primært element for levende vesener. Det er kjent at det er en kofaktor for mer enn 300 enzymer, inkludert flere enzymer av glykolyse. Dette er en viktig prosess for levende vesener for deres forhold til ATP -produksjon, den viktigste cellulære energikilden.

Det er også en del av et kompleks som ligner hemo av hemoglobin, til stede i klorofyll. Dette er et pigment som griper inn i realiseringen av fotosyntesen.

[TOC]

Historie

Anerkjennelse

Joseph Black, en skotsk kjemiker, anerkjente ham i 1755 som et element, og eksperimentelt demonstrerte at det var annerledes enn kalsium, metall som de forvirret ham.

I denne forbindelse skrev Black: "Vi ser ved eksperiment at magnesia alba (magnesiumkarbonat) er en forbindelse av et særegent land og fast luft".

Isolering

I 1808 klarte Sir Humprey Davy å isolere det ved hjelp av elektrolyse for å produsere et amalgam av magnesium og kvikksølv. Han etterfulgte ved å elektrolisere det våte sulfatsaltet sitt med bruk av kvikksølv som katode. Deretter fordampet han kvikksølvet til La Malgama ved oppvarming, og etterlot magnesiumresten.

TIL. Bussy, en fransk forsker, klarte å produsere det første metalliske magnesium i 1833. For å gjøre dette produserte Bussy reduksjonen av smeltet magnesiumklorid med metallisk kalium.

I 1833 brukte den britiske forskeren Michael Faraday for første gang elektrolysen av magnesiumklorid for isolasjonen av dette metallet.

Produksjon

I 1886 brukte det tyske selskapet aluminium og magnesiumfabrik Hemelingen Carnalite -elektrolysen (MGCL₂· KCl · 6H₂O) smeltet for å produsere magnesium.

Hemelingen, assosiert med Farbe Industrial Complex (Ig Farben), klarte å utvikle en teknikk for å produsere store mengder smeltet magnesiumklorid for å sende den til elektrolyse for produksjon av magnesium og klor.

Under andre verdenskrig begynte Dow Chemical Company (USA) og Magnesium Elektron Ltd (UK), elektrolytisk reduksjon i sjøvann; Pumaada fra Galveston Bay, Texas og i Nordsjøen til Hartlepool, England, for produksjon av magnesium.

Samtidig opprettes i Ontario (Canada) en teknikk for å produsere den basert på L -prosessen. M. Pidgeon. Teknikken består av termisk reduksjon av magnesiumoksyd med silikater i ekstern tenningsavkastning.

Magnesiumelektronisk struktur og konfigurasjon

Magnesium krystalliserer seg i en kompakt sekskantet struktur, der hvert av atomene er omgitt av tolv naboer. Dette gjør det tett enn andre metaller, for eksempel litium eller natrium.

Den elektroniske konfigurasjonen er [NE] 3S², Med to valenselektroner og ti i indre lag. Ved å ha et ekstra elektron sammenlignet med natrium, blir metallbindingen sterkere.

Dette er fordi atomet er mindre og kjernen har en proton til; Derfor utøver de en større effekt av tiltrekning på elektronene til de nærliggende atomer, som trekker inn avstandene mellom dem. Siden det er to elektroner er det resulterende 3S -båndet fullt, og er i stand til å føle enda mer attraksjonen til kjernene.

Kan tjene deg: kjemisk element

Deretter ender Mg -atomer med å sitte en tett sekskantet krystall og med et sterkt metallbinding. Dette forklarer dets mye større fusjonspunkt (650 ° C) enn natrium (98 ºC).

Alle 3s orbitaler i alle atomer og deres tolv naboer overlapper hverandre i alle retninger inne i glasset, og de to elektronene går mens to andre kommer; Så videre, uten MG -kationer kan stamme fra²⁺.

