Magnesiumhistoria, struktur, egenskaper, reaktioner, användningar

han magnesium Det är en alkalinother metall som tillhör grupp 2 i det periodiska tabellen. Dess atomnummer är 12 och representeras med den kemiska mg kemiska symbolen. Det är det åttonde vanligaste elementet i jordskorpan, cirka 2,5% av samma.

Denna metall, som dess paprika och alkaliska metaller, finns inte i naturen i ett infödda tillstånd, men kombineras med andra element för att bilda många föreningar som finns i stenar, havsvatten och saltlösning.

Vardagliga föremål gjorda med magnesium. Källa: Wikipedia Firetwister.

Magnesium är en del av mineraler såsom dolomit (kalcium och magnesiumkarbonat), magnesit (magnesiumkarbonat), karnalit (magnesiumklorid och hexahydratkalium), brucita (magnesiumhydroxid) och in silikater såsom talk och talk the olivino.

Den rikaste naturliga källan för dess förlängning är havet som har ett överflöd på 0,13%, även om den stora saltsjön (1,1%) och Döda havet (3,4%) har en koncentration av huvudmagnesium. Det finns Salmuelas med ett högt innehåll av det, som koncentreras av indunstning.

Namnet på magnesium härstammar antagligen från magnesita, som finns i magnesia, i Tessaly -regionen, antika regionen Grekland. Även om det har påpekats att magnetit och mangan hittades i samma region.

Magnesium reagerar starkt med syre vid temperaturer över 645 ºC. Samtidigt förbränns magnesiumdamm i torr luft och avger ett intensivt vitt ljus. Av denna anledning användes den som en ljuskälla i fotografering. För närvarande används den här egenskapen fortfarande i pyroteknik.

Det är ett primärt element för levande varelser. Det är känt att det är en kofaktor för mer än 300 enzymer, inklusive flera enzymer av glykolys. Detta är en viktig process för levande varelser för deras förhållande till ATP -produktion, den huvudsakliga cellulära energikällan.

Det är också en del av ett komplex som liknar hemo av hemoglobin, närvarande i klorofyll. Detta är ett pigment som ingriper i förverkligandet av fotosyntes.

[TOC]

Historia

Erkännande

Joseph Black, en skotsk kemist, erkände 1755 honom som ett element och visade experimentellt att det var annorlunda än kalcium, metall som de förvirrade honom.

I detta avseende skrev Black: "Vi ser genom experiment att magnesia alba (magnesiumkarbonat) är en förening av ett märkligt land och fast luft".

Isolering

1808 lyckades Sir Humprey Davy isolera den med elektrolys för att producera ett amalgam av magnesium och kvicksilver. Han lyckades genom att elektrolera sitt våta sulfat salt med användning av kvicksilver som katod. Därefter indunstade han kvicksilveret av La Malgama genom att värma och lämnade magnesiumresten.

TILL. Bussy, en fransk forskare, lyckades producera det första metalliska magnesiumet 1833. För att göra detta producerade Bussy reduktionen av smält magnesiumklorid med metallisk kalium.

1833 använde den brittiska forskaren Michael Faraday för första gången elektrolysen av magnesiumklorid för isolering av denna metall.

Produktion

1886 använde det tyska företaget aluminium och magnesiumfabrik Hemelingen Carvalite Electrolysis (MGCL₂· Kcl · 6h₂O) smält för att producera magnesium.

Hemelingen, associerad med Farbe Industrial Complex (IG Farben), lyckades utveckla en teknik för att producera stora mängder smält magnesiumklorid för att lämna in det till elektrolys för produktion av magnesium och klor.

Under andra världskriget började Dow Chemical Company (USA) och Magnesium Elektron Ltd (UK) elektrolytisk reduktion i havsvatten; Pumaada från Galveston Bay, Texas och i Nordsjön till Hartlepool, England, för produktion av magnesium.

Samtidigt skapas en teknik i Ontario (Kanada) för att producera den baserat på L -processen. M. Pidgeon. Tekniken består av den termiska reduktionen av magnesiumoxid med silikater i extern tändningsåtergång.

