|
Из книги автора Крицман В.А. (сост) "Книга для чтения по неорганической химии. Часть 2. Пособие для учащихся" 1975 год
Что же представляет собой этот элемент?
Магний — элемент II группы периодической системы Д.И. Менделеева; порядковый номер 12; атомная масса 24,312 у.е. Это легкий
(плотность 1,74 г/см3) серебристо-белый металл с температурой плавления 651 °С. На воздухе загорается при температуре 550°С и горит ярким белым пламенем. Если полоску магния внести во влажный хлор, то она воспламенится даже при обычной температуре. Горение магния сопровождается выделением большого количества тепла (605 кдж/моль).
В лабораторных условиях магний хранят в средах, не содержащих в свободном состоянии кислород и хлор, таких, как бензин и минеральные масла. При хранении в обычных условиях магний сравнительно быстро окисляется, покрываясь тончайшей пленкой. Эта пленка оксида, придавая слитку металла красивый матовый оттенок, предохраняет его от дальнейшего окисления.
Химические свойства магния определяются наличием двух электронов на внешней электронной оболочке его атома. Поэтому наиболее характерны для магния реакции восстановления, в которых он окисляется, переходя в ион Mg2+.
Магний почти не реагирует с чистой холодной водой, но из кипящей воды он энергично вытесняет водород. С увеличением количества примесей в воде резко повышается способность магния образовывать растворимые соединения. Поэтому он довольно быстро «растворяется» как в морской, так и в минеральной воде.
Практически неисчерпаем запас магния, хранимый в воде мирового океана. Действительно, в каждом кубометре морской воды содержится около 4 кг магния, а всего в водах мирового океана растворено более 6 • 1016 т этого металла! Однако и Земля богата магнием — каждый пятидесятый атом земной коры — атом магния. Лишь 6 элементов — кислород, кремний, алюминий, железо, кальций и калий — встречаются на Земле чаще магния. Эта значительная распространенность магния позволяет добывать его из камней, которые попадаются вам под ноги. Ведь в килограмме такого камня почти 1/60 его атомов принадлежат магнию, т. е. 21 г. Но в промышленности используются другие, более простые и дешевые способы получения магния.
В настоящее время геологам известны свыше 200 минералов, в состав которых входит магний. Но промышленную ценность представляют лишь немногие их них, прежде всего доломит, карналлит, магнезит и асбест.
Самый распространенный из магнийсодержащих минералов — доломит представляет собой породообразующий минерал белого, сероватого или других цветов. По своему химическому составу это почти чистый карбонат кальция и магния СаМп(С03)2. Кроме производства магния, доломит применяется также в качестве огнеупорного материала и флюса в металлургии и химической промышленности, стекольном производстве и других областях промышленности. На территории СССР доломиты встречаются в Донбассе, Московской и Ленинградской областях и во многих других местах.
Карналлит представляет собой бесцветный, бурый или красный (цвет зависит от наличия примесей ) минерал, формула которого
КСl • MgCl2 • 6H20. Он применяется в качестве сырья для получения металлического магния и хлора, а также в качестве удобрения (преимущественно для подзолистых почв). Крупнейшее в мире месторождение карналлита находится в районе города Соликамска (Свердловская область).
Магнезит (впервые обнаружен в районе греческого города Магнезии) является почти чистым карбонатом магния MgC03. Цвет этого минерала разнообразен: снежно-белый, бесцветный, прозрачный магнезит, находят также желтоватые и серовато-бурые образцы. 90% добываемого магнезита используется в качестве огнеупорного материала для производства жженого магнезита (технический MgO), магнезитового и хромомагнезитового кирпича. Месторождения магнезита встречаются на Среднем Урале (Саткинское) и в Оренбургской области (Халиловское).
Из других магнийсодержащих минералов, которые видел каждый, можно назвать «горный лен» — асбест. В его состав, наряду с кремнием, кислородом, железом и другими элементами, входит магний. Потребности промышленности в асбесте велики. Есть опыт производства искусственного асбеста, который не уступает природному, а то и лучше его. При этом интересно то, что в искусственном асбесте магний можно заменять барием, железом, никелем и кобальтом. Это показали сотрудники лаборатории синтеза минеральных полимеров Института химии силикатов АН СССР во главе с профессором А.Д. Федосеевым.
В природе имеется много других минералов, содержащих значительное количество магния. Упомянем лишь сульфат магния MgS04 • 7Н20, встречающийся в Соликамских (СССР) и стасфуртских (ГДР) калийных месторождениях. Это вещество употребляют в качестве утяжелителя хлопка и шелка, как протраву при крашении тканей, в качестве наполнителя бумаги, для пропитки любых материалов с целью уменьшить их горючесть, наконец, как удобрение.
