Магний

(лат. Magnesium) Mg, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 12, атомная масса 24,305. Природный М. Состоит из трёх стабильных изотопов. 24Mg (78,60% ), 25Mg (10,11%) и 26Mg (11,29%). М. Открыт в 1808 Г. Дэви, который подверг электролизу с ртутным катодом увлажнённую магнезию (давно известное вещество). Дэви получил амальгаму, а из неё после отгонки ртути — новый порошкообразный металл, названный магнием. В 1828 французский химик А. Бюсси восстановлением расплавленного хлорида М. Парами калия получил М. В виде небольших шариков с металлическим блеском. Распространение в природе. М. — характерный элемент мантии Земли, в ультраосновных породах его содержится 25,9% по массе. В земной коре М.

Меньше, средний кларк его 1,87%. Преобладает М. В основных породах (4,5%), в гранитах и других кислых породах его меньше (0,56%). В магматических процессах Mg2+ — аналог Fe2+, что объясняется близостью их ионных радиусов (соответственно 0,74 и 0,80 Å). Mg2+ вместе с Fe2+ входит в состав оливина, пироксенов и других магматических минералов. Минералы М. Многочисленны — силикаты, карбонаты, сульфаты, хлориды и другие (см. Магниевые руды). Более половины из них образовались в биосфере — на дне морей, озёр, в почвах и т. Д. Остальные связаны с высокотемпературными процессами. В биосфере наблюдается энергичная миграция и дифференциация М. Здесь главная роль принадлежит физико-химическим процессам — растворению, осаждению солей, сорбции М.

Глинами. М. Слабо задерживается в биологическом круговороте на континентах и с речным стоком поступает в океан. В морской воде в среднем 0,13% М. — меньше, чем натрия, но больше всех других металлов. Морская вода не насыщена М. И осаждения его солей не происходит. При испарении воды в морских лагунах в осадках вместе с солями калия накапливаются сульфаты и хлориды М. В илах некоторых озёр накапливается доломит (например, в озере Балхаш). В промышленности М. Получают в основном из доломитов, а также из морской воды. Физические и химические свойства. Компактный М. — блестящий серебристо-белый металл, тускнеющий на воздухе вследствие образования на поверхности окисной плёнки. М. Кристаллизуется в гексагональной решётке, а = 3,2028 Å, с = 5,1998 Å.

Атомный радиус 1,60 Å, ионный радиус Mg2+ 0,74 Å. Плотность М. 1,739 г/см3 (20 °С). Tпл 651 °С. Tkип 1107 °С. Удельная теплоёмкость (при 20 °С) 1,04×103 дж/(кг·К), то есть 0,248 кал/(г·°С). Теплопроводность (20 °С) 1,55×102 вт/(м·К), то есть 0,37 кал/(см·сек·°С). Термический коэффициент линейного расширения в интервале 0—550 °С определяется из уравнения 25,0×10-6 + 0,0188 t. Удельное электрическое сопротивление (20 °С) 4,5×10-8 ом·м (4,5 мком·см). М. Парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость + 0,5×10-6, М. — относительно мягкий и пластичный металл. Его механические свойства сильно зависят от способа обработки. Например, при 20 °С свойства соответственно литого и деформированного М. Характеризуются следующими величинами.

Твёрдость по Бринеллю 29,43×107 и 35,32× 107 н/м2 (30 и 36 кгс/мм2), предел текучести 2,45×107 и 8,83×107 н/м7 (2,5 и 9,0 кгс/мм2), предел прочности 11,28×107 и 19,62×107н/м2 (11,5 и 20,0 кгс/мм2), относительное удлинение 8,0 и 11,5%. Конфигурация внешних электронов атома М. 3s2. Во всех стабильных соединениях М. Двухвалентен. В химияеском отношении М. — весьма активный металл. Нагревание до 300—350 °C не приводит к значительному окислению компактного М., так как поверхность его защищена окисной плёнкой, но при 600—650 °C М. Воспламеняется и ярко горит, давая Магния окись и отчасти нитрид Mg3N2. Последний получается и при нагревании М. Около 500 °С в атмосфере азота. С холодной водой, не насыщенной воздухом, М. Почти не реагирует, из кипящей медленно вытесняет водород.

Реакция с водяным паром начинается при 400 °C. Расплавленный М. Во влажной атмосфере, выделяя из H2O водород, поглощает его. При застывании металла водород почти полностью удаляется. В атмосфере водорода М. При 400—500 °C образует MgH3. М. Вытесняет большинство металлов из водных растворов их солей. Стандартный электродный потенциал Mg при 25 °С — 2,38 в. С разбавленными минеральными кислотами М. Взаимодействует на холоду, но в плавиковой кислоте не растворяется вследствие образования защитной плёнки из нерастворимого фторида MgF2. В концентрированной H2SO4 и смеси её с HNO3 М. Практически нерастворим. С водными растворами щелочей на холоду М. Не взаимодействует, но растворяется в растворах гидрокарбонатов щелочных металлов и солей аммония.

