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Magnesium
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Magnesium
Allgemeines
Name	Magnesium
Symbol	mg
Ordnungszahl	12
Gruppe	Erdalkalimetalle
Zeitspanne	Periode 3
Block	S-Block
Serie	Erdalkalimetalle
Farbe	Silber Weiss
Chemische Eigenschaften
Atommasse (Sie)	24,305
Elektronenkonfiguration	[Ne]3s2
Oxidationsstufen	2
Elektronegativität (Pauling)	1,31
Atomradius (Uhr)	160
1 Ionisationspotential (kJ·Maulwurf−1)	737,76
2. Ionisationspotential (kJ·Maulwurf−1)	1450,69
3. Ionisationspotential (kJ·Maulwurf−1)	7732,75
Physikalische Eigenschaften
Dichte (kg·ich−3)	1738
Härte (Mohs)	2,5
Schmelzpunkt (k)	922
Siedepunkt (K)	1378
Aggregatzustand	Fest
Schmelzwärme (kJ mol−1)	8,954
Verdampfungswärme (kJ mol−1)	127,4
Van-der-Waalse-Radius (pm)	173
Kristallstruktur	Verhexen
Molarvolumen (m3mol−1)	13,97
Schallgeschwindigkeit (mso−1)	4602
Spezifische Wärme (J kg−1·K−1)	1020
Elektrischer Wiederstand (μΩ·cm)	4,4
Wärmeleitung (Wich−1·K−1)	156
SIEinheiten und Standardtemperatur und -druck werden verwendet, sofern nicht anders angegeben
Portal    Chemie

Magnesium ist ein Chemisches Element mit Symbol mg und Ordnungszahl 12. Es ist ein silbriges Weiß Alkalisches Erdmetall.

Geschichte

Magnesium ist nach dem Bezirk benannt Magnesia in Thessalien in Griechenland. Magnesium war in Form von Magnesiumoxid seit langem bekannt, aber nur in 1755 war von der schottisch Wissenschaftler Joseph Schwarz erkannte, dass es sich bei Magnesiumoxid (so hieß es damals noch nicht) um eine neue Substanz handelt. Bis dahin Magnesiumoxid und Calciumoxid verwirrt und beides Branntkalk erwähnt. Dann im Jahr 1803 in Mähren eine bedeutende Lagerstätte von natürlichem Magnesiumcarbonat entdeckt wurde, dies war C. F. Ludwig ursprünglich als "Talcum Carbonatum" bezeichnet. Der Begriff Magnesit wurde erstmals 1808 von verwendet L.G. karsten. Im selben Jahr war es Humphry Davy entdeckten, dass Magnesia das Oxid eines bisher unbekannten Metalls ist. Er soll auch der erste gewesen sein, der eine geringe Menge Magnesium aus Magnesiumoxid extrahiert hat. Die Entdeckung von Magnesium in seiner reinen Form würde jedoch auf die FranzösischChemikerAntoine Bussy, erschienen 1828 oder 1831^[1] gelang es, nicht nur eine größere, sondern auch eine reinere Menge an Magnesium herzustellen.

Um Magnesium zu erhalten, Bussy Magnesiumchlorid (MgCl₂) reagieren mit einer metallischen Kaliumverbindung. Im Jahr 1833 versucht Michael Faraday um auch Magnesium unter Verwendung von dehydratisiertem flüssigem MgCl produce herzustellen₂ zu flüssigem Magnesium elektrolysiert werden und Chlorgas. 1852 baute der Deutsche Robert Bunsen eine kleine Zelle für die Elektrolyse von MgCl₂. Diese Erfindung führte 1886 zur ersten kommerziellen Produktion von Magnesium in Deutschland und zu umfangreichen Forschungen über die Anwendung des Materials. Während der Zweiter Weltkrieg dies führte zu einem relativ häufigen Einsatz von Magnesium in der Kriegsindustrie. Basierend auf deutschen Patenten, in denen Dolomit unter Vakuum reduziert Mit einer Eisen-Silizium-Verbindung gründete der kanadische Lloyd Montgomery Pidgeon 1940 die erste Industrie rund um die metallothermische Magnesiumgewinnung. Dieses sogenannte Taubenprozess 60 Jahre später immer noch weit verbreitet sein würde.

