Magnesium

12 Natrium ← Magnesium → Aluminium Sei ↑ mg ↓ Dass Periodensystem - Erweitertes Periodensystem
Allgemein
Name , Symbol, Zahl	Magnesium, Mg, 12
Chemische Reihe	Erdalkalimetalle
Gruppe, Periode, Block	2, 3, s
Aussehen	Silbrig Weiß
Atommasse	24,3050 (6) g/mol
Elektronenkonfiguration	[ Ja ] 3s zwei
Elektronen pro Schale	2, 8, 2
Physikalische Eigenschaften
Phase	fest
Dichte (nahe RT)	1,738 g·cm −3
Flüssigkeitsdichte bei m.p.	1,584 g·cm −3
Schmelzpunkt	923 K (650 °C, 1202 °F)
Siedepunkt	1363K (1090 ° C, 1994 ° F)
Schmelzwärme	8,48 kJ·mol −1
Verdampfungswärme	128 kJ·mol −1
Wärmekapazität	(25 °C) 24,869 J·mol −1 ·K −1
P / Brunnen 1 10 100 1 k 10 k 100 k bei T /K 701 773 861 971 1132 1361
Atomare Eigenschaften
Kristallstruktur	sechseckig
Oxidationszustände	zwei (stark basisches Oxid)
Elektronegativität	1,31 (Pauling-Skala)
Ionisationsenergien ( mehr)	1.: 737,7 kJ·mol −1
	2.: 1450,7 kJ·mol −1
	3.: 7732,7 kJmol −1
Atomradius	150 Uhr
Atomradius (berechnet)	145 Uhr
Kovalenter Radius	130 Uhr
Van-der-Waals-Radius	173 Uhr
Sonstig
Magnetische Bestellung	paramagnetisch
Elektrischer widerstand	(20 °C) 43,9 nΩ·m
Wärmeleitfähigkeit	(300 K) 156 W·m −1 ·K −1
Wärmeausdehnung	(25°C) 24,8 μm·m −1 ·K −1
Schallgeschwindigkeit (dünner Stab)	(r.t.) (geglüht) 4940  m·s −1
Elastizitätsmodul	45 GPa
Schermodul	17 GPa
Bulk-Modul	45 GPa
QUERKONTRAKTIONSZAHL	0,29
Mohs-Härte	2.5
Brinellhärte	260 MPa
CAS-Registrierungsnummer	7439-95-4
Ausgewählte Isotope
iso DAS Halbwertszeit DM VON DP 24 mg 78,99 % Mg ist bei 12 stabil Neutronen 25 mg 10% Mg ist bei 13 stabil Neutronen 26 mg 11,01 % Mg ist bei 14 stabil Neutronen
Verweise

Magnesium (EINSCHLAG: /magˈniːziəm, -ʒəm/ ) ist der Chemisches Element in dem Periodensystem das hat das Symbol mg und Ordnungszahl 12 und eine Atommasse von 24,31. Magnesium ist das achthäufigste Element und macht etwa 2 % davon aus Erde 's Kruste nach Gewicht, und es ist das dritthäufigste darin gelöste Element Meerwasser . Magnesiumionen sind für alle lebenden Zellen essentiell. Das freie Element (Metall) kommt in der Natur nicht vor. Einst aus Magnesiumsalzen hergestellt, wird dieses Erdalkalimetall hauptsächlich als Legierungsmittel zur Herstellung verwendet Aluminium -Magnesiumlegierungen, manchmal auch 'Magnalium' oder 'Magnelium' genannt.

Isotope

²⁶ Mg ist ein stabiles Isotop, das in Isotopen Anwendung gefunden hat Geologie , ähnlich wie bei Aluminium . ²⁶ Mg ist ein radiogenes Tochterprodukt von ²⁶ Al, das eine Halbwertszeit von 717.000 Jahren hat. Große Stallbereicherung ²⁶ Mg wurde in den Ca-Al-reichen Einschlüssen einiger kohliger Chondrit-Meteoriten beobachtet. Die anomale Häufigkeit von ²⁶ Mg wird dem Zerfall seines Elternteils zugeschrieben ²⁶ Al in den Einschlüssen. Daher muss sich der Meteorit schon vorher im Sonnennebel gebildet haben ²⁶ Al war verfallen. Damit gehören diese Fragmente zu den ältesten Objekten der Sonnensystem und haben Informationen über ihre frühe Geschichte aufbewahrt.

Es ist üblich zu plotten ²⁶ mg / ²⁴ Mg gegen ein Al/Mg-Verhältnis. In einem isochronen Datierungsdiagramm ist das Al/Mg-Verhältnis aufgetragen ²⁷ Zum/ ²⁴ mg. Die Steigung des Isochrons hat keine Altersbedeutung, sondern zeigt die Initiale an ²⁶ Zum/ ²⁷ Al-Verhältnis in der Probe zum Zeitpunkt der Trennung der Systeme von einem gemeinsamen Reservoir.

Bemerkenswerte Eigenschaften von Elementen und Verbindungen

Elementares Magnesium ist ein ziemlich starkes, silbrig-weißes, leichtes Metall (zwei Drittel der Dichte von Aluminium ). Es läuft leicht an, wenn es Luft ausgesetzt wird, obwohl im Gegensatz zu den Alkalimetallen eine Lagerung in einer sauerstofffreien Umgebung unnötig ist, da Magnesium durch eine dünne Oxidschicht geschützt ist, die ziemlich undurchlässig und schwer zu entfernen ist. Wie sein Nachbar der unteren Periodensystemgruppe Kalzium , Magnesium reagiert bei Raumtemperatur mit Wasser, allerdings viel langsamer als Calcium. Wenn es in Wasser getaucht wird Wasserstoff An der Oberfläche des Metalls beginnen sich fast unbemerkt Blasen zu bilden, obwohl es in Pulverform viel schneller reagiert. Die Reaktion wird bei höheren Temperaturen schneller ablaufen (siehe Vorsichtsmaßnahmen). Magnesium ist ein hochentzündliches Metall, aber obwohl es leicht zu entzünden ist, wenn es in Pulverform oder in dünne Streifen gehobelt wird, ist es in Masse oder Masse schwer zu entzünden. Einmal entzündet, ist es schwer zu löschen, da es in beiden brennen kann Stickstoff- (Bildung von Magnesiumnitrid) und Kohlendioxid (Bildung von Magnesiumoxid u Kohlenstoff ).

Magnesium erzeugt, wenn es an der Luft brennt, ein strahlend weißes Licht. Dies wurde in den frühen Tagen von verwendet Fotografie als Magnesiumpulver als Lichtquelle verwendet wurde (Blitzpulver). Später wurde Magnesiumband in elektrisch gezündeten Blitzlampen verwendet. Magnesiumpulver wird immer noch bei der Herstellung von Feuerwerkskörpern und Schiffsfackeln verwendet, bei denen ein brillantes weißes Licht erforderlich ist.

Magnesium hat, wenn es weiß leuchtet, viele chemische Eigenschaften, die es bei niedrigeren Temperaturen nicht besitzt. Es wird auch toxischer, obwohl dies von geringer praktischer Bedeutung ist, da allein die hohe Temperatur den menschlichen Kontakt im Allgemeinen verhindert.

Magnesiumverbindungen sind typischerweise weiße Kristalle. Die meisten sind wasserlöslich und liefern das sauer schmeckende Magnesiumion Mg ²⁺ . Geringe Mengen an gelösten Magnesiumionen tragen zur Säure und zum Geschmack natürlicher Wässer bei. Magnesiumionen in großen Mengen sind ein ionisches Abführmittel, und Magnesiumsulfat (Bittersalz) wird manchmal für diesen Zweck verwendet. Sogenannte 'Magnesiamilch' ist eine wässrige Suspension einer der wenigen unlöslichen Magnesiumverbindungen, Magnesiumhydroxid; die ungelösten Partikel geben ihm sein Aussehen und seinen Namen. Magnesiamilch ist eine milde Base und wird häufig als Antazida verwendet.

Geschichte

Der Name stammt von dem griechischen Wort für einen Bezirk in Thessalien namens Magnesia. Josef Schwarz ein Schottland erkannte 1755 Magnesium als Element an, Sir Humphry Davy elektrolytisch isoliertes reines Magnesiummetall im Jahr 1808 aus einer Mischung von Magnesia und Hg Ö , und A. A. B. Bussy bereitete es 1831 in zusammenhängender Form vor. Magnesium ist das achthäufigste Element in der Erdkruste. Es ist ein Erdalkalimetall und kommt daher nicht ungebunden mit anderen Elementen vor. Es wird in großen Lagerstätten von Magnesit, Dolomit und anderen gefunden Mineralien .

Verbindungen in lebenden Organismen

Magnesiumionen sind für die grundlegende Nukleinsäurechemie des Lebens und somit für alle Zellen aller bekannten lebenden Organismen unerlässlich. Pflanzen haben eine zusätzliche Verwendung für Magnesium, da Chlorophylle Magnesium-zentrierte Porphyrine sind. Viele Enzyme erfordern die Anwesenheit von Magnesiumionen für ihre katalytische Wirkung, insbesondere Enzyme, die diese verwenden ATP oder solche, die andere Nukleotide zur Synthese verwenden DNS und RNS.

Magnesiummangel beim Menschen wurde erstmals 1934 in der medizinischen Literatur beschrieben. Der tägliche Nahrungsbedarf eines erwachsenen Menschen, der von verschiedenen Faktoren, einschließlich Geschlecht, Gewicht und Größe, beeinflusst wird, beträgt 300–400 mg/Tag. Eine unzureichende Magnesiumaufnahme verursacht häufig Muskelkrämpfe und wird mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes, Bluthochdruck, Angststörungen und Osteoporose in Verbindung gebracht. Ein akuter Mangel (siehe Hypomagnesiämie) ist selten und tritt häufiger als Arzneimittelnebenwirkung (z. B. chronischer Alkohol- oder Diuretikakonsum) auf als durch eine geringe Nahrungsaufnahme per se. Das Auftreten von chronischem Mangel, der zu einer suboptimalen Gesundheit führt, wird diskutiert.

Die obere tolerierte DRI-Grenze für zusätzliches Magnesium beträgt 350 mg/Tag (berechnet als mg elementares Mg im Salz). (Ergänzungen auf Basis von Aminosäurechelaten, Glycinat, Lysinat usw. werden vom Verdauungssystem viel besser vertragen und haben nicht die Nebenwirkungen der älteren verwendeten Verbindungen.) Das häufigste Symptom einer übermäßigen oralen Magnesiumaufnahme ist Durchfall. Da die Nieren erwachsener Menschen überschüssiges Magnesium effizient ausscheiden, ist eine orale Magnesiumvergiftung bei Erwachsenen mit normaler Nierenfunktion sehr selten. Säuglinge, die selbst im gesunden Zustand weniger in der Lage sind, überschüssiges Magnesium auszuscheiden, sollten nur unter ärztlicher Aufsicht Magnesiumpräparate erhalten.

Magnesiumsalze (in der Regel in Form von Magnesiumsulfat oder -chlorid bei parenteraler Gabe) werden therapeutisch bei einer Reihe von Erkrankungen eingesetzt, insbesondere bei Bluthochdruck bei Eklampsie. Siehe Bittersalz für eine Liste von Zuständen, die mit zusätzlichen Magnesiumionen behandelt wurden. Magnesium wird mit angemessener Effizienz (30 % bis 40 %) vom Körper aus löslichen Magnesiumsalzen wie Chlorid oder Citrat aufgenommen. Magnesium wird in ähnlicher Weise aus Bittersalz absorbiert, obwohl das Sulfat in diesen Salzen bei höheren Dosen zu ihrer abführenden Wirkung beiträgt. Die Magnesiumaufnahme aus den unlöslichen Oxid- und Hydroxidsalzen (Magnesiamilch) ist unregelmäßig und von geringerer Effizienz, da sie von der Neutralisation und Auflösung des Salzes durch die Magensäure abhängt, was möglicherweise nicht der Fall ist (und normalerweise nicht der Fall ist). Komplett.

Anwendungen

Als Metall

Magnesium ist nach Stahl und Aluminium das am dritthäufigsten verwendete Konstruktionsmetall.

Produkte aus Magnesium: Anzünder und Späne, Spitzer, Magnesiumband

Magnesiumverbindungen, in erster Linie Magnesiumoxid, werden hauptsächlich als feuerfestes Material in Ofenauskleidungen zur Herstellung verwendet Eisen , Stahl , Nichteisenmetalle, Glas und Zement. Magnesiumoxid und andere Verbindungen werden auch in der Agrar-, Chemie- und Bauindustrie verwendet. Als Metall wird dieses Element hauptsächlich als Legierungszusatz verwendet Aluminium wobei diese Aluminium-Magnesium-Legierungen hauptsächlich für Getränkedosen verwendet werden.

Magnesium in seiner reinsten Form kann mit Aluminium verglichen werden und ist stark und leicht, sodass es in mehreren Anwendungen für die Massenfertigung von Teilen verwendet wird, darunter Automobil- und Lkw-Komponenten. Spezielle, hochwertige Autoräder aus einer Magnesiumlegierung werden als „Mag-Räder“ bezeichnet. 1957 wurde eine für den Rennsport konzipierte Corvette SS mit vollständig aus Magnesium bestehenden Karosserieteilen konstruiert. Volkswagen verwendet seit vielen Jahren Magnesium in seinen Motorkomponenten. Aufgrund des Gewichtsvorteils verwendete Porsche lange Zeit Magnesiumlegierungen für seine Motorblöcke. Es besteht jedoch erneutes Interesse an Magnesium-Motorblöcken, wie sie in den Modellen BMW 325i und 330i von 2006 zum Einsatz kommen. Der preisgekrönte BMW-Motor verwendet einen Aluminiumlegierungseinsatz für die Zylinderwände und Kühlmäntel, der von einer Hochtemperatur-Magnesiumlegierung AJ62A umgeben ist. Die Anwendung der Magnesiumlegierung AE44 in der Motorhalterung der Corvette Z06 von 2006 hat die Technologie zur Entwicklung robuster Automobilteile aus Magnesium vorangebracht. Diese beiden Legierungen sind neuere Entwicklungen bei Hochtemperatur-Magnesiumlegierungen mit geringem Kriechen. Die allgemeine Strategie für solche Legierungen besteht darin, intermetallische Ausscheidungen an den Korngrenzen zu bilden, beispielsweise durch Zugabe von Mischmetall oder Kalzium . Die Entwicklung neuer Legierungen und niedrigere Kosten, die gegenüber Aluminium konkurrenzfähig werden, werden die Zahl der Automobilanwendungen erhöhen.

Im Dezember 2005 fiel zum ersten Mal seit Beginn der Aufzeichnungen der Preis pro cm³ für Magnesiumlegierungen in Automobilqualität unter den Preis pro cm³ für Aluminiumlegierungen des A380.

Das zweite Anwendungsgebiet von Magnesium sind elektronische Geräte. Aufgrund des geringen Gewichts und der guten mechanischen und elektrischen Eigenschaften wird Magnesium häufig zur Herstellung von Gehäusen für Mobiltelefone, Laptops, Kameras usw. und anderen elektronischen Komponenten verwendet.

Historisch gesehen war Magnesium eines der wichtigsten Konstruktionsmetalle für die Luft- und Raumfahrt und wurde bereits im Ersten Weltkrieg für deutsche Militärflugzeuge und im Zweiten Weltkrieg ausgiebig für deutsche Flugzeuge verwendet. Die Deutschen prägten den noch heute verwendeten Namen „Elektron“ für die Magnesiumlegierung. Aufgrund der wahrgenommenen Gefahren von Magnesiumteilen im Brandfall war die Anwendung von Magnesium in der kommerziellen Luft- und Raumfahrtindustrie jedoch im Allgemeinen auf motorbezogene Komponenten beschränkt. Derzeit nimmt die Verwendung von Magnesiumlegierungen in der Luft- und Raumfahrt zu, hauptsächlich angetrieben durch die zunehmende Bedeutung der Kraftstoffeinsparung in der Luft- und Raumfahrt und die Notwendigkeit, Gewicht zu reduzieren. Die Entwicklung und Erprobung neuer Magnesiumlegierungen, insbesondere Elektron 21, das erfolgreich umfangreichen Luft- und Raumfahrttests auf Eignung sowohl für Triebwerks- als auch für Innen- und Flugzeugkomponenten unterzogen wurde. Die Europäische Gemeinschaft betreibt drei F&E-Magnesiumprojekte in der Priorität Luft- und Raumfahrt des Sechsten Rahmenprogramms.

Andere Verwendungen umfassen:

• Entfernung von Schwefel aus Eisen und Stahl.
• Fotogravierte Platten in der Druckindustrie.
• In Legierungen kombiniert ist dieses Metall unentbehrlich für den Flugzeug- und Raketenbau.
• Als Legierungsmittel verwendet, verbessert dieses Metall die Mechanik, Verarbeitung und Schweißen Eigenschaften von Aluminium.
• Zusatzstoff für herkömmliche Treibmittel und zur Herstellung von Kugelgraphit in Gusseisen verwendet.
• Reduktionsmittel zur Herstellung von reinem Uran und andere Metalle aus ihrer Salze .
• Magnesiumspäne oder -bänder werden zur Herstellung von Grignard-Reagenzien verwendet, die in der organischen Synthese nützlich sind
• Es reagiert leicht mit Wasser und kann als Trockenmittel dienen
• Magnesium ist auch brennbar und brennt bei einer Temperatur von ungefähr 2500 K (2200 ° C, 4000 ° F).
• Die Selbstentzündungstemperatur von Magnesium beträgt ungefähr 744 K (473 ° C, 883 ° F).
• Die extrem hohe Temperatur, bei der Magnesium brennt, macht es zu einem praktischen Werkzeug zum Entzünden von Notbränden während der Erholung im Freien.
• Andere Verwendungen umfassen Taschenlampe Fotografie , Fackeln, Pyrotechnik, Wunderkerzen und Brandbomben.

In Magnesiumverbindungen

• Magnesiumhydroxid wird in Magnesiamilch, sein Chlorid und Citrat als orale Magnesiumergänzungen und sein Sulfat (Bittersalz) für verschiedene Zwecke in der Medizin und anderswo verwendet.
• Totgebrannter Magnesit wird für feuerfeste Zwecke wie Ziegel und Auskleidungen in Öfen und Konvertern verwendet.
• Magnesiumcarbonat (MgCO ₃ ) Pulver wird auch von Sportlern wie Turnern und Gewichthebern verwendet, um den Halt an Gegenständen – dem Gerät oder der Hebestange – zu verbessern.
• Magnesiumstearat ist ein leicht brennbar weißes Pulver mit Schmiereigenschaften. In der pharmazeutischen Technologie wird es bei der Herstellung von Tabletten verwendet, um zu verhindern, dass die Tabletten während des Tablettenpressvorgangs (d. h. wenn die Substanz der Tablette in Tablettenform gepresst wird) an der Ausrüstung haften bleiben.
• Das Magnesiumion ist für alles Leben notwendig (siehe Magnesium in biologischen Systemen), daher sind Magnesiumsalze ein Zusatzstoff für Lebensmittel, Düngemittel (Mg ist ein Bestandteil von Chlorophyll) und Kulturmedien.

Vorsichtsmaßnahmen

Magnesiummetall und -legierungen sind in ihrer reinen Form im geschmolzenen Zustand, als Pulver oder in Bandform leicht entzündlich. Brennendes oder geschmolzenes Magnesiummetall reagiert heftig mit Wasser. Magnesiumpulver ist eine Explosionsgefahr. Bei der Arbeit mit Magnesium sollte man eine Schutzbrille tragen. Das helle weiße Licht (inkl ultraviolett ), die durch das Verbrennen von Magnesium entstehen, können die Augen schädigen. Wasser sollte nicht zum Löschen von Magnesiumbränden verwendet werden, da es das Feuer gemäß der Reaktion tatsächlich nähren kann:

mg _(s) + 2 Std _zwei Ö _(g) → Mg(OH) _{zwei (aq)} +H _{zwei (g)}

oder in Worten:

Magnesium _(fest) + Dampf → Magnesiumhydroxid _(wässrig) + Wasserstoff _(Gas)

Kohlendioxid-Feuerlöscher sollten ebenfalls nicht verwendet werden, da Magnesium in Kohlendioxid verbrennen kann (unter Bildung von Magnesiumoxid, MgO und Kohlenstoff ). Wenn vorhanden, sollte ein Feuerlöscher der Klasse D verwendet oder das Feuer abgedeckt werden Sand oder Magnesium-Gießereiflussmittel. Eine einfache Möglichkeit, kleine Metallbrände zu löschen, besteht darin, einen mit trockenem Sand gefüllten Polyethylenbeutel auf das Feuer zu legen. Die Hitze des Feuers schmilzt den Beutel und der Sand fließt auf das Feuer.