Препараты магния: свойства, когда показаны, противопоказания, виды и применение. Магний — важный металл для промышленности и жизни человека

Преобладающий промышленный способ получения магния - электролиз расплава смеси MgCl 2

MgCl 2 Mg 2+ 2Cl -

Mg 2+ +2e Mg 0 2Cl - -2e Cl 2 0

2MgCl 2 2Mg+ 2Cl 2

расплава

в безводных MgCl 2 , KCl, NaCl. Для получения расплава исполь­зуют обезвоженный карналлит или бимофит, а также MgCl 2 , полученный хлорированием MgO или как отход при производстве Ti.

Температура электролиза 700-720 о С, аноды графитовые, катоды стальные. Со­держание MgCl 2 в расплаве 5-8 %, при снижении концентрации до 4 % уменьшается выход магния по току, при повышении концентрации MgCl 2 вы­ше 8 % увеличивается расход электроэнергии. Для обеспечения оптимально­го содержания MgCl 2 периодически отбирают часть отработанного электро­лита и добавляют свежий карналлит или MgCl 2 . Жидкий магний всплывает на поверхность электролита, откуда его отбирают вакуумным ковшом. Изв­лекаемый магниевый сырец содержит 0,1% примесей. Для очистки от неме­таллических примесей магний переплавляют с флюсами - хлоридами или фторидами K,Ba,Na,Mg. Глубокую очистку осуществляют перегонкой в вакуу­ме, зонной плавкой, электролитическим рафинированием. В результате по­лучают магний чистотой 99,999 %.

Кроме магния при электролизе получают также Cl 2 . В термических спосо­бах получения магния сырьем служит магнезит или доломит, из которых прокаливанием получают MgO.2Mg+O 2 =2MgO . В реторных или вращающих печах с графитовыми или угольными нагревателями оксид восстанавливают до металла кремнием (силиконотермический способ) или CaC 2 (карбидотермический способ) при 1280-1300 о С, либо углеродом (карботермический способ) при темпратуре выше 2100 о С. В карботермическом способе (MgO+C Mg+CO) образующуяся смесь CO и паров магния быстро охлаждают при выходе из печи инертным газом для предотвращения обратной реакции с магнием.

Свойства магния.

Физические свойства магния.

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

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. А вот с растворами аммонийных солей реакция хотя и медленно, но происхо­дит:

2NH + 4 +Mg=Mg 2+ + 2NH 3 + H 2

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. Именно так может диссоциировать и ион NH4:

NH 4 + NH 3 +H +

Mg 0 + 2HCl=Mg +2 Cl 2 +H 0 2

2H + +Mg Mg 2+ + H 0 2

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

Mg 0 + H 2 0 Mg +2 H 2 - .

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.

В среднем человеческий организм содержит около 25 г магния главным образом в костях и скелетной мускулатуре. Выведение магния из организма усиливается при стрессе, некоторых расстройствах здоровья и типах медикаментозного лечения, а также при высоких физических нагрузках. Меню, богатое рафинированными продуктами, не всегда дает человеку нужного количества магния. Дефицит нетрудно компенсировать биодобавками. Магний выпускается в виде соединений - оксида, сульфата, аспартата, карбоната, цитрата, глюконата.

Полезные свойства магния для организма

Необходим для сжигания в клетках органических веществ с выделением энергии, для нервного проведения, расслабления мышц, формирования костей и зубов. В сочетании с кальцием и калием он управляет сердечным ритмом и участвует в образовании инсулина.

Профилактика

Недавние исследования наводят на мысль о гипотензивном (снижающем артериальное давление) и антикоагулянтном (от тромбоза) действии магния, которое в сочетании со способностью этого элемента предупреждать спазмы артерий и опасные сердечные аритмии особенно полезно выздоравливающим после инфаркта миокарда.

Его адекватное поступление в организм важно для профилактики инсулинонезависимого диабета. Американские исследователи в течение 6 лет следили за уровнем магния более чем у 12 тыс. предрасположенных к диабету людей. Как выяснилось, когда этого элемента у них недостаточно, собственно болезнь развивается на 94% чаще, чем когда его много.

Основная польза магния

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Магний - двенадцатый элемент Периодической таблицы. Обозначение - Mg от латинского «magnesium». Расположен втретьем периоде, IIА группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 12.

