Магний как химический элемент

Это можно определить по порядковому номеру (он равен количеству протонов, а электронов будет столько же, если это нейтральный атом, а не ион).

Химические особенности магния также изучает химия. Таблица Менделеева также необходима для их рассмотрения, так как она показывает нам валентность элемента (в данном случае она равняется двум). Она зависит от группы, к которой относится атом. Кроме того, с ее помощью можно узнать, что молярная масса магния равняется двадцати четырем.

То есть один моль данного металла весит двадцать четыре грамма. Формула магния очень проста — он состоит не из молекул, а из атомов, объединенных кристаллической решеткой.

Зачем человеку магний? Как можно узнать уровень магния в организме?

Характеристика магния с точки зрения физики

Как и все металлы, кроме ртути, данное соединение имеет твердое агрегатное состояние в нормальных условиях. Оно обладает светло-серой окраской со своеобразным блеском. Данный металл имеет довольно высокую прочность. На этом физическая характеристика магния не заканчивается.

Рассмотрим температуру плавления и кипения. Первая равняется шестисот пятидесяти градусам по шкале Цельсия, вторая составляет тысяча девяносто градусов Цельсия. Можно сделать вывод, что это достаточно легкоплавкий металл. Кроме того, он очень легкий: его плотность — 1,7 г/см3.

Магний. Химия

Зная физические особенности данного вещества, можно перейти ко второй части его характеристики. Данный металл обладает средним уровнем активности. Это можно увидеть из электрохимического ряда металлов — чем пассивнее он, тем правее находится. Магний является одним из первых слева. Рассмотрим по порядку, с какими веществами он реагирует и как это происходит.

С простыми

К таковым относятся те, молекулы которых состоят только из одного химического элемента. Это и кислород, и фисфор, и сера, и многие другие. Сначала рассмотрим взаимодействие с оксигеном. Оно называется горением. При этом образуется оксид данного металла.

Если сжечь два моля магния, потратив при этом один моль кислорода, получим два моля оксида. Уравнение данной реакции записывается следующим образом: 2Mg + О2 = 2MgO. Кроме того, при горении магния на открытом воздухе образуется также его нитрид, так как данный металл параллельно реагирует с азотом, содержащимся в атмосфере.

При сжигании трех молей магния тратится один моль нитрогена, и в результате получаем один моль нитрида рассматриваемого металла. Уравнение такого рода химического взаимодействия можно записать таким образом: 3Mg + N2 = Mg3N2.

Химия. 10 класс. Магний, кальций и их важнейшие соединения /03.02.2021/

Кроме того, магний способен реагировать и с другими простыми веществами, такими как галогены. Взаимодействие с ними происходит только при условии нагревания компонентов до очень высоких температур. В таком случае происходит реакция присоединения. К галогенам относятся такие простые вещества: хлор, йод, бром, фтор.

И реакции называются соответствующе: хлорирование, йодирование, бромирование, фторирование. Как уже можно было догадаться, в результате таких взаимодействий можно получить хлорид, йодид, бромид, фторид магния. К примеру, если взять один моль магния и столько же йода, получим один моль йодида данного металла.

Выразить эту химическую реакцию можно с помощью следующего уравнения: Mg + І2 = MgI2. По такому же принципу проводится и хлорирование. Вот уравнение реакции: Mg + Cl2 = MgCl2.

Кроме этого, металлы, в том числе и магний, реагируют с фосфором и серой. В первом случае можно получить фосфид, во втором — сульфид (не путать с фосфатами и сульфатами!). Если взять три моля магния, добавить к нему два моля фосфора и разогреть до нужной температуры, образуется один моль фосфида рассматриваемого металла.

Уравнение данной химической реакции выглядит следующим образом: 3Mg + 2Р = Mg3P2. Точно так же, если смешать магний и серу в одинаковых молярных пропорциях и создать необходимые условия в виде высокой температуры, получим сульфид данного металла. Уравнение подобного химического взаимодействия можно записать так: Mg + S = MgS. Вот мы и рассмотрели реакции этого металла с другими простыми веществами. Но химическая характеристика магния на этом не заканчивается.

К таким веществам относятся вода, соли, кислоты. С разными группами химических веществ металлы реагируют по-разному. Рассмотрим все по порядку.

