Магний это химический элемент, простое вещество, является одним из наиболее химически активных элементов периодической таблицы Менделеева. Это часть семейства металлов.
Он использовался в течение тысяч лет, но в кластерной форме. В последние несколько десятилетий ученые выяснили процесс выделения элемента «магний» и его эффективное применение.
Именно химик сэр Хамфри Дэви первым осуществил очистку и выделение металлического магния.
Этот эксперимент был проведен в 1808 году. Металл был впервые обнаружен ученым по имени Джозеф Блэк.
Что такое магний
Это [Magnesium; от назв. местности Магнесия в древней Греции], Mg — химический элемент 2 группы (устаревшая классификация — второй группы главной подгруппы, IIA), третьего периода периодической системы химических элементов.
Атомный номер 12, атомная масса 24,305.
Серебристо-белый металл. В соединениях проявляет степень окисления +2.
Природный магний состоит из стабильных изотопов 24Mg (78,60%), 26Mg (10,11%) и 26Mg (11,29%).
Известно пять радиоактивных изотопов.
Электронная конфигурация магния 1s22s22p63s2, сокращенная электронная конфигурация [Ne] 3s2
История открытия элемента
Впервые магний выделил (1808) англ. химик и физик Г. Дэви. Металлический магний получил (1829) франц. химик А. Бюсси действием паров калия на расплавленный хлорид магния.
Промышленное производство магния электролитическим способом началось в Германии в конце 19 в.
Магний принадлежит к числу элементов, наиболее распространенных в земной коре.
Интересный факт про магний: металл омолаживает организм, за счет предотвращения отложений извести в органах и тканях, что характерно для стареющего тела.
Магний в земной коре
Его содержание около 2,4%. В свободном виде в природе не встречается, находится в виде соединений — силикатов, хлоридов, карбонатов и сульфатов.
Для произ-ва магния используют гл. образом магнезит, доломит и карналлит. Большие запасы магний в виде хлористых солей содержатся в морской и соленой воде озер.
Земная кора состоит в общей сложности из 2 процентов элемента магния. Кроме того, он входит в десятку самых распространенных металлов, найденных в слоях земли.
Кроме того, это самый распространенный металл, присутствующий в морской воде. Присутствие магния можно наблюдать в таких областях, как соляные слои и рассолы.
За последние несколько лет магний привел к нескольким открытиям. Он обеспечил множественные возможные применения также.
В результате это один из самых универсальных металлов, когда-либо открытых в области науки и химии.
Физические свойства магния
Кристаллическая решетка магния гексагональная плотноупакованная с периодами (температура 25° С) а = 3,2030 А и с = 5, 2002 А; ат. радиус для координационного числа 12 равен 1,60 А, ионный радиус Mg2+ равен 0,74 А.
Плотность (т-ра 20° С) 1,74 г/см3, в жидком состоянии (т-ра 700° С) ; 1,54 г/см3; tпл 650° С; tкип 1107° С; удельная теплоемкость (т-ра 20— 100° С)] 0,246 кал /г · град.
Температурный коэффициент линейного расширения (температура 25° С) 26 · 10 · 6 град-1; удельное электрическое сопротивление (т-ра 20° С) 4,47 · 10 ом · см.
Металлический магний парамагнитен. Предел прочности в литом состоянии 12,0, в деформированном 20,0 кгс/мм2; предел текучести в литом состоянии 3,0, в деформированном 9,0 кгс/мм2.
Относительное удлинение в литом состоянии 8,0, в деформированном 12,0%; НВ в литом состоянии 30,0, в деформированном 36,0; модуль норм, упругости 4500 кгс/мм2, модуль сдвига 1820 кгс/мм2.
Предел усталости отожженного магния при базе 5 · 108 равен 6,3 кгс/мм2.
Прочностные св-ва магния повышают нагартовкой.
Организм взрослого человека содержит около 20 грамм магния. Для сравнения кальция он содержит около 1000 грамм, поэтому даже небольшое отклонение от нормы может в той или иной степени сказываться на здоровье человека.
Химические свойства магния
Магний— химически активный металл. На воздухе окисляется с образованием на поверхности окисной пленки из MgO. Дистиллированная холодная вода на магний почти не действует.
Кипящую воду магний разлагает энергично. В морской и минеральной воде разрушается. В водных растворах большинства минеральных кислот растворяется.
Стоек в растворах плавиковой и хромовой к-т, соды, едких щелочей.
А также в бензине, керосине и минер, маслах, вследствие чего может быть использован для изготовления трубопроводов, баков и цистерн для перевозки и хранения этих жидкостей.
Магний растворяет в больших количествах водород. При т-ре кристаллизации в жидком магний растворяется около 50 см3 /100 г водорода, а в твердом около 20 см3/100 г.
При т-ре 500— 600° С магний вступает во взаимодействие с серой, образуя сульфид магния, при т-ре 660—700° С — с азотом, образуя нитрид магния.
Только магний, горящий при очень высокой температуре, может гореть в двуокиси углерода, разлагая её и тем самым восстанавливая углерод:
2Mg + CO2 = 2MgO + C
Сплавы магния с металлами
Со многими металлами образует твердые растворы и хим. соединения. Медь, железо и никель сильно снижают его коррозионную стойкость.
Магналии это сплав магния с алюминием, характеризуются высокой пластичностью и коррозионной стойкостью во влажном и морском климате, хорошей свариваемостью, легко поддаются обработке резанием.
Поэтому содержание железа в техническом магнием не должно превышать 0,040, меди 0,005 и никеля 0,001%.
Содержание натрия не должно превышать 0,01, а калия 0,005%.
Введение небольшого количества бериллия (0,005 — 0,02%) почти полностью исключает его воспламенение при нагреве на воздухе до точки плавления, сильно снижает окисляемость при плавке и литье.
Цирконий сильно измельчает зерно магния, повышает мех. св-ва и коррозионную стойкость.
Для защиты от коррозии на поверхность магния наносят тончайшие окисные пленки или лакокрасочные покрытия.
Хорошие результаты дает покрытие эпоксидными пленками.
Получение магния
Металлический магний получают электролитическим (около 70% общего произ-ва) и термическими (около 30%) способами.
Магний содержащие минералы подвергают химическому анализу, в результате качественной реакции на магний определяют его количество в соединении.
Электролитический способ заключается в получении хлорида магния из исходного сырья и его электролизе.
Термические способы (силикотермический, карбидо-термический) заключаются в восстановлении магния из обожженного магнезита или доломита.
Первичный магний, полученный электролизом или термическими способами, подвергают рафинированию (рафинирование магния флюсами).
Разработаны также способы получения более чистого магния, что позволило повысить пластичность и коррозионную стойкость металла и сплавов на его основе.
Пластичность металла мала. Обработку магния давлением проводят при повышенной т-ре.
Прессование магния и его сплавов осуществляют при т 300—480° С (в зависимости от состава сплава) с небольшими скоростями — 0,5 — 3 м/мин, прокатку проводят при т-ре выше 34° С и заканчивают при т-ре 225—250° С.
Холодную прокатку ведут с промежуточными отжигами. Для ковки и штампования используют закрытые штампы и фигурные бойки.
Применение
Из-за большой хим. активности к кислороду магний применяют в качестве раскислителя в произ-ве стали и цветных сплавов.
Для получения трудно-восстанавливаемых металлов (титана, циркония, ванадия, урана, хрома и др.) вытеснением их из соединений.
Кроме того, его используют для получения высокопрочного модифицированного чугуна.
В химической пром-сти порошкообразный магний применяют для обезвоживания органических веществ (спирта, анилина и др.), а также для получения магнийорганических соединений.
Магний в порошкообразном виде и в виде ленты горит ослепительно белым пламенем, что находит практическое применение в пиротехнике.
В фотографии (для моментальных съемок), в военной технике (сигнальные ракеты, зажигательные бомбы и др.).
Магний склонен к воспламенению, вследствие чего плавку ведут в железных тиглях под слоем покровного флюса.
На основе магния созданы сплавы с особыми физ. и хим. св-вами, сплавы с высокой демпфирующей способностью, сплавы для протекторной и катодной защиты и др.
Первичный магний выпускают марок Мg 90 (не менее 99,90% Mg), Мг95 (не менее 99,95% Mg) и Мг96 (не менее 99,96% Mg) в виде чушек массой 8,0 ±1,0 кг.
Большую часть металлического магния применяют для произ-ва магния сплавов, используют его также для легирования алюминия сплавов.
Свойства магния
Магний имеет серебристо белый цвет , на воздухе покрывается тонкой защитной плёнкой которая защищает от дальнейшего окисления металла.
Имеется существенное отличие в активности по отношению к неметаллам , воде и кислотам.
При взаимодействии с водой с начало образует оксид, затем при гидратации даёт гидроксид магния :
Mg + H2O= MgO + H2↑
MgO + H2O = Mg( OH )2↑
Гидроксид магния не растворяется в щелочах , но растворяется в воде в присутствии солей аммония , вследствие образования мало-диссоциированного гидроксида аммония:
Mg(OH)2 + 2NH4Cl → MgCl2 + 2NH4OH
Магний с водой реагирует очень медленно , причём реакция усиливается при нагревании .
Магний и его оксиды образуют с кислотами соответствующие соли:
Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑
MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O
Mg(OH ) + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + 2H2O
Сульфаты,карбонаты и фосфаты в воде растворимы очень плохо , а хлориды , бромиды , йодиды и нитраты — хорошо.
Сульфиды магния малорастворимы в воде и сильно гидролизуются.
Гидрокарбонаты известны только в водных растворах и образуются из карбонатов:
MgCO3 +H2O + CO2 ⇄ Mg(HCO3)2
при нагревании растворов гидрокарбонатов происходит их разложение с осаждением карбонатов:
Mg(HCO3)2 = MgCO3 + CO2 + H2O
Соединения магния с азотом называются нитридами. Они образуются при нагревании метала до 900°C в атмосфере азота:
3Mg + N2 = Mg3N2
и разлагаются с водой по реакции:
Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3
- Магний считается одним из основных элементов в периодической таблице. С атомным весом как 24.305, он является членом семейства щелочноземельных металлов. Он встречается в виде комплексных соединений, таких как английская соль, магнезия, магнезиты, оксиды, гидроксиды и т. д.
- Магний является восьмым наиболее распространенным элементом в земной коре. Тем не менее, он производится электролизом расплавленного хлорида магния, коммерчески. Это соединение получают из морской воды.
- Металл имеет серебристо-белый вид и легко воспламеняется в присутствии воздуха. Он легкий, но прочный по составу. Тем не менее, элемент имеет плотность 1,738 г/мл; это указывает на то, что, хотя он легкий, но впоследствии может утонуть в воде. Поверхность Mg покрыта тонким слоем оксидов. Этот оксид обеспечивает хорошую защиту поверхности металла от частиц воздуха.
- Элемент Mg также производит яркое белое пламя, когда он воспламеняется в присутствии воздуха. Металлы также демонстрируют высокую вероятность реакционной способности по отношению к галогенным элементам, таким как бром, хлор и т. д., И образуют соединения магния.
- Металл также легко воспламеняется. В результате он используется в производстве бомб и оружия.
Часто задаваемые вопросы ответы про магний?
Каковы источники магния?
Магний в изобилии содержится в природных ресурсах. Он встречается в земной коре, а также присутствует в пище, которую мы потребляем.
Продукты питания, такие как бобовые, шпинат, орехи, семена и т. д., богаты магнием. Он необходим для здоровья человеческого тела и особенно костей.
В результате мы можем сказать, что источники магния разбросаны в разных областях вокруг нас
Металл также находится в морской воде и других смежных областях.
Почему открытие магния считается важной вехой в химии?
Mg элемент является важным и обильным металлом, который используется во многих областях. Это потому, что он существует в виде различных соединений.
Эти соединения обладают свойствами комбинированных элементов. Таким образом, результирующие свойства больше, чем у одного элемента.
Следовательно, это замечательный элемент, когда-либо открытый в области науки. Открытие элемента магния обеспечило ключевые аспекты в дальнейших экспериментах и открытиях.
Какой металл магний?
Магний — металл серебристо-белого цвета с гексагональной решёткой, обладает металлическим блеском; пространственная группа P63/mmc, параметры решётки a = 0,32029 нм, c = 0,52000 нм, Z = 2.
При обычных условиях поверхность магния покрыта довольно прочной защитной плёнкой оксида магния MgO.
Какая степень окисления у магния?
Преобладающая степень окисления (+2) для магния обусловлена его электронной конфигурацией, энергиями ионизации и размерами атома.
Степень окисления (+3) невозможна, так как третья энергия ионизации составляет для магния 7733 кДж моль–1.
Какая молярная масса магния?
Молярная масса (в кг/моль) = Mr[Mg] : 1000 = 24.305 : 1000 = 0.02431 кг/моль.