МАГНИЙ (Magnesium) Mg хим. элемент II гр. периодической системы, ат. н. 12, ат. м. 24,305; относится к щелочноземельным элементам. Прир. М. состоит из трех стабильных изотопов 24Mg (78,60%), 25Mg (10,11%) и 26Mg (11,29%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 5,9∙10−20 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки 3s2; степень окисления +2, очень редко +1; энергии ионизации Mg0 : Mg+ : Mg2+ равны соотв. 7,64607 и 15,0353 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,2; сродство к электрону −0,22 эВ; атомный радиус 0,160 нм, ионные радиусы для Mg2+ (в скобках указаны координац. числа) 0,071 нм (4), 0,08 нм (5), 0,086 нм (6), 0,103 нм (8). Содержание М. в земной коре 2,35% по массе. Встречается в природе только в виде соединений. Известно более 100 минералов, содержащих М.; большинство из них — силикаты и алюмосиликаты, напр. оливин (Mg,Fe)2[SiO4], серпентин Mg6(OH)8[Si4O10] и др. Образуют залежи пром. значения гл. обр. магнезит MgCO3, доломит MgCO3.CaCO3, асбест, бишофит MgCl2.6H2O, карналлит KCl.MgCl2.6H2O, кизерит MgSO4.H2O, эпсомит MgSO4.7H2O, каинит KCl.MgSO4.3H2O, астраханит Na2SO4.MgSO4.4H2O. Много М. содержится в воде морей и океанов и в прир. рассолах. М. всегда содержится в растениях, т. к. входит в состав молекулы хлорофилла. Свойства. М. — серебристо-белый металл; кристаллич. решетка гексагональная, а = 0,3210 нм, с = 0,5200 нм, z = 2, пространственная группа P63/ттс. Т. пл. 650 °C, т. кип. 1105 °C; плотн. 1,74 г/см3 (20 °C), 1,54 г/см3 (7,00 °C); С0p 24,90 Дж/(моль∙К); ΔH0пл 8,5 кДж/моль (923 К); S0298 32,68 Дж/(моль∙К). Его прочность и твердость минимальна для литых образцов и выше для прессованных и кованых; предел текучести 25–90 МПа; σраст 120–200 МПа; твердость по Бринеллю 300–350 МПа; относит. удлинение 8,0–11,5%. При обычных условиях поверхность М. защищена прочной пленкой магния оксида MgO, только при нагр. на воздухе до ~ 600 °C происходит разрушение этой пленки и металл сгорает ослепительно белым пламенем с образованием MgO и нитрида Mg3N2. С холодной водой М. не реагирует, из кипящей воды вытесняет H2 и образует магния гидроксид Mg(OH)2. Аналогично реагирует с растворами солей аммония. С разб. кислотами М. интенсивно взаимод. при комнатной температуре, с конц. H2SO4 и HNO3 на холоду не реагирует. Он также устойчив к действию HF и фтористоводородной кислоты в результате образования защитной пленки MgF2. При взаимодействии с галогенами М. дает магния галогениды MgX2. С водородом при 570 °C и давлении ~20 МПа в присутствии MgI2 образует гидрид MgH2 — серые кристаллы с решеткой типа рутила; плотн. 1,45 г/см3; устойчив на воздухе; медленно реагирует с водой, давая Mg(OH)2 и H2; разлагается на элементы выше 280 °C. Гидрид М., полученный взаимод. LiH с магнийалкилами, — бесцветное твердое вещество, воспламеняется на воздухе, бурно реагирует с водой. С N2 при 780–800 °C М. образует нитрид Mg3N2 — желтоватые кристаллы с кубич. решеткой типа Mn2O3 (α-форма); при 550 °C переходит в β-форму, которая при 778 °C превращ. в γ-модификацию; реагирует с водой с образованием Mg(OH)2 и NH3. Нитрид М. получают также при пропускании сухого NH3 над М. при 600 °C. При нагр. М. с S, Se или Те образуются халькогениды MgS, MgSe, MgTe — бесцветные кристаллы; гидролизуются водой. Сульфид MgS — кристаллы с кубич. решеткой; При нагр. М. с В образуются бориды MgB2, MgB4, MgB6, MgB12 — темно-коричневые твердые вещества; MgB2 медленно реагирует с водой и бурно с разб. кислотами, давая бороводороды; более богатые бором бориды не взаимод. с разб. кислотами при комнатной температуре. С углеродом М. образует карбиды MgC2 и MgC3, которые реагируют с водой, давая C2H2 и смеси углеводородов, в которых преобладает