Sejarah Magnesium, Struktur, Sifat, Reaksi, Kegunaan

Dia magnesium Ia adalah logam alkali yang tergolong dalam kumpulan 2 jadual berkala. Nombor atomnya adalah 12 dan diwakili dengan simbol kimia mg. Ia adalah elemen kelapan yang paling banyak di kerak bumi, kira -kira 2.5% yang sama.

Logam ini, seperti lada dan logam alkali, tidak dijumpai di alam semula jadi, tetapi digabungkan dengan unsur -unsur lain untuk membentuk pelbagai sebatian yang terdapat di dalam batu, air laut dan air garam.

Objek sehari -hari dibuat dengan magnesium. Sumber: Wikipedia Firetwister.

Magnesium adalah sebahagian daripada mineral seperti dolomit (kalsium dan magnesium karbonat), magnesit (magnesium karbonat), cancangite (magnesium klorida dan hexahydrate kalium), brucita (magnesium hidroksida).

Sumber semulajadi yang kaya untuk lanjutannya adalah laut yang mempunyai banyak 0.13%, walaupun Great Salt Lake (1.1%) dan Laut Mati (3.4%) mempunyai kepekatan magnesium utama. Terdapat Salmuelas dengan kandungan yang tinggi, yang tertumpu oleh penyejatan.

Nama magnesium mungkin berasal dari magnesita, yang terdapat di magnesia, di rantau Tessaly, wilayah kuno di Yunani. Walaupun, telah dinyatakan bahawa magnetit dan mangan ditemui di rantau yang sama.

Magnesium bertindak balas dengan kuat dengan oksigen pada suhu melebihi 645 ºC. Sementara itu, habuk magnesium terbakar di udara kering, memancarkan cahaya putih yang kuat. Atas sebab ini, ia digunakan sebagai sumber cahaya dalam fotografi. Pada masa ini, harta ini masih digunakan dalam piroteknik.

Ini adalah elemen utama untuk makhluk hidup. Diketahui bahawa ia adalah cofactor untuk lebih daripada 300 enzim, termasuk beberapa enzim glikolisis. Ini adalah proses penting bagi makhluk hidup untuk hubungan mereka dengan pengeluaran ATP, sumber tenaga selular utama.

Ia juga merupakan sebahagian daripada kompleks yang serupa dengan hemo hemoglobin, yang terdapat dalam klorofil. Ini adalah pigmen yang campur tangan dalam merealisasikan fotosintesis.

[TOC]

Sejarah

Pengiktirafan

Joseph Black, seorang ahli kimia Scotland, pada tahun 1755 mengiktirafnya sebagai elemen, secara eksperimen menunjukkan bahawa ia berbeza dari kalsium, logam yang mereka keliru dia.

Dalam hal ini, Black menulis: "Kami melihat dengan eksperimen bahawa magnesia alba (magnesium karbonat) adalah sebatian tanah yang pelik dan udara tetap".

Pengasingan

Pada tahun 1808, Sir Humprey Davy berjaya mengasingkannya menggunakan elektrolisis untuk menghasilkan amalgam magnesium dan merkuri. Dia berjaya dengan menghidupkan garam sulfat basahnya dengan penggunaan merkuri sebagai katod. Seterusnya, dia menguap merkuri La Malgama dengan pemanasan, meninggalkan sisa magnesium.

Ke. Bussy, seorang saintis Perancis, berjaya menghasilkan magnesium logam pertama pada tahun 1833. Untuk melakukan ini, Bussy menghasilkan pengurangan magnesium chloride cair dengan kalium logam.

Pada tahun 1833, saintis British Michael Faraday digunakan untuk kali pertama elektrolisis magnesium klorida untuk penebat logam ini.

Pengeluaran

Pada tahun 1886, syarikat Jerman aluminium und magnesiumfabrik hemelingen menggunakan elektrolisis cannalite (MGCL₂· KCl · 6H₂O) cair untuk menghasilkan magnesium.