Теперь, когда вы получили представление об основных магниевых минералах, можно перейти к рассмотрению процессов промышленного получения магния.
Важнейшим промышленным методом получения металлического магния является электролиз расплавленного безводного хлорида магния MgCl2- Для понижения точки плавления соли к ней добавляют хлориды щелочных металлов. В качестве катода используют железный сердечник — сюда устремляются катионы магния, а на графитовом аноде в процессе электролиза непрерывно выделяется хлор.
Электролиз ведется в специальных ваннах-электролизерах, расплавленный магний разливают в формы с помощью вакуум-ковшей.
Для очистки полученного металла используют либо его переплавку с флюсом, либо возгонку в вакууме. При переплавке флюсы захватывают примеси, переводя их в шлаки, которые уже легко
отделяются от металла. Возгонка является более сложным процессом, позволяющим получить химически чистый магний (99,99-процентный магний). Для этого металл нагревают в специальных вакуум-аппаратах,которые неравномерно разогреты. В них магний переходит из твердого в парообразное состояние. Пар оседает на более холодных стенках вакуум-аппарата.
Первыми «нашли» применение магнию зеленые растения. В самом деле, магний входит в состав хлорофилла, который преобразует солнечную энергию, делая ее доступной для других живых существ. Образуемые с помощью хлорофилла органические вещества (сахар, крахмал) необходимы для питания человека и животных. Это означает, что магний является элементом жизни.
Потребность растений в магнии неодинакова. Все корнеплоды — картофель, столовая и кормовая свекла и другие овощи — являются важными потребителями магния, также как и бобовые растения — клевер, люцерна, люпин. Но вот хлебным злакам — ржи, овсу, пшенице—магния нужно меньше. В хлорофилле содержится от 2 до 3% магния, а общее количество магния в хлорофилле всех растений Земли близко к 100 ООО ООО ООО га!!!
Поэтому магниевые соли давно уже с успехом используются в качестве удобрений: ведь магний участвует в процессах фотосинтеза. Прибавка урожая картофеля, обусловленная магниевыми удобрениями, составляет 27—28 ц с 1 га, и это в Московской области! В других областях (с другим составом почвы) прибавка урожая может быть даже больше!
В почву можно вносить измельченные природные минералы магния. Но еще лучшие результаты обеспечивают искусственные магниевые удобрения: доломит, аммиачная селитра, дунитовый суперфосфат, плавленный фосфат магния и др.
Входит магний и в состав человеческого организма. Так, магний найден в крови (переутомление чаще всего вызвано снижением количества магния в крови человека), в зубах и в мозгу. Установлено, что фермент, способствующий переносу фосфора в нашем организме, содержит магний. Молекулы ферментов постепенно разрушаются. Поэтому в организме должны все время создаваться новые молекулы. Отсюда постоянная потребность организма в магнии.
В человеческом организме содержится около 80 г железа, 150 г натрия, 1000 г кальция и около 60 г магния. Медики давно уже обратили внимание на лечебные свойства магниевых препаратов. Так, уже знакомый нам сульфат магния при приеме внутрь оказывает слабительное действие. Для борьбы с судорожными состояниями (например, при столбняке или отравлении) применяют внутримышечные инъекции сульфата магния. Другой магниевый медицинский препарат — карбонат магния MgC03 — рекомендуется для приема внутрь при повышенной кислотности желудочного сока, а также при изжоге. Это вещество используют в качестве присыпки, входит оно и в состав зубного порошка. В качестве внутривенных вливаний при ожогах и кожных заболеваниях используют 5—10-процентные водные растворы тиосульфата магния MgS203 • 6Н20. Дезинфицирующим средством при желудочных расстройствах является пероксид магния.
Потребность в магнии у взрослого человека составляет в сутки приблизительно 10 мг на 1 кг его массы. В быстрорастущем организме ребенка при увеличении массы на 1 кг задерживается 25 мг магния.
Но многие загадки магния в живом организме еще не разгаданы учеными. Для их разрешения ученые проводят опыты. Оказалось, например, что собаки, в пище которых не достает магния, заболевали инфарктом миокарда. Избыток в пище коров кальция и магния приводит к появлению потомства женского пола. Давно уже выяснено, что скорлупа куриных яиц тем прочнее, чем больше в пище несушек магния.
|
Вход
Регистрация
FAQ
Поиск
