Magnez
12 Mg Układ okresowy pierwiastków
Magnez Magnez
Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a.	Magnez, Mg, 12
Grupa, okres, blok	2 , 3, s
Właściwości metaliczne	metal ziem alkalicznych
Właściwości atomowe Masa atomowa 24,305 u Promień atomowy 150 (obl. 145) pm Promień walencyjny 130 pm Promień van der Waalsa 173 pm Konfiguracja elektronowa [Ne]3s2 Zapełnienie powłok 2, 8, 2 Elektroujemność 1,31 ( Pauling ) 1,23 ( Allred ) Stopień utlenienia 2 Właściwości kwasowe tlenków silnie zasadowe
Właściwości fizyczne Stan skupienia stały Gęstość 1738 kg/m³ Twardość 2,5 Kolor srebrzystobiały Temperatura topnienia 923 K 649,85 °C Temperatura wrzenia 1363 K 1089,85 °C Objętość molowa 14,00-6 m³/ mol Ciepło parowania 127,4 kJ/mol Ciepło topnienia 8,954 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 361 Pa (923 K) Prędkość dźwięku 4602 m/s (293,15 K)
Pozostałe dane Ciepło właściwe 1020 J/(kg*K) Konduktywność 22,6×106 S /m Przewodność cieplna 156 W/(m*K) Potencjały jonizacyjne I. 737,7 kJ/mol II. 1450,7 kJ/mol III. 7732,7 kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 22Mg {syn.} 3,9 s β+ 4,785 22 Na 23Mg {syn.} 11,3 s β+ 4,057 23 Na 24Mg 78,99% stabilny izotop z 12 neutronami 25Mg 10% stabilny izotop z 13 neutronami 26Mg 11,01% stabilny izotop z 14 neutronami 27Mg {syn.} 9,45 min β- 2,610 27 Al 28Mg {syn.} 20,9 h β- 1,832 28 Al
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Magnez (wióry)

Magnez (Mg, łac. magnesium) - pierwiastek chemiczny , metal ziem alkalicznych (druga grupa główna układu okresowego ). Izotopy stabilne magnezu to ²⁴Mg, ²⁵Mg oraz ²⁶Mg.

Magnez po raz pierwszy został uznany za pierwiastek przez Josepha Blacka , zaś wyodrębniony w formie czystej w 1808 roku przez Humphry'a Davy'ego . Jako pierwszy polską nazwę – magnez – zaproponował Filip Walter .

Występowanie

Magnez jest jednym z najpospolitszych pierwiastków, występuje w skorupie ziemskiej w ilości 2,74% pod postacią minerałów: dolomitu , magnezytu , kizerytu , biszofitu, karnalitu , kainitu i szenitu. W wodzie morskiej występuje w ilości około 1200 ppm, w postaci roztworu soli Mg²⁺. Nie występuje w postaci pierwiastkowej.

Otrzymywanie

Magnez można otrzymać poprzez redukcję tlenku magnezu węglem lub elektrolizę stopionego chlorku magnezu .

Związki

Najważniejsze związki magnezu to tlenek magnezu , wodorotlenek magnezu oraz sole. Roztwory wodne, w których występuje duże stężenie jonów Mg²⁺ mają gorzki smak.

Siarczan magnezu , tzw. sól gorzka, znajduje zastosowanie jako środek przeczyszczający, a w formie bezwodnej jako osuszacz.

Właściwości fizyczne i chemiczne

Magnez jest srebrzystobiałym metalem , który staje się kowalny w wysokiej temperaturze, dość łatwo utlenia się na powietrzu, ale podobnie jak w przypadku glinu , proces korozji magnezu jest zatrzymywany przez pasywację . Pasywacji ulega także w stężonym (98%) kwasie siarkowym [istnieją jednak doniesienia o opornym rozpuszczaniu się magnezu w stęż. H₂SO₄ ( Bunsen ), z wydzielaniem SO2 ( Liebig ) lub H2S i S (A. Ditte)] i wobec par jodu (brak reakcji do temp. 600 °C)^[1]. Pasywacyjna warstwa trudnorozpuszczalnego fluorku magnezu chroni go też przed działaniem kwasu fluorowodorowego ^[2].

Powoli reaguje z gorącą wodą (>70 °C) tworząc wodorotlenek magnezu . Jest całkowicie odporny na działanie alkaliów , natomiast energicznie reaguje z kwasami z wytworzeniem odpowiednich soli i wydzieleniem wodoru ^[2]. Kationy Mg²⁺ należą do V grupy kationów .

Na powietrzu spala się oślepiającym białym płomieniem. Produktem głównym jest tlenek magnezu , któremu towarzyszy azotek magnezu^[3]:

2Mg + O₂ → 2MgO

Mg + N₂ → Mg₃N₂

Spalanie podtrzymywane jest także w atmosferze pary wodnej i dwutlenku węgla ^[3]:

Mg + H₂O → MgO + H₂

2Mg + CO₂ → 2MgO + C ( sadza )

Magnez rozpuszcza się po podgrzaniu w metanolu i etanolu , z wytworzeniem odpowiednich alkoholanów magnezu. Reakcje te inicjowane są przez jod, a inhibowane przez wodę w ilości powyżej 1%^[4]:

2ROH + Mg → Mg(OR)₂ + H₂↑

Magnez reaguje też z halogenkami organicznymi z wytworzeniem związków Grignarda ^[5]:

R-X + Mg → R-Mg-X (X = Cl , Br , I )

Zastosowanie

Magnez metaliczny wykorzystuje się w chemii organicznej do otrzymywania związków Grignarda .

Stopy magnezu z miedzią są wykorzystywane w przemyśle lotniczym i kosmicznym, tam gdzie stopy tytanu i glinu są za ciężkie. Stopy magnezu z litem są stopami o jednej z najniższych gęstości i lepszym niż dla innych stopów stosunku wytrzymałości mechanicznej do masy. W podobnych zastosowaniach wykorzystywane są także magnale (stopy glinu z magnezem) oraz elektrony (stopy magnezu, glinu, cynku , manganu i krzemu )^[6].

Ze stopów magnezowych coraz częściej wykonuje się obudowy urządzeń elektronicznych i precyzyjnych, np.: obudowy notebooków, kamer filmowych i video oraz aparatów fotograficznych.

Znaczenie biologiczne

Magnez wchodzi w skład chlorofilu , jony magnezu odgrywają też dużą rolę w utrzymywaniu ciśnienia osmotycznego krwi i innych tkanek, oraz utrzymywaniu właściwej struktury rybosomów. Jest składnikiem kości, obniża stopień uwodnienia koloidów komórkowych, uczestniczy w przekazywaniu sygnałów w układzie nerwowym.

Zapotrzebowanie na magnez u osób dorosłych wynosi 300-400 mg na dobę i chociaż w naturalnym środowisku bogato występuje w spożywanych przez człowieka pokarmach, jest go coraz mniej w wyniku nawożenia chemicznego gleby związkami zawierającymi potas oraz stosowania nadmiernej ilości konserwantów żywności. Inne przyczyny niedoboru magnezu to: nadużywanie alkoholu , picie kawy , stosowanie hormonalnych środków antykoncepcyjnych , stres , spożywanie nadmiernych ilości tłuszczów, niewydolność nerek .

Objawy niedoboru magnezu u człowieka: zwiększenie pobudliwości nerwowo-mięśniowej oraz osłabienia i nieprawidłowości pracy serca, które mogą prowadzić do: nagłych zawrotów głowy, bolesnych skurczy łydek, uczucia odrętwienia i mrowienia w kończynach, wzmożonego wypadania włosów, łamania się paznokci, próchnicy zębów, rozdrażnienia, lęków, trudności w koncentracji, zaburzeń snu, nocnych potów, kołatań serca, arytmii , bólów głowy, mdłości, biegunki , drgań jednej z powiek, czy też częściowo górnych warg.

Objawy niedoboru magnezu u roślin: więdnięcie, chloroza liści, zahamowanie fotosyntezy .

Magazynowanie:

• Ponad połowa magnezu znajduje się w kościach, jedna czwarta w mięśniach szkieletowych, jedna czwarta rozmieszczona jest w całym organizmie, przeważnie w układzie nerwowym i w narządach o dużej aktywności metabolicznej, jak: mięsień sercowy, wątroba, przewód pokarmowy, nerki, gruczoły wydzielania wewnętrznego i zewnętrznego, układ hemolimfatyczny.

Źródła magnezu w pożywieniu

Najbogatsze źródła (zawartość magnezu w 1 kg produktu)^[7]:

• kakao gorzkie 16% – 4,2 g
• kasza gryczana – 2,2 g
• fasola biała – 1,7 g
• czekolada gorzka – 1,7 g
• orzechy laskowe – 1,4 g
• płatki owsiane – 1,3 g
• ciecierzyca – 1,2 g
• groch – 1,2 g
• szpinak – 0,5 g
• makrela , dorsz – 0,3 g

Przypisy

Bibliografia

Źródła drukowane

• Jerzy Minczewski, Zygmunt Marczenko Chemia analityczna - 1 podstawy teoretyczne i analiza jakościowa (Wydawnictwo Naukowe PWN) Warszawa 2001

Źródła internetowe

• Izotopy http://amdc.in2p3.fr/nubase/Nubase2003.pdf