Hemelingen, yang dikaitkan dengan Kompleks Perindustrian Farbe (IG Farben), berjaya membangunkan teknik untuk menghasilkan sejumlah besar magnesium chloride cair untuk menyerahkannya kepada elektrolisis untuk pengeluaran magnesium dan klorin.

Semasa Perang Dunia II, Dow Chemical Company (USA) dan Magnesium Elektron Ltd (UK), memulakan pengurangan elektrolitik dalam air laut; Pumaada dari Galveston Bay, Texas dan di Laut Utara ke Hartlepool, England, untuk pengeluaran magnesium.

Pada masa yang sama, di Ontario (Kanada) teknik dibuat untuk menghasilkannya berdasarkan proses L. M. Pidgeon. Teknik ini terdiri daripada pengurangan haba magnesium oksida dengan silikat dalam pulangan pencucuhan luaran.

Struktur dan konfigurasi elektronik magnesium

Magnesium mengkristal dalam struktur heksagon padat, di mana setiap atomnya dikelilingi oleh dua belas jiran. Ini menjadikannya padat daripada logam lain, seperti litium atau natrium.

Konfigurasi elektroniknya ialah [NE] 3S², Dengan dua elektron valensi dan sepuluh lapisan dalaman. Dengan mempunyai elektron tambahan berbanding dengan natrium, ikatan logamnya menjadi lebih kuat.

Ini kerana atom lebih kecil dan terasnya mempunyai satu lagi proton; Oleh itu, mereka memberi kesan yang lebih besar terhadap daya tarikan pada elektron atom jiran, yang kontrak jarak di antara mereka. Juga, kerana terdapat dua elektron band 3s yang dihasilkan penuh, dan dapat merasakan lebih banyak tarikan nukleus.

Boleh melayani anda: elemen kimia

Kemudian, atom Mg akhirnya duduk kristal heksagon yang padat dan dengan ikatan logam yang kuat. Ini menerangkan titik gabungan yang jauh lebih besar (650 ° C) daripada natrium (98 ºC).

Semua orbital 3s dari semua atom dan dua belas jiran mereka bertindih di semua arah di dalam kaca, dan kedua -dua elektron pergi manakala dua orang lain datang; Oleh itu, tanpa kation mg boleh berasal²⁺.

Nombor pengoksidaan

Magnesium boleh kehilangan dua elektron apabila ia membentuk sebatian dan kekal sebagai kation mg²⁺, yang isolektronik untuk gas neon mulia. Apabila mempertimbangkan kehadirannya di mana -mana sebatian, bilangan pengoksidaan magnesium adalah +2.

Sebaliknya, dan walaupun kurang biasa, kation mg boleh dibentuk⁺, yang hanya kehilangan salah satu daripada dua elektronnya dan isolektronik kepada natrium. Apabila kehadirannya diandaikan dalam sebatian, dikatakan bahawa magnesium mempunyai bilangan pengoksidaan +1.

Sifat

Penampilan fizikal

Pepejal putih terang di keadaan paling murni, sebelum mengoksidakan atau bertindak balas dengan udara basah.

Jisim atom

24,304 g/mol.

Takat lebur

650 ºC.

Takat didih

1.091 ºC.

Ketumpatan

1,738 g/cm³ pada suhu bilik. Dan 1,584 g/cm³ kepada suhu lebur; iaitu, fasa cair kurang padat daripada pepejal, seperti kebanyakan sebatian atau bahan.

Haba Fusion

848 kJ/mol.

Haba pengewapan

128 kJ/mol.

Kapasiti kalori molar

24,869 j/(mol · k).

Tekanan wap

Pada 701 K: 1 Pa; iaitu, tekanan stim anda sangat rendah.

Elektronegativiti

1.31 pada skala Pauling.