Magnesium elektronisk struktur och konfiguration

Magnesium kristalliseras i en kompakt hexagonal struktur, där var och en av dess atomer är omgiven av tolv grannar. Detta gör det tätt än andra metaller, såsom litium eller natrium.

Dess elektroniska konfiguration är [ne] 3s², Med två valenselektroner och tio i inre skikt. Genom att ha en extra elektron jämfört med natrium blir dess metallbindning starkare.

Detta beror på att atomen är mindre och dess kärna har ytterligare en proton; Därför utövar de en större effekt av attraktion på elektronerna i de angränsande atomerna, vilket kontrakterar avståndet mellan dem. Eftersom det finns två elektroner är det resulterande 3S -bandet fullt och kan känna sig ännu mer attraktionen hos kärnorna.

Kan tjäna dig: kemiskt element

Sedan slutar MG -atomer en tät hexagonal kristall och med en stark metallbindning. Detta förklarar dess mycket större fusionspunkt (650 ° C) än natrium (98 ºC).

Alla 3S -orbitaler av alla atomer och deras tolv grannar överlappar varandra i alla riktningar inuti glaset, och de två elektronerna går medan två andra kommer; Så vidare, utan MG -katjoner kan komma från²⁺.

Oxidationsnummer

Magnesium kan förlora två elektroner när det bildar föreningar och förblir som MG -katjon²⁺, vilket är isolektroniskt för ädla neongas. När man överväger dess närvaro i någon förening är oxidationsnumret för magnesium +2.

Å andra sidan, och även om det är mindre vanligt, kan MG -katjonen bildas⁺, som bara har tappat en av sina två elektroner och är isolektronisk till natrium. När dess närvaro antas i en förening sägs det att magnesium har ett oxidationsnummer +1.

Egenskaper

Fysiskt utseende

Ljust vitt fast i sitt renaste tillstånd, innan oxidation eller reagerar med våt luft.

Atomisk massa

24 304 g/mol.

Smältpunkt

650 ºC.

Kokpunkt

1.091 ºC.

Densitet

1 738 g/cm³ vid rumstemperatur. Och 1 584 g/cm³ till smälttemperaturen; det vill säga, vätskefasen är mindre tät än det fasta, som med de allra flesta föreningar eller ämnen.

Fusionsvärme

848 kJ/mol.

Förångningsvärme

128 kJ/mol.

Molorisk kapacitet

24 869 J/(mol · k).

Ångtryck

Vid 701 K: 1 PA; det vill säga ditt ångtryck är mycket lågt.

Elektronnegativitet

1.31 på Pauling -skalan.

Joniseringsenergi

Första joniseringsnivån: 1.737.2 kJ/mol (mg⁺ gasformig)

Andra joniseringsnivån: 1.450,7 kJ/mol (mg²⁺ Gasform och kräver mindre energi)

Tredje joniseringsnivån: 7.732,7 kJ/mol (mg³⁺ Gaseous, och kräver mycket energi).

Atomradio

160.

Radiokovalent

141 ± 17 pm

Atomvolym

13,97 cm³/mol.

Termisk expansion

24,8 um/m · K vid 25 ° C.

Värmeledningsförmåga

156 w/m · k.

Elektrisk resistans

43,9 nΩ · m vid 20 ºC.

Elektrisk konduktivitet

22,4 × 10⁶ S · cm³.

Hårdhet

2,5 på Mohs -skalan.

Nomenklatur

Metalliskt magnesium saknar andra tillskrivna namn. Dess föreningar, eftersom de i de flesta har ett oxidationsnummer +2, nämns med hjälp av lager nomenklaturen utan att behöva uttrycka nämnda nummer i parentes.

Till exempel är Mgo magnesiumoxid och ingen magnesiumoxid (II). Enligt den systematiska nomenklaturen blir den föregående föreningen: magnesiummonoxid och icke -monomagnesiummonoxid.

Samma sak händer på sidan av den traditionella nomenklaturen som med nomenklaturen: namnen på föreningarna slutar på samma sätt; det vill säga med suffixet -ico. Således är Mgo magnetisk oxid, enligt denna nomenklatur.

