Магний

Магний минерал с атомным номером 12, главной подгруппы второй группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Обозначается символом Mg, а называется от латинского Magnesium. Магний простое вещество (CAS-номер: 7439-95-4) — металл легкий, ковкий, серебристо-белого цвета.

История

В XVII веке в истории химической науки начался новый период. Именно в этот период произошло открытие, предвосхитившее открытие элемента магния. В 1695 году Н. Гро получил соль, обладавшую горьким вкусом и слабительным действием, выпаривая минеральную воду из Эпсомского источника. Минерал эпсомит имеет состав MgSO4·7H2O. Латинское название элемента произошло от названия древнего города Магнезия в Малой Азии, где в окрестностях открыты залежи минерала магнезита. Спустя некоторое время выяснилось, что взаимодействуя с “постоянной щелочью”, а это сода и поташ, эта соль образует порошок белый и рыхлый. При прокаливании минерала, найденного в окрестностях греческого города Магнезии, получался такой же порошок . Эпсомская соль за это сходство получила название белой магнезии.

Антон фон Рупрехт в 1792 году получил новый металл, который назвал австрием, восстановлением с помощью угля из белой магнезии. Позже установили, что «австрий» представлял магний с крайне низкой степенью чистоты, поскольку исходное вещество сильно загрязнено железом было.

В 1808 году Хэмфри Дэви в процессе электролиза слегка увлажненной белой магнезии с окисью ртути сумел получить амальгаму нового металла. Вскоре из нее выделили металл и назвали магнием. Дэви получил магний, который имел большое количество примесей. А. Бюсси в 1829 году получил первый чистый магний. М. Фарадей сделал следующий шаг к промышленному получению. В 1830 году получил впервые магний электролизом расплавленного хлористого магния.

Общая информация

Магний это очень легкий металл серебристо-белого цвета, практически в 5 раз легче меди, легче железа в 4,5 раза. Алюминий тяжелее магния в 1,5 раза. Плавится магний при 651°C, но в обычных условиях расплавить его довольно трудно: нагретый на воздухе до 550 °C, Mg вспыхивает и сгорает мгновенно ослепительно ярким пламенем. Полоска магниевой фольги легко зажигается обыкновенной спичкой. Магний самовозгорается в атмосфере хлора даже при комнатной температуре.

Горение магния сопровождается большим количеством ультрафиолетовых лучей и тепла – нагреть до кипения стакан ледяной воды можно сжигая всего 4 г магния.

На воздухе магний быстро покрывается окисной пленкой, а потому тускнеет. Эта пленка есть надежный панцирь, предохраняющий металл от дальнейшего окисления.

Довольно своеобразны химические свойства магния. Он легко реагирует с кислородом и хлором, отнимает их у большинства элементов, не боится едких щелочей, керосина, бензина, соды и минеральных масел. Совершенно не выносит действия морской и минеральной воды, быстро растворяется в них. Почти не реагируя с холодной пресной водой, он вытесняет водород из горячей.

Разработка и получение

Земная кора

Земная кора богата магнием. Содержит более 2,1% элемента. Только шесть элементов периодической системы встречаются чаще магния на Земле. Является составляющим элементом почти двухсот минералов. Получают в основном из трех – магнезита, доломита и карналлита. Магний можно добыть из булыжника для мощения дорог, в каждом килограмме камня, используемого для дорог, примерно 20 г магния содержится. Процесс получения магния из дорожного камня был бы слишком дорогим удовольствием.

Богатые месторождения магнезита открыты в Оренбургской области (Халиловское) и на Среднем Урале (Саткинское). Близ города Соликамска разрабатывается крупнейшее в мире месторождение карналлита. Доломит, наиболее распространенный из магнийсодержащих минералов, есть в Донбассе, Московской и Ленинградской областях и других местах.

Металлический магний получают двумя способами – электротермическим (или металлотермическим) и электролитическим. Как следует из названий, оба процесса протекают с участием электричества. В первом случае роль сводится к обогреву реакционных аппаратов, а восстанавливается окись магния, полученная из минералов, каким-либо восстановителем, например, кремнием, алюминием, углем. Способ этот довольно перспективен, все большее применение он находит в последнее время. Основной промышленный способ получения магния электролитический, то есть второй.

