Магний Mg впервые получен в 1808 году (Дэви, Англия).

Распространение магния в природе. Магний восьмой элемент по распространенности в литосфере Земли. Химически связанный магний входит в состав многих минералов. Ионы Mg²⁺ содержатся в морской воде (до 1,27 г./дм³) и живых организмах. Наличие ионов Mg²⁺ в пресной воде обуславливает ее жесткость. Хлорофилл зеленых растений является комплексным соединением магния.

Минералы магния.

Оксиды. Шпинель благородная (MgAl₂)O₄; магнезиохромит (MgCr₂)O₄; магнезиоферрит (MgFe₂)O₄.

Хлориды. Бишофит MgCl₂*6H₂O; Карналлит KMgCl₃*6H₂O.

Сульфаты. Кизерит MgSO₄*H₂O; Каинит KMg(SO₄)Cl*3H₂O; Шенит K₂Mg(SO4)₂*6H₂O; Эпсомит MgSO₄*7H₂O.

Карбонаты. Доломит CaMg(CO₃)₂; магнезит MgCO₃.

Силикаты. Оливин (Mg, Fe)₂SiO₄; Сепиолит (морская пенка) Mg₄(Si₆O₁₅)(OH)₂*6H₂O; Серпентин (хризотил-асбест) Mg₆(Si₄O₁₁)(OH)₆*H₂O; Тальк (стеатит) ; Энстатит Mg₂Si₂O₆.

Обнаружение магния. Соединения магния не окрашивают пламени горелки. Отделение магния от тяжелых металлов, алюминия и щелочноземельных металлов основано на образовании малорастворимой соли – гексагидрата ортофосфата аммония-магния Mg(NH₄)PO₄*6H₂O. Эта соль выпадает в виде белых кристаллов характерной формы из раствора, содержащего ионы Mg²⁺, при добавлении смеси NH₃*H₂O + NH₄Cl + Na₂HPO₄. Известны также органические реактивы на ион Mg²⁺: титановый желтый (из щелочного раствора, содержащего Mg²⁺, при действии этого реактива выпадает ярко-красный осадок) и 8-гидроксихинолин (из аммиачного раствора выпадает зеленовато-желтый осадок).

Физиологическое действие магния. Жизненно важный элемент для высших растений и животных. Хлорофилл, в структуру которого входит магний, играет главную роль в процессе фотосинтеза. Для людей ежедневная потребность магния составляет 0,2-0,5 грамм.

Получение магния. Электролиз расплава MgCl₂ (вместе с другими хлоридами) при 740*С с применением стального катода и угольного анода. Реакция на катоде: Mg²⁺ + 2e^– = Mg. Образующийся магний всплывает на поверхность расплава.

Свойства магния. Магний – серебристо-белый металл, очень легкий (легчайший конструкционный металл), мягкий и пластичный; плохо поддается литью, сварке и пайке. На воздухе поверхность металла покрывается защитным слоем оксидной пленки. При поджигании сгорает яркой вспышкой (УФ-излучение) и образует оксид MgO. Возгорание магния возможно даже при обработке резанием (следует соблюдать меры предосторожности!). Горящий магний тушат мелкой железной стружкой, но не водой и не песком, т.к. водяной пар и диоксид кремния реагируют с магнием:

Mg + H₂O (газ) = MgO + H₂

2Mg + SiO₂ = 2MgO + Si

Кипящая вода восстанавливается магнием:

Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂

При прокаливании магния на воздухе, кроме оксида, образуется нитрид магния Mg₃N₂. Кислоты, даже слабые, окисляют магний; щелочи на магний не действуют. Органические галогенпроизводные реагируют с магнием в безводном диэтиловом эфире, например:

Mg + C₂H₅Br = C₂H₅MgBr

Магний относится к самым неблагородным металлам, и поэтому он электролитически не осаждается из водного раствора.

Сплавы магния имеют хорошие деформационные и литейные свойства. Например, сплав магния с алюминием и цинком (до 10% Al и 3% Zn) отличается высокой механической прочностью и легкостью.

Применение магния. Компонент конструкционных сплавов, применяемых в авио и автомобилестроении. Используется в пиротехнике, органических синтезах, для изготовления растворимых анодов, применяемых для электрохимической защиты от коррозии.

Соединения магния

Оксид магния (жженая магнезия) MgO – белый порошок или спеченная белая масса, с температурой плавления 2800*С. Получают прокаливанием карбоната магния при 800-900*С или по реакции хлорида магния с горячим водяным паром:

MgCO3 = MgO + CO₂

MgCl₂ + H₂O (газ) = MgO + 2HCl

Применяют в производстве огнеупорных конструкционных материалов, для изготовления керамической химической посуды. Используется в медицине как мягкое нейтрализующее средство (при повышенной кислотности желудочного сока).

Оксид магния – компонент магнезиального цемента. Его готовят перемешиванием MgO с концентрированным раствором MgCl₂. Полученная глинообразная масса через несколько часов затвердевает (с поглощением воды) в прочный, твердый как мрамор монолит, химический состав которого отвечает гидроксиду-хлориду магния MgCl(OH). Часто в магнезиальный цемент вводят наполнители (опилки, стружки и др.) и используют его как легкий строительный материал.

Сульфат магния MgSO₄. Кристаллизуется из горячей воды в виде MgSO₄*H₂O, из холодной – в виде MgSO₄*7H₂O. Кристаллогидрат MgSO₄*H₂O (минералогическое название – кизерит) используется как компонент минеральных удобрений. Кристаллогидрат MgSO₄*7H₂O (тривиальное название – английская соль) хорошо растворяется в воде в отличие от сульфатов щелочноземельных металлов, горький вкус; применяется в медицине.

Гидроксид магния Mg(OH)₂ – белый порошок. В воде очень мало растворим. Всплывает в виде хлопьевидного осадка из растворов солей магния при добавлении щелочей, например:

MgSO₄ + 2NaOH = Mg(OH)₂ + Na₂SO₄

Соли аммония (растворы которых имеют pH < 7 вследствие гидролиза) препятствуют осаждению гидроксида магния, а выпавший ранее осадок переходит в раствор.

Карбонат магния MgCO₃ встречается в природе в виде минерала магнезита. При нагревании дает MgO. Из водного раствора солей магния, например MgSO₄, при добавлении карбонатов (Na₂CO₃, K₂CO₃) осаждается гидроксид-карбонат магния примерного состава 4MgCO₃*Mg(OH)₂*4H₂O. Он представляет собой белый, очень рыхлый, сыпучий и легкий порошок, который используют в парфюмерии (входит в состав пудры, зубного порошка), медицине (медицинский цемент), а также как средство для чистки металлических изделий и наполнитель в производстве бумаги и каучука.

Хлорид магния MgCl₂ кристаллизуется из водного раствора в виде MgCl₂*6H₂O. Кристаллогидрат – белый, очень гигроскопичный кристаллический порошок. Безводный MgCl₂ получают из MgCO₃ путем его прокаливания и последующего спекания образовавшегося оксида магния с углем в токе хлора (восстановительное хлорирование):

MgO + C + Cl₂ = MgCl₂ + CO

Хлорид магния применяют для получения магния, магнезиального цемента и холодильных смесей.

Природный двойной хлорид – карналлит KMgCl₃*6H₂O – важнейшее сырье для производства магния, используется также как удобрение. В виде синтетического препарата применяется в медицине (входит в состав лечебных ванн) и в городском быту как средство для оттаивания снега и льда.

Силикаты магния как правило представляют собой соединения катионов магния, алюминия, кальция с силикат-анионами Si_nO_m^z-. К силикатам магния относятся слюды (биотит K(Mg, Fe^+II)₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂), авгиты (входят в состав базальтов) CaO*MgO*2SiO₂, тальк 3MgO*4SiO₂*H₂O, асбесты 3MgO*2SiO₂*2H₂O и др.

Магнийсодержащие удобрения. Потребность культурных растений в магнии обеспечивается внесением в почву магнийсодержащих калийных, фосфорных и известковых удобрений, в состав которых входят соли Mg₃(PO₄)₂, MgSO₄, MgCO₃ и др.

---