Магний и вода

При взаимодействии данного металла с самым распространенным химическим соединением на Земле образуется оксид и водород в виде газа с резким неприятным запахом. Для проведения такого рода реакции компоненты также нужно нагреть. Если смешать по одному молю магния и воды, получим по столько же оксида и водорода. Уравнение реакции записывается следующим образом: Mg + Н2О = MgO + Н2.

Взаимодействие с кислотами

Как и другие химически активные металлы, магний способен вытеснять атомы гидрогена из их соединений. Такого рода процессы называются реакциями замещения. В таких случаях происходит замена атомами металлов атомов гидрогена и формирование соли, состоящей из магния (или другого элемента) и кислотного осадка. Например, если взять один моль магния и добавить его к соляной кислоте в количестве два моля, образуется один моль хлорида рассматриваемого металла и столько же водорода. Уравнение реакции будет выглядеть так: Mg + 2HCl = MgCl2 + Н2.

Взаимодействие с солями

Как из кислот образуются соли, мы уже рассказали, но характеристика магния с точки зрения химии подразумевает и рассмотрение его реакций с солями. В данном случае взаимодействие может произойти, только если металл, входящий в состав соли, менее активен, чем магний. К примеру, если взять по одному молю магния и сульфата меди, получим сульфат рассматриваемого металла и чистую медь в равном молярном соотношении. Уравнение такого рода реакции можно записать в следующем виде: Mg + CuSO4 = MgSO4 + Cu. Здесь проявляются восстановительные свойства магния.

Применение данного металла

Благодаря тому что он по многим параметрам превосходит алюминий — легче его приблизительно в три раза, но при этом в два раза прочнее, он получил широкое распространение в различных отраслях промышленности. В первую очередь это авиастроение. Здесь сплавы на основе магния занимают первое место по популярности среди всех используемых материалов. Кроме того, он используется в химической промышленности в качестве восстановителя для добывания некоторых металлов из их соединений. Благодаря тому что при горении магний образует очень мощную вспышку, его используют в военной промышленности для изготовления сигнальных ракет, светошумовых боеприпасов и др.

Получение магния

В основном сырьем для этого служит хлорид рассматриваемого металла. Делается это путем электролиза.

Качественная реакция на катионы данного металла

Это специальная процедура, предназначенная для того, чтобы определить присутствие ионов какого-либо вещества. Чтобы протестировать раствор на наличие соединений магния, можно добавить к нему карбонат калия или натрия. В результате образуется белый осадок, который легко растворяется в кислотах.

Где этот металл можно найти в природе?

История открытия магния и его важная роль в природе

Магний – один из распространенных металлов. Участвует в метаболических реакциях живых организмов, оказывает влияние на иммунную, мышечную системы. Является важным элементом фотосинтеза. Его соединения и сплавы активно используются в разных промышленных областях.

История открытия

В районе Магнезии (на полуострове на западе Азии) находили мягкий, белый камень, который при нагревании превращался в порошок. Его стали называть магнезией.

В 1695 году английские химики из минеральной воды одного из источников, находящихся на территории Великобритании, получили горькую соль, имеющую слабительный эффект. При ее взаимодействии с содой образуется белый и мягкий порошок – такой же, как и магнезия.

Спустя 113 лет химик-физик Гемфри Дэви методом электролиза при добавлении к магнезии воды и окиси ртути образовал новый элемент, который назвал «магнезией». Это был неочищенный металл.

Чистый вариант получил француз в 1829 году. А через год его стали изготавливать в промышленных масштабах с помощью электролиза хлорида магния.

Магний в таблице Менделеева

Элемент находится в главной подгруппе II группы периодической системы Д.И. Менделеева. Обозначается на латыни – Mg и имеет атомную массу, равную 24,305. Порядковый номер – 12. Степени окисления 0 и +2.

Атомы имеют 2 валентность.

Строение атома

Имеет 3 оболочки. Внешняя содержит валентные электроны. Атом имеет положительный заряд +12. В нем 12 протонов и нейтронов. По орбите ядра расположено 12 электронов, из них 2 на внешней оболочке, 10 на внутренней.

Физические свойства

Сам по себе металл бело-серебристого цвета, с металлическим блеском, имеет гексагональную решетку. В нормальных условиях поверхность покрыта защитной пленкой из оксида магния, которая сгорает при нагревании более 600°С.

• обладает высокой пластичностью;
• отличается легкостью и хрупкостью;
• отражает свет;
• хорошо проводит тепло;
• не тушится водой при горении;
• имеет высокую стойкость к холодным температурам;
• устойчив к щелочам.