Oksidasjonstall

Magnesium kan miste to elektroner når det danner forbindelser og forbli som Mg -kation²⁺, som er isolertronisk for edel neongass. Når man vurderer dens tilstedeværelse i en hvilken som helst forbindelse, er oksidasjonsnummeret til magnesium +2.

På den annen side, og selv om det er mindre vanlig, kan Mg -kationen dannes⁺, som bare har mistet en av sine to elektroner og er isolektronisk til natrium. Når tilstedeværelsen antas i en forbindelse, sies det at magnesium har et oksidasjonsnummer på +1.

Egenskaper

Fysisk utseende

Lyst hvitt fast stoff i sin reneste tilstand, før du oksiderer eller reagerer med våt luft.

Atommasse

24,304 g/mol.

Smeltepunkt

650 ºC.

Kokepunkt

1.091 ºC.

Tetthet

1.738 g/cm³ i romtemperatur. Og 1.584 g/cm³ til smeltetemperaturen; det vil si at væskefasen er mindre tett enn det faste stoffet, som med de aller fleste forbindelser eller stoffer.

Fusjonsvarme

848 kJ/mol.

Fordampningsvarme

128 kJ/mol.

Molar kalorikapasitet

24.869 J/(mol · K).

Damptrykk

Ved 701 K: 1 PA; det vil si at damptrykket ditt er veldig lavt.

Elektronegativitet

1.31 på Pauling -skalaen.

Ioniseringsenergi

Første ioniseringsnivå: 1.737,2 kJ/mol (mg⁺ gassform)

Andre ioniseringsnivå: 1.450,7 kJ/mol (mg²⁺ Gassformig, og krever mindre energi)

Tredje ioniseringsnivå: 7.732,7 kJ/mol (mg³⁺ Gassformig, og krever mye energi).

Atomisk radio

160 pm.

Radiokovalent

141 ± 17 pm

Atomisk volum

13,97 cm³/mol.

Termisk ekspansjon

24,8 um/m · K ved 25 ° C.

Termisk ledningsevne

156 w/m · k.

Elektrisk resistivitet

43,9 nΩ · m ved 20 ºC.

Elektrisk konduktivitet

22,4 × 10⁶ S · CM³.

Hardhet

2,5 på MOHS -skalaen.

Nomenklatur

Metallisk magnesium mangler andre tilskrevne navn. Forbindelsene, fordi de i de fleste har et oksidasjonsnummer på +2, nevnt ved bruk av bestandsnomenklaturen uten behov for å uttrykke nevnte antall i parentesis.

For eksempel er MGO magnesiumoksyd og ingen magnesiumoksid (II). I følge den systematiske nomenklaturen blir den forrige forbindelsen: magnesiummonoksid og ikke -monomagnesiummonoksid.

Det samme skjer på siden av den tradisjonelle nomenklaturen som med nomenklaturen: navnene på forbindelsene ender på samme måte; det vil si med suffikset -ico. Dermed er MGO magnetisk oksid, i henhold til denne nomenklaturen.

Av resten kan de andre forbindelsene kanskje ikke ha vanlige eller mineralogiske navn, eller bestå av organiske molekyler (organomagnesiumforbindelser), hvis nomenklatur avhenger av molekylstrukturen og de alquiliske substituentene (R) eller arlic (AR) (AR).

Når det gjelder organomagnesiumforbindelser, er nesten alle Grignard -reagenser med RMGX General Formula. For eksempel brmgch₃ Det er metil magnesiumbromid. Merk at nomenklaturen ikke virker så komplisert i en første kontakt .

Former

Legeringer

Magnesium brukes i legeringer fordi det er et lett metall, som hovedsakelig brukes i aluminiumslegeringer, noe som forbedrer de mekaniske egenskapene til dette metallet. Det har også blitt brukt i legeringer med jern.

Imidlertid har det avvist bruken i legeringer på grunn av dens tendens til å løpe ved høye temperaturer.

Mineraler og forbindelser

På grunn av dens reaktivitet finnes den ikke i jordens cortex i en innfødt eller elementær form. Snarere er det en del av mange kjemiske forbindelser, som ligger i rundt 60 kjente mineraler.

Blant de vanligste magnesiummineralene er:

-Dolomita, et kalsium og magnesiumkarbonat, MGCO₃·Tyv₃

-Magnesita, et magnesiumkarbonat, Caco₃

-Brucita, et magnesiumhydroksyd, Mg (OH)₂

-Carnalita, et magnesium og kaliumklorid, MGCL₂· KCl · H₂ENTEN.

I tillegg kan det være i form av andre mineraler som:

-Kieserita, et magnesiumsulfat, MGSO₄· H₂ENTEN

-Forsterita, et magnesiumsilikat, Mgsio₄

-Chrystyl eller asbest, et annet magnesiumsilikat, MG₃Ja₂ENTEN₅(ÅH)₄

-Talk, Mg₃Ja₁₄ENTEN₁₁₀(ÅH)₂.

Isotoper

Magnesium finnes i naturen som en kombinasjon av tre naturlige isotoper: ²⁴Mg, med 79% overflod; ²⁵Mg, med 11% overflod; og ²⁶Mg, med 10% overflod. I tillegg er det 19 kunstige radioaktive isotoper.

Biologisk papir

Glykolyse

Magnesium er et essensielt element for alle levende vesener. Mennesker har et daglig inntak på 300 - 400 mg magnesium. Kroppsinnholdet er mellom 22 og 26 g, hos et voksent menneske, konsentrert hovedsakelig på beinskjelettet (60%).

Kan tjene deg: turbidimetri

Glykolyse er en sekvens av reaksjoner der glukose blir transformert til pyruvinsyre, med en nettproduksjon på 2 ATP -molekyler. Kinase -pyruvatet, heksokinase og kinasefosfofruksjonen, er enzymer, blant andre av glykolysen som bruker MG som aktivator.

DNA

DNAet dannes av to nukleotidkjeder som har negativt lastede fosfatgrupper i deres struktur; Derfor opplever DNA -kjeder elektrostatisk frastøtning. Naioner⁺, K⁺ og mg²⁺, Nøytralisere negative ladninger, unngå dissosiasjon av kjeder.

ATP

ATP -molekylet har fosfatgrupper med negativt belastede oksygenatomer. Blant de nærliggende oksygenatomene er det en elektrisk frastøtning som kan dele ATP -molekylet.

Dette skjer ikke fordi magnesium samhandler med nærliggende oksygenatomer, og danner en chelato. Det sies at ATP-MG er den aktive formen for ATP.

Fotosyntese

Magnesium er viktig for fotosyntese, sentral prosess i bruk av energi fra planter. Det er en del av klorofyllen, som presenterer i en struktur som ligner på HEM -gruppen av hemoglobin; Men med et magnesiumatom i sentrum i stedet for et jern.

Klorofyll absorberer lysenergi og bruker den til fotosyntese for å konvertere karbondioksid og glukose og oksygendioksid. Glukose og oksygen brukes deretter i energiproduksjon.

Organisme

En reduksjon i plasmagagnesiumkonsentrasjon er assosiert med muskelspasmer; Kardiovaskulære sykdommer, for eksempel hypertensjon; Diabetes, osteoporose og andre sykdommer.

Magnesiumionet griper inn i reguleringen av funksjonen av kalsiumkanaler i nerveceller. Ved høye konsentrasjoner blokkerer kalsiumkanalen. Tvert imot produserer en reduksjon i kalsium en nerveaktivering ved å la kalsium inngå inn i celler.

Dette ville forklare spasmen og sammentrekningen av muskelcellene i veggene i de viktigste blodkarene.

Hvor er og produksjon

Magnesium finnes ikke i naturen i en elementær tilstand, men utgjør en del av omtrent 60 mineraler og mange forbindelser, som ligger i sjøen, steiner og salmueras.

Havet har en 0,13% magnesiumkonsentrasjon. På grunn av utvidelsen er havet den viktigste verdenens reservoar av magnesium. Andre magnesiumreservoarer er Great Salt Lake (USA), med en 1,1%magnesiumkonsentrasjon, og Dødehavet, med en konsentrasjon på 3,4%.

Dolomitt og magnesitt magnesiummineraler blir trukket ut fra venene ved bruk av tradisjonelle gruvedriftsmetoder. I mellomtiden brukes i karnalittløsningene som lar de andre saltene gå til overflaten, og holde karnalitten i bakgrunnen.

Salmuelas som inneholder magnesium er konsentrert i dammer ved bruk av solvarme.

Magnesium oppnås ved to metoder: elektrolyse og termisk reduksjon (Pidgeon -prosess).

Elektrolyse

I elektrolyseprosesser smeltet salter som inneholder eller vannfritt magnesiumklorid, delvis dehydrert vannfri magnesiumklorid, eller karnalitt mineralanhydra. I noen tilfeller for å unngå forurensning av naturlig karnalitt, brukes kunstig.

Du kan også få magnesiumklorid etter prosedyren designet av Dow Company. Vann blandes i en flokkulator med den litt kalsinerte dolomittmalmen.

Magnesiumklorid som er til stede i blandingen blir transformert til Mg (OH)₂ Ved tilsetning av kalsiumhydroksyd, i henhold til følgende reaksjon:

Mgcl₂    +     CA (OH)₂    → MG (OH)₂       +        Cacl₂

Nedgangshydraterhydroksyd behandles med saltsyre, og produserer magnesium og vannklorid, i henhold til det kjemiske reaksjonsskjemaet:

MG (OH)₂     +       2 HCl → MGCL₂     +       2 h₂ENTEN

Deretter utsettes magnesiumklorid. Elektrolyse utføres ved en temperatur som varierer mellom 680 til 750 ºC.

Mgcl₂      → Mg+CL₂

Den diatomiske klor genereres i anoden og smeltet magnesiumfløter i toppen av saltene, hvor den samles.

Termisk reduksjon

Magnesiumkrystaller avsatt med damper. Kilde: Warut Roonguthai [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)] I Pidgeon-prosessen blandes bakken og kalsinerte dolomitt med fint malt ferrosilicio og plasseres i sylindrisk nikkel-krom-hydro. Retracene er plassert i en ovn og er i serie med kondensatorer plassert utenfor ovnen.

Kan tjene deg: van der Waals styrker

Reaksjonen oppstår ved en temperatur på 1200 ºC og ved et lavt trykk på 13 PA. Magnesiumkrystaller trekker seg fra kondensatorer. Skummen som produseres er samlet inn fra bakgrunnen for avkastningen.

2 CAO +2 MgO +Si → 2 mg (gass) +CA₂Sio₄ (Menneskelig avfall)

Kalsium og magnesiumoksider produseres ved kalsinering av kalsium og magnesiumkarbonater som er til stede i Dolomita.

Reaksjoner

Magnesium reagerer kraftig med syrer, spesielt med oksacider. Reaksjonen med salpetersyre produserer magnesiumnitrat, Mg (nei₃)₂. På samme måte reagerer den med saltsyre for å produsere magnesium og hydrogengassklorid.

Magnesium reagerer ikke med alkalier, for eksempel natriumhydroksyd. Ved romtemperatur er et lag med magnesiumoksyd dekket, uoppløselig i vann, som beskytter det mot korrosjon.

Dann kjemiske forbindelser, blant andre elementer, med klor, oksygen, nitrogen og svovel. Det er svært reaktivt med oksygen ved høye temperaturer.

applikasjoner

- Elementær magnesium

Legeringer

Magnesiumlegeringer har blitt brukt i fly og biler. Sistnevnte har som et krav for kontroll av forurensende gasser, en reduksjon i vekten av motorvogner.

