Магний горит. Физические свойства магния

В нашей стране богатые месторождения магнезита расположены на Среднем Урале (Саткинское) и в Оренбургской области (Халиловское). А в районе города Соликамска разрабатывается крупнейшее в мире месторождение карналлита. Доломит - самый распространенный из магнийсодержащих минералов - встречается в Донбассе, Московской и Ленинградской областях и многих других местах.

Получают металлический магний двумя способами - электротермическим (или металлотермическим) и электролитическим. Как явствует из названий, в обоих процессах участвует электричество. Но в первом случае его роль сводится к обогреву реакционных аппаратов, а восстанавливают окись магния, полученную из минералов, каким-либо восстановителем, например углем, кремнием, алюминием. Этот способ довольно перспективен, в последнее время он находит все большее применение. Однако основной промышленный способ получения магния - второй, электролитический.

Электролитом служит расплав безводных хлоридов магния, калия и натрия; металлический магний выделяется на железном катоде, а на графитовом аноде разряжаются ионы хлора. Процесс идет в специальных ваннах-электролизерах. Расплавленный магний всплывает на поверхность ванны, откуда его время от времени выбирают вакуум-ковшом и затем разлива гот по формам. Но на этом процесс не заканчивается: в таком магнии еще слишком много примесей. Поэтому неизбежен второй этап - очистка магния. Рафинировать магний можно двумя путями - переплавкой и флюсами или возгонкой в вакууме. Смысл первого метода общеизвестен: специальные добавки - флюсы - взаимодействуют с примесями и превращают их в соединения, которые легко отделить от металла механическим нут ем. Второй метод - вакуумная возгонка - требует более сложной аппаратуры, но с его помощью получают более чистый магний. Возгонку ведут в специальных вакуум-аппаратах - стальных цилиндрических ретортах. «Черновой» металл помещают на дно реторты, закрывают ее и выкачивают воздух. Затем нижнюю часть реторты нагревают, а верхняя все время охлаждается наружным воздухом. Под действием высокой температуры магний возгоняется - переходит в газообразное состояние, минуя жидкое. Пары его поднимаются и конденсируются на холодных стенках верхней части реторты. Таким путем можно получать очень чистый металл, содержащий свыше 99,99% магния.

Из царства Нептуна

Но не только земная кора богата магнием - практически неисчерпаемые и постоянно пополняющиеся запасы его хранят голубые кладовые океанов и морей. В каждом кубометре морской воды содержится около 4 кг магния. Всего же в водах мирового океана растворено более 64016 т этого элемента.

Добыча магния

Как добывают магний из моря? Морскую воду смешивают в огромных баках с известковым молоком, приготовленным из перемолотых морских раковин. При этом образуется так называемое магнезиальное молоко, которое высушивается и превращается в хлорид магния. Ну, а дальше в ход идут электролитические процессы.

Источником магния может быть не только морская вода, но и вода соленых озер, содержащая хлористый магний. У нас в стране такие озера есть: в Крыму - Сакское и Сасык-Сивашское, в Поволжье - озеро Эльтон и многие другие.

Для каких целей используют элемент № 12 и его соединения?

Магний чрезвычайно легок, и это свойство могло бы сделать его прекрасным конструкционным материалом, но, увы - чистый магнии мягок и непрочен. Поэтому конструкторы используют магний в виде сплавов его с другими металлами. Особенно широко применяются сплавы магния с алюминием, цинком и марганцем . Каждый из компонентов вносит свой «пай» в общие свойства: алюминий и цинк увеличивают прочность сплава, марганец повышает его антикоррозионную стойкость. Ну, а магний? Магний придает сплаву легкость - детали из магниевого сплава на 20-30% легче алюминиевых и на 50-75% - чугунных и стальных... Есть немало элементов, которые улучшают магниевые сплавы, повышают их жаростойкость и пластичность, делают устойчивее к окислению. Это литий , бериллий , кальций , церий , кадмий , титан и другие.

Магниевая ракета не взлетит, но...

Но есть, к сожалению, и «враги» - железо, кремний , никель ; они ухудшают механические свойства сплавов, уменьшают их сопротивляемость коррозии.

Магниевые сплавы находят широкое применение. Авиация и реактивная техника, ядерные реакторы, детали моторов, баки для бензина и масла, приборы, корпуса вагонов, автобусов, легковых автомобилей, колеса, масляные насосы, отбойные молотки, пневмобуры, фото и киноаппараты, бинокли - вот далеко не полный перечень областей применения магниевых сплавов.

Немалую роль играет магний в металлургии. Он применяется как восстановитель в производстве некоторых ценных металлов - ванадия , хрома , титана, циркония . Магний, введенный в расплавленный чугун, модифицирует его, т. е. улучшает его структуру и повышает механические свойства. Отливки из модифицированного чугуна с успехом заменяют стальные поковки. Кроме того, металлурги используют магний для раскисления стали и сплавов.

Свойство магния (в виде порошка, проволоки или ленты) - гореть белым ослепительным пламенем - широко используется в военной технике для изготовления осветительных и сигнальных ракет, трассирующих пуль и снарядов, зажигательных бомб. Хорошо знакомы с магнием фотографы: «Спокойно! Снимаю!» - и яркая вспышка магния на мгновение ослепляет вас. Впрочем, в этой роли магний выступает все реже - электрическая лампа «блиц» вытеснила его практически повсеместно.

Применение магния

И еще в одной грандиозной работе - аккумуляции солнечной энергии - участвует магний. Он входит в состав хлорофилла, который поглощает солнечную энергию и с ее помощью превращает углекислый газ и воду в сложные органические вещества (сахар, крахмал и др.), необходимые для питания человека и животных. Без хлорофилла не было бы жизни, а без магния не было бы хлорофилла - в нем содержится 2% этого элемента. Много ли это? Судите сами: общее количество магния в хлорофилле всех растений Земли составляет около 100 млрд. т! Элемент № 12 входит и в состав практически всех живых организмов.

Если вы весите 60 кг, то приблизительно 25 г из них приходится на магний. Услугами магния широко пользуется медицина: всем хорошо знакома «английская соль» MgSO 4 -7H 2 O. При приеме внутрь она служит надежным и быстродействующим слабительным, а при внутримышечных или внутривенных вливаниях снимает судорожное состояние, уменьшает спазмы сосудов. Чистая окись магния (жженая магнезия) применяется при повышенной кислотности желудочного сока, изжоге, отравлении кислотами. Перекись магния служит дезинфицирующим средством при желудочных расстройствах.

Но медициной не ограничиваются области применения соединений магния. Так, окись магния используют в производстве цементов, огнеупорного кирпича, в резиновой промышленности. Перекись магния («новозон») применяют для отбелки тканей. Сернокислый магний используют в текстильной и бумажной промышленности, как протраву при крашении, водный раствор хлорида магния - для приготовления магнезиального цемента, ксилолита и других синтетических материалов. Карбонат магния MgCO 3 находит применение в производстве теплоизоляционных материалов.

И, наконец, еще одно обширное поле деятельности магния - органическая химия. Магниевый порошок используют для обезвоживания таких важных органических веществ, как спирт я анилин. Магнийорганические соединения широко применяют при синтезе многих органических веществ.

Итак, деятельность магния в природе и народном хозяйстве весьма многогранна. Но вряд ли правы те, кто думает: «все, что мог, он уже совершил». Есть все основания считать, что лучшая роль магния - впереди.

• СЫРЬЕ НА МОСТОВОЙ. При желании магний можно добывать даже из... простого булыжника: ведь в каждом килограмме камня, используемого для мощения дорог, содержится примерно 20 г магния. В таком процессе, правда, пока нет необходимости - магний из дорожного камня был бы слишком дорогим удовольствием.
• МАГНИЙ, СЕКУНДА И ЭРА. Сколько содержится магния в океане? Представим себе, что с первых дней нашей эры люди начали равномерно и интенсивно добывать магний из морской воды и к сегодняшнему дню исчерпали все водные запасы этого элемента. Как вы думаете, какова должна быть «интенсивность» добычи? Оказывается, каждую секунду в течение почти 2000 лет надо было бы добывать по. миллиону тонн! А ведь даже во время второй мировой войны, когда производство этого металла было максимальным, из морской воды получали ежегодно (!) всего лишь по 80 тыс. т магния.

• ВКУСНЫЕ ЛЕКАРСТВА. Статистика утверждает, что у жителей районов с более теплым климатом спазмы кровеносных сосудов случаются реже, чем у северян. Медицина объясняет это особенностями питания тех и других. Ведь известно, что внутривенные и внутримышечные вливания растворов некоторых солей магния снимают спазмы и судороги. Накопить в организме необходимый запас этих солей помогают фрукты и овощи. Особенно богаты магнием абрикосы , персики и цветная капуста . Есть он и в обычной капусте, картофеле, помидорах.
• ОСТОРОЖНОСТЬ HE ПОВРЕДИТ. Работа со сплавами магния иногда причиняет немало хлопот - магний легко окисляется. Плавку и литье этих сплавов приходится вести под слоем шлака - иначе расплавленный металл может загореться от соприкосновения с воздухом.

При шлифовке или полировке магниевых изделий над станком обязательно устанавливается раструб пылеотсасывающего устройства, потому что распыленные в воздухе мельчайшие частицы магния создают взрывоопасную смесь.

Однако это не значит, что всякая работа с магнием чревата опасностью пожара или взрыва. Поджечь магний можно, только расплавив его, а сделать это в обычных условиях не так-то просто - большая теплопроводность сплава не позволит спичке или даже факелу превратить литые изделия в белый порошок окиси. А вот со стружкой или топкой лентой из магния нужно действительно обращаться очень осторожно.

• ЖДАТЬ HE ПРИДЕТСЯ. Обычные радиолампы начинают нормально работать лишь после того, как их сетки нагреются до 800°С. Каждый раз, когда вы включаете радиоприемник или телевизор, приходится некоторое время ждать, прежде чем польются звуки музыки или замерцает голубой экран. Чтобы устранить этот недостаток радиоламп, польские ученые с кафедры электротехники Вроцлавского политехнического института предложили покрывать катоды ламп окисью магния: такие лампы начинают работать тотчас же после включения.
• ПРОБЛЕМА ЯИЧНОЙ СКОРЛУПЫ. Несколько лет назад ученые Миннесотского университета в США избрали объектом научного исследования яичную скорлупу. Им удалось установить, что скорлупа тем прочнее, чем больше она содержит магния. Значит, изменяя состав корма для несушек, можно повысить прочность скорлупы. О том, сколь важен этот вывод для сельского хозяйства, можно судить хотя бы по таким цифрам: только в штате Миннесота ежегодные потери из-за боя яиц превышают миллион долларов. Уж тут никто не скажет, что эта работа ученых «яйца выеденного не стоит».
• МАГНИЙ И... ИНФАРКТ. Опыты, проведенные венгерскими учеными на животных, показали, что недостаток магния в организме повышает предрасположенность к инфарктам. Одним собакам давали пищу, богатую солями этого элемента, другим - бедную. К концу эксперимента те собаки, в рационе которых было мало магния, «заработали» инфаркт миокарда.

• БЕРЕГИТЕ МАГНИЙ! Французские биологи считают, что магний поможет медикам в борьбе с таким серьезным недугом XX в., как переутомление. Исследования показывают, что в крови уставших людей содержится меньше магния, чем у здоровых, а даже самые ничтожные отклонения «магниевой крови» от нормы не проходят бесследно.

Важно помнить, что в тех случаях, когда человек часто и по любому поводу раздражается, магний, содержащийся в организме, «сгорает». Вот почему у нервных, легко возбудимых людей нарушения работы сердечных мышц наблюдаются значительно чаще.

• УГЛЕКИСЛЫЙ МАГНИЙ И ЖИДКИЙ КИСЛОРОД. Большие емкости для хранения жидкого кислорода, как правило, изготовляются в форме цилиндра или шара - чтобы меньше были потери тепла. Но удачно выбранная форма хранилища - это еще не все. Нужна надежная теплоизоляция. Можно в этих целях воспользоваться глубоким вакуумом (как в сосуде Дьюара), можно минеральной ватой, но часто между внутренней к внешней стенкой хранилища засыпают рыхлый порошок углекислого магния. Эта теплоизоляция и дешева, и надежна.

МАГНИЙ (лат. Magnesium), Mg (читается «магний»), химический элемент IIА группы третьего периода периодической системы Менделеева, атомный номер 12, атомная масса 24,305. Природный магний состоит из трех стабильных нуклидов: 24 Mg (78,60% по массе), 25 Mg (10,11%) и 26 Mg (11,29%). Электронная конфигурация нейтрального атома 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 , согласно которой магний в стабильных соединениях двухвалентен (степень окисления +2). Простое вещество магний — легкий, серебристо-белый блестящий металл.

Физические и химические свойства: металлический магний обладает гексагональной кристаллической решеткой. Температура плавления 650°C, температура кипения 1105°C, плотность 1,74 г/см 3 (магний — очень легкий металл, легче только кальций и щелочные металлы). Стандартный электродный потенциал магния Mg/Mg 2+ равен –2,37В. В ряду стандартных потенциалов он расположен за натрием перед алюминием.

Поверхность магния покрыта плотной пленкой оксида MgO, при обычных условиях надежно защищающей металл от дальнейшего разрушения. Только при нагревании металла до температуры выше примерно 600°C он загорается на воздухе. Горит магний с испусканием яркого света, по спектральному составу близкого к солнечному. Поэтому раньше фотографы при недостаточной освещенности проводили съемку в свете горящей ленты магния. При горении магния на воздухе образуется рыхлый белый порошок оксида магния MgO:

2Mg + O 2 = 2MgO.

Одновременно с оксидом образуется и нитрид магния Mg 3 N 2:

3Mg + N 2 = Mg 3 N 2 .

C холодной водой магний не реагирует (или, точнее, реагирует, но крайне медленно), а с горячей водой он вступает во взаимодействие, причем образуется рыхлый белый осадок гидроксида магния Mg(OH) 2:

Mg + 2H 2 O = Mg(OH) 2 + H 2 .

Если ленту магния поджечь и опустить в стакан с водой, то горение металла продолжается. При этом выделяющийся при взаимодействии магния с водой водород немедленно загорается на воздухе. Горение магния продолжается и в атмосфере углекислого газа:

2Mg + CO 2 = 2MgO + C.

Способность магния гореть как в воде, так и в атмосфере углекислого газа существенно усложняет тушение пожаров, при которых горят конструкции из магния или его сплавов.

Оксид магния MgO представляет собой белый рыхлый порошок, не реагирующий с водой. Раньше его называли жженой магнезией или просто магнезией. Этот оксид обладает основными свойствами, он реагирует с различными кислотами, например:

MgO + 2HNO 3 = Mg(NO 3) 2 + H 2 O.

Отвечающее этому оксиду основание Mg(OH) 2 — средней силы, но в воде практически нерастворимо. Его можно получить, например, добавляя щелочь к раствору какой-либо соли магния:

2NaOH + MgSO 4 = Mg(OH) 2 + Na 2 SO 4 .

Так как оксид магния MgO при взаимодействии с водой щелочей не образует, а основание магния Mg(OH) 2 щелочными свойствами не обладает, магний, в отличие от своих «согруппников» — кальция, стронция и бария, не относится к числу щелочноземельных металлов.

Металлический магний при комнатной температуре реагирует с галогенами, например, с бромом:

Mg + Br 2 = MgBr 2 .

При нагревании магний вступает во взаимодействие с серой, давая сульфид магния:

Если в инертной атмосфере прокаливать смесь магния и кокса, то образуется карбид магния состава Mg 2 C 3 (следует отметить, что ближайший сосед магния по группе — кальций — в аналогичных условиях образует карбид состава СаС 2). При разложении карбида магния водой образуется гомолог ацетилена — пропин С 3 Н 4:

Mg 2 C 3 + 4Н 2 О = 2Mg(OH) 2 + С 3 Н 4 .

Поэтому Mg 2 C 3 можно назвать пропиленидом магния.

В поведении магния есть черты сходства с поведением щелочного металла лития (пример диагонального сходства элементов в таблице Менделеева). Так, магний, как и литий, реагирует с азотом (реакция магния с азотом протекает при нагревании), в результате образуется нитрид магния:

3Mg + N 2 = Mg 3 N 2 .

Как и нитрид лития, нитрид магния легко разлагается водой:

Mg 3 N 2 + 6Н 2 О = 3Mg(ОН) 2 + 2NН 3 .

Сходство с литием проявляется у магния и в том, что его карбонат MgCO 3 и фосфат Mg 3 (PO 4) 2 в воде плохо растворимы, как и соответствующие соли лития.

С кальцием магний сближает то, что присутствие в воде растворимых гидрокарбонатов этих элементов обусловливает жесткость воды. Как и в случае гидрокарбоната кальция, жесткость, вызванная гидрокарбонатом магния Mg(HCO 3) 2 , — временная. При кипячении гидрокарбонат магния Mg(HCO 3) 2 разлагается и в осадок выпадает его основной карбонат — гидроксокарбонат магния (MgOH) 2 CO 3:

2Mg(HCO 3) 2 = (MgOH) 2 CO 3 + 3CO 2 + Н 2 О.

Практическое применение до сих пор имеет перхлорат магния Mg(ClO 4) 2 , энергично взаимодействующий с парами воды, хорошо осушающий воздух или другой газ, проходящий через его слой. При этом образуется прочный кристаллогидрат Mg(ClO 4) 2 ·6Н 2 О. Это вещество можно вновь обезводить, нагревая в вакууме при температуре около 300°C. За свойства осушителя перхлорат магния получил название «ангидрон».

Большое значение в органической химии имеют магнийорганические соединения, содержащие связь Mg—C. Особенно важную роль среди них играет так называемый реактив Гриньяра — соединения магния общей формулы RMgHal, где R — органический радикал, а Hal = Cl, Br или I. Эти соединения образуются в эфирных растворах при взаимодействии магния и соответствующего органического галоида RHal и используются для самых разнообразных синтезов.

История открытия: соединения магния были известны человеку с давних пор. Латинское название элемента происходит от названия древнего города Магнезия в Малой Азии, в окрестностях которого имеются залежи минерала магнезита. Металлический магний впервые получил в 1808 английский химик Г. Дэви. Как и в случае других активных металлов — натрия, калия, кальция, для получения металлического магния Дэви использовал электролиз. Электролизу он подвергал увлажненную смесь белой магнезии (в ее состав, судя по всему, входили оксид магния MgO и гидроксид магния Mg(OH) 2) и оксида ртути HgO. В результате Дэви получил амальгаму — сплав нового металла с ртутью. После отгонки ртути остался порошок нового металла, который Дэви назвал магнием.

Магний Дэви был довольно грязным, чистый металлический магний получен впервые в 1828 французским химиком А. Бюсси.

Нахождение в природе: магний — один из десяти наиболее распространенных элементов земной коры (8-е место). В ней содержится 2,35% магния по массе. Из-за высокой химической активности в свободном виде магний не встречается, а входит в состав множества минералов — силикатов, алюмосиликатов, карбонатов, хлоридов, сульфатов и др. Так, магний содержат широко распространенные силикаты оливин (Mg,Fe) 2 и серпентин Mg 6 (OH) 8 . Важное практическое значение имеют такие магнийсодержащие минералы, как асбест, магнезит, доломит MgCO 3 ·CaCO 3 , бишофит MgCl 2 ·6H 2 O, карналлит KCl·MgCl 2 ·6H 2 O, эпсомит MgSO 4 ·7H 2 O, каинит KCl·MgSO 4 ·3H 2 O, астраханит Na 2 SO 4 ·MgSO 4 ·4H 2 O и др. Магний содержится в морской воде (4% Mg в сухом остатке), в природных рассолах, во многих подземных водах.

Получение: обычный промышленный метод получения металлического магния — это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl 2 , натрия NaCl и калия KCl. В этом расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:

MgCl 2 (электролиз) = Mg + Cl 2 .

Расплавленный металл периодически отбирают из электролизной ванны, а в нее добавляют новые порции магнийсодержащего сырья. Так как полученный таким способом магний содержит сравнительно много — около 0,1% примесей, при необходимости «сырой» магний подвергают дополнительной очистке. С этой целью используют электролитическое рафинирование, переплавку в вакууме с использованием специальных добавок — флюсов, которые «отнимают» примеси от магния, или перегонку (сублимацию) металла в вакууме. Чистота рафинированного магния достигает 99,999% и выше.

Разработан и другой способ получения магния — термический. В этом случае для восстановления оксида магния при высокой температуре используют кокс:

MgO + C = Mg + CO

или кремний. Применение кремния позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO 3 ·MgCO 3 , не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции:

CaCO 3 ·MgCO 3 = CaO + MgO + 2CO 2 ,

2MgO + 2CaO + Si = Ca 2 SiO 4 + 2Mg.

Преимущество термического способа состоит в том, что он позволяет получать магний более высокой чистоты. Для получения магния используют не только минеральное сырье, но и морскую воду.

Применение: основная часть добываемого магния используется для получения различных легких магниевых сплавов. В состав этих сплавов, кроме магния, входят, как правило, алюминий, цинк, цирконий. Такие сплавы достаточно прочны и находят применение в самолетостроении, приборостроении и для других целей.

Высокая химическая активность металлического магния позволяет использовать его при магниетермическом получении таких металлов, как титан, цирконий, ванадий, уран и др. При этом магний реагирует с оксидом или фторидом получаемого металла, например.

Сама по себе нормальная концентрация магния в организме еще не гарантирует хорошее самочувствие, высокий иммунитет, отсутствие заболеваний и хорошую работоспособность. Не менее важно взаимодействие микроэлемента с другими веществами, ведь функции одних могут отрицательно влиять на функции других.