Av resten kan de andra föreningarna eller inte ha vanliga eller mineralogiska namn, eller bestå av organiska molekyler (organomagnesiumföreningar), vars nomenklatur beror på molekylstrukturen och de alquiliska substituenterna (R) eller ARLIC (AR) (AR) (AR).

När det gäller organomagnesiumföreningar är nästan alla Grignard -reagens med RMGX allmänna formel. Till exempel Brmgch₃ Det är metil magnesiumbromid. Observera att nomenklaturen inte verkar så komplicerad i en första kontakt .

Former

Legeringar

Magnesium används i legeringar eftersom det är en lätt metall som huvudsakligen används i aluminiumlegeringar, vilket förbättrar de mekaniska egenskaperna hos denna metall. Det har också använts i legeringar med järn.

Den har emellertid avböjt sin användning i legeringar på grund av dess tendens att löpa vid höga temperaturer.

Mineraler och föreningar

På grund av dess reaktivitet finns den inte i jordens cortex i en infödd eller elementär form. Snarare är det en del av många kemiska föreningar, som finns i cirka 60 kända mineraler.

Bland de vanligaste magnesiummineralerna är:

-Dolomita, ett kalcium- och magnesiumkarbonat, MGCO₃·Tjuv₃

-Magnesita, ett magnesiumkarbonat, caco₃

-Brucita, en magnesiumhydroxid, MG (OH)₂

-Karnalita, ett magnesium och kaliumklorid, MGCL₂· Kcl · h₂ANTINGEN.

Dessutom kan det vara i form av andra mineraler som:

-Kieserita, ett magnesiumsulfat, MGSO₄· H₂ANTINGEN

-Forsterita, ett magnesiumsilikat, Mgsio₄

-Chrystyl eller asbest, ett annat magnesiumsilikat, mg₃Ja₂ANTINGEN₅(ÅH)₄

-Talk, mg₃Ja₁₄ANTINGEN₁₁₀(ÅH)₂.

Isotoper

Magnesium finns i naturen som en kombination av tre naturliga isotoper: ²⁴Mg, med 79% överflöd; ²⁵Mg, med 11% överflöd; och den ²⁶Mg, med 10% överflöd. Dessutom finns det 19 konstgjorda radioaktiva isotoper.

Biologiskt papper

Glykolys

Magnesium är ett väsentligt element för alla levande varelser. Människor har ett dagligt intag på 300 - 400 mg magnesium. Dess kroppsinnehåll är mellan 22 och 26 g, hos en vuxen människa, koncentrerad främst på benskelettet (60%).

Kan tjäna dig: turbidimetri

Glykolys är en sekvens av reaktioner där glukos omvandlas till pyruvinsyra, med en nettoproduktion av 2 ATP -molekyler. Kinaspyruvatet, hexokinaset och kinasfosfofluktionen är bland annat enzymer av glykolysen som använder MG som aktivator.

DNA

DNA bildas av två nukleotidkedjor som har negativt laddat fosfatgrupper i sin struktur; Därför upplever DNA -kedjor elektrostatisk avstötning. Najoner⁺, K⁺ och mg²⁺, Neutralisera negativa avgifter och undvika dissociation av kedjor.

Atp

ATP -molekylen har fosfatgrupper med negativt laddade syreatomer. Bland de angränsande syreatomerna finns det en elektrisk avstötning som kan dela ATP -molekylen.

Detta händer inte eftersom magnesium interagerar med angränsande syreatomer och bildar en chelato. Det sägs att ATP-MG är den aktiva formen av ATP.

Fotosyntes

Magnesium är avgörande för fotosyntes, central process i användning av energi av växter. Det är en del av klorofyllen, som presenterar inuti en struktur som liknar hemgruppen av hemoglobin; Men med en magnesiumatom i mitten istället för ett järn.

Klorofyll absorberar ljusenergi och använder den i fotosyntes för att omvandla koldioxid och glukos- och syredioxid. Glukos och syre används därefter i energiproduktion.

Organism

En minskning av plasmamagnesiumkoncentrationen är associerad med muskelspasmer; Kardiovaskulära sjukdomar, såsom hypertoni; diabetes, osteoporos och andra sjukdomar.

Magnesiumjonen ingriper i regleringen av funktionen av kalciumkanaler i nervceller. Vid höga koncentrationer blockerar kalciumkanalen. Tvärtom, en minskning av kalcium ger en nervaktivering genom att låta kalcium till inträde i celler.

Detta skulle förklara spasmen och sammandragningen av muskelcellerna i väggarna i de stora blodkärlen.

Var är och produktion

Magnesium finns inte i naturen i ett elementärt tillstånd, men utgör en del av cirka 60 mineraler och många föreningar, belägna i havet, stenar och salmueras.

Havet har en magnesiumkoncentration på 0,13%. På grund av dess förlängning är havet den huvudsakliga världsreservoaren av magnesium. Andra magnesiumbehållare är Great Salt Lake (USA), med en 1,1%magnesiumkoncentration, och Döda havet, med en koncentration av 3,4%.

Dolomit- och magnesitmagnesiummineraler extraheras från sina vener med traditionella gruvmetoder. Under tiden används i karnalitlösningarna som gör att de andra salterna kan gå till ytan och hålla karnaliten i bakgrunden.

Salmuelas som innehåller magnesium är koncentrerade i dammar med solvärme.

Magnesium erhålls med två metoder: elektrolys och termisk reduktion (pidgeon -process).

Elektrolys

I elektrolysprocesser smältsalter som innehåller eller vattenfri magnesiumklorid används delvis dehydratiserad vattenfri magnesiumklorid, eller karnalitmineral Anhydra. Under vissa omständigheter för att undvika förorening av naturlig karnalit används konstgjorda.

Du kan också få magnesiumklorid efter proceduren designad av Dow Company. Vatten blandas i en flockare med den något kalkinerade dolomitmalm.

Magnesiumkloriden som finns i blandningen omvandlas till Mg (OH)₂ genom tillsats av kalciumhydroxid, enligt följande reaktion:

Mgcl₂    +     Ca (oh)₂    → Mg (OH)₂       +        CaCl₂

Infällbar magnesiumhydroxid behandlas med saltsyra, vilket producerar magnesium och vattenklorid, enligt den kemiska reaktionsschematiserade:

Mg (OH)₂     +       2 HCl → MGCL₂     +       2 h₂ANTINGEN

Sedan utsätts magnesiumklorid för en uttorkningsprocess för att nå 25% hydrering, vilket slutför dehydrering under gjuteriprocessen. Elektrolys utförs vid en temperatur som varierar mellan 680 till 750 ºC.

Mgcl₂      → mg+cl₂

Diatomiska klor genereras i anoden och smält magnesiumflöten i toppen av salterna, där den samlas in.

Termisk minskning

Magnesiumkristaller avsatta med sina ångor. Källa: Warut Roonguthai [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)] I pidgeon-processen blandas marken och kalcinerad dolomit med finmalt ferrosilicio och placeras i cylindrisk nickel-krom-hydro. Retrörerna placeras i en ugn och är i serie med kondensatorer belägna utanför ugnen.

Kan tjäna dig: van der Waals styrkor

Reaktionen sker vid en temperatur av 1200 ° C och vid ett lågt tryck på 13 PA. Magnesiumkristaller drar sig ur kondensatorer. Det producerade skummet samlas in från bakgrunden till returerna.

2 Cao +2 Mgo +Si → 2 mg (gas) +CA₂Sio₄ (mänskligt avfall)

Kalcium- och magnesiumoxider produceras genom kalcium- och magnesiumkarbonater som finns i Dolomita.

Reaktioner

Magnesium reagerar kraftigt med syror, särskilt med oxacider. Dess reaktion med salpetersyra producerar magnesiumnitrat, mg (nej₃)₂. På samma sätt reagerar det med saltsyra för att producera magnesium och vätgasklorid.

Magnesium reagerar inte med alkalier, såsom natriumhydroxid. Vid rumstemperatur täcks ett skikt av magnesiumoxid, olöslig i vatten, som skyddar det från korrosion.

Forma kemiska föreningar, bland andra element, med klor, syre, kväve och svavel. Det är mycket reaktivt med syre vid höga temperaturer.

Ansökningar

- Elementär magnesium

Legeringar

Magnesiumlegeringar har använts i flygplan och bilar. Det senare har som ett krav på kontroll av föroreningar i föroreningar, en minskning av vikten av motorfordon.

Magnesiumapplikationer är baserade på deras låga vikt, höga motstånd och enkel tillverkningslegeringar. Ansökningar inkluderar handverktyg, sportartiklar, kameror, apparater, bagageramar, bildelar, artiklar för flygindustrin.

Magnesiumlegeringar används också vid tillverkning av rumsliga flygplan, raketer och satelliter samt fotogravur.

Metallurgi

Magnesium tillsätts i liten mängd till smält vitt järn, vilket förbättrar motståndet och formbarheten hos samma. Dessutom injiceras magnesium blandat med kalk i flytande hög ugnsjärn, vilket förbättrar de mekaniska egenskaperna hos stål.

Magnesium ingriper i produktionen av titan, uran och Hafnio. Det fungerar som ett reducerande medel på titan tetraklorid, i Kroll -processen, för att komma från titan.

Elektrokemi

Magnesium används i en torr hög och fungerar som anoden och silverklorid som katoden. När magnesium läggs i elektrisk kontakt med stål i närvaro av vatten, korroderas det på ett offer sätt och lämnar intakt stål.

Denna typ av stålskydd finns i fartyg, lagringstankar, vattenvärmare, brostrukturer etc.

Pyroteknik

Magnesium i damm eller remsor bränner och avger ett mycket intensivt vitt ljus. Den här egenskapen har använts i militära pyrotekniker för att producera bränder eller belysning genom blossar.

Dess fint uppdelade fasta har använts som bränslekomponent, särskilt i fasta propeller för raketer.

- Föreningar

Magnesiumkarbonat

Det används som värmeisolator för pannor och rör. Som hygroskopisk och vattenlöslig används det för att förhindra att det vanliga saltet är kompakt hos saltskakare och flyter inte ordentligt under matkryddor.

Magnesiumhydroxid

Den har applikation som brandhämmande. Löst i vatten bildar den välkända mjölken från magnesia, vitaktig upphängning som har använts som antacida och laxerande.

Magnesiumklorid

Det används vid tillverkning av cement för golv med hög hållfasthet samt tillsatsmedel i textiltillverkning. Dessutom används den som en sojamjölkflockningsmedel för produktion av tofu.

Magnesiumoxid

Det används vid tillverkning av eldfasta tegel för att motstå höga temperaturer och som termisk och elektrisk isolator. Det används också som laxerande och antacida.

Magnesiumsulfat

Det används industriellt för att göra cement och gödselmedel, garvat och färgat. Det är också en torkmedel. Epsom salt, mgso₄· 7h₂Eller, det används som en purgativ.

- Mineraler

talk

Du har som ett lägre hårdhetsmönster (1) på Mohs -skalan. Det fungerar som att fylla i pappers- och kartongtillverkning samt förhindra irritation och hydrering av huden. Det används vid tillverkning av värmebeständiga material och som grund för många kosmetika använder pulver.

Chrystyl eller asbest

Det har använts som värmeisolator och i byggbranschen för taktillverkning. För närvarande används det inte eftersom de är dess lungcancerframkallande fibrer.

Referenser

1. Mathews, C. K., Van Holde, K. OCH. Och Ahern, K. G. (2002). Biokemi. 3^var Utgåva. Redaktionell Pearson Education, s.TILL.
2. Wikipedia. (2019). Magnesium. Hämtad från: i.Wikipedia.org
3. Clark j. (2012). Metallbindning. Återhämtat sig från: Chemguide.co.Storbritannien
4. Skrov a. W. (1917). Kristallstrukturen i 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 februari 2019). Magnesium. Encyclopædia Britannica. Återhämtat sig från: Britannica.com
6. Hangzhoum Network Technology Co. (2008). Magnesium. Återhämtat sig från: lookchem.com