De magnesium Het is een aardalkalimetaal dat behoort tot groep 2 van het periodiek systeem. Het atoomnummer is 12 en wordt weergegeven door het chemische symbool Mg. Het is het achtste meest voorkomende element in de aardkorst, ongeveer 2,5% ervan.
Dit metaal, net als zijn soortgenoten en alkalimetalen, wordt niet in zijn oorspronkelijke staat in de natuur aangetroffen, maar combineert met andere elementen om talrijke verbindingen te vormen die aanwezig zijn in rotsen, zeewater en in pekel..
Magnesium maakt deel uit van mineralen zoals dolomiet (calcium- en magnesiumcarbonaat), magnesiet (magnesiumcarbonaat), carnaliet (magnesium- en kaliumchloride-hexahydraat), bruciet (magnesiumhydroxide) en in silicaten zoals talk en olivijn.
De rijkste natuurlijke bron voor zijn uitbreiding is de zee, die een overvloed heeft van 0,13%, hoewel het Great Salt Lake (1,1%) en de Dode Zee (3,4%) een hogere magnesiumconcentratie hebben. Er zijn pekels met een hoog gehalte, dat wordt geconcentreerd door verdamping.
De naam magnesium is waarschijnlijk afgeleid van magnesiet, gevonden in Magnesia, in de regio Thessalië, de oude regio van Griekenland. Er is echter op gewezen dat magnetiet en mangaan in dezelfde regio werden gevonden.
Magnesium reageert sterk met zuurstof bij temperaturen boven 645 ° C. Ondertussen brandt magnesiumpoeder in droge lucht en straalt het een intens wit licht uit. Om deze reden werd het in de fotografie als lichtbron gebruikt. Momenteel wordt deze eigenschap nog steeds gebruikt in pyrotechniek.
Het is een essentieel element voor levende wezens. Het is bekend dat het een cofactor is voor meer dan 300 enzymen, waaronder verschillende glycolyse-enzymen. Dit is een essentieel proces voor levende wezens vanwege de relatie met de productie van ATP, de belangrijkste bron van cellulaire energie..
Evenzo maakt het deel uit van een complex dat lijkt op de heemgroep van hemoglobine, aanwezig in chlorofyl. Dit is een pigment dat deelneemt aan de realisatie van fotosynthese.
Artikel index
Joseph Black, een Schotse chemicus, herkende het in 1755 als een element en toonde experimenteel aan dat het anders was dan calcium, een metaal waarmee ze het verwarden.
In dit verband schreef Black: "We zien al experimenteel dat magnesia alba (magnesiumcarbonaat) een verbinding is van een eigenaardige aarde en vaste lucht".
In 1808 slaagde Sir Humprey Davy erin om het te isoleren door middel van elektrolyse om een amalgaam van magnesium en kwik te produceren. Het deed dit door zijn natte sulfaatzout te elektrolyseren met kwik als kathode. Vervolgens verdampte het het kwik uit de malgam door te verwarmen, waardoor het magnesiumresidu achterbleef.
A. Bussy, een Franse wetenschapper, slaagde erin om in 1833 het eerste metallische magnesium te produceren. Om dit te doen, produceerde Bussy de reductie van gesmolten magnesiumchloride met metallisch kalium.
In 1833 gebruikte de Britse wetenschapper Michael Faraday voor het eerst de elektrolyse van magnesiumchloride voor de isolatie van dit metaal..
In 1886 gebruikte het Duitse bedrijf Aluminium und Magnesiumfabrik Hemelingen de elektrolyse van carnaliet (MgCltweeKCl 6HtweeO) smolt om magnesium te produceren.
Hemelingen, verbonden aan het Farbe Industrial Complex (IG Farben), slaagde erin een techniek te ontwikkelen om grote hoeveelheden gesmolten magnesiumchloride te produceren voor elektrolyse voor de productie van magnesium en chloor..
Tijdens de Tweede Wereldoorlog begonnen de Dow Chemical Company (VS) en Magnesium Elektron LTD (VK) met de elektrolytische reductie van zeewater; gepompt uit Galveston Bay, Texas en in de Noordzee naar Hartlepool, Engeland, voor magnesiumproductie.