Magnesiumapplikasjoner er basert på deres lave vekt, høy motstand og enkel produksjonslegeringer. Applikasjoner inkluderer håndverktøy, sportsartikler, kameraer, apparater, bagasjerammer, bildeler, artikler for luftfartsindustrien.

Magnesiumlegeringer brukes også i fremstilling av romlige fly, raketter og satellitter, samt fotogravur.

Metallurgi

Magnesium tilsettes i liten mengde til smeltet hvitt jern, noe som forbedrer motstanden og formbarheten til den samme. I tillegg blir magnesium blandet med kalk injisert i flytende høyt ovnjern, noe som forbedrer de mekaniske egenskapene til stål.

Magnesium griper inn i produksjonen av titan, uran og hafnio. Det fungerer som et reduserende middel på titankraklorid, i Kroll -prosessen, for å opprinnelig titan.

Elektrokjemi

Magnesium brukes i en tørr haug, og fungerer som anode og sølvklorid som katoden. Når magnesium settes i elektrisk kontakt med stål i nærvær av vann, korroderer det på en ofre, og etterlater intakt stål.

Denne typen stålbeskyttelse er til stede i skip, lagringstanker, vannvarmere, brokonstruksjoner, etc.

Pyrotechnics

Magnesium i støv eller strimler brenner, og avgir et veldig intenst hvitt lys. Denne eiendommen har blitt brukt i militære pyroteknikk for å produsere branner eller belysning gjennom fakler.

Det findelte faststoffet har blitt brukt som en drivstoffkomponent, spesielt i faste propeller for raketter.

- Forbindelser

Magnesiumkarbonat

Det brukes som termisk isolator for kjeler og rør. Å være hygroskopisk og vannløselig, brukes det til å forhindre at vanlig salt blir kompakt i salt shakers og flyter ikke ordentlig under matkryddering.

Magnesiumhydroksyd

Den har søknad som brannhemmere. Oppløst i vann danner den velkjente melk av magnesia, hvitaktig suspensjon som har blitt brukt som antacida og avføringsmiddel.

Magnesiumklorid

Det brukes til fremstilling av sement for gulv med høy styrke, samt tilsetningsstoff i tekstilproduksjon. I tillegg brukes den som en flokkculant for soyamelk for produksjon av tofu.

Magnesiumoksid

Det brukes i fremstilling av ildfaste murstein for å motstå høye temperaturer og som termisk og elektrisk isolator. Det brukes også som avføringsmiddel og antacida.

Magnesiumsulfat

Det brukes industrielt for å lage sement og gjødsel, solbrun og farget. Det er også et tørkemiddel. Epsom salt, mgso₄· 7H₂Eller, det brukes som et purgativ.

- Mineraler

talkumpulver

Du har som et lavere hardhetsmønster (1) på MOHS -skalaen. Det fungerer som å fylle ut papir- og pappproduksjon, samt forhindre irritasjon og hydrering av huden. Det brukes til fremstilling av varme -resistente materialer og som grunnlag for mange kosmetikk bruker pulverpulver.

Chrystyl eller asbest

Det har blitt brukt som termisk isolator og i byggebransjen for takproduksjon. Foreløpig brukes det ikke fordi de er dens lungekreftfibre.

Referanser

1. Mathews, c. K., Van Holde, K. OG. Og Ahern, K. G. (2002). Biokjemi. 3^var Utgave. Redaksjonell Pearson Education, S.TIL.
2. Wikipedia. (2019). Magnesium. Hentet fra: i.Wikipedia.org
3. Clark J. (2012). Metallisk binding. Gjenopprettet fra: Chemguide.co.Storbritannia
4. Hull a. W. (1917). Krystallstrukturen til magnesium. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 3 (7), 470-473. Doi: 10.1073/PNAs.3.7.470
5. Timothy p. Hanusa. (7. februar 2019). Magnesium. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: Britannica.com
6. Hangzhoum Network Technology Co. (2008). Magnesium. Gjenopprettet fra: lookchem.com