Магний

(далее М)(лат. Magnesium), , элемент группы периодической системы номер 12, масса 24,305. Природный М состоит из трех стабильных изотопов: 24 (78,60% ), 25 (10,11%) и 26 (11,29%). М открыт в 1808 Г. Дэви, который подверг электролизу с катодом увлажненную магнезию (давно известное вещество); Дэви получил амальгаму, а из нее после отгонки — новый порошкообразный металл, названный В 1828 французский химик А. Бюсси восстановлением расплавленного М парами получил М в виде небольших шариков с металлическим блеском.   Распространение в природе. М — характерный элемент мантии Земли, в ультраосновных породах его содержится 25,9% по массе. В земной коре М меньше, средний кларк его 1,87%; преобладает М в основных породах (4,5%), в гранитах и других кислых породах его меньше (0,56%). В магматических процессах 2+ — аналог 2+, что объясняется близостью их ионных радиусов (соответственно 0,74 и 0,80 ). 2+ вместе с 2+ входит в состав оливина, пироксенов и других магматических минералов.   Минералы М многочисленны — силикаты, карбонаты, сульфаты, и другие (см. Магниевые руды). Более половины из них образовались в биосфере — на дне морей, озер, в почвах и т. д.; остальные связаны с высокотемпературными процессами.   В биосфере наблюдается энергичная миграция и дифференциация М здесь главная роль принадлежит физико- процессам — растворению, осаждению солей, сорбции М глинами. М слабо задерживается в биологическом круговороте на континентах и с речным стоком поступает в океан. В морской воде в среднем 0,13% М — меньше, чем но больше всех других металлов. Морская вода не насыщена М и осаждения его солей не происходит. При испарении воды в морских лагунах в осадках вместе с солями накапливаются сульфаты и М В илах некоторых озер накапливается доломит (например, в озере Балхаш). В промышленности М получают в основном из доломитов, а также из морской воды.   Физические и свойства. Компактный М — блестящий металл, тускнеющий на воздухе вследствие образования на поверхности окисной пленки. М в гексагональной решетке, а = 3,2028 , с = 5,1998 . радиус 1,60 , ионный радиус 2+ 0,74 . Плотность М 1,739 г/см3 (20 °С); tпл 651 °С; tkип 1107 °С. Удельная теплоемкость (при 20 °С) 1,04×103 дж/(кг·К), то есть 0,248 кал/(г·°С); теплопроводность (20 °С) 1,55×102 вт/(м·К), то есть 0,37 кал/(см·сек·°С); термический коэффициент линейного расширения в интервале 0—550 °С определяется из уравнения 25,0×10-6 + 0,0188 t. Удельное электрическое сопротивление (20 °С) 4,5×10-8 ом·м (4,5 мком·см). М парамагнитен, удельная восприимчивость + 0,5×10-6, М — относительно мягкий и пластичный металл; его механические свойства сильно зависят от способа обработки. Например, при 20 °С свойства соответственно литого и деформированного М характеризуются следующими величинами: твердость по Бринеллю 29,43×107 и 35,32× 107 н/м2 (30 и 36 кгс/мм2), предел текучести 2,45×107 и 8,83×107 н/м7 (2,5 и 9,0 кгс/мм2), предел прочности 11,28×107 и 19,62×107н/м2 (11,5 и 20,0 кгс/мм2), относительное удлинение 8,0 и 11,5%.   Конфигурация внешних электронов М 3s2. Во всех стабильных соединениях М двухвалентен. В отношении М — весьма активный металл. Нагревание до 300—350 ° не приводит к значительному окислению компактного М так как поверхность его защищена окисной пленкой, но при 600—650 ° М воспламеняется и ярко горит, давая магния окись и отчасти нитрид 32. Последний получается и при нагревании М около 500 °С в атмосфере С холодной водой, не насыщенной воздухом, М почти не реагирует, из кипящей медленно вытесняет реакция с водяным паром начинается при 400 °. Расплавленный М во влажной атмосфере, выделяя из 2 поглощает его; при застывании металла почти полностью удаляется. В атмосфере М при 400—500 ° образует 3.   М вытесняет большинство металлов из водных растворов их солей; стандартный электродный потенциал при 25 °С — 2,38 в. С разбавленными минеральными кислотами М взаимодействует на холоду, но в плавиковой кислоте не растворяется вследствие образования защитной пленки из нерастворимого 2. В концентрированной 24 и смеси ее с 3 М практически нерастворим. С водными растворами щелочей на холоду М не взаимодействует, но растворяется в растворах гидрокарбонатов щелочных металлов и солей аммония. Едкие щелочи осаждают из растворов солей М гидроокись ()2, растворимость которой в воде ничтожна. Большинство солей М хорошо растворимо в воде, например магния сульфат; мало растворимы 2, 3 (см. Магния карбонат), 3(4)2 и некоторые двойные соли.   При нагревании М реагирует с галогенами, давая галогениды; с влажным уже на холоду образуется 2. При нагревании М до 500—600 °С с серой или с 2 и 2 может быть получен сульфид , с углеводородами — карбиды 2 и 23. Известны также силициды 2, 32, фосфид 32 и другие бинарные соединения. М — сильный восстановитель; при нагревании вытесняет другие металлы (, , щелочные) и неметаллы (В, , С) из их окислов и галогенидов. М образует многочисленные металлоорганические соединения, определяющие его большую роль в органическом синтезе (см. Магнийорганические соединения). М сплавляется с большинством металлов и является основой многих технически важных легких сплавов.   Получение и применение. В промышленности наибольшее количество М получают электролизом безводного 2 или обезвоженного карналлита ×2×62 (см. Магния хлорид). В состав электролита входят также , К, Са и небольшое количество или 2. Содержание 2 в расплаве — не менее 5—7%; по мере хода электролиза, протекающего при 720—750 °С, проводят корректировку состава ванны, удаляя часть электролита и добавляя 2 или карналлит. Катоды изготовляют из стали, аноды — из графита. Расплавленный М всплывающий на поверхность электролита, периодически извлекается из катодного пространства, отделенного от анодного перегородкой, не доходящей до дна ванны. В состав чернового М входят до 2% примесей; его рафинируют в тигельных электрических печах под слоем флюсов и разливают в изложницы. Лучшие сорта первичного М содержат 99,8% . Последующая очистка М проводится сублимацией в вакууме: 2—3 сублимации повышают чистоту М до 99,999%. Анодный после очистки используется для получения безводного 2 из магнезита, тетрахлорида 4 из двухокиси 2 и других соединений.   Другие способы получения М — металлотермический и углетермический. По первому брикеты из прокаленного до полного разложения доломита и восстановителя (ферросилиция или силикоалюминия) нагревают при 1280—1300 °С в вакууме (остаточное давление 130—260 н/м2, то есть 1—2 мм рт. ст.). Пары М конденсируют при 400—500 °С. Для очистки его переплавляют под флюсом или в вакууме, после чего разливают в изложницы. По углетермическому способу брикеты из смеси угля с окисью М нагревают в электропечах выше 2100 °С; пары М отгоняют и конденсируют.   Важнейшая область применения металлического М — производство сплавов на его основе (см. Магниевые сплавы). Широко применяют М в металлотермических процессах получения трудновосстанавливаемых и редких металлов (, , , и других), используют М для раскисления и десульфурации металлов и сплавов. Смеси порошка М с окислителями служат как осветительные и зажигательные составы. Широкое применение находят соединения М   Лит.: Стрелец Х. Л., Тайц А. Ю., Гуляницкий Б. С., Металлургия 2 изд., М 1960; Ulbmann Encykiopädie der technischen Chemie, 3 Aufl., Bd 12, Münch. — В., 1960.   В. Е. Плющев.     в организме. М — постоянная часть растительных и животных организмов (в тысячных — сотых долях процента). Концентраторами М являются некоторые водоросли, накапливающие до 3% М (в золе), некоторые фораминиферы — до 3,5%, известковые губки — до 4%. М входит в состав зеленого пигмента растений — хлорофилла (в общей массе растений Земли содержится около 100 млрд. т М а также обнаружен во всех клеточных органеллах растений и рибосомах всех живых организмов. М активирует многие ферменты, вместе с и обеспечивает стабильность структуры и коллоидных систем в растениях, участвует в поддержании тургорного давления в клетках. М стимулирует поступление из почвы и его усвоение растениями, в виде соли кислоты входит в состав фитина. Недостаток М в почвах вызывает у растений мраморность листа, хлороз растений (в подобных случаях используют магниевые удобрения). Животные и человек получают М с пищей. Суточная потребность человека в М — 0,3—0,5 г; в детском возрасте, а также при беременности и лактации эта потребность выше. Нормальное содержание М в крови — примерно 4,3 мг%; при повышенном содержании наблюдаются сонливость, потеря чувствительности, иногда паралич скелетных мышц. В организме М накапливается в печени, затем значительная его часть переходит в кости и мышцы. В мышцах М участвует в активировании процессов анаэробного обмена углеводов. Антагонистом М в организме является Нарушение равновесия наблюдается при рахите, когда М из крови переходит в кости, вытесняя из них Недостаток в пище солей М нарушает нормальную возбудимость нервной системы, сокращение мышц. Крупный рогатый скот при недостатке М в кормах заболевает так называемой травяной тетанией (мышечные подергивания, остановка роста конечностей). Обмен М у животных регулируется гормоном паращитовидных желез, понижающим содержание М в крови, и проланом, повышающим содержание М Из препаратов М в медицинской практике применяют: сульфат М (как успокаивающее, противосудорожное, спазмолитическое, слабительное и желчегонное средство), магнезию жженую (магния окись) и карбонат М (как щелочи, легкое слабительное).   Г. Я. Жизневская.