Tegelijkertijd creëert Ontario (Canada) een techniek om het te produceren op basis van het proces van L. M. Pidgeon. De techniek bestaat uit de thermische reductie van magnesiumoxide met silicaten in uitwendig gebakken retorten..
Magnesium kristalliseert in een compacte hexagonale structuur, waarbij elk van zijn atomen wordt omgeven door twaalf buren. Dit maakt het dichter dan andere metalen, zoals lithium of natrium..
De elektronenconfiguratie is [Ne] 3stwee, met twee valentie-elektronen en tien binnenschilelektronen. Door een extra elektron te hebben in vergelijking met natrium, wordt de metaalbinding sterker.
Dit komt doordat het atoom kleiner is en zijn kern nog een proton heeft; daarom oefenen ze een grotere aantrekkingskracht uit op de elektronen van naburige atomen, waardoor de afstanden daartussen samentrekken. Omdat er twee elektronen zijn, is de resulterende 3s-band ook vol en kan deze nog meer de aantrekkingskracht van de kernen voelen.
Vervolgens leggen de Mg-atomen een dicht hexagonaal kristal met een sterke metalen binding. Dit verklaart het smeltpunt veel hoger (650 ºC) dan dat van natrium (98 ºC).
Alle 3s-orbitalen van alle atomen en hun twaalf buren overlappen elkaar in alle richtingen binnen het kristal, en de twee elektronen vertrekken als er twee andere komen; enzovoort, zonder dat de Mg-kationen kunnen ontstaantwee+.
Magnesium kan twee elektronen verliezen wanneer het verbindingen vormt en het Mg-kation wordt.twee+, wat iso-elektronisch is voor de edelgasneon. Als we de aanwezigheid ervan in een willekeurige verbinding beschouwen, is het oxidatiegetal van magnesium +2.
Aan de andere kant, en hoewel minder gebruikelijk, kan het Mg-kation worden gevormd+, die slechts één van zijn twee elektronen heeft verloren en iso-elektronisch is voor natrium. Wanneer wordt aangenomen dat het in een verbinding aanwezig is, dan heeft magnesium een oxidatiegetal van +1.
Briljante witte vaste stof in zuivere staat, alvorens te oxideren of te reageren met vochtige lucht.
24,304 g / mol.
650 ºC.
1.091 ºC.
1.738 g / cm3 op kamertemperatuur. En 1.584 g / cm3 bij smelttemperatuur; Met andere woorden, de vloeistoffase is minder dicht dan de vaste fase, zoals het geval is met de overgrote meerderheid van verbindingen of stoffen..
848 kJ / mol.
128 kJ / mol.
24.869 J / (mol K).
Bij 701 K: 1 Pa; dat wil zeggen, de dampspanning is erg laag.
1,31 op de schaal van Pauling.
Eerste ionisatieniveau: 1.737,2 kJ / mol (Mg+ gasvormig)
Tweede ionisatieniveau: 1.450,7 kJ / mol (Mgtwee+ gasvormig en vereist minder energie)
Derde ionisatieniveau: 7.732,7 kJ / mol (Mg3+ gasvormig, en vereist veel energie).
160 uur.
141 ± 17 uur
13,97 cm3/ mol.
24,8 µm / m K bij 25 ºC.
156 W / m K..
43,9 nΩ · m bij 20 ºC.
22,4 x 106 S cm3.
2.5 op de schaal van Mohs.
Metallisch magnesium heeft geen andere toegeschreven namen. De verbindingen ervan, aangezien de meeste ervan worden beschouwd als een oxidatiegetal van +2, worden vermeld met behulp van de standaardnomenclatuur zonder dat het nummer tussen haakjes moet worden weergegeven..
MgO is bijvoorbeeld magnesiumoxide en niet magnesium (II) oxide. Volgens de systematische nomenclatuur is de vorige verbinding: magnesiummonoxide en niet monomagnesiummonoxide.