Электролитом служит расплав безводных хлоридов магния, калия и натрия. На графитовом аноде разряжаются ионы хлора, а металлический магний на железном катоде выделяется. В специальных ваннах-электролизерах идет процесс. На поверхность ванны всплывает расплавленный магний, откуда время от времени его выбирают вакуум-ковшом и разливают по формам.

Процесс на этом не заканчивается, так как в таком магнии много примесей. Неизбежен второй этап, а это очистка магния. Рафинировать магний можно двумя путями – переплавкой и флюсами или возгонкой в вакууме. Смысл первого метода: специальные добавки – флюсы – взаимодействуют с примесями и превращая их в соединения, отделяющиеся от металла механическим путем.

Второй метод, вакуумная возгонка, требует сложной аппаратуры, с его помощью получают магний более чистый. Возгонку проводят в специальных вакуум-аппаратах, стальных цилиндрических ретортах. На дно реторты помещают “черновой” металл, закрывают ее и выкачивают воздух.

Затем нагревают нижнюю часть реторты, а верхняя охлаждается наружным воздухом. Под действием высокой температуры магний возгоняется – переходя в газообразное состояние, минуя жидкое. Пары его поднимаются и конденсируются на холодных стенках верхней части реторты. Таким образом можно получать чистый металл, с содержанием магния свыше 99,99%.

Океаны

Голубые кладовые океанов и морей практически неисчерпаемые и постоянно пополняющиеся запасы магния хранят. В каждом кубометре морской воды содержится около 4 кг магния. Всего в водах мирового океана растворено более 6 х 1016 т этого элемента.

Сколько магния содержится в океане? Представим себе, что с первых дней нашей эры люди начали равномерно и интенсивно добывать магний из морской воды и, к сегодняшнему, дню исчерпали все водные запасы этого элемента. Какова должна быть “интенсивность” добычи? Оказывается, каждую секунду в течение почти двух тысячелетий надо было добывать по миллиону тонн! Во время второй мировой войны, когда производство металла было максимальным, из морской воды получали ежегодно лишь по 80 тыс.т. магния.

Как добывается магний из моря? Известковое молоко, приготовленное из перемолотых морских раковин, смешивают в огромных баках с морской водой. Образуется магнезиальное молоко, которое высушивается и превращается в хлорид магния. Дальше в ходу электролитические процессы. Источником магния может быть не только морская вода, но и вода соленых озер, содержащая хлористый магний. Такие озера есть в Поволжье – озеро Эльтон, в Крыму – Сакское и Сасык-Сивашское и многие другие.

Растения и животные

Участвует магний в грандиозной работе – аккумуляции солнечной энергии. Mg входит в состав хлорофилла, поглощающего солнечную энергию и с ее помощью превращающего и воду и углекислый газ в сложные органические вещества (сахар, крахмал и др.), необходимые для питания людей и животных. Без хлорофилла не было бы жизни, а без магния не было бы хлорофилла, который содержится 2% этого элемента. Общее количество магния в хлорофилле всех растений Земли составляет около 100 млрд т. Элемент №12 входит в состав всех живых организмов. При весе 60 кг, приблизительно 25 г из них приходится на магний.

Ученые из университета в Миннесоте США избрали для научных исследований яичную скорлупу. Удалось установить, что скорлупа, чем больше содержит магния тем прочнее. Изменяя состав корма для несушек, можно повысить прочность у скорлупы. Только в штате Миннесота ежегодные потери из-за боя яиц превышают миллион долларов.

Богаты магнием кунжут, отруби, орехи, но обилие фитина в этих продуктах делает его малодоступным для усвоения. Только зеленые овощи могут служить надежным источником магния. Совсем мало его в хлебе, молочных, мясных и других повседневных продуктах. Суточная норма магния составляет порядка 300 мг для женщин и 400 мг для мужчин (предполагается, что всасывается около 30 % магния).

В организме

Жизненно-важный элемент магний находится во всех тканях организма и необходим для нормального функционирования клеток. Принимает участие в реакциях обмена веществ, в регуляции передачи нервных импульсов и в сокращении мышц, оказывает спазмолитическое действие. Оксид и соли магния применяет медицина в кардиологии, неврологии и гастроэнтерологии (аспаркам, сульфат магния, цитрат магния). Интересным природным ресурсом магния является минерал бишофит. Магниевые эффекты бишофита в первую очередь проявляются при транскутанном (через кожу) применении в лечении опорно-двигательного аппарата. Биологические эффекты природного магния использует бишофитотерапия в лечении и реабилитации широкого круга заболеваний, в первую очередь — позвоночника и суставов, нервной и сердечно-сосудистой систем, последствий травм.

Всем хорошо знакома “английская соль” MgSO4 . 7H2O. При приеме внутрь служит надежным и быстродействующим слабительным, а при внутримышечных или внутривенных вливаниях снимает судорожное состояние, уменьшает спазмы сосудов. При повышенной кислотности желудочного сока, изжоге, отравлении кислотами применяется чистая окись магния (жженая магнезия). Служит дезинфицирующим средством при желудочных расстройствах перекись магния.

По данным статистики у жителей районов с более теплым климатом спазмы кровеносных сосудов случаются реже, чем у северян. Объясняется это особенностями питания тех и других. Внутривенные и внутримышечные вливания растворов солей магния снимают спазмы и судороги. Фрукты и овощи помогают накопить в организме необходимый запас этих солей. Богаты магнием персики, абрикосы, и цветная капуста. Находится он и в обычной капусте, картофеле, помидорах. Опыты венгерских ученых на животных показали, что в организме предрасположенность к инфарктам повышает недостаток магния. Одним собакам давали пищу, богатую солями этого элемента, другим – бедную. К концу эксперимента собаки, в рационе которых был недостаток магния, “заработали” инфаркт миокарда.

Кофактором многих ферментативных реакций является магний. Магний необходим для превращения креатинфосфата в АТФ — нуклеотид, являющийся универсальным поставщиком энергии в живых клетках организма. На всех этапах синтеза белка необходим магний. Он участвует в поддержании нормальной функции мышцы сердца и нервной системы, стимулирует желчеотделение, оказывает сосудорасширяющее действие, повышает двигательную активность кишечника, что способствует выведению из организма холестерина.

Мешают усвоению магния наличие фитина и избыток жиров и кальция в пище. Дефицит магния может проявляться по-разному: бессонница, артрит, хроническая усталость, остеопороз, мигрень, запоры, фибромиалгия, мышечные судороги и спазмы, сердечная аритмия, предменструальный синдром (ПМС). Потребность в магнии возрастает при психических и физических нагрузках (в первую очередь при стрессах и у спортсменов).

Наиболее биологически целесообразный источник магния при транскутанном (чрезкожном) всасывании является минерал бишофит, широко использующийся в целях медицинской реабилитации, физиотерапии и санаторно-курортном лечении. Высокая биодоступность ионов магния, насыщающего локальные проблемные зоны, минуя выделительную систему является преимуществом транскутанного применения.

Французские биологи считают магний помощником медикам в борьбе с таким серьезным недугом XX века, как переутомление. Исследования показали, что в крови уставших людей содержание магния меньше, чем у здоровых, а самые ничтожные отклонения “магниевой крови” от нормы не проходят бесследно. Важно помнить, что магний, содержащийся в организме, “сгорает” в тех случаях, когда человек часто и по любому поводу раздражается. Поэтому у легко возбудимых людей, нервных нарушения работы сердечной мышцы наблюдаются значительно чаще.

Содержание в пище

Мг на 100 г

Сухое молоко 139

Какао 90

Халва тахинная 303

Халва подсолнечная 178

Овес 116

Перловая 94

Гречка 98

Пшено 101

Горох 88

Шпинат 82

Урюк 109

Курага 105

Чернослив 102

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *