Magnesiumgeschiedenis, structuur, eigenschappen, reacties, gebruik

Hij magnesium Het is een alkalinemother metaal dat tot groep 2 van het periodieke tabel behoort. Het atoomnummer is 12 en wordt weergegeven met het mg chemische symbool. Het is het achtste meest voorkomende element in de aardkorst, ongeveer 2,5% van hetzelfde.

Dit metaal, net als zijn paprika's en alkalische metalen, wordt niet in de natuur gevonden in een inheemse toestand, maar wordt gecombineerd met andere elementen om talloze verbindingen te vormen die aanwezig zijn in rotsen, zeewater en pekel.

Everyday Objects gemaakt met magnesium. Bron: Wikipedia Firetwister.

Magnesium maakt deel uit van mineralen zoals dolomiet (calcium- en magnesiumcarbonaat), magnesiet (magnesiumcarbonaat), carnaliet (magnesiumchloride en hexahydraatkalium), Brucita (magnesiumhydroxide) en in silicaten zoals talk de olivino.

De rijkste natuurlijke bron voor zijn uitbreiding is de zee die een overvloed van 0,13%heeft, hoewel het grote zoutmeer (1,1%) en de Dode Zee (3,4%) een concentratie van grote magnesium hebben. Er zijn Salmuelas met een hoog gehalte ervan, dat wordt geconcentreerd door verdamping.

De naam van magnesium is waarschijnlijk afgeleid van Magnesita, gevonden in Magnesia, in het Tessaly -gebied, het oude gebied van Griekenland. Hoewel, er is op gewezen dat magnetiet en mangaan in dezelfde regio werden gevonden.

Magnesium reageert sterk met zuurstof bij temperaturen boven 645 ºC. Ondertussen brandt magnesiumstof in de droge lucht, waardoor een intens wit licht uitgezonden. Om deze reden werd het gebruikt als een lichtbron in fotografie. Momenteel wordt deze eigenschap nog steeds gebruikt in pyrotechniek.

Het is een primair element voor levende wezens. Het is bekend dat het een cofactor is voor meer dan 300 enzymen, waaronder verschillende enzymen van glycolyse. Dit is een essentieel proces voor levende wezens voor hun relatie met ATP -productie, de belangrijkste cellulaire energiebron.

Het maakt ook deel uit van een complex vergelijkbaar met de hemo van hemoglobine, aanwezig in chlorofyl. Dit is een pigment dat tussenbeide komt in de realisatie van fotosynthese.

[TOC]

Geschiedenis

Herkenning

Joseph Black, een Schotse chemicus, herkende in 1755 hem als een element, en demonstreerde experimenteel dat het anders was dan calcium, metaal waarmee ze hem verwarden.

In dit opzicht schreef Black: "We zien door het experiment dat Magnesia Alba (magnesiumcarbonaat) een verbinding is van een eigenaardig land en vaste lucht".

Isolatie

In 1808 slaagde Sir Humprey Davy erin het te isoleren met behulp van elektrolyse om een ​​amalgaam van magnesium en kwik te produceren. Hij slaagde door zijn natte sulfaatzout te elektroleren met het gebruik van kwik als een kathode. Vervolgens verdampte hij het kwik van La Malgama door opwarming, waardoor het magnesiumresidu achterblijft.

NAAR. Bussy, een Franse wetenschapper, slaagde erin het eerste metalen magnesium te produceren in 1833. Om dit te doen, produceerde Bussy de reductie van gesmolten magnesiumchloride met metalen kalium.

In 1833 gebruikte de Britse wetenschapper Michael Faraday voor het eerst de elektrolyse van magnesiumchloride voor de isolatie van dit metaal.

Productie

In 1886 gebruikte het Duitse bedrijf Aluminium und Magnesiumfabrik Hemelingen de sannalitische elektrolyse (Mgcl₂· KCL · 6H₂O) gesmolten om magnesium te produceren.

Hemelingen, geassocieerd met het Farbe Industrial Complex (Ig Farben), slaagde erin om een ​​techniek te ontwikkelen om grote hoeveelheden gesmolten magnesiumchloride te produceren om het in te dienen aan elektrolyse voor de productie van magnesium en chloor.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog begonnen Dow Chemical Company (VS) en Magnesium Elekton Ltd (VK), elektrolytische vermindering van zeewater; Pumada van Galveston Bay, Texas en in de Noordzee naar Hartlepool, Engeland, voor de productie van magnesium.

Tegelijkertijd wordt in Ontario (Canada) een techniek gemaakt om deze te produceren op basis van het L -proces. M. Pidgeon. De techniek bestaat uit de thermische reductie van magnesiumoxide met silicaten bij externe ontstekingsrendementen.

Magnesium elektronische structuur en configuratie

Magnesium kristalliseert in een compacte zeshoekige structuur, waarbij elk van zijn atomen is omgeven door twaalf buren. Dit maakt het dicht dan andere metalen, zoals lithium of natrium.

De elektronische configuratie is [ne] 3s², Met twee valentie -elektronen en tien in interne laag. Door een extra elektron te hebben in vergelijking met natrium, wordt de metaalbinding sterker.

Dit komt omdat het atoom kleiner is en de kern nog een proton heeft; Daarom oefenen ze een groter effect van aantrekkingskracht uit op de elektronen van de aangrenzende atomen, die de afstanden daartussen samenvoegt. Aangezien er twee elektronen zijn, is de resulterende 3S -band ook vol en kan het nog meer de aantrekkingskracht van de kernen voelen.

Kan u van dienst zijn: chemisch element

Dan zitten MG -atomen uiteindelijk een dicht zeshoekig kristal en met een sterke metalen binding. Dit verklaart zijn veel grotere fusiepunt (650 ° C) dan natrium (98 ºC).

Alle 3's orbitalen van alle atomen en hun twaalf buren overlappen elkaar in alle richtingen in het glas, en de twee elektronen gaan terwijl twee anderen komen; Dus op, zonder mg kationen kunnen ontstaan²⁺.

Oxidatienummers

Magnesium kan twee elektronen verliezen wanneer het verbindingen vormt en als het MG -kation blijft²⁺, dat is isolectronisch tot nobel neongas. Bij het overwegen van zijn aanwezigheid in een verbinding is het oxidatienummer van het magnesium +2.

Aan de andere kant, en hoewel minder gebruikelijk, kan het MG -kation worden gevormd⁺, die slechts een van de twee elektronen heeft verloren en isolectronisch is voor natrium. Wanneer de aanwezigheid ervan in een verbinding wordt verondersteld, wordt gezegd dat magnesium een ​​oxidatienummer van +1 heeft.

Eigenschappen

Fysiek uiterlijk

Heldere witte vaste stof in zijn puurste toestand, voordat ze oxideren of reageren met natte lucht.

Atoom massa

24,304 g/mol.

Smeltpunt

650 ºC.

Kookpunt

1.091 ºC.

Dikte

1,738 g/cm³ op kamertemperatuur. En 1.584 g/cm³ tot de smelttemperatuur; dat wil zeggen, de vloeibare fase is minder dicht dan de vaste stof, zoals bij de overgrote meerderheid van verbindingen of stoffen.

Fusiewarmte

848 kJ/mol.

Verdampingswarmte

128 kJ/mol.

Molaire caloriecapaciteit

24.869 J/(mol · k).

Dampdruk

Bij 701 K: 1 PA; dat wil zeggen, uw stoomdruk is erg laag.

Elektronegativiteit

1.31 op de Pauling -schaal.

Ionisatieenergie

Eerste ionisatieniveau: 1.737,2 kJ/mol (mg⁺ gasvormig)

Tweede ionisatieniveau: 1.450,7 kJ/mol (mg²⁺ Gasvormig, en vereist minder energie)

Derde ionisatieniveau: 7.732.7 kJ/mol (mg³⁺ Gaseus en vereist veel energie).

Atomaire radio

160 uur.

Radiocovolent

141 ± 17 pm

Atoomvolume

13,97 cm³/mol.

Thermische expansie

24,8 µm/m · K bij 25 ° C.

Warmtegeleiding

156 w/m · k.

Elektrische weerstand

43,9 nω · m bij 20 ºC.

Elektrische geleidbaarheid

22.4 × 10⁶ S · cm³.

Hardheid

2,5 op de mohs -schaal.

Nomenclatuur

Metallisch magnesium mist andere toegeschreven namen. De verbindingen zijn, omdat ze in de meesten een oxidatienummer van +2 hebben, worden genoemd met behulp van de voorraadnomenclatuur zonder de noodzaak om dit nummer uit te drukken tussen haakjes.

MGO is bijvoorbeeld magnesiumoxide en geen magnesiumoxide (ii). Volgens de systematische nomenclatuur wordt de vorige verbinding: magnesiummonoxide en niet -monomagnesiummonoxide.

Hetzelfde gebeurt aan de zijkant van de traditionele nomenclatuur als bij de nomenclatuurvoorraad: de namen van de verbindingen eindigen op dezelfde manier; dat wil zeggen, met het achtervoegsel -ico. MGO is dus magnetisch oxide, volgens deze nomenclatuur.

Van de rest kunnen de andere verbindingen al dan niet gemeenschappelijke of mineralogische namen hebben, of bestaan ​​ze uit organische moleculen (organomagnesiumverbindingen), waarvan de nomenclatuur afhankelijk is van de moleculaire structuur en de alquilicale substituenten (r) of arlic (ar) (ar).

Wat betreft organomagnesiumverbindingen, zijn bijna alle Grignard -reagentia met de RMGX algemene formule. Bijvoorbeeld brmgch₃ Het is metil magnesiumbromide. Merk op dat de nomenclatuur niet zo ingewikkeld lijkt in een eerste contact .

Vormen

Legeringen

Magnesium wordt gebruikt in legeringen omdat het een lichtmetaal is, voornamelijk gebruikt in aluminiumlegeringen, wat de mechanische kenmerken van dit metaal verbetert. Het is ook gebruikt in legeringen met ijzer.

Het heeft het gebruik ervan in legeringen echter afgewezen vanwege de neiging om bij hoge temperaturen te lopen.

Mineralen en verbindingen

Vanwege zijn reactiviteit wordt het niet gevonden in de cortex van de aarde in een native of elementaire vorm. Het maakt eerder deel uit van talloze chemische verbindingen, die zich in ongeveer 60 bekende mineralen bevinden.

Een van de meest voorkomende magnesiummineralen zijn:

-Dolomita, een calcium- en magnesiumcarbonaat, MGCO₃·Dief₃

-Magnesita, een magnesiumcarbonaat, caco₃

-Brucita, een magnesiumhydroxide, mg (OH)₂

-Scannalita, een magnesium- en kaliumchloride, mgcl₂· KCl · H₂OF.

Bovendien kan het in de vorm van andere mineralen zijn, zoals:

-Kieserita, een magnesiumsulfaat, MGSO₄· H₂OF

-Forsterita, een magnesiumsilicaat, mgsio₄

-Chrystyl of asbest, een ander magnesiumsilicaat, mg₃Ja₂OF₅(OH)₄

-TALC, MG₃Ja₁₄OF₁₁₀(OH)₂.

Isotopen

Magnesium wordt in de natuur gevonden als een combinatie van drie natuurlijke isotopen: ²⁴Mg, met 79% overvloed; ²⁵Mg, met 11% overvloed; en de ²⁶Mg, met 10% overvloed. Bovendien zijn er 19 kunstmatige radioactieve isotopen.

Biologisch papier

Glycolyse

Magnesium is een essentieel element voor alle levende wezens. Mensen hebben een dagelijkse inname van 300 - 400 mg magnesium. Het lichaamsgehalte is tussen 22 en 26 g, in een volwassen mens, voornamelijk geconcentreerd op het botskelet (60%).

Kan u van dienst zijn: turbidimetrie

Glycolyse is een sequentie van reacties waarbij glucose wordt omgezet in pyruvinezuur, met een netto productie van 2 ATP -moleculen. Het kinase -pyruvaat, hexoquinase en de kinasefosfofructie, zijn onder andere enzymen van de glycolyse die Mg als een activator gebruiken.

DNA

Het DNA wordt gevormd door twee nucleotideketens die negatief geladen fosfaatgroepen in hun structuur hebben; Daarom ervaren DNA -ketens elektrostatische afstoting. Na ionen⁺, K⁺ en mg²⁺, Negatieve ladingen neutraliseren, het vermijden van de dissociatie van ketens.

ATP

Het ATP -molecuul heeft fosfaatgroepen met negatief geladen zuurstofatomen. Onder de aangrenzende zuurstofatomen is er een elektrische afstoting die het ATP -molecuul zou kunnen splitsen.

Dit gebeurt niet omdat magnesium interageert met aangrenzende zuurstofatomen en een chelato vormt. Er wordt gezegd dat ATP-MG de actieve vorm van ATP is.

Fotosynthese

Magnesium is essentieel voor fotosynthese, centraal proces bij het gebruik van energie door planten. Het maakt deel uit van het chlorofyl, dat zich presenteert in een structuur vergelijkbaar met de zoomgroep van hemoglobine; Maar met een magnesiumatoom in het midden in plaats van een ijzer.

Chlorofyl absorbeert lichte energie en gebruikt het in fotosynthese om koolstofdioxide en glucose- en zuurstofdioxide om te zetten. Glucose en zuurstof worden vervolgens gebruikt in de energieproductie.

Organisme

Een afname van de plasmamagnesiumconcentratie wordt geassocieerd met spierspasmen; cardiovasculaire ziekten, zoals hypertensie; diabetes, osteoporose en andere ziekten.

Het magnesiumion komt tussenbeide in de regulatie van het functioneren van calciumkanalen in zenuwcellen. Bij hoge concentraties blokkeer het calciumkanaal. Integendeel, een afname van calcium produceert een zenuwactivatie door calcium in cellen te laten binnenkomen.

Dit zou de spasmen en samentrekking van de spiercellen van de wanden van de belangrijkste bloedvaten verklaren.

Waar is en productie

Magnesium wordt niet in de natuur gevonden in een elementaire toestand, maar maakt deel uit van ongeveer 60 mineralen en talloze verbindingen, gelegen in de zee, rotsen en Salmueras.

De zee heeft een magnesiumconcentratie van 0,13%. Vanwege de uitbreiding is de zee het belangrijkste wereldreservoir van magnesium. Andere magnesiumreservoirs zijn het Great Salt Lake (VS), met een magnesiumconcentratie van 1,1%en de Dode Zee, met een concentratie van 3,4%.

Dolomiet- en magnesiet -magnesiummineralen worden uit hun aderen geëxtraheerd met behulp van traditionele mijnbouwmethoden. Ondertussen worden in de Sannalite -oplossingen gebruikt waarmee de andere zouten naar de oppervlakte kunnen gaan, waardoor de sannalite op de achtergrond wordt gehouden.

De Salmuelas die magnesium bevatten, zijn geconcentreerd in vijvers met behulp van zonne -verwarming.

Magnesium wordt verkregen door twee methoden: elektrolyse en thermische reductie (Pidgeon -proces).

Elektrolyse

In elektrolyseprocessen gesmolten zouten die of watervrij magnesiumchloride bevatten, worden gedeeltelijk gedehydrateerd watervrij magnesiumchloride gebruikt, of gesnaliet minerale anhydra. In sommige omstandigheden wordt kunstmatig gebruikt om de besmetting van natuurlijke sannraliet te vermijden.

U kunt ook magnesiumchloride verkrijgen volgens de procedure die is ontworpen door de Dow Company. Water wordt gemengd in een flocculator met de enigszins gecalcineerde dolomieterts.

Het magnesiumchloride in het mengsel wordt omgezet in mg (OH)₂ Door de toevoeging van calciumhydroxide, volgens de volgende reactie:

Mgcl₂    +     CA (oh)₂    → mg (oh)₂       +        Splitsen₂

Steekheid magnesiumhydroxide wordt behandeld met zoutzuur, waardoor magnesium- en waterchloride wordt geproduceerd, volgens de gechematiseerde chemische reactie:

Mg (oh)₂     +       2 HCl → MGCL₂     +       2 H₂OF

Vervolgens wordt magnesiumchloride onderworpen aan een uitdrogingsproces om 25% hydratatie te bereiken, waardoor uitdroging wordt voltooid tijdens het gieterijproces. Elektrolyse wordt uitgevoerd bij een temperatuur die varieert tussen 680 en 750 ºC.

Mgcl₂      → Mg+Cl₂

Het diatomee chloor wordt gegenereerd in de anode en gesmolten magnesium drijft in de bovenkant van de zouten, waar het wordt verzameld.

Thermische reductie

Magnesiumkristallen afgezet met hun dampen. Bron: Warut Roonguthai [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)] In het pidgeon-proces wordt de grond en gecalcineerde dolomiet gemengd met fijngemalen ferrosilicio en geplaatst in cilindrische nikkel-chroom-hydro. De retrazes worden in een oven geplaatst en zijn in serie met condensatoren die zich buiten de oven bevinden.

Kan u van dienst zijn: van der Waals Forces

De reactie treedt op bij een temperatuur van 1200 ºC en bij een lage druk van 13 pa. Magnesiumkristallen trekken zich terug uit condensors. Het geproduceerde uitschot wordt verzameld uit de achtergrond van de rendementen.

2 Cao +2 MGO +Si → 2 mg (gas) +CA₂SIO₄ (menselijk afval)

Calcium- en magnesiumoxiden worden geproduceerd door de calcinatie van calcium- en magnesiumcarbonaten aanwezig in Dolomita.

Reacties

Magnesium reageert krachtig met zuren, vooral met oxacides. De reactie met salpeterzuur produceert magnesiumnitraat, mg (nee₃))₂. Op dezelfde manier reageert het met zoutzuur om magnesium- en waterstofgaschloride te produceren.

Magnesium reageert niet met alkalis, zoals natriumhydroxide. Bij kamertemperatuur is een laag magnesiumoxide bedekt, onoplosbaar in water, wat het beschermt tegen corrosie.

Vormen chemische verbindingen, onder andere elementen, met chloor, zuurstof, stikstof en zwavel. Het is zeer reactief met zuurstof bij hoge temperaturen.

Toepassingen

- Elementair magnesium

Legeringen

Magnesiumlegeringen zijn gebruikt in vliegtuigen en auto's. De laatste hebben een vereiste voor de bestrijding van uitspraken van verontreinigende stoffen, een vermindering van het gewicht van motorvoertuigen.

Magnesiumtoepassingen zijn gebaseerd op hun lage gewicht, hoge weerstand en het gemak van productielegeringen. Toepassingen zijn handgereedschap, sportartikelen, camera's, apparaten, bagageframes, auto -onderdelen, artikelen voor de ruimtevaartindustrie.

Magnesiumlegeringen worden ook gebruikt bij de productie van ruimtelijke vliegtuigen, raketten en satellieten, evenals fotogravure.

Metallurgie

Magnesium wordt in kleine hoeveelheid toegevoegd aan gesmolten wit ijzer, wat de weerstand en de kneedbaarheid daarvan verbetert. Bovendien wordt magnesium gemengd met kalk geïnjecteerd in vloeibaar hoog ovenijzer, waardoor de mechanische eigenschappen van staal worden verbeterd.

Magnesium komt tussenbeide in de productie van titanium, uranium en hafnio. Het fungeert als een reductiemiddel op titaniumtetrachloride, in het Kroll -proces, om het titanium te ontstaan.

Elektrochemie

Magnesium wordt gebruikt in een droge stapel en werkt als de anode en zilverchloride zoals de kathode. Wanneer magnesium in elektrisch contact wordt geplaatst met staal in aanwezigheid van water, is het op een offerbare manier corroderen, waardoor intact staal achterblijft.

Dit type stalen bescherming is aanwezig in schepen, opslagtanks, boilers, brugstructuren, enz.

Pyrotechniek

Magnesium in stof of strips brandwonden, die een zeer intens wit licht uitzenden. Deze woning is gebruikt in militaire pyrotechniek om branden of verlichting door fakkels te produceren.

De fijn verdeelde vaste stof is gebruikt als brandstofcomponent, vooral in vaste propellers voor raketten.

- Verbindingen

Magnesiumcarbonaat

Het wordt gebruikt als thermische isolator voor ketels en pijpen. Omdat het hygroscopisch en in water oplosbaar is, wordt het gebruikt om te voorkomen dat gewone zout compacteren in zoutschudders en stroomt niet goed tijdens het kruiden van voedsel.

Magnesium hydroxide

Het heeft een aanvraag als brandvertrager. Opgelost in water vormt de goed bekende melk van magnesia, witachtige suspensie die is gebruikt als antacidid en laxerend.

Magnesium chloride

Het wordt gebruikt bij de productie van cement voor vloeren met hoge sterkte, evenals additief in textielproductie. Bovendien wordt het gebruikt als een sojamelk -vlokmiddel voor de productie van de tofu.

Magnesium oxide

Het wordt gebruikt bij de productie van vuurvaste bakstenen om te weerstaan ​​aan hoge temperaturen en als thermische en elektrische isolator. Het wordt ook gebruikt als laxerend en antacida.

Magnesiumsulfaat

Het wordt industrieel gebruikt om cement en meststoffen te maken, gebruind en geverfd. Het is ook een droogmiddel. Epsom Salt, MGSO₄· 7h₂Of het wordt gebruikt als een purgeermiddel.

- Mineralen

talkpoeder

Je hebt als een lager hardheidspatroon (1) op de MOHS -schaal. Het dient als het invullen van papier- en kartonnen productie, evenals het voorkomen van irritatie en hydratatie van de huid. Het wordt gebruikt bij de productie van warmte -resistente materialen en als basis van veel cosmetica -gebruik poeders.

Chrystyl of asbest

Het is gebruikt als thermische isolator en in de bouwsector voor dakproductie. Momenteel wordt het niet gebruikt omdat het de longkankerverscheurende vezels zijn.

Referenties

1. Mathews, c. K., Van Holde, K. EN. En ahern, k. G. (2002). Biochemie. 3^was Editie. Redactioneel Pearson Education, s.NAAR.
2. Wikipedia. (2019). Magnesium. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
3. Clark J. (2012). Metaalbinding. Hersteld van: chemguide.co.Uk
4. Romp a. W. (1917). De kristalstructuur van magnesium. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 3 (7), 470-473. Doi: 10.1073/pnas.3.7.470
5. Timothy P. Hanusa. (7 februari 2019). Magnesium. Encyclopædia Britannica. Hersteld van: Britannica.com
6. Hangzhoum Network Technology Co. (2008). Magnesium. Hersteld van: lookchem.com