аллеи СH4. С кремнием образует силицид Mg2Si (т. пл. 1102 °C), разлагающийся водой с выделением SiH4 и др. силанов. С мн. металлами М. дает интерметаллиды. М. восстанавливает CO2, В2O3, SiO2, галогениды металлов до соответствующего элемента. Получение. Преобладающий пром. способ получения М. — электролиз расплава смеси безводных MgCl2, KCl и NaCl. Для получения расплава используют обезвоженный карналлит или бишофит, а также MgCl2, полученный хлорированием MgO или как отход при производстве Ti. Температура электролиза 700–720 °C, аноды графитовые, катоды стальные. Извлекаемый магниевый сырец содержит 0,1% примесей. Для очистки от неметаллич. примесей М. переплавляют с флюсами — хлоридами или фторидами К, Ba, Na, Mg. Глубокую очистку осуществляют перегонкой в вакууме, зонной плавкой, электролитич. рафинированием. В результате получают М. чистотой 99,999%. Кроме М. при электролизе получают также Cl2. В термич. способах получения М. сырьем служит магнезит или доломит, из которых прокаливанием получают MgO. В ретортных или вращающихся печах с графитовыми или угольными нагревателями оксид восстанавливают до металла кремнием (силикотермич. способ) или CaC2 (карбидотермич. способ) при 1280–1300 °C либо углеродом (карботермич. способ) при температуре выше 2100 °C. В карботермич. способе (MgO + С ⇄ Mg + CO) образующуюся смесь CO и паров М. быстро охлаждают при выходе из печи инертным газом для предотвращения обратной реакции CO с М. Определение. Качественно М. обнаруживают по осаждению двойной соли MgNH4PO4.6H2O либо гидроксихинолината Mg(C9H6NO)2.2H2O, по образованию окрашенных соед. Mg2+, напр. с титановым желтым, магнезоном I и II, хинализарином или дифенилкарбазидом, а также эмиссионным спектральным методом. Количественно М. определяют обычно комплексонометрически — титрованием раствором натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты с использованием индикаторов (эриохрома черного Т или др.), а также титрованием избытка кислоты, пошедшей на растворение MgO, или щелочи, использованной для осаждения Mg(OH)2. Его определяют также гравиметрически в виде Mg2P2O7, образующегося при прокаливании MgNH4PO4.6H2O, и в виде гидроксихинолината. Определяют также М. спектрофотометрически с использованием магнезонов. Для определения очень малых количеств М. используют методы химико-спектрального анализа, чувствительность которых достигает 1∙10−4% М. Применяют также методы атомно-абсорбц. анализа и фотометрии пламени. Применение. Осн. область использования М. — производство магния сплавов. М. применяют также для легирования сплавов на основе Al и некоторых др., для металлотермич. получения металлов (Ti, U, Zr, V и др.), для раскисления и десульфурации ряда металлов и сплавов, в синтезе магнийорганических соединений (напр., реактива Гриньяра). Смеси порошка М. с окислителями используют для приготовления осветит. и зажигат. составов. Мировое производство М. 200 тыс. т/год (1980). М. открыл в 1808 Г. Дэви.
Лит.: Эйдензон М. А., Магний, М., 1969; Тихонов В. Н., Аналитическая химия магния, М., 1973; Иванов А. И., Ляндрес М. Б., Прокофьев О. В., Производство магния, М., 1979.
Некоторые файлы и информация, находящиеся на данном сайте, были найдены в сети ИНТЕРНЕТ, как свободно распространяемые, присланы пользователями сайта или найдены в альтернативных источниках, также использованы собственные материалы. Автор сайта не претендует на авторство ВСЕХ материалов. Если Вы являетесь правообладателем той или иной продукции или информации, и условия, на которых она представлена на данном ресурсе, не соответствуют действительности, просьба немедленно сообщить с целью устранения правонарушения.
Категории раздела
Вход
Поиск
Друзья сайта
Наш опрос
Статистика