Едкие щёлочи осаждают из растворов солей М. Гидроокись Mg(OH)2, растворимость которой в воде ничтожна. Большинство солей М. Хорошо растворимо в воде, например Магния сульфат. Мало растворимы MgF2, MgCO3 (см. Магния карбонат), Mg3(PO4)2 и некоторые двойные соли. При нагревании М. Реагирует с галогенами, давая галогениды. С влажным хлором уже на холоду образуется MgCl2. При нагревании М. До 500—600 °С с серой или с SO2 и H2S может быть получен сульфид MgS, с углеводородами — карбиды MgC2 и Mg2C3. Известны также силициды Mg2Si, Mg3Si2, фосфид Mg3P2 и другие бинарные соединения. М. — сильный восстановитель. При нагревании вытесняет другие металлы (Be, Al, щелочные) и неметаллы (В, Si, С) из их окислов и галогенидов. М. Образует многочисленные металлоорганические соединения, определяющие его большую роль в органическом синтезе (см.

Магнийорганические соединения). М. Сплавляется с большинством металлов и является основой многих технически важных лёгких сплавов. Получение и применение. В промышленности наибольшее количество М. Получают электролизом безводного хлорида MgCl2 или обезвоженного карналлита KCl×MgCl2×6H2O (см. Магния хлорид). В состав электролита входят также хлориды Na, К, Са и небольшое количество NaF или CaF2. Содержание MgCl2 в расплаве — не менее 5—7%. По мере хода электролиза, протекающего при 720—750 °С, проводят корректировку состава ванны, удаляя часть электролита и добавляя MgCl2 или карналлит. Катоды изготовляют из стали, аноды — из графита. Расплавленный М., всплывающий на поверхность электролита, периодически извлекается из катодного пространства, отделённого от анодного перегородкой, не доходящей до дна ванны.

В состав чернового М. Входят до 2% примесей. Его рафинируют в тигельных электрических печах под слоем флюсов и разливают в изложницы. Лучшие сорта первичного М. Содержат 99,8% Mg. Последующая очистка М. Проводится сублимацией в вакууме. 2—3 сублимации повышают чистоту М. До 99,999%. Анодный хлор после очистки используется для получения безводного MgCl2 из Магнезита, тетрахлорида титана TiCl4 из двухокиси TiO2 и других соединений. Другие способы получения М. — металлотермический и углетермический. По первому брикеты из прокалённого до полного разложения доломита и восстановителя (ферросилиция или силикоалюминия) нагревают при 1280—1300 °С в вакууме (остаточное давление 130—260 н/м2, то есть 1—2 мм рт. Ст.). Пары М. Конденсируют при 400—500 °С.

Для очистки его переплавляют под флюсом или в вакууме, после чего разливают в изложницы. По углетермическому способу брикеты из смеси угля с окисью М. Нагревают в электропечах выше 2100 °С. Пары М. Отгоняют и конденсируют. Важнейшая область применения металлического М. — производство сплавов на его основе (см. Магниевые сплавы). Широко применяют М. В металлотермических процессах получения трудновосстанавливаемых и редких металлов (Ti, Zr, Hf, U и других), используют М. Для раскисления и десульфурации металлов и сплавов. Смеси порошка М. С окислителями служат как осветительные и зажигательные составы. Широкое применение находят соединения М. Лит. Стрелец Х. Л., Тайц А. Ю., Гуляницкий Б. С., Металлургия магния, 2 изд., М., 1960. Ulbmann Encykiopädie der technischen Chemie, 3 Aufl., Bd 12, Münch.

— В., 1960. В. Е. Плющев. Магний в организме. М. — постоянная часть растительных и животных организмов (в тысячных — сотых долях процента). Концентраторами М. Являются некоторые водоросли, накапливающие до 3% М. (в золе), некоторые фораминиферы — до 3,5%, известковые губки — до 4%. М. Входит в состав зелёного пигмента растений — Хлорофилла (в общей массе хлорофилла растений Земли содержится около 100 млрд. Т М.), а также обнаружен во всех клеточных органеллах (См. Органеллы) растений и рибосомах (См. Рибосомы) всех живых организмов. М. Активирует многие ферменты, вместе с кальцием и марганцем обеспечивает стабильность структуры хромосом и коллоидных систем в растениях, участвует в поддержании тургорного давления в клетках.

М. Стимулирует поступление фосфора из почвы и его усвоение растениями, в виде соли фосфорной кислоты входит в состав Фитина. Недостаток М. В почвах вызывает у растений мраморность листа, Хлороз растений (в подобных случаях используют Магниевые удобрения). Животные и человек получают М. С пищей. Суточная потребность человека в М. — 0,3—0,5 г. В детском возрасте, а также при беременности и лактации эта потребность выше. Нормальное содержание М. В крови — примерно 4,3 мг%. При повышенном содержании наблюдаются сонливость, потеря чувствительности, иногда паралич скелетных мышц. В организме М. Накапливается в печени, затем значительная его часть переходит в кости и мышцы. В мышцах М. Участвует в активировании процессов анаэробного обмена углеводов.

Антагонистом М. В организме является кальций. Нарушение магниево-кальциевого равновесия наблюдается при рахите, когда М. Из крови переходит в кости, вытесняя из них кальций. Недостаток в пище солей М. Нарушает нормальную возбудимость нервной системы, сокращение мышц. Крупный рогатый скот при недостатке М. В кормах заболевает так называемой травяной тетанией (мышечные подёргивания, остановка роста конечностей). Обмен М. У животных регулируется гормоном паращитовидных желёз, понижающим содержание М. В крови, и проланом, повышающим содержание М. Из препаратов М. В медицинской практике применяют. Сульфат М. (как успокаивающее, противосудорожное, спазмолитическое, слабительное и желчегонное средство), магнезию жжёную (Магния окись) и карбонат М.

(как щёлочи, лёгкое слабительное). Г. Я. Жизневская..