Zgodovina magnezija, struktura, lastnosti, reakcije, uporabe

On magnezij Gre za alkalinoko kovino, ki spada v skupino 2 periodične tabele. Njegova atomska številka je 12 in je predstavljena s kemičnim simbolom MG. To je osmi najpomembnejši element v Zemljini skorji, približno 2,5% istega.

Ta kovina, tako kot njena paprika in alkalne kovine, v naravi ne najdemo v domačem stanju, ampak je v kombinaciji z drugimi elementi, da tvori številne spojine, prisotne v skalah, morski vodi in slanici.

Vsakdanji predmeti, narejeni z magnezijem. Vir: Wikipedia Firetwister.

Magnezij je del mineralov, kot so dolomit (kalcij in magnezijev karbonat), magnezit (magnezijev karbonat), karnalit (magnezijev klorid in heksahidrat kalij), brucita (magnezijev hidroksid) in v silikatih, kot sta talk in talk Olivino.

Njegov najbogatejši naravni vir za njegovo podaljšanje je morje, ki ima veliko 0,13%, čeprav imata veliko slano jezero (1,1%) in Mrtvo morje (3,4%) koncentracijo glavnega magnezija. Obstajajo salmuelas z visoko vsebnostjo, ki jo koncentrira z izhlapevanjem.

Ime magnezija verjetno izhaja iz Magnesite, ki ga najdemo v Magneziji, v regiji Tessaly, starodavni regiji Grčije. Čeprav je bilo poudarjeno, da sta magnetit in mangan našli v isti regiji.

Magnezij močno reagira s kisikom pri temperaturah nad 645 ° C. Medtem magnezijev prah gori v suhem zraku in oddaja močno belo svetlobo. Zaradi tega je bil pri fotografiji uporabljen kot svetlobni vir. Trenutno se ta lastnost še vedno uporablja v pirotehniki.

To je glavni element za živa bitja. Znano je, da je kofaktor za več kot 300 encimov, vključno z več encimi glikolize. To je ključnega pomena za njihov odnos do proizvodnje ATP, glavnim virom energije ATP.

Je tudi del kompleksa, podoben hemomu hemoglobina, prisoten v klorofilu. To je pigment, ki posega v realizacijo fotosinteze.

[TOC]

Zgodovina

Prepoznavanje

Joseph Black, škotski kemik, ga je leta 1755 prepoznal kot element in eksperimentalno pokazal, da se razlikuje od kalcija, kovine, s katerim so ga zmedli.

V zvezi s tem je Black zapisal: "Po eksperimentu vidimo, da je Magnezija alba (magnezijev karbonat) spojina posebnega zemlje in fiksnega zraka".

Izolacija

Leta 1808 ga je sir Humprey Davy uspel izolirati z elektrolizo, da bi ustvaril amalgam magnezija in živega srebra. Uspelo mu je z elektronskim mokro sulfatno sol z uporabo živega srebra kot katode. Nato je z segrevanjem izhlapeval živo srebro La Malgame in pustil ostanke magnezija.

Do. Francoski znanstvenik Bussy je uspel izdelati prvi kovinski magnezij leta 1833. Da bi to naredili, je Bussy povzročil zmanjšanje staljenega magnezijevega klorida s kovinskim kalijem.

Leta 1833 je britanski znanstvenik Michael Faraday prvič uporabil elektrolizo magnezijevega klorida za izolacijo te kovine.

Proizvodnja

Leta 1886 je nemško podjetje Aluminium in Magnesiumfabrik Hemelingen uporabljalo karnalitno elektrolizo (MGCL₂· KCL · 6H₂O) staljen za proizvodnjo magnezija.

Hemelingen, povezan z industrijskim kompleksom FARBE (IG Farben), je uspel razviti tehniko za proizvodnjo velikih količin staljenega magnezijevega klorida, da bi ga predložil elektrolizi za proizvodnjo magnezija in klora.

Med drugo svetovno vojno sta Dow Chemical Company (ZDA) in Magnezij Elektron Ltd (UK) začela elektrolitično zmanjšanje morske vode; Pumaada iz zaliva Galveston v Teksasu in v Severnem morju do Hartlepoola v Angliji za proizvodnjo magnezija.

Hkrati se v Ontariu (Kanada) ustvari tehnika za izdelavo na podlagi procesa L. M. Pidgeon. Tehnika je sestavljena iz toplotnega zmanjšanja magnezijevega oksida s silikati v zunanjem vžigu.

Magnezijeva elektronska struktura in konfiguracija

Magnezij kristalizira v kompaktni šesterokotni strukturi, kjer je vsak njen atoma obkroženo z dvanajstimi sosedi. Zaradi tega je gosta kot druge kovine, kot sta litij ali natrij.

Njegova elektronska konfiguracija je [NE] 3S², Z dvema valenčnimi elektroni in deset v notranji plasti. Z dodatnim elektronom v primerjavi z natrijem postane njegova kovinska vez močnejša.

To je zato, ker je atom manjši, njegovo jedro pa še en proton; Zato imajo večji učinek privlačnosti na elektrone sosednjih atomov, ki kršijo razdalje med njimi. Ker obstajata dva elektrona, je rezultat 3S bend poln in je še bolj občutljiv na privlačnost jeder.

Vam lahko služi: kemični element

Nato mg atomi na koncu sedijo gost šesterokotni kristal in z močno kovinsko vezjo. To pojasnjuje njegovo veliko večjo fuzijsko točko (650 ° C) kot natrij (98 ° C).

Vse 3 -ove orbitale vseh atomov in njihovih dvanajstih sosedov se prekrivajo v vseh smereh znotraj kozarca, dva elektrona pa gresta, medtem ko dva druga; Torej, brez mg kationov lahko izvirajo²⁺.

Oksidacijske številke

Magnezij lahko izgubi dva elektrona, ko tvori spojine in ostane kot mg kation²⁺, ki je izolektronski do plemenitega neonskega plina. Če upoštevamo svojo prisotnost v kateri koli spojini, je oksidacijsko število magnezija +2.

Po drugi strani, in čeprav je manj pogost, se lahko oblikuje mg kation⁺, ki je izgubila le enega od svojih dveh elektronov in je izolektronska do natrija. Ko se njena prisotnost predpostavi v spojini, se reče, da ima magnezij oksidacijsko število +1.

Lastnosti

Fizični videz

Svetlo bela trdna snov v najčistejšem stanju, preden oksidira ali reagira z mokrim zrakom.

Atomska masa

24.304 g/mol.

Tališče

650 ° C.

Vrelišče

1.091 ° C.

Gostota

1.738 g/cm³ pri sobni temperaturi. In 1.584 g/cm³ na temperaturo taljenja; to pomeni, da je tekoča faza manj gosta kot trdna, kot pri veliki večini spojin ali snovi.

Fuzijska toplota

848 kJ/mol.

Toplota za uparjanje

128 kJ/mol.

Molarna kalorična sposobnost

24.869 J/(mol · k).

Parni tlak

Pri 701 K: 1 PA; to pomeni, da je vaš parni tlak zelo nizek.

Elektronegativnost

1,31 na lestvici Pauling.

Ionizacijska energija

Prva stopnja ionizacije: 1.737,2 kJ/mol (mg⁺ plinasto)

Druga stopnja ionizacije: 1.450,7 kJ/mol (mg²⁺ Plinasti in zahteva manj energije)

Tretja stopnja ionizacije: 7.732,7 kJ/mol (mg³⁺ Plinasti in zahteva veliko energije).

Atomski radio

160 popoldne.

Radijski kovalent

141 ± 17 pm

Atomski volumen

13,97 cm³/mol.

Toplotno raztezanje

24,8 µm/m · K pri 25 ° C.

Toplotna prevodnost

156 w/m · k.

Električna upornost

43,9 nω · m pri 20 ° C.

Električna prevodnost

22,4 × 10⁶ S · cm³.

Trdota

2,5 na lestvici MOHS.

Nomenklatura

Kovinski magnezij nima drugih pripisanih imen. Njegove spojine, ker imajo v večini oksidacijsko število +2 omenjene z uporabo nomenklature zalog, ne da bi bilo treba izraziti omenjeno število v oklepaji.

Na primer, MgO je magnezijev oksid in brez magnezijevega oksida (ii). Glede na sistematično nomenklaturo postane prejšnja spojina: magnezijev monoksid in nemonomagnezijev monoksid.

Enako se zgodi na strani tradicionalne nomenklature kot pri zalogah nomenklature: imena spojin se končajo na enak način; to je s pripono -ico. Tako je MgO v skladu s to nomenklaturo magnetni oksid.

Ostale lahko druge spojine imajo ali nimajo običajnih ali mineraloških imen ali so sestavljene iz organskih molekul (organomagnezijevih spojin), katerih nomenklatura je odvisna od molekularne strukture in alkičnih substituentov (R) ali arlic (AR) (AR) (AR).

Kar zadeva organomagnezijeve spojine, so skoraj vsi Grignard reagenti s splošno formulo RMGX. Na primer BRMGCH₃ To je Metil magnezijev bromid. Upoštevajte, da se nomenklatura v prvem stiku ne zdi tako zapletena .

Oblike

Zlitine

Magnezij se uporablja v zlitinah, ker je lahka kovina, ki se uporablja predvsem v aluminijastih zlitinah, kar izboljša mehanske značilnosti te kovine. Uporablja se tudi v zlitinah z železom.

Vendar je zavrnil svojo uporabo v zlitinah zaradi nagnjenosti k teku pri visokih temperaturah.

Minerali in spojine

Zaradi svoje reaktivnosti ga v Zemljini skorji ne najdemo v domači ali osnovni obliki. Namesto tega je del številnih kemičnih spojin, ki se nahajajo v približno 60 znanih mineralih.

Med najpogostejšimi magnezijevimi minerali so:

-Dolomita, kalcij in magnezijev karbonat, MGCO₃· Tat₃

-Magnesita, magnezijev karbonat, Caco₃

-Brucita, magnezijev hidroksid, MG (OH)₂

-Carnalita, magnezij in kalijev klorid, MGCL₂· KCl · H₂Tudi.

Poleg tega je lahko v obliki drugih mineralov, kot so:

-Kieserita, magnezijev sulfat, MGSO₄· H₂Tudi

-Forsterita, magnezijev silikat, mgsio₄

-Kristil ali azbest, še en magnezijev silikat, mg₃Ja₂Tudi₅(OH)₄

-Talc, mg₃Ja₁₄Tudi₁₁₀(OH)₂.

Izotopi

Magnezij se v naravi najde kot kombinacija treh naravnih izotopov: ^{24. 24}MG, s 79% številčnostjo; ²⁵Mg, z 11% številčnostjo; in ²⁶Mg, z 10% številčnostjo. Poleg tega obstaja 19 umetnih radioaktivnih izotopov.

Biološki papir

Glikoliza

Magnezij je bistven element za vsa živa bitja. Človeška bitja imajo dnevni vnos 300 - 400 mg magnezija. Vsebnost telesa je med 22 in 26 g, pri odraslem človeku, osredotočen predvsem na okostje kosti (60%).

Vam lahko služi: turbidimetrija

Glikoliza je zaporedje reakcij, pri katerih se glukoza pretvori v piruvično kislino, z neto proizvodnjo 2 molekul ATP. Kinazni piruvat, heksokinaza in kinazna fosfofrukcija so med drugim encimi glikolize, ki uporabljajo MG kot aktivator.

DNK

DNK tvorita dve nukleotidni verigi, ki imata v svoji strukturi negativno naložene fosfatne skupine; Zato verige DNK doživljajo elektrostatično odbojnost. Na ioni⁺, K⁺ in mg²⁺, Nevtralizirajte negativne naboje in se izogibajte disociaciji verig.

ATP

Molekula ATP ima fosfatne skupine z negativno obremenjenimi atomi kisika. Med sosednjimi atomi kisika je električni odboj, ki bi lahko razdelil molekulo ATP.

To se ne zgodi, ker magnezij deluje s sosednjimi atomi kisika in tvori kelato. Govori se, da je ATP-MG aktivna oblika ATP.

Fotosinteza

Magnezij je ključnega pomena za fotosintezo, osrednji proces pri uporabi energije s strani rastlin. Je del klorofila, ki se prikazuje znotraj strukture, podobne hem skupini hemoglobina; Toda z magnezijevim atomom v sredini namesto z železom.

Klorofil absorbira svetlobno energijo in ga uporablja v fotosintezo za pretvorbo ogljikovega dioksida in glukoze in kisikovega dioksida. Glukoza in kisik se pozneje uporabljata pri proizvodnji energije.

Organizem

Zmanjšanje koncentracije magnezija v plazmi je povezano z mišičnimi krči; srčno -žilne bolezni, kot je hipertenzija; diabetes, osteoporoza in druge bolezni.

Magnezijev ion posega v uravnavanje delovanja kalcijevih kanalov v živčnih celicah. Pri visokih koncentracijah blokiraj kalcijev kanal. Nasprotno, zmanjšanje kalcija povzroči živčno aktivacijo, tako da lahko kalcij vstopi v celice.

To bi razložilo spazem in krčenje mišičnih celic sten glavnih krvnih žil.

Kje je in proizvodnja

Magnezija v naravi ne najdemo v osnovnem stanju, ampak je del približno 60 mineralov in številnih spojin, ki se nahajajo v morju, kamninah in salmuerah.

Morje ima 0,13% koncentracije magnezija. Zaradi svojega podaljšanja je morje glavni svetovni rezervoar magnezija. Drugi rezervoarji magnezija so veliko slano jezero (ZDA) z 1,1%koncentracijo magnezija in Mrtvo morje s koncentracijo 3,4%.

Dolomit in magnezitni magnezijevi minerali se izvlečejo iz žil z uporabo tradicionalnih metod rudarjenja. Medtem se v karnalitnih raztopinah uporabljajo, ki drugim soli omogočajo, da gredo na površje, pri čemer ohranijo karnalit v ozadju.

Salmuele, ki vsebujejo magnezij, so koncentrirane v ribnikih s pomočjo sončnega ogrevanja.

Magnezij dobimo z dvema metodama: elektroliza in toplotno zmanjšanje (Pidgeon Process).

Elektroliza

V procesih elektrolize se uporabljajo staljene soli ali brezvoljni magnezijev klorid, delno dehidriran brezvodni magnezijev klorid ali karnalit mineralni anhidra. V nekaterih okoliščinah, da se izognemo kontaminaciji naravnega karnalita, se uporablja umetno.

Po postopku, ki ga je zasnovalo podjetje Dow, lahko pridobite tudi magnezijev klorid. Voda se meša v flokulatorju z rahlo kalcinirano dolomitno rudo.

Magnezijev klorid, ki je prisoten v mešanici, se spremeni v mg (OH)₂ Z dodatkom kalcijevega hidroksida, glede na naslednjo reakcijo:

MGCL₂    +     CA (OH)₂    → mg (OH)₂       +        Cacl₂

Očilni magnezijev hidroksid obdelamo s klorovodikovo kislino, ki proizvaja magnezij in vodni klorid, v skladu s kemično reakcijo:

MG (OH)₂     +       2 HCl → MGCL₂     +       2 h₂Tudi

Nato je magnezijev klorid podvržen postopku dehidracije, da doseže 25% hidrata. Elektroliza se izvaja pri temperaturi, ki se giblje med 680 in 750 ° C.

MGCL₂      → mg+cl₂

Diatomski klor nastane v anodi in staljenem magneziju plava na vrhu soli, kjer se zbira.

Toplotno zmanjšanje

Magnezijevi kristali, odlagani s svojimi hlapi. Vir: Warut Roonguthai [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.*. Ponovne poteze so nameščene v pečici in so zaporno s kondenzatorji, ki se nahajajo zunaj pečice.

Vam lahko služi: sile van der waals

Reakcija se pojavi pri temperaturi 1200 ° C in pri nizkem tlaku 13 Pa. Magnezijevi kristali se umaknejo iz kondenzatorjev. Proizvedena smeti se zbira iz ozadja donosov.

2 CAO +2 MGO +SI → 2 mg (plin) +CA₂Sio₄ (Človeški odpadki)

Kalcijevi in ​​magnezijevi oksidi nastanejo s kalcinacijo kalcija in magnezijevih karbonatov, ki so prisotni v Dolomiti.

Reakcije

Magnezij močno reagira s kislinami, zlasti z oksacidi. Njegova reakcija z dušikovo kislino proizvaja magnezijev nitrat, MG (št₃)₂. Na enak način reagira s klorovodikovo kislino, da proizvaja magnezij in vodikov plin klorid.

Magnezij ne reagira z alkaliji, kot je natrijev hidroksid. Pri sobni temperaturi je plast magnezijevega oksida pokrita, netopna v vodi, kar jo ščiti pred korozijo.

Med drugimi elementi tvorijo kemične spojine s klorom, kisikom, dušikom in žveplom. Je zelo reaktiven s kisikom pri visokih temperaturah.

Prijave

- Osnovni magnezij

Zlitine

Magnezijeve zlitine so bile uporabljene v letalih in avtomobilih. Slednje imajo kot pogoj za nadzor emanacije onesnaževal, kar je zmanjšalo težo motornih vozil.

Magnezijeve aplikacije temeljijo na njihovi majhni teži, visoki odpornosti in enostavnosti proizvodnih zlitin. Aplikacije vključujejo ročna orodja, športne članke, kamere, aparate, prtljažne okvire, avtomobilske dele, članke za vesoljsko industrijo.

Magnezijeve zlitine se uporabljajo tudi pri proizvodnji prostorskih zrakoplovov, raket in satelitov, pa tudi za fotograv.

Metalurgija

Magnezij dodamo v majhni količini staljenem belem železu, kar izboljša odpornost in pokrajšanost istega. Poleg tega se magnezij, pomešan z apnom.

Magnezij posega v proizvodnjo titana, urana in hafnio. Deluje kot reducirajoče sredstvo na titanijevem tetrakloridu, v procesu Kroll, da izvira.

Elektrokemija

Magnezij se uporablja v suhem kupu, ki deluje kot anoda in srebrni klorid kot katoda. Ko se magnezij postavi v električni stik z jeklom v prisotnosti vode, korodira na žrtveni način, pušča nedotaknjeno jeklo.

Ta vrsta zaščite jekla je prisotna na ladjah, skladiščnih rezervoarjih, grelnikih vode, mostnih konstrukcijah itd.

Pirotehnika

Magnezij v prahu ali trakovih gori, kar oddaja zelo intenzivno belo svetlobo. Ta lastnost je bila uporabljena v vojaški pirotehniki za proizvodnjo požarov ali razsvetljave skozi rakete.

Njegova fino razdeljena trdna snov je bila uporabljena kot sestavni del goriva, zlasti v trdnih propelerjih za rakete.

- Spojine

Magnezijev karbonat

Uporablja se kot toplotni izolator za kotle in cevi. Ker je higroskopska in topna v vodi, se uporablja za preprečevanje kompaktne soli v soli in ne teče pravilno med začimbo hrane.

Magnezijev hidroksid

Ima prijavo kot zaostanek požara. Raztopljeno v vodi tvori dobro znano mleko magnezije, belkasto suspenzijo, ki se uporablja kot antacid in odvajalo.

Magnezijev klorid

Uporablja se pri izdelavi cementa za tla z visoko močjo, pa tudi aditiv v proizvodnji tekstila. Poleg tega se uporablja kot sojino mlečno flokulant za proizvodnjo tofua.

Magnezijev oksid

Uporablja se pri proizvodnji ognjevzdržnih opek, da se upirajo visokim temperaturam in kot toplotni in električni izolator. Uporablja se tudi kot odvajal in antacid.

Magnezijev sulfat

Industrijsko se uporablja za izdelavo cementa in gnojil, porjavelo in barvano. Je tudi sušilec. Epsom sol, mgso₄· 7h₂Ali pa se uporablja kot čistilno.

- Minerali

talkum prah

Imate kot nižji vzorec trdote (1) na lestvici MOHS. Služi kot polnjenje proizvodnje papirja in kartona ter preprečevanje draženja in hidracije kože. Uporablja se pri izdelavi toplotno -odmevnih materialov in kot osnova številnih kozmetike uporablja praška.

Kristil ali azbest

Uporablja se kot toplotni izolator in v gradbeništvu za proizvodnjo strehe. Trenutno se ne uporablja, ker so njegova pljučna rakotvorna vlakna.

Reference

1. Mathews, c. K., Van Holde, k. In. In ahern, k. G. (2002). Biokemija. 3^{je bil} Izdaja. Uredništvo Pearson Education, S.Do.
2. Wikipedija. (2019). Magnezij. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
3. Clark J. (2012). Kovinska vez. Okrevano od: Chemguide.co.Združeno kraljestvo
4. Trup a. W. (1917). Kristalna struktura magnezija. Zbornik Nacionalne akademije znanosti Združenih držav Amerike, 3 (7), 470–473. Doi: 10.1073/PNAS.3.7.470
5. Timotej str. Hanusa. (7. februar 2019). Magnezij. Encyclopædia Britannica. Okrevano od: Britannica.com
6. Hangzhoum Network Technology Co. (2008). Magnezij. Okreval od: lookchem.com