Tenaga pengionan

Tahap pengionan pertama: 1.737.2 kJ/mol (mg⁺ gas)

Tahap pengionan kedua: 1.450.7 kJ/mol (mg²⁺ Gas, dan memerlukan kurang tenaga)

Tahap pengionan ketiga: 7.732.7 kJ/mol (mg³⁺ Gas, dan memerlukan banyak tenaga).

Radio atom

160 malam.

Radio Covalent

141 ± 17 malam

Jumlah atom

13.97 cm³/mol.

Pengembangan haba

24.8 μm/m · k pada 25 ° C.

Kekonduksian terma

156 w/m · k.

Resistiviti elektrik

43.9 nΩ · m pada 20 ºC.

Kekonduksian elektrik

22.4 × 10⁶ S · cm³.

Kekerasan

2,5 pada skala Mohs.

Nomenclature

Magnesium logam tidak mempunyai nama lain yang dikaitkan. Sebatiannya, kerana kebanyakan mereka mempunyai bilangan pengoksidaan +2, disebut menggunakan tatanama saham tanpa perlu menyatakan nombor tersebut dalam kurungan.

Sebagai contoh, MGO adalah magnesium oksida dan tiada magnesium oksida (II). Menurut tatanama yang sistematik, sebatian terdahulu menjadi: magnesium monoksida dan bukan monoksida monoksida.

Perkara yang sama berlaku di sisi tatanama tradisional seperti stok nomenclature: nama -nama sebatian berakhir dengan cara yang sama; iaitu, dengan akhiran -ico. Oleh itu, MGO adalah oksida magnet, menurut tatanama ini.

Selebihnya, sebatian lain mungkin atau mungkin tidak mempunyai nama biasa atau mineralogi, atau terdiri daripada molekul organik (sebatian organomagnesium), yang tatanama bergantung kepada struktur molekul dan substituen alquilical (R) atau arlic (AR) (AR).

Mengenai sebatian organomagnesium, hampir semua adalah reagen grignard dengan formula umum RMGX. Contohnya, BRMGCH₃ Ia adalah metil magnesium bromida. Perhatikan bahawa tatanama tidak kelihatan begitu rumit dalam hubungan pertama .

Bentuk

Aloi

Magnesium digunakan dalam aloi kerana ia adalah logam ringan, digunakan terutamanya dalam aloi aluminium, yang meningkatkan ciri -ciri mekanikal logam ini. Ia juga telah digunakan dalam aloi dengan besi.

Walau bagaimanapun, ia telah menolak penggunaannya dalam aloi kerana kecenderungannya berjalan pada suhu tinggi.

Mineral dan sebatian

Oleh kerana kereaktifannya tidak terdapat dalam korteks bumi dalam bentuk asli atau asas. Sebaliknya, ia adalah sebahagian daripada banyak sebatian kimia, yang terletak di sekitar 60 mineral yang diketahui.

Antara mineral magnesium yang paling biasa adalah:

-Dolomita, kalsium dan magnesium karbonat, MGCO₃· Pencuri₃

-Magnesita, magnesium karbonat, caco₃

-Brucita, magnesium hidroksida, mg (OH)₂

-Carnalita, magnesium dan kalium klorida, mgcl₂· KCl · H₂Sama ada.

Di samping itu, ia boleh dalam bentuk mineral lain seperti:

-Kieserita, magnesium sulfat, mgso₄· H₂Sama ada

-Forsterita, silikat magnesium, mgsio₄

-Chrystyl atau asbestos, silikat magnesium lain, mg₃Yeah₂Sama ada₅(Oh)₄

-Talc, mg₃Yeah₁₄Sama ada₁₁₀(Oh)₂.

Isotop

Magnesium ditemui dalam alam semula jadi sebagai gabungan tiga isotop semulajadi: ²⁴Mg, dengan kelimpahan 79%; ²⁵Mg, dengan kelimpahan 11%; dan juga ²⁶Mg, dengan kelimpahan 10%. Di samping itu, terdapat 19 isotop radioaktif buatan.

Kertas Biologi

Glikolisis

Magnesium adalah elemen penting untuk semua makhluk hidup. Manusia mempunyai pengambilan harian sebanyak 300 - 400 mg magnesium. Kandungan badannya adalah antara 22 dan 26 g, dalam manusia dewasa, tertumpu terutamanya pada kerangka tulang (60%).

Boleh melayani anda: turbidimetri

Glikolisis adalah urutan tindak balas di mana glukosa diubah menjadi asid pyruvic, dengan pengeluaran bersih 2 molekul ATP. Pyruvate kinase, hexoquinase dan phosphofruction kinase, adalah enzim, antara lain, dari glikolisis yang menggunakan Mg sebagai pengaktif.

DNA

DNA dibentuk oleh dua rantai nukleotida yang telah memuatkan kumpulan fosfat secara negatif dalam struktur mereka; Oleh itu, rantai DNA mengalami penolakan elektrostatik. Ion na⁺, K⁺ dan mg²⁺, Meneutralkan caj negatif, mengelakkan penyisihan rantai.

ATP

Molekul ATP mempunyai kumpulan fosfat dengan atom oksigen yang dimuatkan secara negatif. Di antara atom oksigen jiran terdapat penolakan elektrik yang boleh memecah molekul ATP.

Ini tidak berlaku kerana magnesium berinteraksi dengan atom oksigen jiran, membentuk chelato. Dikatakan bahawa ATP-Mg adalah bentuk aktif ATP.

Fotosintesis

Magnesium adalah penting untuk fotosintesis, proses pusat dalam penggunaan tenaga oleh tumbuh -tumbuhan. Ia adalah sebahagian daripada klorofil, yang membentangkan di dalam struktur yang serupa dengan kumpulan hemoglobin; Tetapi dengan atom magnesium di tengah dan bukannya besi.

Klorofil menyerap tenaga ringan dan menggunakannya menjadi fotosintesis untuk menukar karbon dioksida dan glukosa dan oksigen dioksida. Glukosa dan oksigen kemudiannya digunakan dalam pengeluaran tenaga.

Organisma

Penurunan kepekatan magnesium plasma dikaitkan dengan kekejangan otot; penyakit kardiovaskular, seperti hipertensi; diabetes, osteoporosis dan penyakit lain.

Ion magnesium campur tangan dalam peraturan fungsi saluran kalsium dalam sel saraf. Pada kepekatan tinggi menghalang saluran kalsium. Sebaliknya, penurunan kalsium menghasilkan pengaktifan saraf dengan membenarkan kalsium masuk ke sel.

Ini akan menjelaskan kekejangan dan penguncupan sel -sel otot dinding saluran darah utama.

Di mana dan pengeluaran

Magnesium tidak ditemui dalam keadaan asas, tetapi membentuk sebahagian daripada kira -kira 60 mineral dan banyak sebatian, yang terletak di laut, batu dan salmueras.

Laut mempunyai kepekatan magnesium 0.13%. Oleh kerana lanjutannya, laut adalah takungan utama dunia magnesium. Takungan magnesium lain adalah Great Salt Lake (USA), dengan kepekatan magnesium 1.1%, dan Laut Mati, dengan kepekatan 3.4%.

Mineral magnesium dolomit dan magnesite diekstrak dari urat mereka menggunakan kaedah perlombongan tradisional. Sementara itu, dalam penyelesaian manusiawi digunakan yang membolehkan garam lain pergi ke permukaan, menjaga canwarna di latar belakang.

Salmuelas yang mengandungi magnesium tertumpu di kolam menggunakan pemanasan solar.

Magnesium diperolehi dengan dua kaedah: pengurangan elektrolisis dan terma (Proses Pidgeon).

Elektrolisis

Dalam proses elektrolisis garam cair yang mengandungi atau anhydrous magnesium klorida, sebahagiannya dehidrasi magnesium klorida anhydrous digunakan, atau anhydra mineral carnalite. Dalam beberapa keadaan untuk mengelakkan pencemaran manusiawi semulajadi, buatan digunakan.

Anda juga boleh mendapatkan magnesium klorida berikutan prosedur yang direka oleh syarikat dow. Air bercampur dengan flocculator dengan bijih dolomit yang sedikit berkaliber.

Magnesium klorida yang terdapat dalam campuran berubah menjadi mg (OH)₂ Dengan penambahan kalsium hidroksida, menurut reaksi berikut:

Mgcl₂    +     CA (oh)₂    → mg (oh)₂       +        CACL₂

Magnesium hidroksida precipitous dirawat dengan asid hidroklorik, menghasilkan magnesium dan klorida air, menurut tindak balas kimia yang skema:

Mg (oh)₂     +       2 HCl → MgCl₂     +       2 jam₂Sama ada

Kemudian, magnesium klorida tertakluk kepada proses dehidrasi untuk mencapai penghidratan 25%, menyelesaikan dehidrasi semasa proses faundri. Elektrolisis dilakukan pada suhu yang berbeza antara 680 hingga 750 ºC.

Mgcl₂      → mg+cl₂

Klorin diatomik dihasilkan dalam anod dan magnesium cair terapung di bahagian atas garam, di mana ia dikumpulkan.

Pengurangan terma

Kristal magnesium disimpan dengan wap mereka. Sumber: Warut Roonguthai [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)] Dalam proses Pidgeon, dolomit tanah dan kalkulasi bercampur dengan ferrosilicio tanah halus dan diletakkan di dalam silinder nikel-chrome-hydro. Retraces diletakkan di dalam ketuhar dan bersiri dengan kapasitor yang terletak di luar ketuhar.

Boleh melayani anda: pasukan van der waals

Tindak balas berlaku pada suhu 1200 ºC dan pada tekanan rendah 13 pa. Kristal magnesium menarik diri dari kondensor. Sudu yang dihasilkan dikumpulkan dari latar belakang pulangan.

2 cao +2 mgo +Si → 2 mg (gas) +ca₂SIO₄ (sisa manusia)

Kalsium dan magnesium oksida dihasilkan oleh kalsium kalsium dan magnesium karbonat yang terdapat di dolomita.

Reaksi

Magnesium bertindak balas dengan asid, terutamanya dengan oxacids. Tindak balasnya dengan asid nitrik menghasilkan magnesium nitrat, mg (tidak₃)₂. Dengan cara yang sama ia bertindak balas dengan asid hidroklorik untuk menghasilkan magnesium dan hidrogen gas klorida.

Magnesium tidak bertindak balas dengan alkali, seperti natrium hidroksida. Pada suhu bilik, lapisan magnesium oksida dilindungi, tidak larut dalam air, yang melindunginya dari kakisan.

Bentuk sebatian kimia, antara unsur -unsur lain, dengan klorin, oksigen, nitrogen dan sulfur. Ia sangat reaktif dengan oksigen pada suhu tinggi.

Aplikasi

- Magnesium Elementary

Aloi

Aloi magnesium telah digunakan dalam kapal terbang dan kereta. Yang terakhir mempunyai syarat untuk mengawal emanasi gas pencemar, pengurangan berat kenderaan bermotor.

Aplikasi magnesium didasarkan pada berat badan mereka yang rendah, rintangan tinggi dan kemudahan aloi pembuatan. Aplikasi termasuk alat tangan, artikel sukan, kamera, peralatan, bingkai bagasi, bahagian kereta, artikel untuk industri aeroangkasa.

Aloi magnesium juga digunakan dalam pembuatan pesawat spatial, roket dan satelit, serta photogravure.

Metalurgi

Magnesium ditambah dalam kuantiti yang kecil untuk mencairkan besi putih, yang meningkatkan rintangan dan kelebihan yang sama. Di samping itu, magnesium dicampur dengan kapur disuntik ke dalam besi ketuhar tinggi cecair, meningkatkan sifat mekanikal keluli.

Magnesium campur tangan dalam pengeluaran titanium, uranium dan hafnio. Ia bertindak sebagai ejen pengurangan pada titanium tetrachloride, dalam proses kroll, untuk berasal dari titanium.

Elektrokimia

Magnesium digunakan dalam longgokan kering, bertindak sebagai anod dan klorida perak seperti katod. Apabila magnesium diletakkan dalam hubungan elektrik dengan keluli dengan kehadiran air, ia menghancurkan dengan cara pengorbanan, meninggalkan keluli utuh.

Perlindungan keluli jenis ini terdapat dalam kapal, tangki simpanan, pemanas air, struktur jambatan, dll.

Pyrotechnics

Magnesium dalam habuk atau jalur terbakar, memancarkan cahaya putih yang sangat kuat. Harta ini telah digunakan dalam piroteknik tentera untuk menghasilkan kebakaran atau pencahayaan melalui suar.

Pepejal yang dibahagikan dengan halus telah digunakan sebagai komponen bahan bakar, terutamanya dalam kipas pepejal untuk roket.

- Sebatian

Magnesium karbonat

Ia digunakan sebagai penebat haba untuk dandang dan paip. Menjadi hygroscopic dan larut air, ia digunakan untuk mengelakkan garam biasa daripada menjadi kompak dalam penggoncang garam dan tidak mengalir dengan betul semasa perasa makanan.

Magnesium hidroksida

Ia mempunyai permohonan sebagai pelekat api. Dibubarkan dalam air membentuk susu magnesia yang terkenal, penggantungan putih yang telah digunakan sebagai antacid dan julap.

Magnesium klorida

Ia digunakan dalam pembuatan simen untuk lantai kekuatan tinggi, serta aditif dalam pembuatan tekstil. Di samping itu, ia digunakan sebagai flocculant susu soya untuk pengeluaran tauhu.

Magnesium oksida

Ia digunakan dalam pembuatan batu bata refraktori untuk menahan suhu tinggi dan sebagai penebat haba dan elektrik. Ia juga digunakan sebagai julap dan antacid.

Magnesium sulfat

Ia digunakan secara industri untuk membuat simen dan baja, disamak dan dicelup. Ia juga pengerusi. Garam epsom, mgso₄· 7h₂Atau, ia digunakan sebagai purgatif.

- Mineral

bedak talkum

Anda mempunyai corak kekerasan yang lebih rendah (1) pada skala Mohs. Ia berfungsi sebagai mengisi kertas dan pembuatan kadbod, serta menghalang kerengsaan dan penghidratan kulit. Ia digunakan dalam pembuatan bahan -bahan yang tahan panas dan sebagai asas serbuk menggunakan kosmetik.

Chrystyl atau asbestos

Ia telah digunakan sebagai penebat haba dan dalam industri pembinaan untuk pembuatan bumbung. Pada masa ini, ia tidak digunakan kerana ia adalah gentian karsinogenik paru -paru.

Rujukan

1. Mathews, c. K., Van holde, k. Dan. Dan ahern, k. G. (2002). Biokimia. 3^adalah Edisi. Editorial Pearson Education, s.Ke.
2. Wikipedia. (2019). Magnesium. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
3. Clark J. (2012). Ikatan logam. Pulih dari: chemguide.co.UK
4. Badan a. W. (1917). Struktur kristal magnesium. Prosiding Akademi Sains Negara Amerika Syarikat, 3 (7), 470-473. Doi: 10.1073/pnas.3.7.470
5. Timothy p. Hanusa. (7 Februari 2019). Magnesium. Encyclopædia Britannica. Pulih dari: Britannica.com
6. Hangzhoum Network Technology Co. (2008). Magnesium. Pulih dari: mencari.com