Благодаря своим физическим свойствам применяется повсеместно. Из-за легкости широко задействован в создании сплавов, которые также отличаются прочностью, малым весом. Магний мягкий, его легко спрессовать. Но чтобы расплавить, нужна высокая температура.

Химические свойства

Химические свойства выражены способностью вступать в разные реакции, образовывать соединения:

• с галогенами – галогениды;
• с горячей водой – гидроксид магния;
• с серой при повышении температуры – сульфид магния;
• с коксом – карбид магния (если это соединение опустить в воду, то получится пропин);
• с азотом – нитрид магния;
• с влажным хлором – хлорид;
• с водородом – гидрид;
• с соляной кислотой – хлорид магния, водород;
• с азотной кислотой – оксид азота, вода, нитрат магния;
• с сероводородной кислотой – водород плюс сульфид магния;
• с кремнием при высоких температурах – силицид, оксид магния.

При нагревании сгорает с образованием оксида и нитрида, также выделяются свет и тепло. Основные уравнения реакций магния.

Качественная химическая реакция возникает при взаимодействии соли магния с щелочью. В этом случае образуются гидроксид магния и хлорид калия, выпадает кремовый осадок.

Магний в природе

Содержится в мантии нашей планеты, его концентрация около 2%. Входит в состав многих горных пород в виде соединений. В России основные месторождения в Оренбургской области и на Урале. Встречается в Ленинградской и Московской областях. Также найден на Донбассе.

Наибольший процент добычи приходится на США.

Существует комплексное соединение магния – хлорофилл. Оно необходимо для фотосинтеза растений в природе – преобразования углекислого газа в кислород.

Больше всего магния в продуктах:

• семечки подсолнечника, тыквенные, льняные;
• семена чиа;
• бразильский орех, миндаль, арахис, кешью;
• в крупах (гречка, овсянка, киноа, бурый рис, нут);
• спаржа, брокколи, шпинат, капуста, зеленый горох, авокадо;
• бананы, апельсины, финики, малина;
• устрицы, лосось;
• какао, чай.

Суточная доза потребления для взрослого человека составляет не более 500 мг. Этот элемент важен для здоровья:

• участвует в процессах роста клеток;
• повышает выносливость;
• способен регулировать настроение;
• снижает уровень кровяного давления;
• имеет противовоспалительные свойства.

При передозировке возможно появлении рвоты, диареи, снижение артериального давления. Перед употреблением дополнительных добавок необходимо проконсультироваться с врачом.

Применение

Металл имеет уникальные физический и химические свойства. Его сплавы отличаются:

• легкостью;
• прочностью;
• устойчивостью к разрушениям.

Активно применяется в ракетостроении при конструировании кораблей. В авиационной, машиностроительной сферах используется в сплавах с алюминием, марганцем, цинком при создании деталей корпусов, реакторов, фюзеляжей.

Жаропрочность повышается при соединении металла с:

Фторид отличается пластичностью, прозрачностью, поэтому его используют для изготовления линз в оптике. Из него делают подзорные трубы, бинокли, фотоаппараты.

В сталелитейной промышленности его применяют как раскислитель, часто используют при работе с цветными металлами.

В медицинской сфере используется препараты магния в виде:

• суспензий;
• инъекций;
• таблеток.

Применяется при лечении диабета, инсульта, преэклампсии, остеопороза, других заболеваний. Множество витаминов, полезных добавок содержат соединения этого элемента.

Использование в других сферах:

1. В сельском хозяйстве удобрения для почв содержат соединения этого элемента.
2. В электрической промышленности металл применяется для изготовления бытовой и другой аппаратуры (телефонов, планшетов, компьютеров). Он используется для производства мощных электрических батарей.
3. В военной сфере создаются осветительные приборы, сигнальные ракеты, зажигательные бомбы и снаряды с соединениями этого металла. Они также применяются при проведении антитеррористических операций.
4. В текстильной сфере и в ателье для отбеливания тканей используется перекись магния.
5. В металлургической сфере – для восстановления ценных металлов (титана, хрома, циркония и других).
6. В ювелирной промышленности – для придания легкости объемным украшениям.
7. Для создания огнеупорных материалов применяется оксид магния. Такие изделия нужны в разных сферах промышленности.
8. В химических лабораториях для очищения помещений от газов применяется перхлорат.

