Наша рассылка!
Новости сайта Модно-Красиво.ру Вы можете получать прямо на мейл
Рассылки Subscribe.Ru

Подписаться письмом

С чем реагирует магний


Магний — Википедия

Магний
← Натрий | Алюминий →
лёгкий, ковкий, серебристо-белый металл
Название, символ, номер Магний / Magnesium (Mg), 12
Атомная масса
(молярная масса)
[24,304; 24,307][комм 1][1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Ne] 3s2
Радиус атома 160 пм
Ковалентный радиус 136 пм
Радиус иона 66 (+2e) пм
Электроотрицательность 1,31 (шкала Полинга)
Электродный потенциал −2,37 В
Степени окисления 0; +2
Энергия ионизации
(первый электрон)
 737,3 (7,64) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.) 1,738[2] г/см³
Температура плавления 650 °C (923 K)[2]
Температура кипения 1090 °C (1363 K)[2]
Уд. теплота плавления 9,20 кДж/моль
Уд. теплота испарения 131,8 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 24,90[3] Дж/(K·моль)
Молярный объём 14,0 см³/моль
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=0,32029 нм, c=0,52000 нм
Отношение c/a 1,624
Температура Дебая 318 K
Теплопроводность (300 K) 156 Вт/(м·К)
Номер CAS 7439-95-4
Металлический магний

Ма́гний — элемент второй группы (по старой классификации — главной подгруппы второй группы), третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 12. Обозначается символом Mg (лат. Magnesium). Простое вещество магний — лёгкий, ковкий металл серебристо-белого цвета.

В 1695 году из минеральной воды Эпсомского источника в Англии выделили соль, обладавшую горьким вкусом и слабительным действием. Аптекари назвали её «горькой солью», а также «английской» или «эпсомской солью». Минерал эпсомит представляет собой кристаллогидрат сульфата магния и имеет химическую формулу MgSO4 · 7H2O. Латинское название элемента происходит от названия древнего города Магнезия в Малой Азии, в окрестностях которого имеются залежи минерала магнезита.

В 1792 году Антон фон Рупрехт выделил из белой магнезии восстановлением углём неизвестный металл, названный им австрием. Позже было установлено, что «австрий» представляет собой магний крайне низкой степени чистоты, поскольку исходное вещество было сильно загрязнено железом[4].

В 1808 г. английский химик Гемфри Дэви с помощью электролиза увлажнённой смеси магнезии и оксида ртути получил амальгаму неизвестного металла, которому дал название «магнезиум», 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 металлическим калием. В 1830 г. М. Фарадей получил магний электролизом расплавленного хлорида магния.

Природный магний состоит из смеси 3 стабильных изотопов 24Mg, 25Mg и 26Mg с молярной концентрацией в смеси 78,6 %, 10,1 % и 11,3 % соответственно.

Все остальные 19 изотопов нестабильны, самый долгоживущий из них 28Mg с периодом полураспада 20,915 часов.

Кларк магния — 1,95 % (19,5 кг/т). Это один из самых распространённых элементов земной коры. Большие количества магния находятся в морской воде в виде раствора солей. Основные минералы с высоким массовым содержанием магния:

  • морская вода — (0,12—0,13 %),
  • карналлит — MgCl2 • KCl • 6H2O (8,7 %),
  • бишофит — MgCl2 • 6H2O (11,9 %),
  • кизерит — MgSO4 • H2O (17,6 %),
  • эпсомит — MgSO4 • 7H2O (9,9 %),
  • каинит — KCl • MgSO4 • 3H2O (9,8 %),
  • магнезит — MgCO3 (28,7 %),
  • доломит — CaCO3·MgCO3 (13,1 %),
  • брусит — Mg(OH)2 (41,6 %).

Магнезиальные соли встречаются в больших количествах в солевых отложениях самосадочных озёр. Месторождения карналлита осадочного происхождения имеются во многих странах.

Магнезит образуется преимущественно в гидротермальных условиях и относящихся к среднетемпературным гидротермальным месторождениям. Доломит также является важным магниевым сырьём. Месторождения доломита широко распространены, запасы их огромны. Они генетически связаны с карбонатными осадочными слоями и большинство из них имеет докембрийский или пермский геологический возраст. Доломитовые залежи образуются осадочным путём, но могут возникать также при воздействии на известняки гидротермальных растворов, подземных или поверхностных вод.

Чрезвычайно редким минералом является самородный магний, образующийся в потоках восстановительных газов и впервые обнаруженный в 1991 году в береговых отложениях Чоны (Восточная Сибирь)[5][6], а затем в лавах в Южном Гиссаре (Таджикистан)[7].

Природные источники магния[править | править код]

В 1995 г. бо́льшая часть мирового производства магния была сосредоточена в США (43 %), странах СНГ (26 %) и Норвегии (17 %), на рынке возрастает доля Китая[8][9].

Обычный промышленный метод получения металлического магния — это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl2 (бишофит), натрия NaCl и калия KCl. В расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:

MgCl2→Mg+Cl2{\displaystyle {\mathsf {MgCl_{2}\rightarrow Mg+Cl_{2}}}}

Расплавленный металл периодически отбирают из электролизной ванны, а в неё 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 удаляют примеси из 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 кремний или кокс:

MgO+C→Mg+CO{\displaystyle {\mathsf {MgO+C\rightarrow Mg+CO}}}

Применение кремния позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO3·MgCO3, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции, вначале производят обжиг доломита:

CaCO3⋅MgCO3→CaO+MgO+2CO2{\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}\cdot MgCO_{3}\rightarrow CaO+MgO+2CO_{2}}}}

Затем сильный нагрев с кремнием:

2MgO+CaO+Si→CaSiO3+2Mg{\displaystyle {\mathsf {2MgO+CaO+Si\rightarrow CaSiO_{3}+2Mg}}}

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

Магний — металл серебристо-белого цвета с гексагональной решёткой, обладает металлическим блеском; пространственная группа P 63/mmc, параметры решётки a = 0,32029 нм, c = 0,52000 нм, Z = 2. При обычных условиях поверхность магния покрыта довольно прочной защитной плёнкой оксида магния MgO, которая разрушается при нагреве на воздухе до примерно 600 °C, после чего металл сгорает с ослепительно белым пламенем с образованием оксида и нитрида магния Mg3N2. Скорость воспламенения магния намного выше скорости одёргивания руки, поэтому при поджоге магния человек не успевает одёрнуть руку и получает ожог. На горящий магний желательно смотреть только через темные очки или стекло, так как в противном случае есть риск получить световой ожог сетчатки и на время ослепнуть.

Плотность магния при 20 °C — 1,738 г/см³, температура плавления 650 °C, температура кипения 1090 °C[2], теплопроводность при 20 °C — 156 Вт/(м·К).

Магний высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддаётся обработке резанием.

Фазовый переход в сверхпроводящее состояние[править | править код]

При температуре Тс= 0,0005 К магний (Mg) переходит в сверхпроводящее состояние.

При нагревании на воздухе магний сгорает с образованием оксида и небольшого количества нитрида. При этом выделяется большое количество теплоты и света:

2Mg+O2→2MgO+1203{\displaystyle {\mathsf {2Mg+O_{2}\rightarrow 2MgO+1203}}} кДж
3Mg+N2→Mg3N2{\displaystyle {\mathsf {3Mg+N_{2}\rightarrow Mg_{3}N_{2}}}}

Магний хорошо горит даже в углекислом газе:

2Mg+CO2→2MgO+C{\displaystyle {\mathsf {2Mg+CO_{2}\rightarrow 2MgO+C}}}

Раскаленный магний энергично реагирует с водой, вследствие чего горящий магний нельзя тушить водой:

Mg+h3O→MgO+h3+75 kcal{\displaystyle {\mathsf {Mg+H_{2}O\rightarrow MgO+H_{2}+75\ kcal}}}

Возможна также реакция:

Mg+2h3O→Mg(OH)2+h3↑+80,52 kcal{\displaystyle {\mathsf {Mg+2H_{2}O\rightarrow Mg(OH)_{2}+H_{2}\uparrow +80,52\ kcal}}}

Щелочи на магний не действуют, в кислотах он растворяется с бурным выделением водорода:

Mg+2HCl→MgCl2+h3↑{\displaystyle {\mathsf {Mg+2HCl\rightarrow MgCl_{2}+H_{2}\uparrow }}}

Смесь порошка магния со взрывом реагирует с сильными окислителями, например с сухим перманганатом калия.