Produktion und Recycling

Magnesium kann hergestellt werden durch Elektrolyse von MgCl₂ oder von metallothermische Reduktion von MgO. 1988 stammte die gesamte Magnesiumproduktion aus der Umwandlung von Dolomit (42%), Metallsalzen (36%), Meerwasser (18%) und Magnesit (4%). Der Herstellungsprozess zur Bildung von einem Kilogramm Magnesium kostet relativ viel Energie im Vergleich zu den herkömmlichen Werkstoffen in der Leichtbauindustrie. Vom Volumen her gesehen ist es aber tatsächlich energieeffizienter als Aluminium oder Zink, und kann sogar mit Polymeren konkurrieren.

Beim Recycling von Magnesium gibt es mehrere Probleme, die vermieden werden müssen:

• Unerwünschte Einschlüsse im Material: nichtmetallische Partikel, intermetallische Verbindungen und Teile von Oxidhaut.
• Reaktivität von Magnesium: Die Schmelze muss gut abgeschirmt sein, um die Bildung einer Oxidschicht zu verhindern. Dafür, Schmelzsalze benutzt.

Legierung/Benennung

Der Name von a Magnesiumlegierung besteht aus vier Teilen.

• Erster Teil: zwei Buchstaben, die sich auf die beiden beziehen Legierungselemente am stärksten im Material.
• Zweiter Teil: eine (gerundete) Zahl, die angibt, wie viel Prozent der Legierung aus den beiden Hauptlegierungselementen besteht.
• Dritter Teil: ein Buchstabe des Alphabets, der der Legierung zugeordnet wird, sobald sie fortan als Standardlegierung gilt. Die Buchstaben werden in aufsteigender Reihenfolge vergeben, mit Ausnahme der Buchstaben I und O.
• Vierter Teil: Besteht aus einem Buchstaben gefolgt von einer Zahl, die etwas über die Wärmebehandlung oder Verstärkung die das Material durchgemacht hat.

Eine gängige Magnesiumlegierung ist beispielsweise die Gusslegierung AZ91A, das unter anderem in der Automobilindustrie eingesetzt wird. Es enthält 90 (88,2-91,2) %(m/m) Mg (Magnesium), 9 (8,3-9,7) % Al (Aluminium) und mindestens 0,13% Mn (Mangan). Darüber hinaus maximal 0,5% Si (Silizium), maximal 0,1 % Cu (Kupfer), maximal 0,03 % Ni (Nickel).

Kristallstruktur

Das sechseckig Struktur von Mg, bestehend aus Rippe a und c und der Position der Mg-Atome

Reines Magnesium hat a sechseckig Kristallstruktur, wie in der nebenstehenden Abbildung gezeigt. Aufgrund dieser komplizierten Struktur (im Vergleich zu beispielsweise Aluminium oder Stahl, die kvg- und der kgStruktur) hat es nur ein begrenztes Verformungspotential. In dem die 30er und 40 Es wurde entdeckt, dass Magnesium bei Raumtemperatur Zwillinge kann sich zum {${displaystyle 10{ar {1}}2}$} Flugzeuge im ${displaystyle <10{ ar {1}}1>}$-Richtung, und das dort scheren tritt auf der (0001)-Ebene im ${displaystyle <11{ ar {2}}0>}$-Richtung.

Anwendungen

Magnesium Bleistiftspitzer

Weil es mit einem hellen weißen Licht brennt, ist Magnesium oft Feuerwerk benutzt als Reduzierstück und wurde in der Vergangenheit häufig in Taschenlampen für die Fotografie verwendet.

Das Metall spielt eine wichtige Rolle in der organische Synthese. Es reagiert mit einem Organohalogenid, um ein Organomagnesiumhalogenid zu bilden: eine Klasse von Verbindungen, die als Grignard-Reagenzien.

In Bezug auf Gewicht, Festigkeit und Verarbeitungseigenschaften erfüllt Magnesium die Anforderungen für den Einsatz im (Leicht-)Bau. Ein Beispiel für eine konstruktive Anwendung von Magnesium ist das Stadtfahrrad des englischen Designers Richard Thorpe. Eine Keramik Glasur schützt dort das Magnesium vor Korrosion. Ein weiterer Bereich, in dem Magnesium als relevant angesehen wird, ist die Automobilindustrie. Leichte Fahrzeuge aus Magnesium könnten den Kraftstoffverbrauch deutlich senken. Experimente mit Magnesium in der Automobilindustrie laufen seit der Entwicklung des "Autos der Zukunft" im Jahr 1952, dem BuickLeSabre, aber der Einsatz von Magnesium bleibt vorerst weitgehend den Kleinserienteilen in Fahrzeugen vorbehalten. Die Techniken zur Umformung von Magnesium und der erforderliche Korrosionsschutz des Materials machen das Metall vorerst sehr teuer. Darüber hinaus ist die Zahl der existierenden Legierungen noch nicht so umfangreich, und es wird noch aktiv an den verschiedenen Herstellungstechniken von Magnesium geforscht. Da das Wissen um Magnesium noch nicht so groß ist, neigt man in der Branche noch immer zu herkömmlichen Materialien wie Kunststoff und Aluminium. Geforscht wird unter anderem an der Extrusion von Magnesium zu Profilen in Strukturen und am Spritzgießen von Magnesium in thixotrop Zustand (Thixomolding-Verfahren). Magnesium ist bei 100 Grad unter seinem Schmelzpunkt thixotrop (sirupartig).

Bemerkenswerte Funktionen

Das Metall ist ein Drittel leichter als Aluminium und für Leichtmetalllegierungen mit diesem Metall unverzichtbar. Diese Legierungen werden häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet.

Die Magnesiumchemie zeichnet sich aus durch die Elektronenkonfiguration [Ne]3s²: Es ist ein Alkalisches Erdmetall. Das Atom verliert vorzugsweise die beiden äußersten Elektronen, um das zweiwertige Ion Mg . zu bilden² Formen. Das Metall ist ein starkes Reduktionsmittel, wenn auch weniger stark als die Alkalimetalle. Im Gegensatz zum Beryllium-Ion Be² ist Mg² nicht sonderlich klein und besitzt daher nicht die besonders toxischen Eigenschaften seines Nachbarelements.

Magnesiumverbindungen spielen eine bedeutende biologische Rolle. Also enthält Chlorophyll, das Pigment in Pflanzen, das für die Photosynthese, ein Magnesiumatom. Das Hydroxid Mg(OH)₂ ist mittelmäßig Base und wird als Heilmittel gegen Sodbrennen verwendet. Es Magnesiumsulfat MgSO₄.7H₂O (Bittersalz) wurde als Abführmittel verwendet und wird in Toxikose (Schwangerschaftsvergiftung). Bittersalz wird auch verwendet, um zu verhindern, dass Nadelpflanzen braune Nadeln entwickeln. Kieserit ist ein Magnesium enthaltend Dünger und wird in der verwendet Gartenbau.

Normalerweise enthält ein Mol Magnesiumsulfat 7 Mol Kristallwasser. Wasserfreies Magnesiumsulfat (also ohne Kristallwasser) ist stark hygroskopisch und wird in die gelegt organische Chemie wenn Trockenmittel benutzt.

Aussehen

Medien abspielen

Magnesiumverbrennung

Magnesium kommt in der Natur nicht in freier Form vor, dafür ist das Metall viel zu basisch. Es ist das achte Element auf der Erde. Es gibt weit verbreitete Vorkommen von Dolomit und Magnesit in denen es in großen Mengen vorkommt. Es wird normalerweise aus Sole gewonnen, die aus unterirdischen Salzschichten gewonnen wird. Das Metall kann passieren Elektrolyse des Chlorids MgCl₂ gewonnen werden. Es bildet einen dünnen Oxidfilm in der Luft, aber das Metall lässt sich leicht entzünden und brennt dann hektisch mit einer hellen weißen Flamme. Ein Magnesiumbrand kann nicht mit Wasser gelöscht werden, da das Metall auch mit Wasser reagieren kann über:

${displaystyle {ce {Mg 2H2O -> Mg2 2OH-H2}}}$

die gebildete Wasserstoff ist auch brennbar.

Isotope

sehen Isotope von Magnesium für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Magnesium kommt in der Natur als drei stabile Isotope vor dem. ²⁴Davon macht Mg etwa 80 % aus. Die anderen 20 Prozent bestehen aus ²⁵Mg und ²⁶mg. ²⁶Mg ist ein Zerfallsprodukt von Aluminium-26 mit a halbes Leben von 717 Tausend Jahren. ²⁶Mg findet sich regelmäßig in großen Mengen in einigen found Meteoriten. Aus dem Verhältnis zwischen Aluminium-26 und Magnesium-26 lässt sich ermitteln, wie alt ein Meteorit ist.

Toxikologie und Sicherheit

Mit der Klinge abgekratzte Funken entzünden einen Haufen Magnesiumpulver

Magnesium und seine Legierungen oxidieren schnell. Sowohl feinteilig als auch in geschmolzenem Zustand kann es sehr heftig mit Wasser reagieren und das Material ist hochentzündlich. Brennen erzeugt ein bemerkenswert helles weißes Licht, das die Augen schädigen kann. Um eine Reaktion mit Sauerstoff bei der Verarbeitung von flüssigem Magnesium zu verhindern, wird das Material mit einem Schutzgas bedeckt. Feinteiliges Magnesium wird getrocknet und komprimiert gelagert, um eine Selbstentzündung oder Explosion zu verhindern. Diese Eigenschaften von Magnesium sorgen auch dafür, dass es für den Einsatz in der Pyrotechnik.

Klinische Bedeutung

Magnesium ist ein Mineral das ist in jeder Körperzelle vorhanden. Es ist unentbehrlich für die Energieerzeugung, das Funktionieren von Muskeln und nerven und um die Festigkeit von . zu erhalten Knochen. Magnesium spielt eine wichtige Rolle bei der Funktion von Enzyme im Körper und ist an der Produktion von Hormone. Etwa die Hälfte der Magnesiumversorgung im Körper ist (in Kombination mit Kalzium und Phosphat) im Knochen.

Nahrung ist die Quelle von Magnesium. Es ist in vielen Lebensmitteln enthalten, insbesondere in Nüssen, Getreide, grünem Gemüse wie Portulak, Spinat und Erbsen. Die Menge an Magnesium in Blut, Zellen und Knochen wird vom Körper konstant gehalten. Die Regulierung erfolgt durch Anpassung der Aufnahme (über den Darm) und der Ausscheidung (mit dem Urin, über die Nieren).

Der Arzt kann einen Magnesiumtest verlangen, wenn der Patient anhaltend niedrige Kalzium- oder Kaliumwerte hat, bei Patienten mit Symptomen, die mit einem niedrigen Magnesiumspiegel übereinstimmen, testen Sie auf Malabsorption, Unterernährung, Durchfall oder Alkoholmissbrauch, wenn Sie etwas verwenden Medikamente Beeinflussung der Magnesiumausscheidung durch die Nieren die Nierenfunktion fördern oder kontrollieren.

Je nach Ernährung kann sich ein Magnesiummangel entwickeln. Dies ist beispielsweise bei vielen Lebensmitteln der westlichen Gesellschaft der Fall. Durch den kontinuierlichen Einsatz von einseitiger Düngung kann der Boden so arm an Magnesium werden, dass ein Mangel in unserer Ernährung entstehen kann. Die Mangelsymptome sind allgemeine Lethargie oder Müdigkeit. Bei einem langfristigen Magnesiummangel treten Beschwerden wie Nervenreizungen in der Muskulatur, Herzrhythmusstörungen und Magenkrämpfe auf. Niedrige Magnesiumspiegel (Hypomagnesiämie) können folgende Ursachen haben:

• unzureichende Magnesiumaufnahme über die Nahrung, insbesondere bei älteren Menschen, Menschen mit Mangelernährung und Alkoholmissbrauch
• unzureichende Aufnahme von Magnesium über den Darm, z. B. als Folge von Morbus Crohn (Entzündung der Darmschleimhaut)
• Übermäßige Ausscheidung von Magnesium über die Nieren
• zu hohe oder zu geringe Beträge Glucose (Zucker) im Blut (unkontrolliert Diabetes)
• verminderte Aktivität der Nebenschilddrüse (Hypoparathyreoidismus)
• längere Einnahme von Wassertabletten (Diuretika)
• anhaltender Durchfall
• nach der Operation
• bei schweren Verbrennungen
• bei Schwangerschaftsvergiftung

Ein Überschuss an Magnesium verursacht leichten Durchfall. Eine erhöhte Magnesiumkonzentration ist selten ernährungsbedingt. Normalerweise ist ein erhöhter Magnesiumspiegel das Ergebnis von Ausscheidungsproblemen oder einer künstlichen Verabreichung. Ein erhöhtes Magnesium findet sich in:

• Nierenversagen
• überaktive Nebenschilddrüse (Hyperparathyreoidismus)
• funktionsgestörte Schilddrüse
• Austrocknung
• Übersäuerung (zu niedriger pH-Wert) des Blutes bei Diabetes (diabetische Azidose)
• Addison-Krankheit
• Verwendung von magnesiumhaltigen Abführmitteln

Externe Links

• Lenntech.nl - Magnesium
• (und) EnvironmentalChemistry.com - Magnesium
• (und) WebElements.com - Magnesium