Избегайте сочетания магния с:

• Кальцием. Он может уменьшить усвоение магния, поскольку оба металла всасываются в кишечнике одинаковым путем. Чтобы этого не случилось, нужно соблюдать пропорцию кальция и магния в рационе 2:1.
• Жирными продуктами. Чем выше процент жира в блюде, тем хуже усваивается магний. Взаимодействуя с жирными кислотами, магний образует мылоподобные соли, которые не перерабатываются органами пищеварения, из-за чего начинаются запоры или диарея.
• Высоковолокнистыми продуктами, так как они блокируют усвоение магния. Волокнистая пища богата оксалатами и солями фитиновой кислоты, которые плохо перевариваются в кишечнике и мешают всасыванию других веществ.
• Фолиевой кислотой. Она увеличивает активность ферментов, для работы которых нужен магний. Затраты микроэлемента увеличиваются, из-за чего возникает его дефицит.
• Железом . Оба металла одновременно не усваиваются.
• Холекальциферолом (витамином D3). Он помогает усвоиться в кишечнике не только магнию, но и кальцию. Вместе микроэлементы плохо сочетаются – только в пропорции 2:1 (с преобладанием магния). В противном случае развивается дефицит последнего.

Особенности усваивания магния

Магний всасывается в двенадцатиперстной кишке и частично в толстом кишечнике. Органические соединения элемента – комплексы с аминокислотами и органическими кислотами (лактат и цитрат магния) усваиваются лучше, чем неорганические соли (сульфат магния).

Основные функции в организме

Главная задача магния в организме – ускорение метаболизма (обмена веществ) и формирование костной ткани. Однако этим функциональный потенциал химического элемента не ограничивается. Благодаря магнию:

• повышается иммунная активность клеток, вот почему химический элемент должен присутствовать в рационе маленьких деток (иначе иммунная система даст сбой);
• поддерживается стабильность генетической информации, содержащейся в молекулах ДНК и РНК. Если нарушено усвоение магния в организме или его недостаточно, белковые структуры могут мутировать;
• замедляется синтез гистамина в тучных клетках. Гистамин – гормон, отвечающий за все обменные процессы в организме. Он контролирует деятельность дыхательной системы, опорно-двигательного аппарата, состояние кожных покровов, работу сердца и органов чувств. Вот почему при аллергических реакциях, когда высвобождается гистамин, появляются такие симптомы как сухой кашель, слезоточивость, покраснение. Чем больше гистамина, тем более выражены симптомы. В острой форме аллергии кашель переходит в приступ удушья или анафилактический шок. Слезоточивость – в воспаление конъюнктивы. Воспаление кожных покровов – в сухую экзему (трещинки и эрозии на коже, которые чешутся и кровоточат). Спазм гладкой мускулатуры (выстилает внутренние органы) провоцирует удушье и отек Квинке;
• регулируется сердечный ритм. Сердце – выносливый орган, но и ему нужно отдыхать. При помощи магния уменьшается сократимость миокарда, снижается частота сердечных сокращений и высокое артериальное давление;
• повышается минеральная плотность костей. У детей преобладает хрящевая ткань, которая постепенно покрывается минералами и окостеневает. Чем толще защитный «минеральный» слой, тем меньше риск переломов. Помогают в этом магнию кальций и фосфор.

А еще магний стимулирует работу ферментов. Пептидаза, фосфатаза, карбоксилаза, фосфорилаза, холинэстераза, пируваткиназа, декарбоксилаза и кетокислоты – своего рода «подопечные» магния.

В присутствии магния синтезируются не только нуклеиновые кислоты, жиры, белки, витамины группы В , коллаген. Он отвечает за ресинтез (восстановление) молекулы АТФ. Последняя – главная единица энергии. Ее запасы в организме малы, поэтому для поддержания деятельности молекулу АТФ нужно постоянно восстанавливать из продуктов распада, в чем и помогает магний

Благодаря магнию поддерживается баланс калия, кальция, натрия. Химические элементы отвечают за передачу импульсов от нервных волокон к мышцам. Если концентрация одного из них увеличивается или уменьшается, импульс не передается или передается с опозданием. Слаженная работа мышц – результат работы магния.

То же самое происходит в головном мозгу – магний стабилизирует процессы торможения и возбуждения.

Если в организме много холестерина, значит, нарушено усвоение магния. Химический элемент способствует выведению токсинов и конечных продуктов метаболизма (обмена веществ), регулирует уровень глюкозы (сахарный диабет – результат дефицита магния). Благодаря обмену, кальций не откладывается в почках, жёлчном пузыре, мочеточниках и костях.

Дефицит магния чреват «сгущением» крови из-за скопления тромбоцитов, он в ежедневном рационе улучшает «текучесть» крови.

Магний поддерживает клеточное дыхание – молекулы кислорода запасаются в митохондриях (кислородных «депо») и освобождаются во время обменных процессов.

Недостаток магния чреват бессонницей, мигренями, тревожностью, нервными расстройствами.

Источник магния

• полчашки миндаля – 136;
• сырой шпинат: 1 чашка сырого –30, 1 чашка вареного – 1157;
• орехи и семена кабачка и тыквы: полчашки – 325;
• бобы и чечевица: 1 чашка вареных – 148;
• коричневый рис: 1 чашка – 86;
• авокадо: 1 шт. – 58;
• натуральный йогурт: 1 чашка – 47;
• бананы: 1 шт. – 32;
• инжир: полчашки сушеного – 51;
• тёмный шоколад: плитка 100 г – 280.

Совет! Корректируйте рацион в зависимости от сезона. Зимой включайте в меню мед, изюм, курагу, чернослив, финики, орехи, какао и каши. Весной балуйте организм зеленью: петрушкой, укропом, шпинатом и зеленым салатом

Вишня, черная смородина и бобовые – лучшие летние лакомства. Осенью налегайте на арбузы, морковь и свеклу.

Помните, что при помоле зерновых и термической обработке пищи теряется около 80% магния. В продуктах, предназначенных для длительного хранения, магния нет. Учитывайте это при составлении рациона, чтобы недостаток магния не сказался на здоровье и работоспособности.

Как сохранить магний в пище

Минимум термической обработки – залог сохранения магния в продуктах питания. Делайте овощные и фруктовые салаты, добавляйте в них семена и орехи. Экспериментируйте с заправками. Например, смешивайте кедровое, кунжутное, горчичное, оливковое масло с цитрусовыми и чесноком.

Сочетание с другими веществами

При дефиците витамина Е уровень магния в тканях понижается.

При злоупотреблении алкоголем, курении, увлечении кофе магний усиленно выводится через почки.

Сладкоежки также в группе риска. Чем больше потребляете глюкозы, тем больше магний вынужден работать (стимулирует выделение инсулина).

Не увлекайтесь белковыми диетами. Магний нужен для расщепления белков, поэтому нагрузка на него возрастает. Чем больше белка в рационе, тем больше должно быть магния.

Употребляйте витамины группы В вместе с магнием, который участвует в образовании тиаминпирофосфата. Без него другие витамины группы В не усваиваются.

Суточная норма

• до 6 месяцев – 30;

• от 6 до 12 месяцев – 75;
• от 1 до 3 лет – 80;
• от 4 до 8 лет – 130;
• от 9 до 13 лет – 240.

Подростки (14-18 лет), мг:

• юноши – 410;
• девушки – 360.

Взрослые, мг:

• мужчины: 19-30 лет – 400; 31 и старше – 420;
• женщины: 19-30 лет – 310; 31 и старше – 320;
• беременные: до 18 лет – 400; 19-30 лет – 350; 31 и старше – 360;
• кормящие грудью: до 18 лет – 360; 19-30 лет – 310; 31 и старше – 320.