Также следует упомянуть реактивы Гриньяра, то есть алкил- или арилмагнийгалогениды:

RHal+Mg→(C2H5)2ORMgHal{\displaystyle {\mathsf {RHal+Mg{\xrightarrow[{}]{(C_{2}H_{5})_{2}O}}RMgHal}}}

Где Hal = I, Br, реже Cl.

Металлический магний — сильный восстановитель, применяется в промышленности для восстановления титана до металла из тетрахлорида титана и металлического урана из его тетрафторида

TiCl4+2Mg→Ti+2MgCl2{\displaystyle {\mathsf {TiCl_{4}+2Mg\rightarrow Ti+2MgCl_{2}}}}
UF4+2Mg→U+2MgF2{\displaystyle {\mathsf {UF_{4}+2Mg\rightarrow U+2MgF_{2}}}}

Используется для получения лёгких и сверхлёгких литейных сплавов (самолётостроение, производство автомобилей), а также в пиротехнике и военном деле для изготовления осветительных и зажигательных ракет. Со второй половины XX века магний в чистом виде и в составе сплава кремния с железом — ферросиликомагния, стал широко применяться в чугунолитейном производстве благодаря открытию его свойства влиять на форму графита в чугуне, что позволило создать новые уникальные конструкционные материалы для машиностроения — высокопрочный чугун (чугун с шаровидным графитом — ЧШГ и чугун с вермикулярной формой графита — ЧВГ), сочетающие в себе свойства чугуна и стали.

Сплавы[править | править код]

Сплавы на основе магния являются важным конструкционным материалом в космической, авиационной и автомобильной промышленности благодаря их лёгкости и прочности. Из магниевого сплава изготавливались картеры двигателей бензопилы «Дружба» и автомобиля «Запорожец», ряда других машин. Сейчас из этого сплава производятся легкосплавные колёсные диски.

Химические источники тока[править | править код]

Магний в виде чистого металла, а также его химические соединения (бромид, перхлорат) применяются для производства энергоёмких резервных электрических батарей (например, магний-перхлоратный элемент, серно-магниевый элемент, хлористосвинцово-магниевый элемент, хлорсеребряно-магниевый элемент, хлористомедно-магниевый элемент, магний-ванадиевый элемент и др.) и сухих элементов (марганцево-магниевый элемент, висмутисто-магниевый элемент, магний-м-ДНБ элемент и др.). Химические источники тока на основе магния отличаются очень высокими значениями удельных энергетических характеристик и высокой ЭДС.

Соединения[править | править код]

Гидрид магния — один из наиболее ёмких аккумуляторов водорода, применяемых для его компактного хранения и получения.

Огнеупорные материалы[править | править код]

Оксид магния MgO применяется в качестве огнеупорного материала для производства тиглей и специальной футеровки металлургических печей.

Перхлорат магния, Mg(ClO4)2 — (ангидрон) применяется для глубокой осушки газов в лабораториях, и в качестве электролита для химических источников тока с применением магния.

Фторид магния MgF2 — в виде синтетических монокристаллов применяется в оптике (линзы, призмы).

Бромид магния MgBr2 — в качестве электролита для химических резервных источников тока.

Военное дело[править | править код]

Свойство магния гореть белым ослепительным пламенем широко используется в военной технике для изготовления осветительных и сигнальных ракет, трассирующих пуль и снарядов, зажигательных бомб. В смеси с соответствующими окислителями он также является основным компонентом заряда светошумовых боеприпасов.

Медицина[править | править код]

Магний является жизненно-важным элементом, который находится во всех тканях организма и необходим для нормального функционирования клеток. Участвует в большинстве реакций обмена веществ, в регуляции передачи нервных импульсов и в сокращении мышц, оказывает спазмолитическое и антиагрегантное действие. Оксид и соли магния традиционно применяются в медицине в кардиологии, неврологии и гастроэнтерологии (аспаркам, сульфат магния, цитрат магния). В то же время, использование солей магния в кардиологии при нормальном уровне ионов магния в крови является недостаточно обоснованным[10].

Фотография[править | править код]

Магниевый порошок с окисляющими добавками (нитрат бария, перманганат калия, гипохлорит натрия, хлорат калия и т. д.) применялся (и применяется сейчас в редких случаях) в фотоделе в химических фотовспышках (магниевая фотовспышка).

Аккумуляторы[править | править код]

Магниево-серные батареи являются одними из самых перспективных, теоретически превосходя ёмкость ионно-литиевых, однако пока эта технология находится на стадии лабораторных исследований в силу непреодолимости некоторых технических препятствий[11].

Производство в России сосредоточено на двух предприятиях: г. Соликамск (СМЗ) и г. Березники (АВИСМА). Общая производительность составляет, примерно, 35 тыс. тонн в год.[12]

Цены на магний в слитках в 2006 году составили в среднем 3 долл./кг. В 2012 году цены на магний составляли порядка 2,8—2,9 долл./кг.

Токсикология[править | править код]

Соединения магния малотоксичны (за исключением солей таких ядовитых кислот, как синильная, азотистоводородная, плавиковая, хромовая).

Биологическая роль[править | править код]

Магний — один из важных биогенных элементов, в значительных количествах содержится в тканях животных и растений (хлорофиллы). Его биологическая роль сформировалась исторически в период зарождения и развития протожизни на нашей планете в связи с тем, что солевой состав морской воды древней Земли был преимущественн

ru.wikipedia.org

Реакции, взаимодействие магния. Уравнения реакции магния с веществами

Реакции, взаимодействие магния. Уравнения реакции магния с веществами.

 

 

Магний реагирует, взаимодействует с неметаллами, металлами, полуметаллами, оксидами, кислотами, солями и пр. веществами.

 

Реакции, взаимодействие магния с неметаллами

Реакции, взаимодействие магния с металлами и полуметаллами

Реакции, взаимодействие магния с оксидами

Реакции, взаимодействие магния с солями

Реакции, взаимодействие магния с кислотами

Реакции, взаимодействие магния с водородсодержащими соединениями

 

Реакции, взаимодействие магния с неметаллами. Уравнения реакции: 

1. Реакция взаимодействия магния и водорода:

Mg + H2 → MgH2 (t = 175 °C, р, kat = MgI2).

Реакция взаимодействия водорода и магния происходит с образованием гидрида магния. Реакция протекает избыточном давлении.

2. Реакция взаимодействия магния и бора:

Mg + 2B → MgB2.

Реакция взаимодействия магния и бора происходит с образованием диборида магния.

3. Реакция взаимодействия магния и фосфора:

3Mg + 2P → Mg3P2.

Реакция взаимодействия магния и фосфора происходит с образованием фосфида магния.

4. Реакция взаимодействия магния и кремния:

2Mg + Si → Mg2Si (t°).

Реакция взаимодействия магния и кремния происходит с образованием силицида магния. Реакция протекает при сплавлении реакционной смеси.

5. Реакция взаимодействия магния и кислорода:

2Mg + O2 → 2MgO (t = 600-650 °C).

Реакция взаимодействия магния и кислорода происходит с образованием оксида магния. Данная реакция представляет собой сгорание магния на воздухе.