Aan de kant van de traditionele nomenclatuur gebeurt hetzelfde met de voorraadnomenclatuur: de namen van de verbindingen eindigen op dezelfde manier; dat wil zeggen, met het achtervoegsel -ico. Volgens deze nomenclatuur is MgO dus magnesiumoxide.
Anders kunnen de andere verbindingen al dan niet gemeenschappelijke of mineralogische namen hebben, of bestaan uit organische moleculen (organomagnesiumverbindingen), waarvan de nomenclatuur afhangt van de moleculaire structuur en de alkyl (R) of aryl (Ar) substituenten..
Wat betreft organomagnesiumverbindingen, zijn het bijna allemaal Grignard-reagentia met de algemene formule RMgX. Bijvoorbeeld het BrMgCH3 is methylmagnesiumbromide. Merk op dat de nomenclatuur bij een eerste contact niet zo ingewikkeld lijkt .
Magnesium wordt in legeringen gebruikt omdat het een licht metaal is, dat voornamelijk wordt gebruikt in legeringen met aluminium, wat de mechanische eigenschappen van dit metaal verbetert. Het is ook gebruikt in legeringen met ijzer.
Het gebruik ervan in legeringen is echter afgenomen vanwege de neiging tot corroderen bij hoge temperaturen..
Vanwege zijn reactiviteit wordt het niet in de aardkorst aangetroffen in een natuurlijke of elementaire vorm. Het maakt eerder deel uit van talrijke chemische verbindingen, die op hun beurt in ongeveer 60 bekende mineralen zitten..
Een van de meest voorkomende mineralen van magnesium zijn:
-Dolomiet, een carbonaat van calcium en magnesium, MgCO3·Dief3
-Magnesiet, een magnesiumcarbonaat, CaCO3
-Bruciet, een magnesiumhydroxide, Mg (OH)twee
-carnaliet, een magnesiumkaliumchloride, MgCltweeKClHtweeOF.
Het kan ook in de vorm van andere mineralen zijn, zoals:
-Kieseriet, een magnesiumsulfaat, MgSO4H.tweeOF
-Forsterite, een magnesiumsilicaat, MgSiO4
-Chrysotiel of asbest, ander magnesiumsilicaat, Mg3JatweeOF5(OH)4
-Talk, Mg3Ja14OF110(OH)twee.
Magnesium komt in de natuur voor als een combinatie van drie natuurlijke isotopen: 24Mg, met 79% overvloed; 25Mg, met 11% overvloed; en de 26Mg, met 10% overvloed. Daarnaast zijn er 19 kunstmatige radioactieve isotopen.
Magnesium is een essentieel element voor alle levende wezens. Mensen hebben een dagelijkse inname van 300 - 400 mg magnesium. De lichaamsinhoud bedraagt bij een volwassen mens tussen 22 en 26 g, voornamelijk geconcentreerd in het botskelet (60%).
Glycolyse is een opeenvolging van reacties waarbij glucose wordt omgezet in pyrodruivenzuur, met een netto productie van 2 ATP-moleculen. Pyruvaatkinase, hexokinase en fosfofructkinase zijn onder andere enzymen van glycolyse die Mg als activator gebruiken.
DNA bestaat uit twee nucleotideketens met negatief geladen fosfaatgroepen in hun structuur; daarom ondergaan de DNA-strengen een elektrostatische afstoting. Na-ionen+, K+ en Mgtwee+, neutraliseer negatieve ladingen, waardoor dissociatie van ketens wordt voorkomen.
Het ATP-molecuul heeft fosfaatgroepen met negatief geladen zuurstofatomen. Een elektrische afstoting treedt op tussen naburige zuurstofatomen die het ATP-molecuul zouden kunnen splitsen.
Dit gebeurt niet omdat magnesium in wisselwerking staat met naburige zuurstofatomen en een chelaat vormt. ATP-Mg zou de actieve vorm van ATP zijn.
Magnesium is essentieel voor fotosynthese, een centraal proces bij het gebruik van energie door planten. Het maakt deel uit van het chlorofyl, dat van binnen een structuur vertoont die lijkt op de heemgroep van hemoglobine; maar met een magnesiumatoom in het midden in plaats van een ijzeratoom.
Chlorofyl absorbeert lichtenergie en gebruikt het bij fotosynthese om kooldioxide en water om te zetten in glucose en zuurstof. Glucose en zuurstof worden vervolgens gebruikt bij de productie van energie.
Een afname van de magnesiumconcentratie in het plasma wordt geassocieerd met spierspasmen; cardiovasculaire ziekten, zoals hypertensie; diabetes, osteoporose en andere ziekten.
Het magnesiumion is betrokken bij het reguleren van de werking van calciumkanalen in zenuwcellen. Bij hoge concentraties blokkeert het het calciumkanaal. Integendeel, een afname van calcium veroorzaakt een activering van de zenuw doordat het calcium in de cellen kan binnendringen.
Dit zou de spasmen en samentrekking van spiercellen in de wanden van grote bloedvaten verklaren..
Magnesium komt in de natuur niet in een elementaire toestand voor, maar maakt deel uit van ongeveer 60 mineralen en talrijke verbindingen, gelegen in de zee, rotsen en pekel.
De zee heeft een magnesiumconcentratie van 0,13%. Vanwege zijn grootte is de zee 's werelds belangrijkste magnesiumreservoir. Andere magnesiumreservoirs zijn het Great Salt Lake (VS), met een magnesiumconcentratie van 1,1%, en de Dode Zee, met een concentratie van 3,4%.
Magnesiummineralen, dolomiet en magnesiet, worden met traditionele mijnbouwmethoden uit de aderen gehaald. Ondertussen worden in carnaliet oplossingen gebruikt die de andere zouten naar de oppervlakte laten komen, waardoor het carnaliet op de achtergrond blijft..
Magnesiumhoudende pekel wordt geconcentreerd in vijvers door middel van zonneverwarming.
Magnesium wordt verkregen door twee methoden: elektrolyse en thermische reductie (Pidgeon-proces).
Gesmolten zouten die ofwel watervrij magnesiumchloride, gedeeltelijk gedehydrateerd watervrij magnesiumchloride of het mineraal watervrij carnaliet bevatten, worden gebruikt in de elektrolyseprocessen. In sommige omstandigheden wordt, om besmetting van de natuurlijke carnaliet te voorkomen, de kunstmatige gebruikt..
Magnesiumchloride kan ook worden verkregen door de procedure te volgen die is ontworpen door het bedrijf Dow. Het water wordt in een flocculator gemengd met het mineraal licht gebrand dolomiet.
Het magnesiumchloride dat in het mengsel aanwezig is, wordt omgezet in Mg (OH)twee door toevoeging van calciumhydroxide, volgens de volgende reactie:
MgCltwee + Ca (OH)twee → Mg (OH)twee + CaCltwee
De magnesiumhydroxideprecipitaten worden behandeld met zoutzuur, waarbij magnesiumchloride en water worden geproduceerd volgens de geschetste chemische reactie:
Mg (OH)twee + 2 HCl → MgCltwee + 2 uurtweeOF
Vervolgens wordt het magnesiumchloride onderworpen aan een dehydratatieproces totdat het 25% hydratatie bereikt, waardoor de dehydratie tijdens het smeltproces is voltooid. De elektrolyse wordt uitgevoerd bij een temperatuur die varieert tussen 680 en 750 ºC..
MgCltwee → Mg + Cltwee
Diatomisch chloor wordt gegenereerd aan de anode en gesmolten magnesium drijft naar de top van de zouten, waar het wordt opgevangen..
De reactie vindt plaats bij een temperatuur van 1200 ºC en een lage druk van 13 Pa. De magnesiumkristallen worden uit de condensors verwijderd. De geproduceerde slak wordt opgevangen uit de bodem van de retorten.
2 CaO + 2 MgO + Si → 2 Mg (gas) + CatweeJa4 (menselijk afval)
Calcium- en magnesiumoxiden worden geproduceerd door het calcineren van calcium- en magnesiumcarbonaten die in dolomiet aanwezig zijn.
Magnesium reageert heftig met zuren, vooral oxaciden. De reactie met salpeterzuur produceert magnesiumnitraat, Mg (NO3twee. Evenzo reageert het met zoutzuur om magnesiumchloride en waterstofgas te produceren..
Magnesium reageert niet met basen, zoals natriumhydroxide. Bij kamertemperatuur is het bedekt met een laag magnesiumoxide, onoplosbaar in water, dat het beschermt tegen corrosie.
Het vormt onder meer chemische verbindingen met chloor, zuurstof, stikstof en zwavel. Het is zeer reactief met zuurstof bij hoge temperaturen.
Magnesiumlegeringen zijn gebruikt in vliegtuigen en auto's. Deze laatste hebben als eis voor de beheersing van de uitstoot van vervuilende gassen, een vermindering van het gewicht van motorvoertuigen.
Magnesiumtoepassingen zijn gebaseerd op het lage gewicht, de hoge sterkte en het gemak van het maken van legeringen. Toepassingen zijn onder meer handgereedschap, sportartikelen, camera's, huishoudelijke apparaten, bagagerekken, auto-onderdelen, artikelen voor de lucht- en ruimtevaartindustrie.
Magnesiumlegeringen worden ook gebruikt bij de fabricage van vliegtuigen, raketten en ruimtesatellieten, evenals bij foto-etsen voor het produceren van een snelle en gecontroleerde gravure..
Magnesium wordt in kleine hoeveelheden toegevoegd aan gietijzer, wat de sterkte en kneedbaarheid verbetert. Bovendien wordt magnesium vermengd met kalk geïnjecteerd in vloeibaar hoogovenijzer, waardoor de mechanische eigenschappen van het staal worden verbeterd..
Magnesium is betrokken bij de productie van titanium, uranium en hafnium. Werkt als een reductiemiddel op titaniumtetrachloride, in het Kroll-proces, om titanium te verkrijgen.
Magnesium wordt gebruikt in een droge cel en fungeert als anode en zilverchloride als kathode. Wanneer magnesium elektrisch in contact komt met staal in aanwezigheid van water, corrodeert het opofferend, waardoor het staal intact blijft..
Dit type staalbescherming is aanwezig in schepen, opslagtanks, boilers, brugconstructies, etc..
Magnesium in poeder- of stripvorm verbrandt en geeft een zeer intens wit licht. Deze eigenschap is gebruikt in militaire pyrotechniek om vuur of verlichting door fakkels te produceren..
De fijn verdeelde vaste stof is gebruikt als brandstofcomponent, vooral in vaste raketbrandstoffen..
Het wordt gebruikt als thermische isolator voor boilers en leidingen. Omdat het hygroscopisch en oplosbaar is in water, wordt het gebruikt om te voorkomen dat keukenzout verdicht in zoutvaatjes en niet goed stroomt tijdens het kruiden van voedsel..
Het heeft toepassing als brandvertrager. Opgelost in water vormt het de bekende melk van magnesiumoxide, een witachtige suspensie die is gebruikt als antacidum en laxeermiddel..
Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van vloercement met hoge sterkte en als additief bij de vervaardiging van textiel. Daarnaast wordt het gebruikt als vlokmiddel in sojamelk voor de productie van tofu..
Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van vuurvaste stenen om hoge temperaturen te weerstaan en als thermische en elektrische isolator. Het wordt ook gebruikt als laxeermiddel en antacidum.
Het wordt industrieel gebruikt om cement en kunstmest te maken, te looien en te verven. Het is ook een droogmiddel. Epsom-zout, MgSO47HtweeOf het wordt gebruikt als zuiveringsmiddel.
Het wordt genomen als de laagste hardheidsstandaard (1) op de schaal van Mohs. Het dient als vulstof bij de vervaardiging van papier en karton en voorkomt irritatie en hydratatie van de huid. Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van hittebestendige materialen en als basis van veel poeders die in cosmetica worden gebruikt.
Het is gebruikt als thermische isolator en in de bouwsector voor de fabricage van plafonds. Momenteel wordt het niet gebruikt vanwege de longkankervezels.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.