Магний весьма распространен в природе. В больших количествах он встречается в виде карбоната магния, образуя минералы магнезит MgCO 3 и доломит MgCO 3 ×CaCO 3 . Сульфат и хлорид магния входят в состав минералов каинита KCl×MgSO 4 ×3H 2 O и карналлита KCl×MgCl 2 ×6H 2 O. Ион Mg 2+ содержится в морской воде, сообщая ей горький вкус. Общее количество магния в земной коре составляет около 2% (масс.).

В виде простого вещества магний представляет собой серебристо-белый (рис. 1), очень легкий металл. На воздухе он мало изменяется, так как быстро покрывается тонким слоем оксида, защищающего его от дальнейшего окисления.

Рис. 1. Магний. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса магния

Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии магний существует в виде одноатомных молекул Mg, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 24,304.

Изотопы магния

Известно, что в природе магний может находиться в виде трех стабильных изотопов 24 Mg (23,99%), 25 Mg (24,99%) и 26 Mg (25,98%). Их массовые числа равны 24, 25 и 26 соответственно. Ядро атома изотопа магния 24 Mg содержит двенадцать протонов и двенадцать нейтронов, а изотопов 25 Mg и 26 Mg- такое же количество протонов, тринадцать и четырнадцать нейтронов соответственно.

Существуют искусственные изотопы магния с массовыми числами от 5-ти до 23-х и от 27-ми до 40-ка.

Ионы магния

На внешнем энергетическом уровне атома магния имеется два электрона, которые являются валентными:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 .

В результате химического взаимодействия маний отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Mg 0 -2e → Mg 2+ .

Молекула и атом магния

В свободном состоянии магний существует в виде одноатомных молекул Mg. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу магния:

Сплавы магния

Главная область применения металлического магния - это получение на его основе различных легких сплавов. Прибавка к магнию небольших количеств других металлов резко изменяет его механические свойства, сообщая сплаву значительную твердость, прочность и сопротивляемость коррозии.

Особенно ценными свойствами обладают сплавы, называемые электронами. Они относятся к трем системам: Mg-Al-Zn, Mg-Mn и Mg-Zn-Zr. Наиболее широкое применение имеют сплавы системы Mg-Al-Zn, содержащие от 3 до 10% алюминия и от 0,2 до 3% цинка. Достоинством магниевых сплавов является их малая плотность (около 1,8 г/см 3).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

На вопрос Где используется МАГНИЙ? заданный автором Лерка)) лучший ответ это МАГНИЙ (Magnesium) Mg, химический элемент 2-й (IIa) группы Периодической системы. Атомный номер 12, относительная атомная масса 24,305. Природный магний состоит из трех природных изотопов 24Mg (78,60%), 25Mg (10,11%) и 26Mg (11,29%). Степень окисления +2, очень редко +1.
Распространение магния в природе и его промышленное извлечение.Магний есть в кристаллических горных породах в виде нерастворимых карбонатов или сульфатов, а также (в менее доступной форме) в виде силикатов. Оценка его общего содержания существенно зависит от используемой геохимической модели, в частности, от весовых отношений вулканических и осадочных горных пород. Сейчас используются значения от 2 до 13,3%. Возможно, наиболее приемлемым является значение 2,76%, которое по распространенности ставит магний шестым после кальция (4,66%) перед натрием (2,27%) и калием (1,84%).
Характеристика простого вещества и промышленное получение металлического магния. Магний - серебристо-белый блестящий металл, сравнительно мягкий, пластичный и ковкий. Его прочность и твердость минимальны по распространенности для литых образцов, выше - для прессованных.
В обычных условиях магний устойчив к окислению за счет образования прочной оксидной пленки. Вместе с тем он активно реагирует с большинством неметаллов, особенно при нагревании. Магний воспламеняется в присутствии галогенов (при наличии влаги), образуя соответствующие галогениды, и горит ослепительно ярким пламенем на воздухе
Магний - самый легкий конструкционный материал, используемый в промышленных масштабах. Его плотность (1,7 г см-3) составляет менее двух третей плотности алюминия. Сплавы магния весят вчетверо меньше стали. Кроме того, магний прекрасно обрабатывается и может быть отлит и переделан любыми стандартными методами металлообработки (прокатка, штамповка, волочение, ковка, сварка, пайка, клепка). Поэтому его основная область применения - в качестве легкого конструкционного металла.

Ответ от Валентина Базанова [гуру]
я знаю что в салюте он применяется

Ответ от OlGosh [гуру]
Мне кажется, в сварке должен применяться, для повышения температуры.

Ответ от Ilya O. Volkov [гуру]
В виде сплавов с другими металлами (в первую очередь, с алюминием) -- в самолётах в качестве конструкционного материала (лёгкий и прочный).

Ответ от Анатолий Горный [гуру]
Мы в детстве из него салюты делали!Напилишь его в стружку,разогреешь и каааак бросишь об стенку!Суппер!

Ответ от ! VS [гуру]
В авиации, в частности в тормозных барабанах на колёсах самолёта.
Ещё он используется как легирующий элемент в металлургической промышленности.

Ответ от Jeka [гуру]
Всё о нём это используется в лекарствах например, в изготовлении взрывпакетов, раньше при фотографировании для вспышки!!!

Ответ от Jef [гуру]
В клапанах ЗИЛовских моторов при СССР был чистый магний для лучшего теплоотвода. Сейчас это дорого. Применяется в авиастроении как компоненит сплавов. В чистом виде очень редко. Хороший металл, в детстве в школьный унитаз бросали - разрывало как ромашку

Ответ от Андрей Лубенец [гуру]
Магний, Mg, горючий серебристо-белый металл. Ат. масса 24,32; плотн. 1740 кг/м3; т. плавл. 651 °С; т. кип. 1107 °С; тепл. crop, до MgO -25 104 кДж/кг. На воздухе способен воспламеняться; во влажной среде сгорает со взрывом. Т. гор. 2800 °С; т. само¬воспл.: компактного металла 650 °С, стружки 510 "С, пыли 420- 440 °С; нижн. конц. предел распр. пл. 10-20 г/м3; макс. давл. взрыва 670 кПа; скорость нарастания давл.: средн. 6,8 МПа/с, макс. 12,3 МПа/с; мин. энергия зажигания 20 мДж; скорость горения слоя стружки по поверхности 3-Ю3 м/с; МВСК 3% (об.) для горения аэровзвеси, 9% (об.) для горения стружки; при предва¬рительном подогреве стружки до 600 °С МВСК 2,5% (об.). Горит в атмосфере диоксида углерода, т. самовоспл. 715 °С. В атмосфере чистого сухого азота магний не воспламеняется. При т-ре более 400 °С пыль и порошок энергично взаимодействуют с азотом, выделяя тепло. Поэтому атмосфера азота не может считаться инерт¬ной. Даже в атмосфере аргона, содержащей 0,5% кислорода,
443
магний может воспламеняться с повышением давления до 255 кПа. Средства тушения: фторид кальция, смесь хлоридов и фторидов щелочных и щелочноземельных металлов, сухой песок. Для тушения небольших пожаров пригодны полевой шпат, карбонат натрия, бура, инфузорная земля, борная кислота; необходимо покрывать горящий металл сплошным слоем толщиной не менее 1,5 см .
МагнкЯ фосфорнокислый двузамещенный, MgHPO4-3H2O, него¬рючий белый порошок .
Магний фосфорнокислый трехзамещенный, Mg3(PC4)2, негорю¬чий белый порошок .
Магк^й кальций-кремний, горючее вещество. Состав, % (масс): магний 20, кальций 25, кремний 50, железо 4. Дисперсность образца 42 мкм. Т. самовоспл. 670 °С; нижн. конц. предел распр. пл. 125 г/м3; макс. давл. взрыва 1 МПа; макс, скорость нарастания давл. 21,7 МПа/с . С

Если вы собрались сделать одним из хобби создание пиротехнических образцов, то перед вами первым делом встает проблема поиска необходимых компонентов для своей работы. И самый актуальный вопрос - где взять магний? Мы дадим на него развернутый ответ, попутно разобрав все уникальные особенности данного элемента.

Важное о магнии

Первым делом познакомимся с ним. Магний - один из распространенных элементов менделеевской таблицы. Занимает 2% состава земной коры - это седьмое место среди других составляющих. Его соли можно найти в морских водах, отложениях самосадочных озер.

Известно также более 200 природных соединений, содержащих в себе магний. Однако в промышленности в качестве сырья используют по большей мере доломит, магнезит и карналлит. Их месторождения образованы осадочным путем в докембрийский период. Наиболее крупные залежи расположены на территории РФ, США, Китая.

Это легкий бело-серебристый металл. Характерен ярким горением белого оттенка с выделением большого количества тепловой энергии.

Как определить магний?

Выясняя, где взять магний, важно знать его отличительные особенности, дабы не спутать данный металл с каким-либо другим.

Основные признаки следующие:

Применение

Магниевый порошок, прежде всего, применяется в военном деле и пиротехнической промышленности. Он необходим для создания легковоспламеняющихся сухих смесей. Из-за яркого белого пламени он незаменим для осветительных ракет, фейерверков белого цвета.

Широко используется и в химической экспериментальной практике, так как является активным восстановителем как в органических, так и в неорганических реакциях. Применяется и при получении водорода в лабораториях.

Выпуск продукции

Тем кто ищет, где взять металл магний, будет интересно узнать, в каких формах он поставляется производителями. В основном, это стружка или порошок. Выпускается по ГОСТ 6001-79. По стандарту содержание магния во всех формах не должно быть менее 99%. Доля поглощенной воды при этом - не более 0,01%.

Основных марок четыре: МПФ-1, МПФ-2, МПФ-3, МПФ-4. Их расхождения только в размере магниевых гранул.

Так как порошок отличается высокой химической активностью, то он поставляется в герметичной жестяной таре, не пропускающей воздух. Это обязательное условие хранения, так как взаимодействие его с кислородом может привести к самовозгоранию.

Покупка порошка или стружки

Самый простой способ "добычи" - это купить или заказать элемент. Где взять порошок магния? Вы можете найти магазин в своем городе либо заказать доставку почтой порошка или стружки на дом.

Сегодня магний продается не только в объемных промышленных тарах. Вы легко можете заказать его в емкости любой подходящей для вас фасовки. Так, например, 1 кг порошка магния обойдется вам, в среднем, в 300 рублей.

Покупку возможно совершить в интернет-магазинах "Алибаба", "Русхим", "Русский металл", "БВБ Альянс", Shilanet и прочих.

Где взять магний в домашних условиях?

Необязательно тратиться на приобретение элемента для своих опытов. Обследуйте свое жилище, приусадебный участок, двор, чердак или хранилище старых инструментов. Там вы сможете найти "сырье" совершенно бесплатно. Подскажем, где взять магний вероятно:

• Улитка старой бензопилы "Дружба" - элемент на 80% состоит из магниевого сплава.
• Двигатель автомобиля "Запорожец". Состав его крышки и блока цилиндров - магниевый сплав.
• Магниевые аноды для котла. Если вы не нашли их дома, купить элементы легко в магазинах стройматериалов и бытовой техники.
• Металлические точилки для карандашей. Если у вас нет таких собственных принадлежностей, их можно за небольшую цену купить в канцтоварах.
• Любые детали, имеющие надпись МГ-90.

Можно обратиться в пункт сбора металлолома. Узнайте о наличии магния и, на всякий случай, алюминия - сборщики часто путают их между собой.

Добыча в промышленных условиях

Основной путь получения магния на производстве - электролитическая плавка безводного хлорида магния в электролизной ванне. Так происходит расщепление его солей на ионы хлора и металла. Периодически из ванны подымается чистый магний и вместо него запускается новое сырье.

Этот способ характерен наличием примесей, поэтому магний проходит через дополнительное очищение. Это электролитическое рафинирование в вакуумных условиях со спецдобавками - флюсами. Последние оттягивают на себя примеси, в результате чего выходит практически чистый магний (содержание примесей - не более 0,0001%).

Актуален и термический способ. Создаются условия повышенной температуры, в которых протекает химическая реакция оксида магния с кремнием или коксом. В результате из доломита (исходного сырья) образуется высокоочищенный магний без прохождения этапа разделения на соли (кальция и магния) и проведения очистки. При этом способе источником извлечения металла также вполне может стать морская вода.

Теперь мы в курсе, где взять магний в промышленных и домашних условиях. Элемент для самостоятельных опытов можно также купить или заказать.