Чем опасен недостаток магния в организме

Недостаток магния в организме опасен следующим состоянием:

• Ослабленный иммунитет. Иммунная система синтезирует специфические клетки, которые идентифицируют и нейтрализуют чужеродные белковые структуры. Если этих клеток недостаточно или их функции нарушены, человек часто болеет, а обычный насморк быстро переходит в инфекционное заболевание. Чтобы преодолеть инфекцию организм задействует дополнительные резервы. Период выздоровления после аллергического ринита затягивается.
• Постоянная усталость. Магний контролирует не только передачу нервных импульсов к мышцам, но и процессы возбуждения и торможения в головном мозгу. Дефицит химического элемента чреват бессонницей, из-за чего организм не успевает восполнить энергетические ресурсы. Затяжные сезонные депрессии, снижение работоспособности, тревожность, фобии, беспокойства – звенья одной цепи.
• Блики перед глазами, головокружение. Из-за недостатка сна нарушается зрение и концентрация внимания. Отсутствие полноценного сна более двух суток чревато галлюцинациями.
• Мышечные спазмы, судороги. Дефицит магния чреват нарушением работы калиево-натриевого насоса, который регулирует передачу импульсов от нервных окончаний к мышечным волокнам. Признаки дефицита магния – нарушение координации движений, потеря выносливости, заторможенная реакция.
• Нарушение сердечного ритма. Сердце состоит их мышечной ткани. Если нарушается баланс калия и натрия, мышечные волокна произвольно сокращаются, начинается тахикардия (учащенное сердцебиение), шумы в сердце.

Усвоение кальция зависит от количества магния. Если последнего мало, нарушается работа органов желудочно-кишечного тракта (запоры, диарея, тошнота, метеоризм, рвота, спастические боли в животе). Ухудшается состояние кожи и волос, ногтевые пластины слоятся и ломаются.

Недостаток магния может быть спровоцирован факторами, описанными ниже.

• соблюдением монодиет, голодание;
• недостаточное содержание магния в ежедневном рационе;
• чрезмерное употребление кальциевой, белковой и липидной (жирной пищи);
• хронический алкоголизм, курение;
• гормональная контрацепция;
• недостатком витаминов В1, В2, В6 в ежедневном рационе.

Практически всегда гипомагниемия возникает на фоне патологий внутренних органов.

Внутренние факторы:

• нарушение всасывания химического элемента из-за диареи или тонкокишечных свищей;
• заболевания почек;
• сахарный диабет со стабильно высоким уровнем сахара в крови;
• инфаркт миокарда;
• гиперфункция щитовидной и паращитовидной желёз:
• недостаточность кровообращения (застой крови, повышенная «вязкость»;
• цирроз печени;
• повышенный синтез альдостерона (гормон надпочечников).

Далеко не все лекарственные препараты сочетаются с магнием. Мочегонные (диуретики), глюкокортикостероиды, цитостатические препараты и эстрогены выводят магний из организма.

Как восполнить дефицит магния в организме

Главные источники магния – соль, продукты питания и жесткая питьевая вода. При недостатке элемента налегайте на крупы (овсянка, гречка, коричневый рис, ячневая и пшенная крупа, пророщенные зерна пшеницы, рисовые и пшеничные отруби). Восполнить дефицит магния помогут темный шоколад, ржаной хлеб, авокадо, морская капуста, орехи, сухофрукты, бобовые.

Лекарственные растения – дополнительный источник магния. В крапиве, настойках и сиропе алое вера, плодах шиповника и черноплодной рябине его ничуть не меньше, чем в крупах.

Лечебная и столовая минеральная вода ликвидирует дефицит магния.

Совет! Магний усваивается только в сочетании витаминов группы В и кальция. Употребляйте больше творога, молока, отрубного хлеба, рыбы, круп и яиц. Полноценный сон, высокая работоспособность, хорошая память и физическая выносливость гарантированы

Увеличьте в рационе количество продуктов, содержащих магний, если:

• физически и эмоционально устаете. Авралы на работе не страшны, если каждый день на обед кушать гречневую кашу и листовой салат с морковью;
• ждете малыша или кормите грудью. Иммунитет крохи и мамы зависит от правильного рациона, а у 81,2% беременных диагностируют дефицит магния;
• готовитесь к соревнованиям. Профессиональные спортсмены употребляют магнийсодержащие препараты, но и не забывают о сухофруктах и злаковых;
• увлекаетесь натуральным кофе и зеленым чаем или принимаете диуретики (мочегонные препараты). Все они не только выводят лишнюю жидкость из организма, но и вымывают питательные вещества. Магний не исключение;
• воспитываете гиперактивных детей. Растущему организму магний нужен для формирования всех функциональных систем;
• боретесь с сухой и шелушащейся кожей. Магний участвует в синтезе коллагена, который отвечает за плотность и прочность соединительной тканей и эластичность кожи.

Опасен ли избыток магния

Несмотря на широкий функциональный потенциал химического элемента, его переизбыток чреват патологическими состояниями.

Переизбыток магния диагностируют:

• по нарушению речи, заторможенности и потере координации;
• сонливости и замедлению частоты сердечных сокращений;
• сухости слизистых оболочек;
• болям в животе;
• пониженному давлению;
• нарушению работы органов желудочно-кишечного тракта (тошнота, рвота, диарея).

В тяжелых случаях гипермагнемия (переизбыток магния) приводит к параличу дыхания и остановке сердца.

Причины избытка магния связаны с патологией внутренних органов. При почечной недостаточности, повышенном катаболизме (распаде) белков, не лечебном диабетическом ацидозе количество магния в рационе сокращают.

Переизбыток магния диагностируют при неконтролируемом употреблении препаратов – чаще всего при самостоятельном увеличении дозы лекарства при пропуске очередного приема.

Реже всего причинами переизбытка элемента бывают сахарный диабет второго типа, обширные травмы с размозжением тканей, патологии, спровоцированные радиационным излучением или приемом цитостатиков.

Помните! Максимальная суточная доза магния – 800 мг. Превышение дозы на 10-50 мг чревато хронической усталостью, камнями в почках, гипертиреозом, псориазом

Препараты, содержащие магний

Магний и кальций – главные участники мышечного сокращения. В их присутствии импульсы передаются от нервного волокна к мышечному. Уменьшение концентрации одного микроэлемента чревато нарушением координации движения, потерей тонуса сосудов и спазмами.

Самостоятельно магний назначают редко – чаще вместе с кальцием (пропорция 2:1). Принимать его противопоказано при:

• повышенной чувствительности к компонентам препарата;
• тяжелой почечной или надпочечной недостаточности (клиренс креатинина менее 30 мл/мин.).
• фенилкетонурии;
• наследственной галактоземии, синдроме мальабсорбции глюкозы и галактозы или недостаточности лактазы (в связи и с присутствием в составе препарата лактозы);
• одновременном приеме с Леводопой.

Детям до 6 лет препараты магния не назначают, так как их эффективность и безопасность не подтверждены.

Особенности приема препаратов, описаны ниже.

• принимаются с витамином В6, так как усиливают действие друг друга. Последний помогает магнию проникать в клетки, запасаться внутри и усиливает его функции;
• не сочетаются с железом. Феррум ухудшает всасывание магния. Чтобы не мешать усвоению микроэлементов, принимайте железо и магний с интервалом 2-3 часа. Аналогичная ситуация с препаратами Натрия фторида и Тетрациклином;
• принимаются во время или после еды. Если принимать магний между приемами пищи, начнется диарея и вздутие.

Особенности приема при беременности, описаны ниже.

Во время беременности назначают комбинацию магний + витамин В6. Препараты расслабляют мускулатуру матки и понижают ее тонус, предотвращая прерывание беременности.

Благодаря магнию поддерживаются функции плаценты и баланс в свертывающей системе крови, укрепляются соединительные ткани, контролируется артериальное давление.

Витамин В6 поддерживает полноценный рост и развитие плода, способствует нормальному развитию нервной системы.

При выборе препаратов магния учитывают форму выпуска, количество «элементарного» магния (в чистом виде), биологическую доступность и сочетание с другими элементами.

Количество «элементарного» магния зависит от химического соединения, использованного производителем в качестве источника магния,%:

• Глюконат магния – 5,8 (за 100% принято 100 мг препарата);
• Хлорид магния – 12;
• Цитрат магния – 16,2;
• Глицинат магния – 50;
• Оксид магния – 60,3.

Совет! Выбирая препарат, обращайте внимание сначала на комбинацию веществ, затем – количество «элементарного» магния. Чем выше процент последнего, тем эффективнее препарат

Обзор препаратов, подан ниже.

Магния сульфат. Формы выпуска: раствор в ампулах для внутривенного или внутримышечного введения, порошок.

Раствор в ампулах. Показания: гипертонический криз, поздний токсикоз у беременных, судорожный синдром, купирование эпилептического статуса.

Противопоказания: чувствительность к магнию, артериальная гипотензия, AV блокада и дефицит кальция.

Дозировка:

• при гипертонических или судорожных состояниях – 5-20 мл 25% раствора внутримышечно или внутривенно;
• при отравлениях ртутью или мышьяком – 5-10% раствор внутривенно по 5-10 мл.

Важно! Препарат принимают по назначению и под контролем врача

Порошок. Показания: аритмия, неврологические нарушения, гестоз беременных, отравление тяжелыми металлами, запоры, накопление и застой желчи.

При запорах принимают орально по 10-30 г на полстакана воды. Для детей доза рассчитывается по грамму на каждый год жизни.

При застоях желчи принимают 25% раствор по 1 столовой ложке три раза в день.

Магне-В6. Форма выпуска: таблетки, раствор для приема внутрь.

Показания: дефицит магния.

Дозировка: для взрослых –6-8 таблеток в день или 3-4 ампулы раствора;

для детей – 4-6 таблеток в день или от одной до 4-х ампул раствора.

Важно! Препарат принимают под контролем врача при беременности и недостаточной функции почек

Аналоги Магния В6 –любые комбинации макроэлемента с витамином В6.

Самые популярные препараты: таблетки Доппельгерц с витаминами группы В, Магнелис В6, Магвит, Магний плюс В6 и др.

Магнерот. Основа препарата – комплекс магния и Оротовой кислоты, которая активизирует обмен веществ и стимулирует рост клеток, сохраняет магний в клетке и усиливает его действие.

Форма выпуска: таблетки по 500 мг.

Показания: риск развития инфаркта, сердечная недостаточность, атеросклероз и спастические состояния, судороги икроножных мышц.

Таблетки принимают в течение 4-6 недель.

Дозировка:

• первые 7 дней – по 2 таблетки три раза в день;
• следующие недели – по 1 таблетке 2-3 раза в день;
• при ночных судорогах – один раз вечером по 2-3 таблетки.

Цитрат магния (натурал калм). Форма выпуска – водный раствор карбоната магния и лимонной кислоты.

Действие: нормализует кислотно-щелочной баланс при ацидозе и гипоксии.

В одной чайной ложке препарата содержится 205 мг «элементарного» (чистого) магния.

Дозировка:

• детям до 10 лет – по 1/4 чайной ложки 1–2 раза в день;
• детям старше 10 лет до 1/2–1 чайной ложки (если нет диареи).

Аддитива Магний. Действие: нормализует и активирует обменные процессы.

Показания: утомляемость, расстройства сна, боли и спазмы мышц; интенсивные физические нагрузки, период быстрого роста у детей; профилактика атеросклероза, инфаркта миокарда, оксалатного уролитиаза.

Выпускается в таблетках для приготовления шипучего напитка (тубы по 10 и 20 шт.).

Противопоказания: гиперчувствительность, фенилкетонурия.

Дозировка: в день – 1 таблетка, растворенная в стакане воды.

Препараты магния и калия, описаны ниже.

Панангин. Выпускается в таблетках. Назначают при проблемах с сердцем (аритмия, стенокардия), гипертонии и хронической сердечной недостаточности.

Препарат возмещает потери калия при приеме мочегонных (Фуросемид, Торасемид, Этакриновая кислота, Диакарб).

При предсердных нарушениях ритма (экстрасистолия) Панангин сочетают с антиаритмическими препаратами.

Противопоказания: ацидоз, миастения, атриовентрикулярные блокады, кардиогенный шок с низким АД, гемолиз, обезвоживание, нарушения обмена калия и магния.

С осторожностью назначают при беременности и грудном вскармливании.

Аналоги Панангина: Аспаркам, Аспаркад, Паматон, Калия-магния аспаргинат, Орокамаг.

Магний - серебристо-белый блестящий металл, сравнительно мягкий и пластичный, хороший проводник тепла и электричества. Почти в 5 раз легче меди, в 4,5 раза легче железа; даже алюминий в 1,5 раза тяжелее магния. Плавится магний при темпратуре 651 о С, но в обычных усло­виях расплавить его довольно трудно: нагретый на воздухе до 550 о С он вспыхивает и мгновенно сгорает ослепительно ярким пламенем. По­лоску магниевой фольги легко поджечь обыкновенной спичкой, а в атмос­фере хлора магний самовозгорается даже при комнатной температуре. При горении магния выделяется большое количество ультрафиолетовых лучей и тепла - чтобы нагреть стакан ледяной воды до кипения, нужно сжечь все­го 4 г магния.

Магний расположен в главной подгрупп второй группы периодической сис­темы элементов Д.И. Менделеева. Порядковый номер его - 12, атомный вес - 24,312. Электронная конфигурация атома магния в невозбужденном сос­тоянии 1S 2 2S 2 P 6 3S 2 ; валентными являются электроны наружного слоя, в соответствии с этим магний проявляет валентность II. В тесной связи со строением электронных оболочек атома магния находится его реакционная способность. Из-за наличия на внешней оболочке только двух электронов атом магния склонен легко отдавать их для получения устойчивой восьми­электронной конфигурации; поэтому магний в химическом отношении очень активен.

На воздухе магний окисляется, но образующаяся при этом окисная пленка предохраняет металл от дальнейшего окисления. Нормальный электронный потенциал магния в кислой среде равен -2,37в, в щелочной - 2,69в. В разбавленных кислотах магний растворяется уже на холоде. Во фтористо­водородной кислоте нерастворим вследствие образования пленки из труд­норастворимого в воде фторида MgF 2 ; в концентрированной серной кислоте почти нерастворим. Магний легко растворяется при действии растворов солей аммония. Растворы щелочей на него не действуют. Магний поступает в лаборатории в виде порошка или лент. Если поджечь магниевю ленту, то она быстро сгорает с ослепительной вспышкой, развивая высокую темпера­туру. Магниевые вспышки применяют в фотографии, в изготовлении освети­тельных ракет. Температура кипения магния 1107 о С, плотность = 1,74 г/см 3 , радиус атома 1,60 НМ.

Химические свойства магния.

Химические свойства магния довольно своеобразны. Он легко отнимает кислород и хлор у большинства элементов, не боится едких щелочей, со­ды, керосина, бензина и минеральных масел. С холодной водой магний почти не взаимодействует, но при нагревании разлагает ее с выделением водорода. В этом отношении он занимает промежуточное положение между бериллием, который вообще с водой не реагирует и кальцием, легко с ней взаимодействующим. Особенно интенсивно идет реакция с водяным паром, нагретым выше 380 о С:

Mg 0 (тв)+H 2 + O(газ) Mg +2 O(тв)+H 2 0 (газ).

Поскольку продуктом этой реакции является водород ясно, что тушение горящего магния водой недопустимо: может произойти образование гремучей смеси водорода с кислородом и взрыв. Нельзя потушить горящий магний и углекислым газом: магний восстанавливает его до свободного углерода -4е

2Mg 0 + C +4 O 2 2Mg +2 O+C 0 ,

Прекратить к горящему магнию доступ кислорода можно засыпав его пес­ком, хотя и с оксидом кремния (IV) магний взаимодействует, но со зна­чительно меньшим выделением теплоты:

2Mg 0 + Si +4 O 2 =2Mg +2 O+Si 0

этим и определяется возможность использования песка для тушения крем­ния. Опасность возгорания магния при интенсивном нагреве одна из при­чин, по которым его использование как технического материала ограниче­на.

В электрохимическом ряду напряжений магний стоит значительно левее во­дорода и активно реагирует с разбавленными кислотами с образованием солей. В этих реакциях есть у магния особенности. Он не растворяется во фтороводородной, концентрированной серной и в смеси серной и в смеси азотной кислот, растворяющей другие металлы почти столь же эффективно, как "царская водка" (смесь HCl и HNO 3). Устойчивость магния к растворе­нию во фтороводородной кислоте объясняется просто: поверхность магния покрывается нерастворимой во фтороводородной кислоте пленкой фторида магния MgF 2 . Устойчивость магния к достаточно концентрированной серной кислоте и смеси ее с азотной кислотой объяснить сложнее, хотя и в этом случае причина кроется в пассивации поверхности магния. С растворами щелочей и гидроксида аммония магний практически не взаимодействует.

Удивительного в этой реакции нет. Эта реакция та же по существу, что и реакция вытеснения металлами водорода из кислот. В одном из определе­ний кислотой называют вещество, диссоциирующее с образованием ионов водорода.

При нагревании магния в атмосфере галогенов происходит воспламенение и образование галоидных солей.

Причина воспламенения - очень большое тепловыделение, как и в случае реакции магния с кислородом. Так при образовании 1 моль хлорида магния из магния и хлора выделяется 642 КДж. При нагревании магний соединяется с серой (MgS), и с азотом (Mg 3 N 2). При повышенном давлении и нагревании с водородом магний обра­зует гидрид магния

Большое сродство магния к хлору позволило создать новое металлургичес­кое производство - "магниетермию" - получение металлов в результате реакции

MeCln+0,5nMg=Me+0,5nMgCl 2

этим методом получают металлы, играющие очень важную роль в современ­ной технике - цирконий, хром, торий, бериллий. Легкий и прочный "ме­талл космической эры" - титан практически весь получают таким способом.

Сущность производства сводится к следующему: при получении металли­ческого магния электролизом расплава хлорида магния в качестве побоч­ного продукта образуется хлор. Этот хлор используют для получения хло­рида титана (IV) TiCl 4 , который магнием восстанавливается до металли­ческого титана

Ti +4 Cl 4 + 2Mg 0 Ti 0 +2Mg +2 Cl 2

Образовавшийся хлорид магния вновь используется для производства маг­ния и т.д. На основе этих реакций работают титаномагниевые комбинаты. Попутно с титаном и магнием получают при этом и другие продукты, та­кие, как бертолетову соль KClO 3 , хлор, бром и изделия - фибролитовые и ксилитовые плиты, о которых будет сказано ниже. В таком комплексном производстве степень использования сырья, рентабельность производства высока, а масса отходов не велика, что особенно важно для охраны окру­жающей среды от загрязнений.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МАГНИЯ.

Магний применяют в виде металлических пластин при защите от коррозии морских судов и трубопроводов. Защитное действие магниевого «протектора» связано с тем, что из стальной конструкции и магниевого протектора (магний стоит в электрохимическом ряду напряжений левее, чем железо) создаётся электрическая цепь. Происходит разрушение магниевого протектора; основная же стальная часть конструкции при этом сохраняется. В металлургии магний используют как «раскислитель» – вещество, связывающее вредные примеси в расплаве железа. Добавка 0,5% магния в чугун сильно повышает ковкость чугуна и его сопротивление на разрыв. Используют магний и при изготовлении некоторых гальванических элементов.

Сплавы магния играют в технике очень важную роль. Существует целое семейство магниевых сплавов с общим названием «электрон». Основу их составляет магний в сочетании с алюминием (10%), цинком (до 5%), марганцем (1-2%). Малые добавки других металлов придают «электрону» различные ценные свойства. Но главным свойством всех видов «электронов» является их лёгкость (1,8 г/см 3) и прекрасные механические свойства. Их используют в тех отраслях техники, где особенно высоко ценится лёгкость: в самолёто- и ракетостроении. В последние годы созданы новые устойчивые на воздухе магниево-литиевые сплавы с совсем малой плотностью (1,35 г/см 3). Их использование в технике очень перспективно. Магниевые сплавы цены не только из-за своей лёгкости. Их теплоёмкость в 2-2,5 раза выше, чем у стали. Аппаратура из магниевых сплавов нагревается меньше стальной. Используют и сплав алюминия с большим содержанием магния (5-30%). Этот сплав «магналит» твёрже и прочнее алюминия, легче обрабатывается и полируется. Число металлов, с которыми магний образует сплавы, велико. Из диаграммы, иллюстрирующей правило Юм-Розери, ясна удивительная особенность магния не смешиваться в расплаве со своим близким по положению в таблице Менделеева соседом – бериллием. Из-за сильного различия межатомных расстояний не образует магний сплавов и с железом.

Среди кислородных соединений Mgнужно отметить оксид магнияMgO, называемый также жжёной магнезией. Он применяется в изготовлении огнеупорных кирпичей, т.к. температура его плавления 2800 о С. Жжёная магнезия используется и в медицинской практике.

Интересны силикаты магния – тальк 3MgO*4SiO 2 *H 2 Oи асбестCaO*MgO*4SiO 2 , обладающие высокой огнестойкостью. Асбест имеет волокнистое строение, поэтому его можно прясть и изготавливать из него спецодежду для работы при высоких температурах. Карбонаты и силикаты магния в воде нерастворимы.

Интерес к магнию и сплавам на его основе обусловлен, с одной стороны, сочетанием важных для практического использования свойств, а с другой стороны, большими сырьевыми ресурсами магния. Велика сфера использования магния и магниевых сплавов со специальными химическими свойствами, например в источниках тока и для протекторов при защите стальных сооружений от коррозии.

В СНГ, как и за рубежом, имеются большие запасы минерального сырья магния, удобные для его извлечения. Это месторождения твёрдых солей, содержащих магний, а также рассолы ряда соляных озёр. Кроме того, магний может извлекаться из морской воды. Таким образом для магния не стоит проблема истощения сырьевых ресурсов, которая приобретает всё большее значение для многих других, промышленно важных металлов. Хотя магний является одним из основных промышленных металлов, но объём его производства продолжает заметно уступать объёму производства алюминия и стали.

Определённую ориентировку в потребностях промышленности в магнии даёт рассмотрение его производства и потребления в развитых капиталистических и развивающихся странах. После второй мировой войны и вплоть до начала 70-х годов XXстолетия в них наблюдался непрерывный рост производства и потребления магния, затем произошла его стабилизация. Крупнейшим производителем магния в капиталистических странах являются США, доля которых в общем производстве несколько больше 50%.

Конструкционные магниевые сплавы – это лишь одна, причём не самая большая по объёму область применения магния. Магний широко используется как химический реагент во многих металлургических процессах. В частности, он применяется в чёрной металлургии для обработки чугуна с целью десульфурации. В общем в последние годы имеется тенденция к расширению применения магния в качестве химического реагента. Значительное количество магния используется для получения титана, и надо искать пути повышения эффективности применения его в этих целях. Проявляется также значительный интерес к магнию и сплавам на его основе как аккумуляторам водорода.

Имеется определённая предубеждённость против магниевых сплавов со стороны потребителей в отношении их пожароопасности, низкой коррозионной стойкости, повышенной чувствительности к концентраторам напряжений. Эту предубеждённость следует преодолевать. В то же время следует продолжить работы, направленные на улучшение служебных характеристик магниевых сплавов, в частности на повышение их коррозийной стойкости.

МАГНИЙ

План:

1. Характеристика элемента.

2. Получение магния.

3. Свойства магния.

3.1. Физические свойства магния.

3.2. Химические свойства магния.

4. Соединения магния.

4.1. Неорганические соединения

4.2. Магнийорганические соединения

5. Природные соединения магния

6. Определение магния в почвах, в воде

7. Биологическое значение магния

8. Области применения магния

9. Жесткость воды

10. Практическая работа «Определение жесткости воды»

1. Характеристика элемента

Название «магнезия» встречается уже в III веке н.э., хотя не вполне ясно, какое вещество оно обозначает. Долгое время магнезит - карбонат магния - ошибочно отождествляли с известняком - карбонатом кальция. Слово магнезия происходит от названия одного из Греческих городов - Магнесии. До XVIII века соединения магния считали разновидностями кальциевых или натриевых солей. Открытию магния способствовало изучение состава минеральных вод. В 1695 году английский врач Крю сообщил, что им выделена из воды эпсомского минерального источника соль, обладающая лечебными свойствами, и вскоре был доказан её индивидуальный характер. Затем стали известны и другие соединения магния. Карбонат магния получил название "белая магнезия", в отличие от «чёрной магнезии» - оксида марганца. Отсюда и созвучие названий металлов, выделенных впоследствии из этих соединений.

Впервые магний был получен Деви (XIX в.) из окиси магния. Бюсси, Либих, Девильс, Карон и др получали магний действием паров калия или натрия на хлористый магний.

В 1808 г. английский химик Г. Деви электролизом увлажнённой смеси магнезии и оксида ртути получил амальгаму неизвестного металла, которому и дал название "магнезии", сохранившееся до сих пор во многих странах. В России с 1831 года принято название "магний". В 1829 г. Французский химик А. Бюсси получил магний, восстанавливая его расплавленный хлорид калием. Следующий шаг к промышленному получению сделал М. Фарадей. В 1830 г. он впервые получил магний электролизом расплавленного хлористого магния.

Промышленное производство магния электролитическим способом предпринято в Германии в конце XIX в. Перед второй мировой войной началось освоение термических способов получения магния.

В настоящее время наряду с развитием электролитического способа совершенствуются силикотермический и карботермический способы получения магния. На первой стадии развития магниевой промышленности в качестве сырья применяли хлористые соли карналлит, природные рассолы, хлоромагниевые щёлочи калийной промышленности.

Сейчас наряду с хлористыми солями широко используют доломит и магнезит. Большой интерес представляет применение в качестве сырья для производства магния из морской воды. В России электролитический метод получения магния впервые разработал П.П. Федотьев в 1914 г. в Петроградском политехническом институте. В 1931 г. в Ленинграде вступил в строй первый опытный магниевый завод. Промышленное производство магния в СССР начато в 1935 г.

При затрате необходимой энергии один из электронов переходит в P-состояние, т.е. оба электрона становятся неспаренными. Поэтому магний проявляет степень окисления +2.

3S 2 -валентные электроны

1S 2 2S 2 2P 6 3S 1 3P 1

Строение внешней электронной оболочки магния, обладающей структурой 3S 2 , с двумя слабо связанными электронами объясняет восстановительный характер типичных реакций, в которых магний переходит в двухвалентный катион Mg 2+ . Благодаря большому химическому сродству к кислороду, магний способен отнимать кислород у многих окислов и хлор у хлоридов. Это свойство в последнее время используется при магниетермическом получении титана, циркония, урана. При комнатной температуре на воздухе компактный магний химически стоек. На его поверхности образуется окисная пленка, предох­раняющая от окисления. При нагревании химическая активность магния воз­растает. Считается, что верхний температурный предел устойчивости магния в кислороде находится в интервале 350-400 о С. Кипящую воду магний разлагает с выделением водорода.

На магний не оказывает заметного действия дис­тиллированная вода, фтористоводородная кислота любой концентрации, хромовая кислота, водные растворы фтористых солей и др.

Разрушающее действие оказывает на магний морская и минеральная вода, водные растворы соля­ной, серной, азотной, фосфорной, кремнефтористоводородной кислот, вод­ные растворы галоидных солей, сернистых соединений, аммиак и его вод­ные растворы, органические кислоты, гликоли и гликолевые смеси, многи альдегиды.

Магний - один из самых распространенных в земной коре элементов, по распространенности занимает шестое место после кислорода, кремния, алюминия, железа и кальция. Содержание магния в литосфере, по А.П. Ви­ноградову, сотавляет 2,10%. В природе магний встречается исключительно в виде соединений и входит в состав многих минералов: карбонатов, си­ликатов и др. Важнейшими являются следующие из них: магнезит MgCO 3 , доломит MgCO 3 *CaCO 3 , карналлит MgCl 2 *KCL*6H 2 O, бруцит Mg(OH) 2 , кизерит MgSO 4 , эпсонит MgSO 4 *7H 2 O, каинит MgSO 4 *KCl*3H 2 O, оливин (Mg,Fe) 2 , серпентин H 4 Mg 3 Si 2 O 9 .

Природный или естественный маг­ний представляет собой смесь трех устойчивых изотопов 24 Mg -78,6 %, 25 Mg -10,1 %, 26 Mg -11,3 %.

В реакциях магний практически всегда проявляет степень окисления +2 (валентность II). Для того, чтобы перевести атом магния из состояния 3S 2 в реакционноспособное состояние 3S 1 3P 1 , нужно затратить 259 КДж/моль, а при последовательном отрыве электронов, т.е. ионизации Mg до Mg + и Mg +2 , требуется соответственно 737 КДж/моль и 1450 КДж/моль. Магний кристаллизуется в гексагональную плотноупакованную решетку.

2. ПОЛУЧЕНИЕ МАГНИЯ.

Преобладающий промышленный способ получения магния - электролиз расплава смеси MgCl 2