В составе фейерверков, бенгальских огней также присутствуют соединения этого элемента.

Сплавы такого металла могут быть взрывоопасными, так как он легко воспламеняется, не тушится водой. Поэтому использовать такие материалы необходимо с соблюдением техники безопасности. При этом соединения элемента не имеют высокой токсичности.

Лом такого металла можно сдать на переработку. Из него делают дверные ручки, каркасы автомобилей, коробки передач, поддоны, педалей и другие комплектующие.

Этот химический элемент распространен на планете и используется в разных областях промышленности. В чистом виде применяется редко, но в сплавах и соединениях его можно встретить повсеместно от космической отрасли до медицинских препаратов. Применяется при конструировании самолетов, ракет, автомобилей и запчастей для них.

Дефицит этого элемента в организме человека оказывает негативное влияние на здоровье – возрастает уровень стресса, снижается выносливость, учащаются головные боли.

А что Вы знаете о магнии? Сохраняйте статью в закладки и делитесь ею в социальных сетях.

Также можете ознакомиться с

Источник: uchim.guru

Магний в природе (1,9% в Земной коре)

Магний и его соединения достаточно давно известны людям. Впервые соли магния были получены еще в 1695 году английским врачом. Врач проводил анализ воды из ближайшего источника. При выпаривании жидкости получилась соль с горьковатым привкусом. Аптекари и врачи считали, что полученная в результате реакции соль можно применять в лечебных целях.

Соль стали называть белой магнезией.

Однако, относительно чистый магний был получен намного позже. Химик Дэви получил металл (как и другие активные металлы) в результате процесса электролиза. Однако, магний, полученный Г. Дэви в результате реакции, еще нельзя было назвать чистым. Чистый магний был получен Бюсси несколько позже – в 1828 году.

Характеристика магния

Физические свойства

Магний имеет белый цвет, а также обладает характерным блеском. Магний достаточно мягок, имеет хорошую пластичность и ковкость. Элемент имеет относительно небольшую температуру плавления – около 650° С. На открытом воздухе магний тускнеет. Это происходит потому, что на поверхности куска металла образуется оксидная пленка. Магний хорошо горит ярким белым пламенем.

Химические свойства

Магний является активным элементом. Как правило, этим и объясняются химические свойства элемента.

• Магний отлично горит. Однако, в обычных ситуациях металл защищён специальной оксидной пленкой, которая предохраняет магний от реакции с кислородом. При нагревании оксидная пленка исчезает и происходит реакция магния с кислородом. В результате горения в кислороде образуется оксид магния. Интересным фактом является то, что свет, выделяемый элементом при горении, очень похож на солнечный. Эта особенность была замечена еще первыми фотографами. Именно поэтому магниевый порошок с некоторыми примесями использовался как вспышка для освещения фотографируемого объекта.
• Также при нагревании магний вступает в реакцию с водородом, а также с серой.
• С галогенами магний реагирует при комнатной температуре.
• Магний не вступает в реакцию со щелочами.

Нахождение магния в природе

Магний – достаточно распространенный на Земле элемент. Его можно встретить достаточно часто.

• Во-первых, магний входит в состав коры Земли. Концентрация магния в Земной коре находится на уровне 1,9%.
• Во-вторых, большое количество производных магния входит в состав кристаллических горных пород. Как правило, магний здесь встречается в виде карбонатов, сульфатов и силикатов.
• Также достаточно большое количество магния содержится в морских и океанических водах. В одном кубическом метре соленой океанической воды содержится примерно 4 кг магния. По своему содержанию в морской воде магний уступает лишь натрию. Стоит сказать, что магний есть не только в соленой морской воде, но и в пресной.
• Магний всегда входит в состав растений.

Области применения магния

Магний и его соединения широко применяются в промышленности.

• Чаще всего магний и его сплавы используются в качестве легкого конструкционного металла. Дело в том, что сплавы этого металла мало весят (масса сплавов магния примерно в четыре раза меньше массы стали), при этом достаточно прочны и долговечны. Такие сплавы можно использовать и для автомобильных деталей, и для шасси самолетов, и для лестниц, грузовых платформ и других конструкций.
• Также магний используется в металлургии. Некоторое количество магния добавляют, например, в алюминий. Это повышает устойчивость сплава к коррозии.
• Смесь магния с различными окислителями широко применяется в пиротехнике, для приготовления различных зажигательных и осветительных составов.

Источник: xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai