الخصائص الفيزيائية للمغنيسيوم. الخواص الفيزيائية للمغنيسيوم Mg الكيمياء

المغنيسيوم

يخطط:

1. خصائص العنصر.

2. الحصول على المغنيسيوم.

3. خصائص المغنيسيوم.

3.1. الخصائص الفيزيائية للمغنيسيوم.

3.2. الخواص الكيميائية للمغنيسيوم.

4. مركبات المغنيسيوم.

4.1. المركبات غير العضوية

4.2. مركبات المغنيسيوم العضوية

5. مركبات المغنيسيوم الطبيعية

6. تحديد نسبة المغنسيوم في التربة والمياه

7. الأهمية البيولوجية للمغنيسيوم

8. تطبيقات المغنيسيوم

9. صلابة الماء

10. العمل العملي "تحديد صلابة المياه"

1. خصائص العنصر

اسم "المغنيسيا"تم العثور عليها بالفعل في القرن الثالث الميلادي، على الرغم من أنه ليس من الواضح تمامًا ما هي المادة التي تعنيها. لفترة طويلة، تم تحديد المغنسيت - كربونات المغنيسيوم - عن طريق الخطأ مع الحجر الجيري - كربونات الكالسيوم. كلمة مغنيسيا تأتي من اسم إحدى المدن اليونانية - مغنيسيا. حتى القرن الثامن عشر، كانت مركبات المغنيسيوم تعتبر من أنواع أملاح الكالسيوم أو الصوديوم. تم تسهيل اكتشاف المغنيسيوم من خلال دراسة تكوين المياه المعدنية. في عام 1695، أفاد الطبيب الإنجليزي كرو أنه عزل الملح ذو الخصائص الطبية من مياه نبع إبسوم المعدني، وسرعان ما تم إثبات طبيعته الفردية. ثم أصبحت مركبات المغنيسيوم الأخرى معروفة. تسمى كربونات المغنيسيوم "المغنيسيا البيضاء"، على عكس "المغنيسيا السوداء" - أكسيد المنغنيز. ومن هنا تطابق أسماء المعادن التي تم عزلها فيما بعد من هذه المركبات.

تم الحصول على المغنيسيوم لأول مرة بواسطة ديفي (القرن التاسع عشر) من أكسيد المغنيسيوم. حصل بوسي وليبيج وديفيلز وكارون وآخرون على المغنيسيوم عن طريق عمل بخار البوتاسيوم أو الصوديوم على كلوريد المغنيسيوم.

في عام 1808، حصل الكيميائي الإنجليزي ج. ديفي، عن طريق التحليل الكهربائي لخليط مبلل من المغنيسيا وأكسيد الزئبق، على مزيج من معدن غير معروف، والذي أطلق عليه اسم "المغنيسيا"، والذي لا يزال محفوظًا في العديد من البلدان. في روسيا، تم اعتماد اسم "المغنيسيوم" منذ عام 1831. في عام 1829، حصل الكيميائي الفرنسي أ. بوسي على المغنيسيوم عن طريق اختزال كلوريده المنصهر بالبوتاسيوم. الخطوة التالية نحو الإنتاج الصناعي اتخذها السيد فاراداي. في عام 1830، حصل لأول مرة على المغنيسيوم عن طريق التحليل الكهربائي لكلوريد المغنيسيوم المنصهر.

تم الإنتاج الصناعي للمغنيسيوم بطريقة التحليل الكهربائي في ألمانيا في نهاية القرن التاسع عشر. قبل الحرب العالمية الثانية، بدأ تطوير الطرق الحرارية لإنتاج المغنيسيوم.

حاليًا، جنبًا إلى جنب مع تطوير طريقة التحليل الكهربائي، يتم تحسين الطرق السيليكية الحرارية والكربوثيرمية لإنتاج المغنيسيوم. في المرحلة الأولى من تطور صناعة المغنيسيوم، تم استخدام أملاح كلوريد الكارناليت والمحاليل الملحية الطبيعية وقلويات كلوريد المغنيسيوم من صناعة البوتاسيوم كمواد خام.

في الوقت الحاضر، جنبا إلى جنب مع أملاح الكلوريد، يتم استخدام الدولوميت والمغنسيت على نطاق واسع. من الأمور ذات الأهمية الكبيرة استخدامه كمادة خام لإنتاج المغنيسيوم من مياه البحر. في روسيا، تم تطوير طريقة التحليل الكهربائي لإنتاج المغنيسيوم لأول مرة بواسطة P.P. فيدوتييف في عام 1914 في معهد بتروغراد للفنون التطبيقية. في عام 1931، بدأ تشغيل أول مصنع تجريبي للمغنيسيوم في لينينغراد. بدأ الإنتاج الصناعي للمغنيسيوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في عام 1935.

+12 ملغ))) 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 0 – الصيغة الإلكترونية للذرة العادية 282

عند استنفاد الطاقة المطلوبة، ينتقل أحد الإلكترونات إلى الحالة P، أي. يصبح كلا الإلكترونين غير متزاوجين. ولذلك، فإن المغنيسيوم يظهر حالة أكسدة +2.

3S2 -إلكترونات التكافؤ

1س 2 2س 2 2ف 6 3س 1 3ف 1

- الصيغة الإلكترونية للذرة المثارة+12 ملغ + ف 12 , ن 0 12 e12

هيكل غلاف الإلكترون الخارجي للمغنيسيوم، الذي يحتوي على هيكل 3S 2، مع إلكترونين مرتبطين بشكل ضعيف، يفسر الطبيعة الاختزالية للتفاعلات النموذجية التي يتحول فيها المغنيسيوم إلى الكاتيون ثنائي التكافؤ Mg 2+. بسبب تقاربه الكيميائي العالي للأكسجين، فإن المغنيسيوم قادر على إزالة الأكسجين من العديد من الأكاسيد والكلور من الكلوريدات. تم استخدام هذه الخاصية مؤخرًا في الإنتاج الحراري للمغنيسيوم للتيتانيوم والزركونيوم واليورانيوم. في درجة حرارة الغرفة في الهواء، يكون المغنيسيوم المضغوط مستقرًا كيميائيًا. يتكون فيلم أكسيد على سطحه ويحميه من الأكسدة. عند تسخينه، يزداد النشاط الكيميائي للمغنيسيوم. ويعتقد أن الحد الأعلى لدرجة الحرارة لاستقرار المغنيسيوم في الأكسجين يتراوح بين 350-400 درجة مئوية. ويتحلل المغنيسيوم الماء المغلي مع إطلاق الهيدروجين.

الماء المقطر وحمض الهيدروفلوريك بأي تركيز وحمض الكروميك والمحاليل المائية لأملاح الفلورايد وما إلى ذلك ليس لها تأثير ملحوظ على المغنيسيوم.

مياه البحر والمياه المعدنية، والمحاليل المائية لأحماض الهيدروكلوريك، والكبريتيك، والنيتريك، والفوسفوريك، والهيدروفلوروسيليك، والمحاليل المائية لأملاح الهاليد، ومركبات الكبريت، والأمونيا ومحاليلها المائية، والأحماض العضوية، ومخاليط الجلايكول والجليكول، والعديد من الألدهيدات لها تأثير مدمر على المغنيسيوم.

يعد الماغنيسيوم أحد العناصر الأكثر شيوعًا في القشرة الأرضية، حيث يحتل المرتبة السادسة من حيث الوفرة بعد الأكسجين والسيليكون والألمنيوم والحديد والكالسيوم. محتوى المغنيسيوم في الغلاف الصخري، وفقًا لـ A.P. فينوغرادوف 2.10%. يوجد المغنيسيوم في الطبيعة حصريًا على شكل مركبات وهو جزء من العديد من المعادن: الكربونات والسيليكات وغيرها. ومن أهمها: المغنسيت MgCO 3، الدولوميت MgCO 3 *CaCO 3، الكارناليت MgCl 2 *KCL*6H. 2 O، بروسيت Mg (OH) 2، كيسيريت MgSO 4، إبسونيت MgSO 4 *7H 2 O، كينيت MgSO 4 *KCl*3H 2 O، أوليفين (Mg،Fe) 2، سربنتين H 4 Mg 3 Si 2 O 9.

المغنيسيوم الطبيعي أو الطبيعي عبارة عن خليط من ثلاثة نظائر مستقرة 24 ملغ -78.6٪، 25 ملغ -10.1٪، 26 ملغ -11.3٪.

في التفاعلات، يُظهر المغنيسيوم دائمًا حالة أكسدة تبلغ +2 (التكافؤ II). من أجل نقل ذرة المغنيسيوم من الحالة 3S 2 إلى الحالة التفاعلية 3S 1 3P 1، من الضروري إنفاق 259 كيلوجول/مول، ومع الإزالة المتتابعة للإلكترونات، أي. مطلوب تأين Mg إلى Mg + وMg +2، 737 KJ/mol و1450 KJ/mol، على التوالي. يتبلور المغنيسيوم في شبكة سداسية محكمة الغلق.

2. الحصول على المغنيسيوم.

الطريقة الصناعية السائدة لإنتاج المغنيسيوم هي التحليل الكهربائي لخليط منصهر من MgCl 2

MgCl 2 Mg 2+ 2Cl - K -) A +)

Mg 2+ +2 e Mg 0 2Cl - -2 e Cl 2 0

القوة والجاذبية والقوة - هكذا فسر أهل اليونان القديمة كلمة "magnes". في هذا البلد كانت هناك مدينة تسمى مغنيسيا. وبالقرب من هذه المستوطنات، تم استخراج خام الحديد المغناطيسي، والذي، كما هو معروف، لديه القدرة على جذب الأجسام المعدنية.

لكن، معدن المغنيسيوملم يتم تسميته على اسم الصخور الحاملة للحديد، ولكن على اسم مسحوق "المغنيسيا الأبيض". حصل عليه اليونانيون من معدن كان متوفرًا أيضًا بالقرب من المستوطنة القديمة. بعد التكليس يتحول الحجر إلى مسحوق أبيض - أكسيد المغنيسيوم. ولم يعرف اليونانيون أن المادة معدنية، لكنهم لاحظوا الخصائص العلاجية للتركيبة. يساعد في علاج أمراض الكبد والكلى، ويلعب دور ملين.

لم يتوقف استخدام الدواء لعدة قرون، وفي عام 1808، عزل جيفري ديفي معدنًا غير معروف منه أثناء التجارب. وبدون تفكير طويل، أطلق عالم من إنجلترا على العنصر المكتشف اسم المغنيسيوم. وهذا ما لا يزال يطلق عليه في أوروبا. الروس يسمونها معدن المغنيسيومبفضل الكتاب المدرسي لهيرمان هيس. وعلى الرغم من جذوره الألمانية، فإن الكيميائي روسي. في عام 1831 قام بترجمة كتاب مدرسي غربي. قام العالم بتحويل كلمة "المغنيسيوم" إلى "المغنيسيوم". هكذا حصل العنصر على اسم خاص في العلوم الروسية.

في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية المغنيسيوميحتل المركز الثاني عشر. وهي تقع في المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة رقم اثنين. العنصر أبيض مع انعكاسات فضية. هذا اللون هو سمة من سمات جميع المعادن الأرضية القلوية، والتي، إلى جانب السترونتيوم والراديوم والباريوم، تشمل أيضًا المغنيسيوم. إنه "زغب" بين المعادن. على سبيل المثال، الحديد والنحاس أثقل بحوالي 5 مرات. حتى الألمنيوم خفيف الوزن سوف يفوق العنصر رقم 12 الموجود في الوعاء.

خفة المغنيسيوم مفيدة لمصممي ومصنعي الطائرات. ليس من الضروري أن تكون ثقيلة لتتمتع بخصائص طيران جيدة. ومع ذلك، لا يمكن استخدام المعدن النقي رقم 12 لنفس الطائرة. إنه ناعم جدًا ومرن.

علينا أن نجعل سبائك مع المنغنيزأو الألومنيوم أو . أنها تعطي قوة المنغنيز دون إضافة الكثير من الوزن. وتستخدم المخاليط بشكل رئيسي لإنتاج الكسوة لـ "الطيور الحديدية". بالمناسبة ، كانت أول طائرة تعتمد على سبائك المغنيسيوم من عمل فنيي الطائرات المحليين. تم إنشاء السفينة في عام 1934 وأطلق عليها اسم "سيرجو أوردجونيكيدزه".

عنصر المغنيسيوممن الصعب جدًا أن تذوب. مطلوب فقط 650 درجة مئوية. ومع ذلك، بالفعل عند 550، يشتعل المعدن ويذوب في الغلاف الجوي. اللهب الناتج مثير للإعجاب للغاية، لذلك وجد المعدن تطبيقًا في صناعة الألعاب النارية.

لا تكتمل أي ألعاب نارية أو ألعاب نارية بدونها. إذا تم تخزين المغنيسيوم في المنزل، فمن الأفضل عدم سكب المبيض بالقرب منه. في وجود الكلور، يضيء العنصر الثاني عشر حتى عند درجة حرارة 25 درجة.

منتجات احتراق المغنيسيوم هي الأشعة فوق البنفسجية والحرارة. حتى بضعة جرامات من المعدن تكفي لغلي 200 ملليلتر من الماء. وهذا يكفي لشرب الشاي. قرر علماء من وارسو "إجبار" العنصر على تسخين الطعام. لقد قام الفيزيائيون ببنائها في أوعية التعليب شريط المغنيسيوم. عند فتح الحاوية، يشتعل الملحق، مما يؤدي إلى تسخين محتويات الجرة. وهنا وجبة غداء جاهزة.

لقد تم إنتاج علب التسخين الذاتي منذ آلاف السنين. رواسب المغنيسيومفي الأعماق تتنافس مع احتياطيات من 7 عناصر فقط. لا يوجد سوى المزيد من السيليكون والأكسجين والحديد والألمنيوم والكالسيوم. المعدن رقم 12 هو جزء من مائتي معدن. يتم استخراج العنصر من الكارناليت على نطاق صناعي.

يعد المغنيسيوم أيضًا مكونًا رئيسيًا للصهارة، وهي الطبقة الساخنة بين قلب الكوكب وسطحه. وفي مياه البحر يحتوي العنصر رقم 12 على 4 كيلو جرام لكل متر مكعب.

إذا تم خلط ماء المحيط مع الأصداف المسحوقة، فستكون النتيجة كلوريد الماغنيسيوم. ويمكن عزل المعدن النقي منه عن طريق التحليل الكهربائي. لكن هذه الطريقة لم تستخدم إلا خلال الحرب العالمية الثانية. استخرجنا حوالي 100 ألف طن من العنصر رقم 12 وهدأنا، لأن معالجة ثروات البحار في خزانات ضخمة عمل مزعج.

بالنسبة للمعادن، أحد المستهلكين الرئيسيين للمغنيسيوم، هناك احتياطيات كافية في القشرة الأرضية. المعدن ضروري في إنتاج جميع السبائك تقريبًا. العنصر رقم 12 يقلل من محتوى الأكسجين فيها، مما يؤدي إلى تفاقم جودة المنتج بشكل حاد. إن الحصول على المغنيسيوم ليصبح جزءًا من أي سبيكة ليس بالأمر السهل. وبسبب خفته فإنه لا يغوص في المعادن الأخرى. بسبب "التفاعل المتفجر" للهواء، فإنه يشتعل على سطح المخاليط.

يتعين على علماء المعادن ضغط المعادن المتقلبة في قوالب، ووضع الأوزان بداخلها، وبعد ذلك فقط، يتم خفضها إلى التركيبة لإعادة الصهر.

جذبت خفة المغنيسيوم و. يضيفون العنصر إلى السبائك الثمينة لجعل العناصر أخف وزنا. يعد هذا مفيدًا جدًا إذا كانت الزخرفة ضخمة وذات أبعاد مثيرة للإعجاب. لا يرغب الجميع في حمل وزن لا يصدق مقابل قطعة من المجوهرات. المغنيسيوميأتي للإنقاذ.

ولكن، إذا كان صنع المجوهرات بدون المغنيسيوم ممكنًا، فإن الحياة ليست كذلك. معدن المغنيسيومهو جزء من الكلوروفيل. وهو جزء من الغطاء النباتي، وهو مادة مسؤولة عن عملية التمثيل الضوئي. أي أنه بدون العنصر رقم 12 ستكون عملية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين مستحيلة. سيكون الغلاف الجوي للكوكب مختلفًا، لذلك من غير المرجح أن تظهر البشرية على الأرض إذا لم يكن هناك مغنيسيوم عليها.

كما يساعد هذا المعدن قلب الإنسان على النبض، وليس فقط عن طريق إمداده بالأكسجين. المغنيسيوم ضروريمن أجل أداء مستقر لعضلة القلب. وبحسب الإحصائيات فإن النوبات القلبية تحدث بشكل رئيسي عند الأشخاص الذين لا تحتوي أجسامهم على ما يكفي من العنصر رقم 12. لذلك، لن يضر تناول بذور اليقطين والنخالة وشرب الكاكاو والشاي. تحتوي هذه الأطعمة على أكبر قدر من المغنيسيوم.

المغنيسيوم هو معدن واسع الانتشار في الطبيعة وله أهمية حيوية كبيرة بالنسبة للبشر. وهو مكون لعدد كبير من المعادن المختلفة ومياه البحر والمياه الحرارية المائية.

ملكيات

معدن فضي لامع، خفيف جدًا ومرن. غير مغناطيسي، لديه الموصلية الحرارية العالية. في ظل الظروف العادية في الهواء يصبح مغطى بفيلم أكسيد. عند تسخينه فوق 600 درجة مئوية، يحترق المعدن، ويطلق كمية كبيرة من الحرارة والضوء. فهو يحترق في ثاني أكسيد الكربون ويتفاعل بشكل نشط مع الماء، لذلك لا فائدة من إطفائه بالطرق التقليدية.

لا يتفاعل المغنيسيوم مع القلويات، بل يتفاعل مع الأحماض لينتج الهيدروجين. مقاومة للهالوجينات ومركباتها. على سبيل المثال، لا يتفاعل مع الفلور وحمض الهيدروفلوريك والكلور الجاف واليود والبروم. لا يتم تدميره تحت تأثير المنتجات البترولية. المغنيسيوم ضعيف المقاومة للتآكل، ويتم تصحيح هذا النقص بإضافة كميات صغيرة من التيتانيوم والمنغنيز والزنك والزركونيوم إلى السبيكة.

المغنيسيوم ضروري لصحة القلب والأوعية الدموية والجهاز العصبي، لتخليق البروتينات وامتصاص الجسم للجلوكوز والدهون والأحماض الأمينية. يلعب أوروتات المغنيسيوم (فيتامين ب 13) دورًا مهمًا في عملية التمثيل الغذائي، ويعيد نشاط القلب إلى طبيعته، ويمنع ترسب الكوليسترول على جدران الأوعية الدموية، ويزيد من أداء الرياضيين، ويكون فعالًا مثل أدوية الستيرويد.

يتم الحصول على المغنيسيوم بطرق مختلفة، من المعادن الطبيعية ومياه البحر.

طلب

يتم استخدام معظم المغنيسيوم المستخرج لإنتاج سبائك المغنيسيوم الهيكلية، والتي هي مطلوبة في صناعات الطيران والسيارات والنووية والكيميائية وتكرير النفط وصناعة الأدوات. تتميز سبائك المغنيسيوم بالخفة والقوة والصلابة النوعية العالية وقابلية التشغيل الجيدة. فهي غير مغناطيسية، وتبديد حرارة ممتاز، وأكثر مقاومة للاهتزاز 20 مرة من سبائك الفولاذ. تستخدم سبائك المغنيسيوم في صناعة خزانات تخزين البنزين والمنتجات البترولية وأجزاء من المفاعلات النووية وآلات ثقب الصخور والأنابيب الهوائية والسيارات. خزانات ومضخات للعمل بحمض الهيدروفلوريك لتخزين البروم واليود؛ حالات الكمبيوتر المحمول والكاميرا.
- يستخدم المغنيسيوم على نطاق واسع للحصول على بعض المعادن عن طريق الاختزال (الفاناديوم، الزركونيوم، التيتانيوم، البريليوم، الكروم، إلخ)؛ لإعطاء الفولاذ والحديد الزهر خصائص ميكانيكية أفضل، لتنظيف الألومنيوم.
- في شكله النقي، فهو جزء من العديد من أشباه الموصلات.
- في الصناعة الكيميائية يستخدم مسحوق المغنيسيوم لتجفيف المواد العضوية مثل الكحول والأنيلين. تستخدم مركبات المغنيسيوم العضوي في التركيب الكيميائي المعقد (على سبيل المثال، للحصول على فيتامين أ).
- هناك طلب على مسحوق المغنيسيوم في تكنولوجيا الصواريخ كوقود عالي السعرات الحرارية. في الشؤون العسكرية - في إنتاج القنابل المضيئة والذخيرة الكاشفة والقنابل الحارقة.
- يستخدم المغنسيوم النقي ومركباته في تكوين مصادر تيار كيميائي قوية.
- يستخدم أكسيد المغنسيوم في صناعة البوتقات والأفران المعدنية، والطوب الحراري، وفي صناعة المطاط الصناعي.
- بلورات فلوريد المغنيسيوم مطلوبة في مجال البصريات.
- هيدريد المغنسيوم مسحوق صلب يحتوي على نسبة كبيرة من الهيدروجين، يسهل الحصول عليه بالتسخين. يتم استخدام المادة بمثابة "مخزن" للهيدروجين.
- أقل شيوعًا الآن، ولكن مسحوق المغنيسيوم كان يُستخدم سابقًا على نطاق واسع في الومضات الكيميائية.
- تستخدم مركبات المغنسيوم في تبييض ونقش الأقمشة، وفي صناعة مواد العزل الحراري، وأنواع خاصة من الطوب.
- يدخل الماغنسيوم في العديد من الأدوية سواء الاستعمال الداخلي أو الخارجي (البيشوفيت). يستخدم كمضاد للتشنج، ملين، مهدئ، للقلب، مضاد للتشنج، لتنظيم حموضة عصير المعدة، كترياق للتسمم الحمضي، كمطهر للمعدة، لعلاج الإصابات والمفاصل.
- يستخدم ستيرات المغنيسيوم في الصناعات الدوائية ومستحضرات التجميل كمادة حشو للأقراص والمساحيق والكريمات وظلال العيون. وفي صناعة المواد الغذائية يتم استخدامه كمضاف غذائي E470، مما يمنع تكتل المنتجات.

في متجر المواد الكيميائية Prime Chemicals Group، يمكنك شراء المغنيسيوم الكيميائي ومركباته المختلفة - ستيرات المغنيسيوم، كلوريد المغنيسيوم بيشوفيت، كربونات المغنيسيوم وغيرها، بالإضافة إلى مجموعة واسعة من الكواشف الكيميائية والأواني الزجاجية المختبرية وغيرها من السلع للمختبرات والإنتاج. سوف تعجبك الأسعار ومستوى الخدمة!

تم العثور على اسم المغنيسيا في بردية لايدن التي يعود تاريخها إلى القرن الثالث. حصل ديفي في عام 1808 على كمية صغيرة من معدن المغنيسيوم غير النقي عن طريق التحليل الكهربائي للمغنيسيا البيضاء. تم الحصول على هذا المعدن في شكله النقي فقط في عام 1829 من قبل بوسي.

التطبيق الرئيسي للمغنيسيوم هو استخدام المعدن كمادة هيكلية خفيفة الوزن. بدأ استخدام سبائك هذا العنصر بشكل متزايد في صناعة السيارات والطباعة وصناعة النسيج. يمكن استخدام هذه السبائك في إنتاج أغلفة محركات السيارات ومعدات الهبوط وأجسام الطائرات. لا يستخدم المغنيسيوم في الطيران فحسب، بل يستخدم أيضًا في صناعة السلالم ومنصات الشحن وممرات الرصيف والمصاعد والناقلات، وفي إنتاج المعدات البصرية والتصويرية.

يلعب المغنيسيوم دورًا كبيرًا في علم المعادن. يتم استخدامه كعامل اختزال في إنتاج بعض المعادن الثمينة والنادرة - التيتانيوم والفاناديوم والزركونيوم والكروم. تتميز مصادر التيار الكهربائي التي تم إنشاؤها على أساس المغنيسيوم بخاصية طاقة محددة عالية إلى حد ما وفولتية تفريغ عالية.

يلعب المغنيسيوم، باعتباره عنصرًا كبيرًا، دورًا كبيرًا في الحياة، وهو ما يتجلى في حقيقة أن العنصر يعمل كمنظم عالمي للعمليات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية في الكائن الحي. من خلال تكوين روابط عكسية مع كمية كبيرة من المواد العضوية، يوفر المغنيسيوم القدرة على استقلاب ما يقرب من ثلاثمائة إنزيم، وهي فوسفوفركتوكيناز، كيناز الكرياتين، محلقة الأدينيلات، إنزيمات تخليق البروتين، K-Na-ATPase، Ca-ATPase، نقل الأيونات عبر الغشاء، تحلل السكر، وغيرها. المغنيسيوم ضروري أيضًا للحفاظ على بنية الأحماض النووية وبعض البروتينات والريبوسومات. يشارك العنصر الدقيق في تخليق البروتين، وتفاعلات الفسفرة التأكسدية، وتكوين الفوسفات الغني بالطاقة، واستقلاب الأحماض النووية والدهون.

الخصائص البيولوجية

كما تعلم، تحتوي الأوراق الخضراء للنباتات على الكلوروفيل. فهي ليست أكثر من مجمعات البورفيرين المحتوية على المغنيسيوم والتي تشارك في عملية التمثيل الضوئي.

ويشارك المغنيسيوم، من بين أمور أخرى، بشكل وثيق جدًا في العمليات الكيميائية الحيوية للكائنات الحيوانية. لبدء الإنزيمات، هناك حاجة إلى أيونات المغنيسيوم، المسؤولة عن تحويل الفوسفات، وكذلك عن استقلاب الكربوهيدرات ونقل النبضات العصبية. بالإضافة إلى ذلك، فهي تشارك أيضًا في عملية تقلص العضلات، والتي تبدأ بواسطة أيونات الكالسيوم.

يشارك المغنيسيوم في التحكم في الأداء الطبيعي لخلايا عضلة القلب. للعنصر الدقيق أهمية كبيرة في تنظيم الوظيفة الانقباضية لعضلة القلب. للمغنيسيوم أهمية خاصة في عمل نظام التوصيل للقلب والجهاز العصبي. تساعد إمدادات كافية من المغنيسيوم في الجسم على تحمل المواقف العصيبة بسهولة، وكذلك قمع الاكتئاب. كما أن المغنيسيوم مهم جدًا لعملية التمثيل الغذائي للصوديوم والكالسيوم والفوسفور وفيتامين C والبوتاسيوم. يتفاعل المغنيسيوم جيدًا مع فيتامين أ. لذلك يمكنك أن ترى أن المغنيسيوم يراقب الأداء الطبيعي ليس فقط للخلايا الفردية، ولكن أيضًا لأجزاء القلب بأكملها - البطينين والأذينين.

توجد كمية كبيرة جدًا من المغنيسيوم في محاصيل الحبوب (الدقيق الكامل ونخالة القمح) وفي المكسرات والمشمش والمشمش المجفف والتمر والكاكاو (المسحوق) والخوخ (الخوخ). الأسماك (خاصة السلمون) وخبز النخالة وفول الصويا والمكسرات والشوكولاتة والبطيخ والفواكه الطازجة (خاصة الموز) غنية أيضًا بالمغنيسيوم. يوجد المغنيسيوم في الحبوب (الحنطة السوداء، دقيق الشوفان، الدخن)، البقوليات (البازلاء، الفاصوليا)، الأعشاب البحرية، الحبار، البيض، اللحوم، الخبز (خاصة دقيق الجاودار الكامل)، الخضر (السبانخ، البقدونس، الخس، الشبت)، الليمون، الجريب فروت، اللوز، المكسرات، الحلاوة الطحينية (عباد الشمس والطحينة)، التفاح.

يحتوي الشخص البالغ السليم على حوالي 140 جرامًا من المغنيسيوم (أي ما يعادل 0.2% من وزن الجسم). المعيار المقبول لتناول المغنيسيوم للبالغين هو 4 ملغم / كغم. في المتوسط، يبلغ هذا المعدل 350 ملجم/يوم للرجال، و280 ملجم/يوم للنساء. تبلغ الاحتياجات اليومية لجسم الإنسان من المغنيسيوم حوالي 280-500 ملغ. سيكون سبب نقص المغنيسيوم في الجسم هو شرب الكحول وارتفاع الحرارة وتناول الأدوية المدرة للبول.

المغنيسيوم غير سام. ولم يتم تحديد الجرعة المميتة للإنسان. نتيجة للجرعات الزائدة المفرطة من مركبات المغنيسيوم (على سبيل المثال، مضادات الحموضة)، هناك خطر التسمم. عندما يصل تركيز المغنيسيوم في الدم إلى 15-18% ملغ، يحدث التخدير.

إذا رغبت في ذلك، يمكنك استخراج المغنيسيوم حتى من الحجارة العادية: لكل كيلوغرام من الحجر يستخدم لرصف الطرق، يبلغ محتوى المغنيسيوم حوالي 20 جرامًا. لكن مثل هذا الإنتاج ليس ضروريا بعد، لأنه سيكون المغنيسيوم المستخرج من أحجار الطرق مكلفًا للغاية.

يحتوي المتر المكعب من مياه البحر على حوالي 4 كيلوغرامات من المغنيسيوم. وبشكل عام فإن أكثر من 6·1016 طناً من هذا العنصر الكيميائي تذوب في مياه محيطات العالم.

في حوالي 90٪ من المرضى الذين عانوا من احتشاء عضلة القلب، تم اكتشاف نقص المغنيسيوم، والذي يزداد سوءًا في الفترة الأكثر حدة من المرض.

أثناء النشاط البدني، تزداد حاجة جسم الإنسان إلى المغنيسيوم بشكل ملحوظ، على سبيل المثال، بين الرياضيين أثناء التدريب المكثف وطويل الأمد، وأثناء المسابقات الرياضية المهمة، وعند ظهور المواقف العصيبة. إن فقدان جسم الإنسان للمغنيسيوم في مثل هذه المواقف يمكن مقارنته بدرجة الضغط العاطفي أو الجسدي.

لإشعال النار في المغنيسيوم، تحتاج فقط إلى إحضار مباراة مضاءة إليه، في جو الكلور، يبدأ المغنيسيوم في التسخين حتى مع الحفاظ على درجة حرارة الغرفة. عندما يحترق المغنيسيوم، يبدأ إطلاق كمية هائلة من الحرارة والأشعة فوق البنفسجية: أربعة جرامات من هذا "الوقود" تكفي لغلي كوب من الماء المثلج.

قدمت التجارب التي أجراها العلماء المجريون على الحيوانات المعلومات التالية. نقص المغنيسيوم في الكائن الحي يزيد من قابلية الكائن للإصابة بالنوبات القلبية. تم إعطاء بعض الكلاب طعامًا غنيًا بأملاح عنصر معين، بينما تم إعطاء البعض الآخر طعامًا فقيرًا. وفي نهاية التجربة، عانت الكلاب التي تحتوي على كمية قليلة جدًا من المغنيسيوم في نظامها الغذائي من احتشاء عضلة القلب.

المغنيسيوم مسؤول عن حماية الجسم من العمليات المرتبطة بالشيخوخة والأمراض.

في التجارب على محاصيل القمح، لوحظ أن تأثير الوسطاء ساهم في زيادة كمية المغنيسيوم في البذور.

كلما زادت كمية المغنيسيوم الموجودة في النظام الغذائي، انخفض احتمال الإصابة بسرطان القولون والمستقيم. ويعتقد العلماء أن هذا العنصر الدقيق قادر على التأثير على الخلايا المعوية، بينما يمنعها من النمو والتدهور.

نسبة الرجال إلى النساء الذين يعانون من نقص المغنيسيوم هي 1:3.

أظهرت الأبحاث التي أجراها العلماء أن تناول المغنيسيوم يوميًا بكمية 500-700 ملليغرام يقلل من مستوى الدهون الثلاثية والكوليسترول في الدم. الدواء الأكثر قابلية للهضم في هذه المنطقة هو غليسينات المغنيسيوم، ولا يعتمد امتصاصه على حموضة المعدة، ولا يسبب الدواء إسهالاً، ويهيج الأمعاء.

مع نقص المغنيسيوم، فإن الجسم "يأخذ" العناصر النزرة من العظام، ولهذا السبب بعد نقص المغنيسيوم لفترة طويلة، هناك ترسب قوي لأملاح الكالسيوم على جدران الأوعية الدموية، في الكلى وعضلة القلب.

قصة

تم العثور على اسم المغنيسيا في بردية لايدن التي يعود تاريخها إلى القرن الثالث. الاسم على الأرجح يأتي من اسم بلدة تقع على المناظر الطبيعية الجبلية في ثيساليا، من مدينة ماغنيسيا. في العصور القديمة، كان يسمى أكسيد الحديد المغناطيسي حجر المغنيسيوم، وكان المغناطيس يسمى magnes. انتقلت هذه الأسماء في النهاية إلى اللاتينية ولغات أخرى.

على الأرجح، أدى التشابه الخارجي للبيرولوسيت (ثاني أكسيد المنغنيز) مع أكسيد الحديد المغناطيسي إلى حقيقة أن حجر المغنيسيا والمغنطيسية والماجني أصبحت أسماء المعادن والخامات ذات اللون البني الداكن واللون الداكن، وبعد ذلك بدأ تسمية المعادن الأخرى بهذا الاسم. .

كلمة Magnes (lat. Magnes) في الأدب الكيميائي لا تعني شيئًا واحدًا، بل تعني العديد من المواد، على سبيل المثال، الحجر الهرقلي، والزئبق، والحجر الإثيوبي. المعادن التي تحتوي على المغنيسيوم معروفة أيضًا منذ العصور القديمة (اليشم والتلك والدولوميت والأسبستوس وغيرها) وكانت تستخدم على نطاق واسع في ذلك الوقت.

لكنها لم تعتبر مواد فردية، وكان هناك رأي مفاده أنها كانت مجرد تعديلات على معادن أخرى أكثر شهرة، وغالبا ما تكون الجير. ساعدت الدراسات التي أجريت على المياه المعدنية في إبسوم سبرينغ في إنجلترا، والتي تم اكتشافها عام 1618، في إثبات حقيقة وجود قاعدة معدنية خاصة في المعادن التي تحتوي على المغنيسيوم، وكذلك الأملاح.

وفي عام 1695، عزل جرو الملح الصلب من ماء إبسوم، الذي كان طعمه مُرًا، وأشار إلى أن هذا الملح كان مختلفًا بشكل كبير في طبيعته عن جميع الأملاح الأخرى. في القرن الثامن عشر، قام العديد من الكيميائيين التحليليين البارزين بدراسة ملح إبسوم، ومن بينهم بلاك وبيرجمان ونيومان وغيرهم، وبعد اكتشاف مصادر مياه مشابهة لإبسوم في أوروبا القارية، بدأت هذه الدراسات تتكشف على نطاق أوسع.

على الأرجح، كان نيومان هو أول من اقترح استدعاء ملح إبسوم (وكان كربونات المغنيسيوم) وليس أسود (بيرولوسيت)، ولكن مغنيسيا أبيض. ظهرت أرض المغنيسيا البيضاء (كانت الأرض مادة صلبة في ذلك الوقت) (أو "ماغنيسيا ألبا")، والتي حملت اسم مغنيسيا، في قائمة لافوازييه للأجسام البسيطة، بينما اعتبر لافوازييه أن المرادف لهذه الأرض هو "قاعدة ملح إبسوم" (أو "base de sel d"Epsom") في الأدب الروسي في النصف الأول من القرن التاسع عشر، كان يُطلق على المغنيسيا أحيانًا اسم الأرض المرة.

حصل ديفي في عام 1808 على كمية صغيرة من معدن المغنيسيوم غير النقي عن طريق التحليل الكهربائي للمغنيسيا البيضاء. تم الحصول على هذا المعدن في شكله النقي فقط في عام 1829 من قبل بوسي. في البداية، اقترح ديفي تسمية العنصر الجديد والمغنيسيوم المعدني الجديد (المغنيسيوم اللاتيني)، ولكن ليس المغنيسيا بأي حال من الأحوال، والذي كان يعني في تلك الأيام القاعدة المعدنية للبيرولوسيت (المغنيسيوم اللاتيني).

ومع ذلك، بعد تغيير اسم المغنيسيا السوداء بمرور الوقت، اختار ديفي تسمية معدن المغنيسيوم مرة أخرى. أود أن أشير إلى حقيقة أن اسم "المغنيسيوم" نجا في البداية باللغة الروسية فقط، وقد حدث هذا فقط بفضل كتاب هيس المدرسي. اقترح العلماء في أوائل القرن التاسع عشر العديد من خيارات الأسماء المختلفة، على سبيل المثال، المغنيسيوم، بيترسيميوم (Shcheglov)، المغنيسيوم (ستراخوف).

التواجد في الطبيعة

القشرة الأرضية غنية جدًا بالمغنيسيوم، حيث يصل محتواها من المغنيسيوم إلى أكثر من 2.1% بالوزن. تم العثور على 6 عناصر فقط من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية لديمتري إيفانوفيتش مندليف على كوكبنا أكثر من المغنيسيوم. تم العثور على المغنيسيوم في حوالي مائتي المعادن. لكن في الغالب يحصلون عليه من ثلاثة فقط - الكارناليت والمغنسيت والدولوميت.

يوجد المغنيسيوم في الصخور البلورية على شكل كربونات أو كبريتات غير قابلة للذوبان، وأيضًا (ولكن في شكل أقل سهولة) على شكل سيليكات. يعتمد تقدير المحتوى الإجمالي للمغنيسيوم بشكل كبير على النموذج الجيوكيميائي المستخدم عمليًا، وتحديدًا على نسبة وزن الصخور الرسوبية والبركانية. القيم المستخدمة حاليا هي 2% -13.3%. والراجح أن القيمة الأكثر قبولا هي 2.76%، لأنها تضع المغنسيوم في المركز السادس من حيث الوفرة بعد الكالسيوم (4.66%) وقبل البوتاسيوم (1.84%) والصوديوم (2.27%).

يمتلك الاتحاد الروسي أغنى رواسب المغنسيت، والتي تقع في منطقة أورينبورغ (خليلوفسكوي) وفي جبال الأورال الوسطى (رواسب ساتكينسكوي). في منطقة سوليكامسك، يتم تطوير أكبر مستودع في العالم لأحد أهم معادن المغنيسيوم - الكارناليت. يعتبر الدولوميت المعدن الأكثر شيوعًا الذي يحتوي على المغنيسيوم، ويوجد غالبًا في منطقتي موسكو ولينينغراد ودونباس والعديد من الأماكن الأخرى.

تتكون مساحات كبيرة من الأراضي، مثل الدولوميت في ما يعرف الآن بإيطاليا، إلى حد كبير من معدن يسمى الدولوميت MgCa(CO3)2. في مثل هذه الأماكن يمكنك أيضًا العثور على معادن المغنيسيوم الرسوبية: الكارناليت K2MgCl4 · 6H2O، المغنسيت MgCO3، langbeinite K2Mg2 (SO4) 3، الإبسوميت MgSO4 · 7H2O.

توجد احتياطيات ضخمة من المغنيسيوم في مياه المحيطات والبحار، وكذلك في المحاليل الملحية الطبيعية. وفي بعض البلدان، تعتبر هذه المياه هي المادة الخام الأكثر أهمية لإنتاج المغنيسيوم. من بين جميع العناصر المعدنية، يأتي المغنيسيوم في المرتبة الثانية بعد الصوديوم في محتواه في مياه البحار والمحيطات. يحتوي المتر المكعب من مياه البحر على ما يقرب من أربعة كيلوغرامات من المغنيسيوم. ويوجد المغنيسيوم أيضًا في المياه العذبة، إلى جانب الكالسيوم، مما يسبب صلابته.

وأهم أنواع المواد الخام للمغنيسيوم هي:

- مياه البحر - (ملغ 0.12-0.13%)
- بيشوفيت - MgCl2. 6H2O (ملغ 11.9%)
- كارناليت - MgCl2 KCl 6H2O (Mg 8.7%)
- البروسيت - Mg(OH)2 (Mg 41.6%).
- إبسوميت - MgSO4 · 7H2O (Mg 16.3%)
- كيسيريت - MgSO4 H2O (Mg 17.6%)
- كينيت - KCl MgSO4 · 3H2O (Mg 9.8%)
- الدولوميت - CaCO3 MgCO3 (Mg 13.1%)
- المغنسيت - MgCO3 (Mg 28.7%)

توجد أملاح المغنيسيوم بكميات كبيرة بين رواسب الملح في البحيرات ذاتية الاستقرار. في العديد من البلدان، من المعروف أن رواسب الكارناليت والأملاح الرسوبية الأحفورية معروفة.

يتكون المغنسيت في الغالب في الظروف الحرارية المائية ويصنف على أنه رواسب حرارية مائية متوسطة الحرارة. يعتبر الدولوميت أيضًا مادة خام مهمة جدًا للمغنيسيوم. رواسب الدولوميت من الدولوميت شائعة واحتياطياتها هائلة. غالبًا ما ترتبط بتسلسلات الكربونات، ومعظمها من العصر البرمي أو ما قبل الكمبري في العمر. تتشكل رواسب الدولوميت عن طريق الترسيب، ولكنها يمكن أن تنشأ أيضًا عندما يتعرض الحجر الجيري للمحاليل الحرارية المائية، وكذلك المياه السطحية أو الجوفية.

أنواع رواسب المغنيسيوم

- مياه البحر
- الرواسب المعدنية الأحفورية (أملاح البوتاسيوم والمغنيسيوم والمغنيسيوم)
- الكربونات الطبيعية (المغنسيت والدولوميت)
- المحاليل الملحية (المحلول الملحي من البحيرات المالحة)

طلب

المغنيسيوم هو أخف المواد الهيكلية المستخدمة على نطاق صناعي. كثافة المغنيسيوم (1.7 جم/سم3) أقل من ثلثي كثافة الألومنيوم. سبائك المغنيسيوم تزن أربع مرات أقل من الفولاذ. من بين أمور أخرى، يعتبر المغنيسيوم قابلاً للمعالجة بشكل كبير ويمكن أيضًا صبه أو تعديله باستخدام أي من طرق تشغيل المعادن القياسية (الختم، والدرفلة، والرسم، والتزوير، والتثبيت، واللحام، واللحام). هذا هو السبب في أن التطبيق الرئيسي للمغنيسيوم هو استخدام المعدن كمادة هيكلية خفيفة الوزن.

السبائك الأكثر استخدامًا هي المغنيسيوم مع المنغنيز والألومنيوم والزنك. يقدم كل مكون من هذه السلسلة مساهمته الخاصة في الخصائص العامة للسبائك: يمكن للزنك والألومنيوم أن يجعل السبيكة أكثر متانة، ويزيد المنغنيز من خصائص مقاومة التآكل للسبيكة. يجعل المغنيسيوم السبيكة خفيفة الوزن، والأجزاء المصنوعة من سبائك المغنيسيوم أخف بنسبة 20%-30% من الألومنيوم و50%-75% أخف من أجزاء الحديد الزهر والفولاذ. بدأ استخدام سبائك هذا العنصر بشكل متزايد في صناعة السيارات والطباعة وصناعة النسيج.

تحتوي السبائك القائمة على المغنيسيوم عادةً على أكثر من 90% مغنيسيوم، بالإضافة إلى 2% إلى 9% ألومنيوم، و1% إلى 3% زنك و0.2% إلى 1% منجنيز. في درجات حرارة عالية (تصل إلى حوالي 450 درجة مئوية)، تتحسن قوة السبيكة بشكل ملحوظ أثناء صناعة السبائك بالمعادن الأرضية النادرة (على سبيل المثال، النيوديميوم والبراسيوديميوم) أو الثوريوم. يمكن استخدام هذه السبائك في إنتاج أغلفة محركات السيارات ومعدات الهبوط وأجسام الطائرات. لا يستخدم المغنيسيوم في الطيران فحسب، بل يستخدم أيضًا في صناعة السلالم ومنصات الشحن وممرات الرصيف والمصاعد والناقلات، وفي إنتاج المعدات البصرية والتصويرية.

تستخدم سبائك المغنيسيوم على نطاق واسع في بناء الطائرات. في عام 1935، تم تصميم طائرة Sergo Ordzhonikidze في الاتحاد السوفيتي، والتي كانت تتألف من ما يقرب من 80٪ من سبائك المغنيسيوم. وقد صمدت هذه الطائرة بنجاح في جميع الاختبارات، وتم تشغيلها لفترة طويلة في ظروف صعبة. المفاعلات النووية، الصواريخ، أجزاء المحرك، خزانات النفط والبنزين، هياكل السيارات، العربات، الحافلات، العجلات، آلات ثقب الصخور، مضخات النفط، التدريبات الهوائية، كاميرات الأفلام والصور الفوتوغرافية، المناظير - كل هذه قائمة قصيرة من الأجزاء والأدوات والتجمعات المستخدمة في تصنيع سبائك المغنيسيوم المستخدمة.

يلعب المغنيسيوم دورًا كبيرًا في علم المعادن. يتم استخدامه كعامل اختزال في إنتاج بعض المعادن الثمينة والنادرة - التيتانيوم والفاناديوم والزركونيوم والكروم. إذا قمت بإدخال المغنيسيوم في الحديد الزهر المنصهر، فسيتم تعديل الحديد الزهر على الفور، أي. يتحسن هيكلها وتزداد الخواص الميكانيكية. يمكن تصنيع المسبوكات من الحديد الزهر المعدل، والذي يمكن أن يحل محل المطروقات الفولاذية بنجاح. في علم المعادن، يستخدم المغنيسيوم لإزالة الأكسدة من السبائك والصلب.

كما يتم استخدام العديد من مركبات المغنيسيوم على نطاق واسع، وخاصة أكسيده وكبريتاته وكربوناته.

يستخدم المغنيسيوم في شكل معدن نقي ومركباته الكيميائية (بيركلورات، بروميد) في إنتاج بطاريات احتياطية كهربائية قوية جدًا (على سبيل المثال، خلية كبريت المغنيسيوم، خلية بيركلورات المغنيسيوم، خلية كلوريد النحاس والمغنيسيوم، خلية الفاناديوم المغنيسيوم، كلوريد المغنيسيوم الرصاص). الخلية، عنصر الفضة والفضة والمغنيسيوم، وما إلى ذلك)، وكذلك العناصر الجافة (عنصر البزموت والمغنيسيوم، عنصر المنغنيز والمغنيسيوم، وما إلى ذلك). تتميز مصادر التيار الكهربائي التي تم إنشاؤها على أساس المغنيسيوم بخاصية طاقة محددة عالية إلى حد ما وفولتية تفريغ عالية. في الآونة الأخيرة، في عدد من البلدان، أصبحت مشكلة إنشاء بطارية ذات عمر خدمة طويل أكثر حدة، لأن أتاحت البيانات التجريبية التأكيد على أن المغنيسيوم يوفر آفاقًا كبيرة لاستخدامه على نطاق واسع (توافر المواد الخام والطاقة العالية والصداقة البيئية).

إنتاج

يتم إنتاج معدن المغنيسيوم بطريقتين: التحليل الكهربائي والكهروحراري (أو المعدن الحراري). وكما تشير أسماء الطريقتين، فإن كلتا العمليتين تتضمنان تيارًا كهربائيًا. ولكن في الحالة الثانية، يتم تقليل دور الكهرباء فقط لتسخين جهاز التفاعل، في حين يتم تقليل أكسيد المغنيسيوم، الذي تم الحصول عليه من المعادن، بواسطة أحد عوامل الاختزال، على سبيل المثال، الألومنيوم، الفحم، السيليكون. هذه الطريقة واعدة جدًا، وقد تم استخدامها بشكل متزايد في السنوات الأخيرة. ومع ذلك، فإن الطريقة الصناعية الرئيسية للحصول على المغنيسيوم تظل هي الطريقة الأولى، أي. كهربائيا.

يتم إنتاج المغنيسيوم بكميات كبيرة عن طريق التحليل الكهربائي لمخاليط منصهرة من كلوريدات المغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم أو عن طريق اختزال السيليكون الحراري. تستخدم عملية التحليل الكهربائي إما كلوريد المغنيسيوم المنصهر اللامائي MgCl2 (عند درجة حرارة 750 درجة مئوية) أو (عند درجة حرارة أقل) كلوريد المغنيسيوم المرطب جزئيًا والمنفصل عن مياه البحر. وتبلغ نسبة كلوريد المغنسيوم في هذا المنصهر حوالي 5-8%. جنبا إلى جنب مع انخفاض التركيز، ينخفض أيضا إنتاج المغنيسيوم بالتيار الكهربائي؛ مع زيادة التركيز، يزداد استهلاك الكهرباء المستهلكة. تتم العملية في حمامات التحليل الكهربائي المعدة خصيصًا. يطفو المغنيسيوم المنصهر على سطح الحمام، ومن هناك يتم إخراجه من وقت لآخر بمغرفة مفرغة من الهواء، ثم يسكب المغنيسيوم في قوالب.

بعد كل هذا، تتم تنقية المغنيسيوم عن طريق إعادة الصهر بالتدفقات، وكذلك ذوبان المنطقة أو التسامي في الفراغ. يمكن إنتاج المغنيسيوم بطريقتين: عن طريق التسامي في الفراغ أو عن طريق إعادة الصهر والتدفق. ومعنى الطريقة الأخيرة معروف: التدفقات، أي: التدفقات. تتفاعل الإضافات الخاصة مع الشوائب، ونتيجة لذلك، تحولها إلى مركبات يمكن فصلها ميكانيكيًا بسهولة عن المعدن. على التسامي فراغ، أي. تتطلب الطريقة الأولى معدات أكثر تقدمًا، ولكن باستخدام هذه الطريقة يمكنك الحصول على مغنيسيوم أكثر نقاءً.

يتم تنفيذ التسامي في أجهزة خاصة تحت فراغ، وهي معوجات أسطوانية فولاذية. "مسودة" أي. يتم وضع المعدن الذي خضع للمعالجة الأولية في الجزء السفلي من هذه المعوجة، ثم يتم إغلاقه، وبعد ذلك يتم ضخ الهواء. بعد ذلك، يتم تسخين الجزء السفلي من المعوجة، بينما يتم تبريد الجزء العلوي طوال الوقت باستخدام الهواء الخارجي. يؤثر تأثير ارتفاع درجة الحرارة على حقيقة أن المغنيسيوم يبدأ في التسامي، أي. تتحول إلى الحالة الغازية، بينما تمر المادة بالحالة السائلة. يرتفع بخار المغنسيوم ويبدأ بالتكثف على الجدران الباردة في أعلى المعوجة. تتيح هذه الطريقة الحصول على معدن المغنيسيوم النقي بشكل خاص، والذي يتجاوز محتوى المغنيسيوم فيه 99.99٪.

تتطلب الطرق الحرارية لإنتاج المغنيسيوم الدولوميت أو المغنسيت كمواد خام، حيث يتم الحصول على أكسيد المغنيسيوم عن طريق التكليس. في الأفران الدوارة أو المعوجة التي تستخدم سخانات الفحم أو الجرافيت، يتم اختزال هذا الأكسيد بالسيليكون إلى معدن (بطريقة السيليكوثرمي) أو إلى Ca2 (بطريقة الكاربيدوثرميك) عند درجة حرارة 1280-1300 درجة مئوية، أو بالكربون (بطريقة الكربيدوثرميك). الطريقة الكربوثرمية) عند درجات حرارة أعلى من 2100 درجة مئوية. في الطريقة الكربوثرمية الأخيرة (MgO + C = Mg + CO)، يتم تكوين خليط من أول أكسيد الكربون وبخار المغنيسيوم، والذي يتم تبريده بسرعة بغاز خامل عند خروجه من الفرن لمنع المغنيسيوم من التفاعل مرة أخرى مع الكربون أول أكسيد (CO).

الخصائص الفيزيائية

المغنيسيوم معدن فضي لامع أبيض اللون، قابل للطرق والطرق، وناعم نسبيًا. تكون قوة وصلابة المغنيسيوم في العينات المصبوبة قليلة الانتشار، وتكون أعلى في العينات المضغوطة. المغنيسيوم أخف بحوالي خمس مرات من النحاس وأربع مرات ونصف أخف من الحديد. حتى المعدن "المجنح"، كما يطلق عليه، الألومنيوم، أثقل مرة ونصف من المغنيسيوم.

درجة انصهار المغنيسيوم ليست عالية مثل بعض المعادن الأخرى وهي 650 درجة مئوية فقط، ومع ذلك، من الصعب جدًا ذوبان المغنيسيوم في الظروف العادية: عند تسخينه في جو هوائي إلى درجة حرارة 550 درجة مئوية، يذوب المغنيسيوم يشتعل ويحترق على الفور بلهب ساطع للغاية ومسبب للعمى ( تُستخدم خاصية المغنيسيوم هذه على نطاق واسع جدًا في صناعة الألعاب النارية). لإشعال هذا المعدن، تحتاج فقط إلى إحضار مباراة مضاءة إليه، في جو الكلور، يبدأ المغنيسيوم في التسخين حتى مع الحفاظ على درجة حرارة الغرفة. عندما يحترق المغنيسيوم، يبدأ إطلاق كمية هائلة من الحرارة والأشعة فوق البنفسجية: أربعة جرامات من هذا "الوقود" تكفي لغلي كوب من الماء المثلج.

يحتوي معدن المغنيسيوم على شبكة بلورية سداسية. درجة غليان المغنيسيوم هي 1105 درجة مئوية، وكثافة المعدن هي 1.74 جم / سم 3 (وبالتالي فإن المغنيسيوم معدن خفيف جدًا، وأخف من الكالسيوم فقط، وكذلك المعادن القلوية). يتمتع المغنيسيوم بقدرة قطبية قياسية تبلغ Mg/Mg2+ -2.37V. ومن بين عدد من الإمكانات القياسية، يقع أمام الألومنيوم وخلف الصوديوم. نصف القطر الذري للمغنيسيوم هو 1.60 أنجستروم ونصف القطر الأيوني هو Mg2 + 0.74 أنجستروم.

يتم دائمًا تغطية سطح المغنيسيوم بطبقة أكسيد كثيفة من أكسيد MgO، والتي تحمي المعدن من التدمير في الظروف العادية. فقط عند تسخينه إلى درجات حرارة أعلى من 600 درجة مئوية، يبدأ في الاحتراق في الهواء. يحترق المغنيسيوم، وينبعث منه ضوء ساطع، يكون في تركيبته الطيفية قريبًا من تركيب الشمس. ولهذا السبب اعتاد المصورون في الإضاءة المنخفضة التصوير في ضوء شريط المغنيسيوم المحترق.

الموصلية الحرارية للمعدن عند درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية هي 156 واط/(ملي كلفن). المغنيسيوم عالي النقاء هو مطاوع، ويمكن ضغطه جيدًا، كما أن المعدن مناسب جيدًا للقطع والدحرجة. تبلغ السعة الحرارية النوعية للمعدن (عند درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية) 1.04103 جول/(كجم كلفن)، أو 0.248 كالوري/(جم درجة مئوية).

بالنسبة للمغنيسيوم، يتم تحديد المعامل الحراري للتمدد الخطي (يتراوح من 0 إلى 550 درجة مئوية) بالمعادلة 25.0 10-6 + 0.0188 طن. يتمتع المعدن بمقاومة كهربائية محددة (عند درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية) تساوي 4.5·10-8 أوم·م (4.5 ميكروأوم·سم). المغنيسيوم هو معدن بارامغناطيسي، وقابليته المغناطيسية المحددة هي +0.5·10-6.

المغنيسيوم معدن مرن وناعم نسبيًا، وتعتمد الخواص الميكانيكية للمغنيسيوم إلى حد كبير على طريقة معالجة هذا المعدن. على سبيل المثال، عند درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية، يمكن وصف خصائص المغنيسيوم المصبوب والمشوه على التوالي من خلال المؤشرات التالية: صلابة برينل 35.32107 ن/م2 (30 و36 كجم ثقل/مم2) و29.43107، قوة الخضوع 8.83107 ن / م 2 (2.5 و 9.0 كجم ثقلي / مم 2) و 2.45 107، قوة الشد 19.62 107 ن / م 2 (11.5 و 20.0 كجم ثقلي / مم 2) و 11.28 · 107، الاستطالة النسبية 11.5٪ و 8.0.

ضغط بخار المغنيسيوم (مم زئبق) هو:

- 0.1 (عند درجة حرارة 510 درجة مئوية)
- 1 (عند 602 درجة مئوية)
- 10 (عند درجة حرارة 723 درجة مئوية)
- 100 (عند درجة حرارة 892 درجة مئوية)

السعة الحرارية النوعية للمغنيسيوم عند ضغط ثابت هي (J/gK):

- 0.983 (عند 25 درجة مئوية)
- 1.6 (عند درجة حرارة 100 درجة مئوية)
- 1.31 (عند درجة حرارة 650 درجة مئوية)

المحتوى الحراري القياسي للتكوين هو ΔH (298 K، kJ/mol): 0 (t)، وطاقة التكوين القياسية Gibbs هي ΔG (298 K، kJ/mol): 0 (t). الإنتروبيا القياسية S للتكوين لها القيمة (298 K، J/mol·K): 32.7 (t)، في حين أن السعة الحرارية المولية القياسية للمغنيسيوم Cp (298 K، J/mol·K) هي 23.9 (t). إنثالبي انصهار المعدن ΔHmelt (kJ/mol) يساوي 9.2، وإنثالبي غليان ΔHboil (kJ/mol) يساوي 131.8.

الخواص الكيميائية

2Mg + O2 = 2MgO.

يبدأ نيتريد المغنيسيوم Mg3N2 بالتشكل مع الأكسيد:

3Mg + N2 = Mg3N2.

لا يتفاعل المغنيسيوم مع الماء البارد (بتعبير أدق، يتفاعل ببطء شديد)، ولكنه يتفاعل مع الماء الساخن، مكونًا راسبًا أبيض سائبًا من هيدروكسيد المغنيسيوم (OH)2:

ملغم + 2H2O = ملغم(OH)2 + H2.

إذا أشعلت النار في شريط مغنيسيوم وقمت بوضعه في كوب من الماء، فسيظل المعدن مستمرًا في الاحتراق. في هذه الحالة، يشتعل الهيدروجين المنطلق نتيجة تفاعل المغنيسيوم مع الماء على الفور في الهواء. يمكن أن يحترق المغنيسيوم أيضًا في ثاني أكسيد الكربون:

2Mg + CO2 = 2MgO + C.

إن قدرة المغنيسيوم على الاستمرار في الاحتراق في جو ثاني أكسيد الكربون وفي الماء تعقد بشكل كبير محاولات إطفاء الحرائق التي تبدأ فيها الهياكل المصنوعة من المغنيسيوم أو سبائكه في الاحتراق.

MgO - أكسيد المغنيسيوم، هو مسحوق أبيض سائب لا يتفاعل مع الماء. كان يطلق عليه ذات مرة المغنيسيا المحروقة أو ببساطة المغنيسيا. ومن أهم خصائص هذا الأكسيد أنه يتفاعل مع مجموعة متنوعة من الأحماض، منها على سبيل المثال:

MgO + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + H2O.

القاعدة المقابلة لهذا الأكسيد Mg(OH)2 هي قاعدة ذات قوة متوسطة، ولكنها غير قابلة للذوبان عمليًا في الماء. ويمكن الحصول عليه، على سبيل المثال، بإضافة القلويات إلى محلول أحد أملاح المغنيسيوم:

2NaOH + MgSO4 = Mg(OH)2 + Na2SO4.

لأن لا يشكل أكسيد المغنيسيوم عند تفاعله مع الماء قلويات، كما أن القاعدة Mg(OH)2 ليس لها خصائص قلوية؛ فالمغنيسيوم ليس فلزًا قلويًا ترابيًا، على عكس عناصر مجموعته مثل الكالسيوم والسترونتيوم والباريوم.

يتفاعل فلز المغنيسيوم مع الهالوجينات في درجة حرارة الغرفة، على سبيل المثال مع البروم:

المغنيسيوم + Br2 = MgBr2.

بعد التسخين، يتفاعل المغنيسيوم مع الكبريت لتكوين كبريتيد المغنيسيوم:

ملغم + S = ملغم كبريتات.

إذا تم تكليس خليط من فحم الكوك والمغنيسيوم في جو خامل، يتكون كربيد المغنيسيوم، الذي يكون تركيبه Mg2C3 (تجدر الإشارة إلى أن أقرب "مجموعة" مجاورة للمغنيسيوم، أي الكالسيوم، يشكل كربيدًا بتركيبة CaC2 في ظروف مماثلة). أثناء تحلل كربيد المغنيسيوم مع الماء، يتم تشكيل البروبين - وهو تماثل الأسيتيلين (C3H4):

Mg2C3 + 4H2O = 2Mg(OH)2 + C3H4.

ولهذا السبب غالبًا ما يُطلق على Mg2C3 اسم بروبيلينيد المغنيسيوم.

سلوك المغنيسيوم له سمات مشابهة لسلوك فلز قلوي مثل الليثيوم (على سبيل المثال، التشابه القطري للعناصر في جدول ديمتري إيفانوفيتش مندليف). يتفاعل كل من المغنيسيوم والليثيوم مع النيتروجين (يتفاعل المغنيسيوم مع النيتروجين بعد التسخين)، والنتيجة هي تكوين نيتريد المغنيسيوم:

3ملغ + N2 = ملغم3ن2.

نيتريد المغنيسيوم، مثل نيتريد الليثيوم، يتحلل بسهولة بالماء:

Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3.

في المغنيسيوم، يتجلى التشابه مع الليثيوم أيضًا في حقيقة أن كربونات المغنيسيوم MgCO3 وفوسفات المغنيسيوم Mg3(PO4)2 قابلة للذوبان بشكل سيئ في الماء، تمامًا مثل أملاح الليثيوم المقابلة لهذه المركبات.

ويشبه المغنيسيوم الكالسيوم في أن وجود بيكربونات هذه العناصر القابلة للذوبان في الماء يؤثر على عسر الماء. الصلابة التي يسببها Mg(HCO3)2 - بيكربونات المغنيسيوم مؤقتة. أثناء عملية الغليان، تتحلل بيكربونات المغنيسيوم، ونتيجة لذلك تترسب كربوناتها الرئيسية - (MgOH)2CO3 - هيدروكسي كربونات المغنيسيوم: