Химические элементы

Магний

Ма́гний (лат. Magnesium), Mg, химический элемент II группы короткой формы (2-й группы длинной формы) ; относится к ; атомный номер 12, атомная масса 24,3050. В природе три стабильных : 24Mg (78,99 %), 25Mg (10,00 %) и 26Mg (11,01 %); искусственно получены с массовыми числами 19–37.

Историческая справка

, содержащие магний (, , ), известны с глубокой древности. Индивидуальность магния как химического элемента установлена в 1755 г. . Магний впервые получен в 1808 г. , который выделил этот металл из ( с ), образовавшейся при воздействии на влажную смесь, содержащую гидроксид магния Mg(OH)2 и оксид ртути HgO. Латинское название элемента, вероятно, произошло от названия г. в Малой Азии. Русское название элемента «магний» впервые появилось в 1831 г.

Распространённость в природе

На долю магния приходится, по разным данным, от 1,80 до 2,35 % массы . В природе магний встречается только в виде соединений. Известно более 100 минералов, содержащих магний, из них промышленное значение имеют магнезит, , асбест, , , и некоторые другие. Значительно содержание магния в воде морей и океанов, а также в составе некоторых подземных вод и солевых озёр. Присутствие ионов Mg2+ определяет . Магний входит в состав , поэтому все зелёные растения содержат магний (до 2,7 % массы сухого вещества).

Свойства

Конфигурация внешней электронной оболочки атома магния 3s2; в соединениях проявляет +2. по Полингу 1,31. Mg0Mg+Mg2+ равны соответственно 7,646 и 15,035 эВ. 150 пм (эмпирический), Mg2+ 86 пм ( 6). В свободном виде – серебристо-белый, относительно мягкий и пластичный металл. гексагональная; tпл 650 °C, tкип 1090 °C; плотность 1738 кг/м3.

Образец чистого магнияОбразец чистого магния. Фото: Bjoern Wylezich / ShutterstockМагний химически активен, обладает свойствами сильного восстановителя. Поверхность металлического магния при обычных условиях защищена от разрушающего действия атмосферных газов плёнкой MgO. При нагревании на воздухе выше 600 °C эта плёнка разрушается и магний сгорает с ослепительным белым пламенем (образуются оксид MgO и нитрид Mg3N2); ранее горящую магниевую ленту использовали при фотосъёмках в условиях плохой освещённости. С холодной водой магний не реагирует, при взаимодействии магния с кипящей водой выделяется и образуется гидроксид Mg(OH)2. Если горящий магний внести в воду, горение продолжается. При этом образуется MgO и выделяется водород, который тут же воспламеняется. Горение магния продолжается в атмосфере , в результате образуются MgO и .

При взаимодействии магния с образуются дигалогениды (например, хлорид MgCl2). Взаимодействием магния с водородом при нагревании можно получить солеобразный гидрид MgH2. При нагревании магния с , или образуются соответственно сульфид MgS, селенид MgSe и теллурид MgTe. При нагревании с образуются карбиды MgС2 и Mg2C3. С магний образует Mg2Si, с разных составов, среди которых наибольшее значение имеет борид MgB2. При действии разбавленной на Mg2Si и MgB2 образуются соответственно (силаны) SiH4 и другие и (бораны) B2H6 и др. С разбавленными кислотами магний энергично взаимодействует с образованием водорода и соответствующих солей, например сульфата MgSO4, нитрата Mg(NO3)2.

Оксид магния MgO с водой не реагирует. Отвечающее магнию основание Mg(OH)2 в воде растворимо плохо и к числу не относится. Осадок гидроксида магния образуется при взаимодействии солей магния с растворами щелочей.

Большинство солей магния (нитрат, сульфат, хлорид, ацетат и др.) хорошо растворимы в воде. К числу плохо растворимых солей магния относятся фторид MgF2 и карбонат MgCO3. Ионы Mg2+ бесцветны и нетоксичны. Растворы, в которых они содержатся, имеют горький вкус. Сульфат MgSO4 применяют в как успокаивающее, желчегонное и . Многие соли магния образуют устойчивые кристаллогидраты. Так, при взаимодействии безводного Mg(ClO4)2 (техническое название ангидрон) c парáми воды образуется термически устойчивый кристаллогидрат Mg(ClO4)2·6Н2О, что позволяет применять ангидрон как эффективный осушитель.

В среде эфира при взаимодействии порошкообразного магния и алкилгалогенидов RHal образуются алкилмагнийгалогениды RMgHal – – важнейшие .

Получение

Для получения металлического магния используют два метода – расплавов солей (этот метод преобладает) и восстановление MgO кремнием, или коксом (термический метод). Электролизу подвергают нагретый до 700–720 °C расплав безводных хлоридов магния, натрия и калия, в котором массовое содержание магния составляет 5–8 %. Полученный электролизом металл содержит около 0,1 % примесей. Для очистки магний подвергают переплавке с – хлоридами или фторидами натрия, калия, бария или магния. Последующая глубокая очистка магния методами , дистилляции в вакууме и другими позволяет получить магний чистотой 99,999 % и выше. При использовании термического метода нагревание смесей исходного оксидного материала и восстановителя ведут при температурах от 1100–1300 °C (карбидный способ) до 2100 °C.

Объём мирового производства магния около 1000 тыс т/год (2020).

Применение

Важнейшая область применения металлического магния – производство лёгких с и другими компонентами. Металлический магний используется для выделения таких металлов, как , , , . Смеси порошкообразного магния с окислителями применяются в и . Гидрид MgH2 перспективен как . Магний применяется для изготовления растворимых для , используется в системах защиты других металлов.

Магний необходим для нормального функционирования организма человека, входит в состав ряда (суточная потребность человека в магнии составляет 0,3–0,5 г). Потребность сельскохозяйственных растений в магнии обеспечивается внесением в почву .

Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2011.
  • Группа 2 (IIA, IIA)
  • Подгруппа бериллия
  • s-элементы