6. Реакция взаимодействия магния и азота:

3Mg + N2 → Mg3N2 (t = 780-800 °C).

Реакция взаимодействия магния и азота происходит с образованием нитрида магния.

7. Реакция взаимодействия магния и хлора:

Mg + Cl2 → MgCl2.

Реакция взаимодействия магния и хлора происходит с образованием хлорида магния.

 

Реакции, взаимодействие магния с металлами и полуметаллами. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия магния и висмута:

2Bi + 3Mg → Mg3Bi2 (t = 300-400 °C).

Реакция взаимодействия висмута и магния происходит с образованием висмутида магния.

2. Реакция взаимодействия магния и сурьмы:

2Sb + 3Mg → Mg3Sb2 (t = 650 °C).

Реакция взаимодействия сурьмы и магния происходит с образованием антимонида магния.

3. Реакция взаимодействия магния и палладия:

Pd + 3Mg → PdMg3.

Реакция взаимодействия палладия и магния происходит с образованием палладийтримагния.

 

Реакции, взаимодействие магния с оксидами. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия магния и воды:

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2.

Реакция взаимодействия магния и воды происходит с образованием гидроксида магния. В ходе реакции используется горячая вода.

2. Реакция взаимодействия магния и оксида углерода (IV):

CO2 + 2Mg → 2MgO + C (t = 500 °C).

Реакция взаимодействия магния и оксида углерода (IV) происходит с образованием оксида магния и углерода. Данная реакция представляет собой сжигание магния в среде углекислого газа.

3. Реакция взаимодействия магния и оксида азота (IV):

Mg + 2N2O4 → Mg(NO3)2 + 2NO (t = 150 °C).

Реакция взаимодействия магния и оксида азота (IV) происходит с образованием нитрата магния и оксида азота (II). Реакция протекает в вакууме, в этилацетате.

4. Реакция взаимодействия магния и оксида лития:

Li2O + Mg → 2Li + MgO (t > 800 °C).

Реакция взаимодействия магния и оксида лития происходит с образованием оксида магния и лития.

5. Реакция взаимодействия магния и оксида бериллия:

BeO + Mg → MgO + Be (t = 700-800 °C).

Реакция взаимодействия магния и оксида бериллия происходит с образованием оксида магния и бериллия.

6. Реакция взаимодействия магния и оксида кремния:

SiO2 + 4Mg → Mg2Si + 2MgO (t < 800 °C),

SiO2 + 2Mg → Si + 2MgO (t = 1000 °C).

Реакция взаимодействия магния и оксида кремния происходит с образованием в первом случае – оксида магния и силицида магния, во втором – оксида магния и кремния. Первая реакция протекает в атмосфере водорода.

7. Реакция взаимодействия магния и оксида бора:

B2O3 + 6Mg → Mg3B2 + 3MgO (t = 750-900 °C).

Реакция взаимодействия магния и оксида бора происходит с образованием оксида магния и борида магния.

 

Реакции, взаимодействие магния с солями. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия магния и карбоната лития:

Li2CO3 + Mg → 2Li + MgO + CO2 (t = 550-600 °C).

Реакция взаимодействия карбоната лития и магния происходит с образованием лития, оксида магния и оксида углерода.

2. Реакция взаимодействия магния и хлорида олова:

SnCl2 + Mg → MgCl2 + Sn (t = 200-300 °C).

Реакция взаимодействия хлорида олова и магния происходит с образованием хлорида магния и олова.

3. Реакция взаимодействия магния и хлорида циркония:

ZrCl4 + 2Mg → Zr + 2MgCl2 (t = 700 °C).

Реакция взаимодействия хлорида циркония и магния происходит с образованием циркония и хлорида магния.

4. Реакция взаимодействия магния и хлорида железа:

2FeCl3 + 3Mg → 2Fe + 3MgCl2 (t = 300-400 °C).

Реакция взаимодействия хлорида железа и магния происходит с образованием хлорида магния и железа.

 

Реакции, взаимодействие магния с кислотами. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия магния и азотной кислоты:

5Mg + 12HNO3 → 5Mg(NO3)2 + N2 + 6H2O.

Реакция взаимодействия магния и азотной кислоты происходит с образованием нитрата магния, азота и воды. В ходе реакции  используется разбавленный раствор азотной кислоты.

Аналогичные реакции протекают и с другими минеральными кислотами.

 

Реакции, взаимодействие магния с водородсодержащими соединениями. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия магния и бромоводорода:

Mg + 2HBr → MgBr2 + H2.

Реакция взаимодействия магния и бромоводорода происходит с образованием бромида магния и водорода. В ходе реакции  используется разбавленный раствор бромоводорода.

2. Реакция взаимодействия магния и фтороводорода:

Mg + 2HF → MgF2 + H2.

Реакция взаимодействия магния и фтороводорода происходит с образованием фторида магния и водорода. В ходе реакции  используется разбавленный раствор фтороводорода.

3. Реакция взаимодействия магния и сероводорода:

Mg + H2S → MgS + H2 (t = 500 °C).

Реакция взаимодействия магния и сероводорода происходит с образованием сульфида магния и водорода.

 

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

 

карта сайта

 

Коэффициент востребованности 2 010

xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai

Характерные химические свойства Be, Mg и щелочноземельных металлов » HimEge.ru

К семейству щёлочноземельных эле­ментов относят кальций, стронций, барий и радий. Д. И. Менделеев включал в это семей­ство и магний. Щёлочноземельными элементы именуются по той причине, что их гидроксиды, подобно гидро­ксидам щелочных металлов, раство­римы в воде, т. е. являются щелочами. «…Земельными же они названы пото­му, что в природе они встречаются в состоянии соединений, образующих нерастворимую массу земли, и сами в виде окисей RO имеют землистый вид», — пояснял Менделеев в «Основах химии».

Общая характеристика элементов II а группы

•Металлы главной подгруппы II группы имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns², и являются s-элементами.

• Легко отдают два валентных электрона, и во всех соединениях имеют степень окисления +2

• Сильные восстановители

•Активность металлов и их восстановительная способность увеличивается в ряду: Be–Mg–Ca–Sr–Ba

• К щёлочноземельным металлам относят только кальций, стронций, барий и радий, реже магний

• Бериллий по большинству свойств ближе к алюминию

Физические свойства простых веществ

Щелочноземельные металлы (по сравнению со щелочными металлами) обладают более высокими t°пл. и t°кип., потенциалами ионизации, плотностями и твердостью.

 

 

Химические свойства щелочноземельных металлов + Be

1.      Реакция с водой.

В обычных условиях поверхность Be и Mg покрыты инертной оксидной пленкой, поэтому они устойчивы по отношению к воде. В отличие от них Ca, Sr и Ba растворяются в воде с образованием щелочей:

Mg + 2H2O  –→   Mg(OH)2 + H2­↑

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑ ­

2.      Реакция с кислородом.

Все металлы образуют оксиды RO, барий-пероксид – BaO2:

2Mg + O2 → 2MgO

Ba + O2 → BaO2

3.      С другими неметаллами образуют бинарные соединения:

Be + Cl2 → BeCl2 (галогениды)

Ba + S → BaS (сульфиды)

3Mg + N2 → Mg3N2 (нитриды)

Ca + H2 → CaH2 (гидриды)

Ca + 2C → CaC2 (карбиды)

3Ba + 2P → Ba3P2 (фосфиды)

Бериллий и магний сравнительно медленно реагируют с неметаллами.

4. Все щелочноземельные металлы растворяются в кислотах:

Ca + 2HCl → CaCl2 + H2­

Mg + H2SO4(разб.) → MgSO4 + H2­

5. Бериллий  растворяется в водных растворах щелочей:

Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2­

6. Летучие соединения щёлочноземельных металлов придают пламени характерный цвет:

соединения кальция — кирпично-красный, стронция — карминово-красный, а бария — желтовато-зелёный.

Бериллий, также как и литий, относится к числу s-элементов. Четвертый электрон, появляющийся в атоме Be, помещается на 2s-орбитали. Энергия ионизации бериллия выше, чем у лития, из-за большего заряда ядра. В сильных основаниях он образует ион-бериллат ВеО2-2. Следовательно, бериллий ‑ металл, но его соединения обладают амфотерностью. Бериллий, хотя и металл, но значительно менее электроположительный, по сравнению с литием.

Высокой энергией ионизации атома бериллий заметно отличается от остальных элементов ПА-подгруппы (магния и щелочноземельных металлов). Его химия во многом сходна с химией алюминия (диагональное сходство). Таким образом, это элемент с наличием у его соединений амфотерных качеств, среди которых преобладают все же основные.

Электронная конфигурация Mg: 1s22s22p63s2 по сравнению с натрием имеет одну существенную особенность: двенадцатый электрон помещается на 2s-орбитали, где уже имеется 1е.

Ионы магния и кальция ‑ незаменимые элементы жизнедеятельности любой клетки. Их соотношение в организме должно быть строго определённым. Ионы магния участвуют в деятельности ферментов (например, карбоксилазы), кальция – в построении скелета и обмена веществ. Повышение содержания кальция улучшает усвоение пищи. Кальций возбуждает и регулирует работу сердца. Его избыток резко усиливает деятельность сердца. Магний играет отчасти роль антагониста кальция. Введение ионов Mg2+ под кожу вызывает наркоз без периода возбуждения, паралич мышц, нервов и сердца. Попадая в рану в форме металла, он вызывает долго незаживающие гнойные процессы. Оксид магния в лёгких вызывает так называемую литейную лихорадку. Частый контакт поверхности кожи с его соединениями приводит к дерматитам. Самые широко используемые в медицине соли кальция: сульфат СаSO4 и хлорид CaCL2. Первый используется для гипсовых повязок, а второй применяется для внутривенных вливаний и как внутреннее средство. Он помогает бороться с отёками, воспалениями, аллергией, снимает спазмы сердечно-сосудистой системы, улучшает свертываемость крови.

Все соединения бария, кроме BaSO4, ядовиты. Вызывают менегоэнцефалит с поражением мозжечка, поражение гладких сердечных мышц, паралич, а в больших дозах – дегенеративные изменения печени. В малых же дозах соединения бария стимулируют деятельность костного мозга.

При введении в желудок соединений стронция наступает его расстройство, паралич, рвота; поражения по признакам сходны с поражениями от солей бария, но соли стронция менее токсичны. Особую тревогу вызывает появление в организме радиоактивного изотопа стронция 90Sr. Он исключительно медленно выводится из организма, а его большой период полураспада и, следовательно, длительность действия могут служить причиной лучевой болезни.

Радий опасен для организма своим излучением и огромным периодом полураспада (Т1/2 = 1617 лет). Первоначально после открытия и получения солей радия  в более или менее чистом виде его стали использовать довольно широко для рентгеноскопии, лечения опухолей и некоторых тяжёлых заболеваний. Теперь с появлением других более доступных и дешевых материалов применение радия в медицине практически прекратилось. В некоторых случаях его используют для получения радона и как добавку в минеральные удобрения.

В атоме кальция завершается заполнение 4s-орбитали. Вместе с калием он образует пару s-элементов четвертого периода.  Гидроксид кальция ‑ довольно сильное основание. У кальция — наименее активного из всех щелочноземельных металлов — характер связи в соединениях ионный.

По своим характеристикам стронций занимает промежуточное положение между кальцием и барием.

Свойства бария наиболее близки к свойствам щелочных металлов.

Бериллий и магний широко используют в сплавах. Бериллиевые бронзы – упругие сплавы меди с 0,5-3% бериллия; в авиационных сплавах (плотность 1,8) содержится 85-90% магния («электрон»). Бериллий отличается от остальных металлов IIА группы – не реагирует с водородом и водой, зато растворяется в щелочах, поскольку образует амфотерный гидроксид:

Be+H2O+2NaOH=Na2[Be(OH)4]+H2.

Магний активно реагирует с азотом:

3 Mg + N2 = Mg3N2 .

В таблице приведена растворимость гидроксидов элементов II группы.

  Растворимость, моль/л (200С) Растворимость, г/л
Be(OH)2

Mg(OH)2

Ca(OH)2

Sr(OH)2

Ba(OH)2

8∙10-6

5∙10-4

2∙10-2

7∙10-2

2∙10-1

3,4∙10-4

2,9∙10-2

1,5

8,5

34,2

Традиционная техническая проблема – жесткость воды, связанная с наличием в ней ионов Mg2+ и Ca2+ . Из гидрокарбонатов и сульфатов на стенках нагревательных котлов и труб с горячей водой оседают карбонаты магния и кальция и сульфат кальция. Особенно мешают они работе лабораторных дистилляторов.

S-элементы в живом организме выполняют важную биологическую функцию. В таблице  приведено их содержание.

Содержание S-элементов в организме человека

Элемент Содержание, %
Li

Na

K

Rb

Cs

Be

Mg

Ca

Sr

Ba

10-4

0,08

0,23

10-5

10-4

10-7

0,027

1,4

10-3

10-5

Во внеклеточной жидкости содержится в 5 раз больше ионов натрия, чем внутри клеток. Изотонический раствор («физиологическая жидкость») содержит 0,9% хлорида натрия, его применяют для инъекций, промывания ран и глаз и т. п. Гипертонические растворы (3-10% хлорида натрия) используют как примочки при лечении гнойных ран («вытягивание» гноя). 98% ионов  калия  в  организме  находится  внутри клеток  и  только 2%  во внеклеточной жидкости. В день человеку нужно 2,5-5 г калия. В 100 г кураги содержится до 2 г калия. В 100 г жареной картошки – до 0,5 г калия. Во внутриклеточных ферментативных реакциях АТФ и АДФ участвуют в виде магниевых комплексов.

Ежедневно человеку требуется 300-400 мг магния. Он попадает в организм с хлебом (90 мг магния на 100 г хлеба), крупой (в 100 г овсяной крупы до 115 мг магния), орехами (до 230 мг магния на 100 г орехов). Кроме построения костей и зубов на основе гидроксилапатита Ca10(PO4)6(OH)2 , катионы кальция активно участвуют в свертывании крови, передаче нервных импульсов, сокращении мышц. В сутки взрослому человеку нужно потреблять около 1 г кальция. В 100 г твердых сыров содержится 750 мг кальция; в 100 г молока – 120 мг кальция; в 100 г капусты – до 50 мг.

himege.ru

Химические свойства металлов IIA группы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra).

IIA группа содержит только металлы – Be (бериллий), Mg (магний), Ca (кальций), Sr (стронций), Ba (барий) и Ra (радий). Химические свойства первого представителя этой группы — бериллия — наиболее сильно отличаются от химических свойств остальных элементов данной группы. Его химические свойства во многом даже более схожи с алюминием, чем с остальными металлами IIA группы (так называемое «диагональное сходство»). Магний же по химическим свойствами тоже заметно отличается от Ca, Sr, Ba и Ra, но все же имеет с ними намного больше сходных химических свойств, чем с бериллием. В связи со значительным сходством химических свойств кальция, стронция, бария и радия их объединяют в одно семейство, называемое щелочноземельными металлами.

Все элементы IIA группы относятся к s-элементам, т.е. содержат все свои валентные электроны на s-подуровне. Таким образом, электронная конфигурация внешнего электронного слоя всех химических элементов данной группы имеет вид ns2 , где n – номер периода, в котором находится элемент.

Вследствие особенностей электронного строения металлов IIA группы, данные элементы, помимо нуля, способны иметь только одну единственную степень окисления, равную +2. Простые вещества, образованные элементами IIA группы, при участии в любых химических реакциях способны только окисляться, т.е. отдавать электроны:

Ме0 – 2e → Ме+2

Кальций, стронций, барий и радий обладают крайне высокой химической активностью. Простые вещества, образованные ими, являются очень сильными восстановителями. Также сильным восстановителем является магний. Восстановительная активность металлов подчиняется общим закономерностям периодического закона Д.И. Менделеева и увеличивается вниз по подгруппе.

Взаимодействие с простыми веществами

с кислородом

Без нагревания бериллий и магний не реагируют ни с кислородом воздуха, ни с чистым кислородом ввиду того, что покрыты тонкими защитными пленками, состоящими соответственно из оксидов BeO и MgO. Их хранение не требует каких-либо особых способов защиты от воздуха и влаги, в отличие от щелочноземельных металлов, которые хранят под слоем инертной по отношению к ним жидкости, чаще всего керосина.

Be, Mg, Ca, Sr при горении в кислороде образуют оксиды состава MeO, а Ba – смесь оксида бария (BaO) и пероксида бария (BaO2):

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O2 = 2BaO

Ba + O2 = BaO2

Следует отметить, что при горении щелочноземельных металлов и магния на воздухе побочно протекает также реакция этих металлов с азотом воздуха, в результате которой, помимо соединений металлов с кислородом, образуются также нитриды c общей формулой Me3N2.

с галогенами

Бериллий реагирует с галогенами только при высоких температурах, а остальные металлы IIA группы — уже при комнатной температуре:

Мg + I2 = MgI2иодид магния

Са + Br2 = СаBr2 бромид кальция

Ва + Cl2 = ВаCl2хлорид бария

с неметаллами IV–VI групп

Все металлы IIA группы реагируют при нагревании со всеми неметаллами IV–VI групп, но в зависимости от положения металла в группе, а также активности неметаллов требуется различная степень нагрева. Поскольку бериллий является среди всех металлов IIA группы наиболее химически инертным, при проведении его реакций с неметаллами требуется существенно большая температура.

Следует отметить, что при реакции металлов с углеродом могут образовываться карбиды разной природы. Различают карбиды, относящиеся к метанидам и условно считающимися производными метана, в котором все атомы водорода замещены на металл. Они так же, как и метан, содержат углерод в степени окисления -4, и при их гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями одним из продуктов является метан. Также существует другой тип карбидов – ацетилениды, которые содержат ион C22-, фактически являющийся фрагментом молекулы ацетилена. Карбиды типа ацетиленидов при гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями образуют ацетилен как один из продуктов реакции. То, какой тип карбида – метанид или ацетиленид — получится при взаимодействии того или иного металла с углеродом, зависит от размера катиона металла. С ионами металлов, обладающих малым значением радиуса, образуются, как правило, метаниды, с ионами более крупного размера – ацетилениды. В случае металлов второй группы метанид получается при взаимодействии бериллия с углеродом:

Остальные металлы II А группы образуют с углеродом ацетилениды:

С кремнием металлы IIA группы образуют силициды — соединения вида Me2Si, с азотом – нитриды (Me3N2), фосфором – фосфиды (Me3P2):

с водородом

Все щелочноземельные металлы реагируют при нагревании с водородом. Для того чтобы магний прореагировал с водородом, одного нагрева, как в случае со щелочноземельными металлами, недостаточно, требуется, помимо высокой температуры, также и повышенное давление водорода. Бериллий не реагирует с водородом ни при каких условиях.

Взаимодействие со сложными веществами

с водой

Все щелочноземельные металлы активно реагируют с водой с образованием щелочей (растворимых гидроксидов металлов) и водорода. Магний реагирует с водой лишь при кипячении вследствие того, что при нагревании в воде растворяется защитная оксидная пленка MgO. В случае бериллия защитная оксидная пленка очень стойкая: с ним вода не реагирует ни при кипячении, ни даже при температуре красного каления:

c кислотами-неокислителями

Все металлы главной подгруппы II группы реагируют с кислотами-неокислителями, поскольку находятся в ряду активности левее водорода. При этом образуются соль соответствующей кислоты и водород. Примеры реакций:

Ве + Н2SO4(разб.) = BeSO4 + H2

Mg + 2HBr = MgBr2 + H2

Ca + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + H2

c кислотами-окислителями
− разбавленной азотной кислотой

С разбавленной азотной кислотой реагируют все металлы IIA группы. При этом продуктами восстановления вместо водорода (как в случае кислот-неокислителей) являются оксиды азота, преимущественно оксид азота (I) (N2O), а в случае сильно разбавленной азотной кислоты – нитрат аммония (NH4NO3):

4Ca + 10HNO3(разб.) = 4Ca(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O

4Mg + 10HNO3(сильно разб.) = 4Mg(NO3)2 + NН4NO3 + 3H2O

− концентрированной азотной кислотой

Концентрированная азотная кислота при обычной (или низкой) температуре пассивирует бериллий, т.е. в реакцию с ним не вступает. При кипячении реакция возможна и протекает преимущественно в соответствии с уравнением:

Магний и щелочноземельные металлы реагируют с концентрированной азотной кислотой с образованием большого спектра различных продуктов восстановления азота.

− концентрированной серной кислотой

Бериллий пассивируется концентрированной серной кислотой, т.е. не реагирует с ней в обычных условиях, однако реакция протекает при кипячении и приводит к образованию сульфата бериллия, диоксида серы и воды:

Be + 2H2SO4 → BeSO4 + SO2↑+ 2H2O

Барий также пассивируется концентрированной серной кислотой вследствие образования нерастворимого сульфата бария, но реагирует с ней при нагревании, сульфат бария растворяется при нагревании в концентрированной серной кислоте благодаря его превращению в гидросульфат бария.

Остальные металлы главной IIA группы реагируют с концентрированной серной кислотой при любых условиях, в том числе на холоду. Восстановление серы происходит преимущественно до сероводорода:

4Mg + 5H2SO4(конц.) = 4MgSO4 + H2S↑ + 4H2O

с щелочами

Магний и щелочноземельные металлы со щелочами не взаимодействуют, а бериллий легко реагирует как растворами щелочей, так и с безводными щелочами при сплавлении. При этом при осуществлении реакции в водном растворе в реакции участвует также и вода, а продуктами являются тетрагидроксобериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и газообразный водород:

Be + 2KOH + 2H2O = H2↑ + K2[Be(OH)4] — тетрагидроксобериллат калия

При осуществлении реакции с твердой щелочью при сплавлении образуются бериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и водород

Be + 2KOH = H2↑+ K2BeO2бериллат калия

с оксидами

Щелочноземельные металлы, а также магний могут восстанавливать менее активные металлы и некоторые неметаллы из их оксидов при нагревании, например:

Метод восстановления металлов из их оксидов магнием называют магниетермией.

scienceforyou.ru

С чем реагирует магний

В природе магний находится в виде карбонатов, образуя мощные залежи доломита и магнезита ,; сульфатов – кизерита , а также силикатов энстатита , оливина , а также в небольших количествах в форме шпинеля .
Магний – белый, блестящий металл, легко вытягивается в проволоку и ленты, более тепло- и электропроводен, чем бериллий.
Магний имеет на внешнем квантовом слое два электрона, которые легко отдает и потому является сильным восстановителем. Окисляется кислородом воздуха (с чем реагирует магний), образующаяся корка оксида настолько прочна и так плотно пристает к поверхности металла, что предохраняет его от дальнейшего окисления:

   

Ионом водорода воды, а также кислоты магний окисляется по схеме:

   

   

Реакция протекает медленно и на холоду.
Гидрид магния получают синтезом из элементов, проводя его под давлением и при высокой температуре в присутствии :

   

Легко окисляется галогенами, азотом и другими неметаллами.

ru.solverbook.com

Оксид магния — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Окси́д ма́гния (жжёная магнезия) — химическое соединение с формулой MgO, белые кристаллы, малорастворимые в воде, пожаро- и взрывобезопасен.
Основная форма — минерал периклаз.

Легкий, рыхлый порошок белого цвета, легко впитывает воду. На этом свойстве основано его применение в спортивной гимнастике: нанесенный на ладони спортсмена, порошок предохраняет его от опасности сорваться с гимнастического снаряда. Температура плавления — 2825 °C. Температура кипения — 3600 °C. Плотность=3,58 г/см3.

Реагирует с разбавленными кислотами с образованием солей, плохо — с холодной водой, образуя Mg(OH)2:

С горячей водой реагирует лучше, реакция идет быстрее.

MgO+2HCl→MgCl2+h3O{\displaystyle {\mathsf {MgO+2HCl\rightarrow MgCl_{2}+H_{2}O}}}
MgO+h3O→Mg(OH)2{\displaystyle {\mathsf {MgO+H_{2}O\rightarrow Mg(OH)_{2}}}}

Оксид магния получают обжигом минералов магнезита и доломита.

CaCO3∗MgCO3→MgO+CaO+2CO2{\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}*MgCO_{3}\rightarrow MgO+CaO+2CO_{2}}}}
MgCO3→MgO+CO2{\displaystyle {\mathsf {MgCO_{3}\rightarrow MgO+CO_{2}}}}

В промышленности применяется для производства огнеупоров, цементов, очистки нефтепродуктов, как наполнитель при производстве резины, наполнитель в ТЭНах. Сверхлегкий оксид магния применяется как очень мелкий абразив для очистки поверхностей, в частности, в электронной промышленности.

В медицине применяют при повышенной кислотности желудочного сока, так как она обусловливается избыточным содержанием соляной кислоты. Жжёную магнезию принимают также при случайном попадании в желудок кислот.

В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E530.

Является абсолютным отражателем — веществом с коэффициентом отражения, равным единице в широкой спектральной полосе. Может применяться как доступный эталон белого цвета.

  • Кнунянц И. Л. и др. т.2 Даффа-Меди // Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — 671 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-035-5.

ru.wikipedia.org

Химические свойства магния

Магний

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, превращаясь в оксид MgO и нитрид Mg3N2:

2Mg(к) + O2(г) = 2MgO(к)

3Mg(к) + N2(т) = Mg3N2(к)

При действии водорода под давлением 200 атм при 150° С магний образует гидрид MgH2 . С холодной водой магний не реагирует, но из кипящей воды вытесняет водород и образует гидроксид Mg(OH)2:

Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2

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 + CO2 = 2MgO + C

Оксидная пленка на поверхности магния не устойчива в слабокислотной среде, поэтому магний разрушается под действием горячего концентрированного раствора хлорида аммония:

Mg + 2Nh5Cl = MgCl2 + 2NH3– + H2

При действии водяного пара продуктами являются оксид или гидроксид магния и водород.

Магний легко реагирует с кислотами, давая соответствующие соли:

Mg + 2H3O+ = Mg2+ + H2 + 2H2O

Холодные концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют магний. Он устойчив также к действию фтороводорода и фтороводородной кислоты благодаря образованию защитной пленки фторида магния.

Аммиак взаимодействует с магнием при повышенной температуре с образованием нитрида магния. Метанол реагирует с магнием при 200° С с образованием метилата магния Mg(OMe)2, а этанол (активированный следовыми количествами иода) взаимодействует подобным образом уже при комнатной температуре. Алкил- и арилгалогениды RX вступают в реакцию с магнием с образованием реактивов Гриньяра RMgX.

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

Mg + Br2 = MgBr2

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

Mg + S = MgS

www.allmetals.ru

Гидроксид магния — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 декабря 2017; проверки требуют 5 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 декабря 2017; проверки требуют 5 правок.

Гидрокси́д ма́гния — неорганическое вещество, осно́вный гидроксид металла магния, имеет формулу Mg(OH)2{\displaystyle {\ce {Mg(OH)2}}}. Слабое малорастворимое основание.

При стандартных условиях гидроксид магния представляет собой аморфное вещество. При температуре выше 350 °C разлагается на оксид магния и воду. Поглощает углекислый газ и воду из воздуха с образованием основного карбоната магния. Гидроксид магния практически нерастворим в воде, но растворим в солях аммония. Является слабым основанием, даже ничтожная его часть, растворившаяся в воде, сообщает раствору слабощелочную реакцию и окрашивает индикаторы, например, фенолфталеин, в розовый цвет. Встречается в природе в виде минерала брусита.[2]

В общем виде:

Mg2++2 OH−⟶Mg(OH)2↓{\displaystyle {\mathsf {Mg^{2+}+2\ OH^{-}\longrightarrow Mg(OH)_{2}\downarrow }}}

Примеры:

MgCl2+2NaOH⟶Mg(OH)2↓+2NaCl{\displaystyle {\mathsf {MgCl_{2}+2NaOH\longrightarrow Mg(OH)_{2}\downarrow +2NaCl}}}

Mg(NO3)2+2KOH⟶Mg(OH)2↓+2KNO3{\displaystyle {\mathsf {Mg(NO_{3})_{2}+2KOH\longrightarrow Mg(OH)_{2}\downarrow +2KNO_{3}}}}

MgCl2+CaO⋅MgO+2h3O⟶2Mg(OH)2↓+CaCl2{\displaystyle {\mathsf {MgCl_{2}+CaO\cdot MgO+2H_{2}O\longrightarrow 2Mg(OH)_{2}\downarrow +CaCl_{2}}}}

Mg+2h3O⟶Mg(OH)2↓+h3↑{\displaystyle {\mathsf {Mg+2H_{2}O\longrightarrow Mg(OH)_{2}\downarrow +H_{2}\uparrow }}}

  • Как и все слабые основания, гидроксид магния термически неустойчив. Разлагается при нагревании до 350 °C:

Mg(OH)2→ΔTMgO+h3O{\displaystyle {\mathsf {Mg(OH)_{2}{\xrightarrow {\Delta T}}MgO+H_{2}O}}}

Mg(OH)2+2HCl⟶MgCl2+2h3O{\displaystyle {\mathsf {Mg(OH)_{2}+2HCl\longrightarrow MgCl_{2}+2H_{2}O}}}

Mg(OH)2+h3SO4⟶MgSO4+2h3O{\displaystyle {\mathsf {Mg(OH)_{2}+H_{2}SO_{4}\longrightarrow MgSO_{4}+2H_{2}O}}}

Mg(OH)2+SO3⟶MgSO4+h3O{\displaystyle {\mathsf {Mg(OH)_{2}+SO_{3}\longrightarrow MgSO_{4}+H_{2}O}}}

Mg(OH)2+2NaOH⟶Na2[Mg(OH)4]{\displaystyle {\mathsf {Mg(OH)_{2}+2NaOH\longrightarrow Na_{2}[Mg(OH)_{4}]}}}

Mg(OH)2+Sr(OH)2⟶Sr[Mg(OH)4]{\displaystyle {\mathsf {Mg(OH)_{2}+Sr(OH)_{2}\longrightarrow Sr[Mg(OH)_{4}]}}}

Гидроксид магния применяется для связывания диоксида серы, как флокулянт для очистки сточных вод, в качестве огнезащитного средства в термопластических полимерах (полиолефины, ПВХ), как добавка в моющие средства, для получения оксида магния, рафинирования сахара, в качестве компонента зубных паст.

В медицине его применяют в качестве лекарства для нейтрализации кислоты в желудке, а также как очень сильное слабительное.

В Европейском союзе гидроксид магния зарегистрирован в качестве пищевой добавки E528.

  • Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2 (Даф-Мед). — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5.

ru.wikipedia.org

Магний — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

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 со ртутью. После отгонки ртути остался порошок нового металла, который Дэви назвал магнием.

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

Магний — один из десяти наиболее распространенных элементов земной коры. 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[SiO4] и серпентин Mg6(OH)8[Si4O10]. Важное практическое значение имеют такие магнийсодержащие минералы, как асбест, магнезит, доломит MgCO3·CaCO3, бишофит MgCl2·6H2O, карналлит KCl·MgCl2·6H2O, эпсомит MgSO4·7H2O, каинит KCl·MgSO4·3H2O, астраханит Na2SO4·MgSO4·4H2O и др. Магний содержится в морской воде (4% Mg в сухом остатке), в природных рассолах, во многих подземных водах.

Обычный промышленный метод получения металлического магния — это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl2, натрия NaCl и калия KCl. В этом расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:

MgCl2 (электролиз) = Mg + Cl2.

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 CaCO3·MgCO3, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции:

CaCO3·MgCO3 = CaO + MgO + 2CO2,

2MgO + 2CaO + Si = Ca2SiO4 + 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.

Металлический магний обладает гексагональной кристаллической решеткой. Температура плавления 650°C, температура кипения 1105°C, плотность 1, 74 г/см3 (магний — очень легкий металл, легче только кальций и щелочные металлы). Стандартный электродный потенциал магния Mg/Mg2+ –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 + O2 = 2MgO.

Одновременно с оксидом образуется и нитрид магния Mg3N2:

3Mg + N2 = Mg3N2.

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 + 2H2O = Mg(OH)2 + H2.

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 + CO2 = 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 + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + H2O.

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 + MgSO4 = Mg(OH)2 + Na2SO4.

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 + Br2 = MgBr2.

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

Mg + S = MgS.

Если в инертной атмосфере прокаливать смесь магния и кокса, то образуется карбид магния состава Mg2C3 (следует отметить, что ближайший сосед магния по группе — кальций — в аналогичных условиях образует карбид состава СаС2). При разложении карбида магния водой образуется гомолог ацетилена — пропин С3Н4:

Mg2C3 + 4Н2О = 2Mg(OH)2 + С3Н4.

Поэтому Mg2C3 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 + N2= Mg3N2.

Как и нитрид лития, нитрид магния легко разлагается водой:

Mg3N2 + 6Н2О = 3Mg(ОН)2 + 2NН3.

Сходство с литием проявляется у магния и в том, что его карбонат MgCO3 и фосфат Mg3(PO4)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 (см. ст. Кальций), жесткость, вызванная гидрокарбонатом магния Mg(HCO3)2, — временная. При кипячении гидрокарбонат магния Mg(HCO3)2 разлагается и в осадок выпадает его основной карбонат — гидроксокарбонат магния (MgOH)2CO3:

2Mg(HCO3)2 = (MgOH)2CO3 + 3CO2 + Н2О.

Практическое применение до сих пор имеет перхлорат магния Mg(ClO4)2, энергично взаимодействующий с парами воды, хорошо осушающий воздух или другой газ, проходящий через его слой. При этом образуется прочный кристаллогидрат Mg(ClO4)2·6Н2О. 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.

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:

2Mg + TiO2 = 2MgO + Ti.

2Mg + UF4 = 2MgF2 + U.

Широкое применение находят многие соединения магния, особенно его оксид, карбонат и сульфат.

Магний — биогенный элемент, постоянно присутствующий в тканях всех организмов. Он входит в состав молекулы зеленого пигмента растений — хлорофилла, участвует в минеральном обмене, активирует ферментные процессы в организме, повышает засухоустойчивость растений. С участием ионов Mg+осуществляется биолюминесценция и ряд других биологических процессов. Широкое практическое применение находят магниевые удобрения — доломитовая мука, жженая магнезия и др.

В организм животных и человека магний поступает с пищей. Суточная потребность человека в магнии — 0, 3-0, 5 г. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится около 19 г магния. Нарушения обмена магния приводят к различным заболеваниям. В медицине применяют препараты магния — его сульфат, карбонат, жженую магнезию.

  • Тихонов В. Н. Аналитическая химия магния. М.: Наука, 1973.
  • Иванов А. И. и др. Производство магния. М., 1979.

megabook.ru

Вещество магний - Популярная химия

Магний – лёгкий серебристо-белый металл, блестящий, но тускнеющий на воздухе из-за образования защитной оксидной плёнки на его поверхности. Химическая формула магния – Mg. 12 - атомный номер магния в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

Магний довольно распространён в земной коре. Опережают магний в этом плане только кислород, кремний, алюминий, железо и кальций. В природе он встречается в виде соединений. Важнейшие минералы, содержащие магний – магнезит MgCO3 и двойная соль доломит CaMg[CO3]2. Огромные запасы магния содержатся в морях и океанах в виде MgCl2. Науке известно около 1500 минералов. И почти 200 из них содержат магний.

Получение магния


Как же был открыт магний?

В 1695 г. английский врач Крю проводил анализы минеральной воды из источника поблизости города Эпсом. При упаривании этой воды на стенках сосуда образовалась белая соль c горьким вкусом. Эта соль обладала лечебными свойствами. Аптекари называли эту соль английской или эпсонской. Позже соль получила название белой магнезии из-за своего сходства с белым порошком, который получали, прокаливая минерал, обнаруженный вблизи греческого города Магнезии.

Металл магний впервые удалось получить в 1808 г. британскому химику Хемфри Дэви. Дэви подвергал электролизу смесь белой магнезии и окиси ртути. В результате он получил сплав ртути и неизвестного металла. Выделив металл, Дэви предложил назвать его магнием. Но магний, полученный Дэви, содержал примеси. Чистый, без примесей, магний удалось получить только в 1829 г. французскому химику Антуану Бюсси.

Химические свойства магния


Магний – активный металл. И как все активные металлы, он хорошо горит. В обычных условиях его поверхность защищена оксидной плёнкой. Но при нагревании до 600 градусов плёнка разрушается, и магний реагирует с кислородом. Продукт горения магния – оксид магния, белый порошок.

2Mg + O2 = 2MgO

При горении выделяется много тепла и света. Причём по своему спектральному анализу свет при горении магния почти такой же, как солнечный свет. Это свойство использовали первые фотографы более 100 лет назад. Горение магниевого порошка с добавками перманганата калия  или нитрата бария освещало объект фотографирования, что позволяло делать чёткие снимки  в закрытом помещении, где освещение было недостаточным.

Магний вступает в реакцию с водой только при нагревании. В результате этой реакции выделяется водород.

Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2

Горит магний и в среде углекислого газа.

2Mg + CO2 = 2MgO + C

С галогенами магний взаимодействует при комнатной температуре.

Mg + Br2 = MgBr2

С серой магний вступает в реакцию только при нагревании, образуя сульфид магния.

Mg + S = MgS

В реакцию со щелочами магний не вступает.

Получение магния

Металлический магний получают электротермическим или электролитическим способом.

В первом случае магнезит или доломит, находящиеся в реакционном аппарате, прокаливают. В результате получают окись магния MgO. Затем окись магния восстанавливается алюминием, кремнием или углем. Так получают чистый магний.

Но основным промышленным способом получения магния является электролитический. В специальных ваннах-электролизёрах находится расплав хлорида магния MgCl2. В результате электролиза на железном катоде выделяется магний, а на графитовом аноде собираются ионы хлора. Расплавленный магний собирают и разливают по формам. Затем магний проходит очистку от примесей.

Применение магния


Способность магния легко взаимодействовать с кислородом позволяет использовать его в производстве стали для удаления кислорода, растворённого в расплавленных металлах. Магниевый порошок применяется в ракетостроении как высококалорийное горючее. Высокоочищенный магний используют в производстве полупроводников.

Магний – самый лёгкий из металлов. Он в четыре раза легче железа и в полтора раза легче алюминия. В чистом виде магний мягкий и непрочный. Из него нельзя делать технические конструкции. Но механическая прочность магния значительно повышается, если в него добавить цинк, алюминий или марганец. Добавки вводят в небольшом количестве, чтобы не увеличить удельный вес магния. К сожалению, эти сплавы при нагревании теряют свою прочность. Но если к ним добавить цинк, медь, серебро, бериллий, торий, цирконий, титан, то они сохраняют свою механическую прочность даже при повышении температуры. Корпуса из магниевых сплавов можно обнаружить в мобильных телефонах, видеокамерах, ноутбуках. Кроме того, детали из магниевых сплавов поглощают вибрацию в 100 раз лучше алюминия и в 20 раз лучше легированной стали. Поэтому их широко применяют в авиации, автомобилестроении и других областях техники.

ximik.biz

Сульфат магния — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 16 октября 2018; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 16 октября 2018; проверки требуют 2 правки.
Сульфат магния
({{{изображение}}})
Систематическое
наименование
Сульфат магния
Традиционные названия Сернокислый магний, эпсомская соль
Хим. формула MgSO4
Молярная масса 120,37 г/моль
Плотность 2,66 г/см³
Температура
 • плавления 1137 °C
Мол. теплоёмк. 96,40 Дж/(моль·К)
Энтальпия
 • образования -1288,8 кДж/моль
Растворимость
 • в воде 35,120; 54,880; 68,3100 г/100 мл
 • в эфире 1,1618 г/100 мл
Рег. номер CAS 7487-88-9
PubChem 24083
Рег. номер EINECS 231-298-2
SMILES
InChI
Кодекс Алиментариус E518
RTECS OM4500000
ChEBI 32599
ChemSpider 22515
NFPA 704
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
 Медиафайлы на Викискладе

Сульфат магния — неорганическое вещество, соль металла магния и серной кислоты с формулой MgSO4, белый порошок, образует несколько кристаллогидратов. В медицине используется при лечении ожирения как солевое слабительное, для достижения так называемого магниевого стресса.

Впервые была найдена в воде эпсомского источника в Англии ботаником Неемией Грю в 1695 году.

  • Взаимодействие серной кислоты и магния

Mg+h3SO4 →  MgSO4+h3{\displaystyle {\mathsf {Mg+H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {\ }}\ MgSO_{4}+H_{2}}}}

MgO+h3SO4 →  MgSO4+h3O{\displaystyle {\mathsf {MgO+H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {\ }}\ MgSO_{4}+H_{2}O}}}
Mg(OH)2+h3SO4 →  MgSO4+2 h3O{\displaystyle {\mathsf {Mg(OH)_{2}+H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {\ }}\ MgSO_{4}+2\ H_{2}O}}}
MgCO3+h3SO4 →  MgSO4+CO2↑+h3O{\displaystyle {\mathsf {MgCO_{3}+H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {\ }}\ MgSO_{4}+CO_{2}\uparrow +H_{2}O}}}
  • Обменными реакциями:
MgCO3+(Nh5)2SO4 →100oC MgSO4+2Nh4↑+CO2↑+h3O{\displaystyle {\mathsf {MgCO_{3}+(NH_{4})_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {100^{o}C}}\ MgSO_{4}+2NH_{3}\uparrow +CO_{2}\uparrow +H_{2}O}}}
  • Безводный сульфат магния получают сушкой кристаллогидрата:
MgSO4⋅7h3O →200oC MgSO4+7 h3O{\displaystyle {\mathsf {MgSO_{4}\cdot 7H_{2}O\ {\xrightarrow {200^{o}C}}\ MgSO_{4}+7\ H_{2}O}}}

Сульфат магния — белый гигроскопичный порошок, кристаллы ромбической сингонии, параметры ячейки a = 0,482 нм, b = 0,672 нм, c = 0,833 нм. При температуре 1010 °С происходит переход в другую ромбическую фазу.

Образует несколько кристаллогидратов: MgSO4·nH2O, где n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 12.

Наиболее изучены кристаллогидраты — MgSO4·7H2O (эпсомит), MgSO4·6H2O и MgSO4·H2O (кизерит).

Растворим в этаноле, глицерине и диэтиловом эфире. Не растворим в ацетоне.

Входит в число основных соединений в морской воде, отвечающих за поглощение звука, при этом звуковая энергия преобразуется в тепловую. Поглощение зависит от частоты звуковых колебаний: низкочастотный звук поглощается хуже, а высокочастотный — лучше (зависимость практически линейная при логарифмическом масштабе частоты и поглощения), что объясняет большую дальность распространения низкочастотных звуковых волн[1].

  • При нагревании выше температуры плавления разлагается:
2 MgSO4 →1200 ∘C 2 MgO+2 SO2+O2{\displaystyle {\mathsf {2\ MgSO_{4}\ {\xrightarrow {1200~^{\circ }C}}\ 2\ MgO+2\ SO_{2}+O_{2}}}}
  • С концентрированной серной кислотой образует гидросульфат:
MgSO4+h3SO4 →  Mg(HSO4)2{\displaystyle {\mathsf {MgSO_{4}+H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {\ }}\ Mg(HSO_{4})_{2}}}}
при нагревании выпадают сольваты состава MgSO4·H2SO4 и MgSO4·3H2SO4.
MgSO4+h3S →700 ∘C MgO+SO2+S+h3O{\displaystyle {\mathsf {MgSO_{4}+H_{2}S\ {\xrightarrow {700~^{\circ }C}}\ MgO+SO_{2}+S+H_{2}O}}}
MgSO4+SiO2 →680 ∘C MgSiO3+SO3{\displaystyle {\mathsf {MgSO_{4}+SiO_{2}\ {\xrightarrow {680~^{\circ }C}}\ MgSiO_{3}+SO_{3}}}}
2 MgSO4+C →800 ∘C 2 MgO+2 SO2+CO2{\displaystyle {\mathsf {2\ MgSO_{4}+C\ {\xrightarrow {800~^{\circ }C}}\ 2\ MgO+2\ SO_{2}+CO_{2}}}}
MgSO4+2 C →>800 ∘C MgS+2 CO2{\displaystyle {\mathsf {MgSO_{4}+2\ C\ {\xrightarrow {>800~^{\circ }C}}\ MgS+2\ CO_{2}}}}
  • Сульфат магния относится к многотоннажному производству, цена ≈130 USD/т.
  • Магния сульфат широко применяется в медицине, обычно в виде 25 % раствора, оказывает многогранное влияние на организм. При внутривенном введении быстро снижает давление, усиливая диурез. При приёме внутрь плохо всасывается, действует как слабительное средство, также оказывает желчегонное действие, что связано с рефлексами, возникающими при раздражении нервных окончаний слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки. При парентеральном введении сульфат магния оказывает успокаивающее действие на ЦНС. В зависимости от дозы может наблюдаться седативный, снотворный или наркотический эффект. Более подробно см. статью Сульфат магния (лекарственное средство).
  • Сульфат магния применяется как добавка для устройства дорожных и аэродромных оснований и покрытий.
  • Входит в состав магнезиального цемента.
  • В целлюлозно-бумажной промышленности используется как наполнитель, а также как компонент, позволяющий сохранить и улучшить физико-механические показатели бумаги при использовании отбеливателей (особенно хлорсодержащих) и для получения огнестойких изделий из бумаги.
  • Используется для приготовления огнестойких составов для пропитки различных материалов.
  • Для производства синтетических моющих средств (например, как стабилизатор перекисных соединений).
  • Широко применяется в текстильной промышленности как наполнитель материалов, утяжелитель шёлка и хлопка, протрава для покраски тканей и как отбеливающий компонент.
  • В лабораторных условиях безводный сульфат магния используется для сушки растворителей.
  • Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
  • Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1971. — Т. 1. — 561 с.
  • Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.-Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
  • Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
  • Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5.

ru.wikipedia.org


Смотрите также

Женские новости :)