Magnez. Charakterystyka i zastosowanie
Magnez to jeden z pierwiastków obecnych w każdej tkance i płynie ustrojowym człowieka. Z uwagi na ilość znajduje się na czwartym miejscu wśród składników mineralnych ustroju. Metal ten występuje w drugiej grupie głównej układu okresowego. Czym się charakteryzuje? Gdzie występuje i jakie jest jego zastosowanie?
1. Kiedy odkryto magnez?
Magnez (łac. magnesium), Mg jest pierwiastkiem chemicznym, metalem ziem alkalicznych. Posiada trzy stabilne izotopy: ²⁴ Mg, ²⁵ Mg i ²⁶ Mg.
W 1755 roku po raz pierwszy został uznany za pierwiastek przez Josepha Blacka, wyodrębniony zaś w formie czystej w 1808 roku przez Humphry'ego Davy'ego, który dał mu łacińską nazwę. Nazwę polską zaproponował Filip Ceriusz Walter.
Magnez razem z fosforem i wapniem buduje mineralną strukturę tkanki kostnej, dając jej twardość i wytrzymałość. Powoduje wzrost lepkości cytoplazmy, pobudliwości błony komórki nerwowej oraz przepuszczalności błon komórkowych.
Magnez aktywuje również wiele ważnych enzymów, zapewnia także prawidłową budowę podjednostek rybosomów.
2. Gdzie występuje magnez?
Jako jeden z najpowszechniej występujących pierwiastków, znajduje się w skorupie ziemskiej w ilości 2,74% w postaci minerałów: szenitu, karnalitu, kainitu, biszofitu, kizerytu i dolomitu. Występuje w wodzie morskiej, w ilości 0,12%, w postaci roztworu soli Mg ²+.
3. Otrzymywanie magnezu
Magnez otrzymujemy poprzez redukcję tlenku magnezu lub metodami elektrochemicznymi. Do elektrolizy stosujemy stopione sole - karnalit lub chlorek magnezy z topnikami, np. mieszaniną chlorku sodu i chlorku wapnia lub fluorytu.
W wodach termicznych do redukcji stosujemy węgiel albo karbid w temperaturze około 2000 °C:
MgO + C ⇌ Mg + CO↑
lub też krzem reagując z tlenkami magnezu i wapnia, które pochodzą z wyprażenia dolomitu (w tej metodzie otrzymywany magnez charakteryzuje się dużą czystością:
2(CaO•MgO) + Si → Ca2SiO4 + 2Mg
Można, zamiast czystego krzemu zastosować także żelazokrzem. Aby ochronić go przed ponownym utlenieniem, proces ten prowadzi się w atmosferze gazu ziemnego, wodoru lub w próżni.
4. Charakterystyka magnezu
Magnez to czwarty najbardziej powszechny jon metalu w komórkach oraz najobficiej występujący wolny dwuwartościowy kation. Głęboko wpleciony w metabolizm komórkowy.
Enzymy zależne od magnezu można spotkać we właściwie każdym szlaku metaboliczny. Bywa obserwowany jako specyficzne wiązanie magnezu z błonami biologicznymi; jest używany jako cząsteczka sygnalizacyjna; ponadto większość biochemii kwasów nukleinowych wymaga magnezu (w tym również wszystkie reakcje wymagające uwolnienia energii z ATP.)
W przypadku nukleotydów ugrupowanie potrójnego fosforanu związku jest niezmiennie stabilizowane we wszystkich procesach enzymatycznych przez asocjację z magnezem.
5. Magnez - najważniejsze informacje
- Nazwa, symbol - magnez, Mg, 12;
- Grupa, okres, blok - 2, 3, s;
- Stopień utlenienia - II;
- Właściwości metaliczne - metal ziem alkalicznych;
- Właściwości tlenków - silnie zasadowe;
- Stan skupienia - stały;
- Masa atomowa - 24,304 - 24,307 u[a];
- Gęstość - 1738 kg/m³;
- Temperatura wrzenia 1090 °C;
- Temperatura topnienia - 650 °C.
6. Zastosowanie magnezu
Magnez metaliczny wykorzystywany jest w chemii organicznej do otrzymywania związków Gringarda, a także w postaci prętów do ochrony przed korozją pojemnościowych podgrzewaczy wody, które zostały wykonane ze stali (anoda magnezowa jest montowana w środku zbiornika).
Stopy tego pierwiastka wykorzystuje się w przemyśle lotniczym oraz kosmicznym, w przypadkach, gdy stopy glinu i tytanu są za ciężkie. Stop magnezu i litu ma jedną z najmniejszych gęstości, a także korzystny stosunek mechanicznej wytrzymałości do masy.
Podobne zastosowanie mają także stopy glinu z magnezem (mangale) oraz magnezu, manganu, krzemu, gliny i cynku (elektrony).
Co ciekawe, z magnezowych stopów wykonuje się także obudowy urządzeń elektrycznych i precyzyjnych, np. kamer filmowych, notebooków czy aparatów fotograficznych.
