מגנזיום הוא יסוד בתת-הקבוצה העיקרית של הקבוצה השנייה, התקופה השלישית עם מספר אטומי 12.
מבנה האטום:
1) תצורת ענן אלקטרוני 1s 2 | 2s 2 2p 6 3s 2
2) רדיוס האטום הוא 145 10 -12 (מטר)
3) מסה אטומית 24.305 (גרם/מול)
תכונות גשמיות:
1) מתכת כסוף-לבנה, בעלת ברק מתכתי
2) פלסטיק ומתכת ניתנת לגימור, לחוץ היטב, מגולגל וניתן לחיתוך.
3) מוליכות תרמית ב-20°C - 156 W/(m*K)
4) רך (קשיות מגנזיום 2 בסולם Mohs)
5) נקודת רתיחה לרתיחה = 1103 מעלות צלזיוס
6) נקודת התכה של מתכת tmelt = 651°C
7) צפיפות מגנזיום ב-20°C - 1.737 גרם/ס"מ
8) מתכת לא ברזלית
9) מוליך חשמל (התנגדות חשמלית ספציפית של מוליכים (ב-20 מעלות צלזיוס) - 4.400 10 -8 (מד אוהם)
10) מאת תכונות מגנטיותפרמגנטי
תפוצה בטבע
מגנזיום הוא אחד היסודות הנפוצים ביותר בקרום כדור הארץ. הסוגים העיקריים של מציאת חומרי גלם מגנזיים הם:
מי ים - (Mg 0.12-0.13%),
קרנליט - MgCl 2 * KCl * 6H 2 O (Mg 8.7%),
bischofite - MgCl 2 * 6H 2 O (Mg 11.9%),
kieserite - MgSO 4 * H 2 O (Mg 17.6%),
epsomite - MgSO 4 * 7H 2 O (Mg 16.3%),
kainite - KCl * MgSO 4 * 3H 2 O (Mg 9.8%),
מגנזיט - MgCO 3 (Mg 28.7%),
דולומיט - CaCO 3 * MgCO 3 (Mg 13.1%),
brucite - Mg (OH) 2 (Mg 41.6%).
מגנזיום נמצא בסלעים גבישיים בצורת קרבונטים או סולפטים בלתי מסיסים, וגם (בצורה פחות נגישה) בצורת סיליקטים. אומדן התכולה הכוללת תלויה באופן משמעותי במודל הגיאוכימי המשמש, במיוחד ביחסי המשקל של סלעי געש ומשקעים. כעת נעשה שימוש בערכים מ-2 עד 13.3%. אולי הערך המקובל ביותר הוא 2.76%, מה שמציב את המגנזיום במקום השישי בשפע אחרי סידן (4.66%), לפני נתרן (2.27%) ואשלגן (1.84%).
שטחי אדמה גדולים כמו הדולומיטים באיטליה מורכבים בעיקר מהמינרל דולומיט. ישנם גם מינרלים משקעים - מגנזיט, אפסומיט, קרנליט, לנגבייניט.
ישנם מרבצים של דולומיט באזורים רבים אחרים, כולל אזורי מוסקבה ולנינגרד. מרבצים עשירים של מגנזיט נמצאים באוראל התיכון ובאזור אורנבורג. המרבץ הגדול ביותר של קרנליט מפותח באזור סוליקמסק. סיליקטים של מגנזיום מיוצגים על ידי מינרל הבזלת אוליבין, אבן סבון (טלק), אסבסט (כריזוטיל) ונציץ. ספינל שייך לאבנים יקרות.
כמות גדולה של מגנזיום מצויה במימי הים והאוקיינוסים ובתמלחות טבעיות. במדינות מסוימות הם חומר הגלם לייצור מגנזיום. הוא שני רק לנתרן בתכולתו במי הים מבין היסודות המתכתיים. בכל מטר מעוקב מי יםמכיל כ-4 ק"ג מגנזיום. מגנזיום נמצא גם במים מתוקים, אשר יחד עם סידן, קובע את קשיותם.
מגנזיום נמצא תמיד בצמחים, מכיוון שהוא חלק מהכלורופילים.
תכונות כימיות:
1) תצורת האלקטרונים החיצוניים של אטום המגנזיום 3s 2
2) בכל התרכובות היציבות, מגנזיום הוא דו ערכי
3) מתכת פעילה
4) רדיוס אטומי 145 * 10 -12 (מטר)
5) סריג קריסטל משושה
6) סריג קריסטל מתכת
7) קשר כימי מתכתי
תרכובות המגנזיום החשובות ביותר והשימושים שלהן.
מגנזיום הידריד MgH 2 . חומר לבן מוצק שאינו נדיף. מסיס מעט במים. מפרק מים ואלכוהול. מתפרק לאלמנטים בעת חימום. נוצר על ידי אינטראקציה של מגנזיום עם מימן בעת חימום. זהו אחד ממצברי המימן הקיימים ביותר המשמשים לאחסון שלו.
אוקסיד (מגנזיה לבנה, מגנזיה שרופה) מגנזיום MgO. מתרחש באופן טבעי בצורה של גבישים אוקטהדרליים שקופים בצבע אפרפר-ירוק. מסיס מעט במים, מסיס באלכוהול, חומצות מדוללות. ניתן להשיגו על ידי שריפת מגנזיום בחמצן, על ידי סידוד מגנזיום הידרוקסיד או קרבונט.
הוא משמש לייצור מוצרי מעבדה (כור היתוך, סירות, באגטים, צינורות בעירה), לבנים עקשן, צמנט מגנזיה.
מגנזיום הידרוקסיד Mg(OH) 2 . הוא מופיע באופן טבעי כחומר לבן וסיבי הנקרא ברוסיט. גבישים טריגונליים חסרי צבע עם סריג שכבות. בסיס חלש. מסיס בחומצות מדוללות ומלחי אמוניום. מסיס מעט במים. מתייבש בחימום. בתעשייה, הוא מופק ממי הים על ידי משקעים עם חלב סיד או דולומיט. זה יכול להיות מושגת על ידי פעולה של מתכת אלקלי הידרוקסיד על מלחי מגנזיום.
משמש כתוסף מזון, לקשירת דו תחמוצת הגופרית, כחומר קצף בטיפול בשפכים, כחומר מעכב בעירה בפולימרים תרמופלסטיים (פוליאולפינים, PVC), כתוסף בדטרגנטים, לייצור תחמוצת מגנזיום, זיקוק סוכר, כתוסף מרכיב של משחות שיניים. ברפואה הוא משמש כתרופה לנטרול חומצת קיבה, וגם כחומר משלשל חזק מאוד. באיחוד האירופי, מגנזיום הידרוקסיד רשום כתוסף מזון E528.
מגנזיום פלואוריד MgF 2 . גבישים דיאמגנטיים טטרהדרלים חסרי צבע. מסיס מעט במים ובאצטון, מסיס בתמיסות של פלואורידים וסולפטים של מתכות אלקליות. ניתן להשיגו על ידי שריפת מגנזיום באווירת פלואור או על ידי טיפול בתחמוצת מגנזיום בחומצה הידרופלואורית.
הוא משמש להגנה על מתכות מפני קורוזיה וייצור זכוכית חלבית וקרמיקה.
מגנזיום כלוריד MgCl 2 . גבישים משושה חסרי צבע בעלי מבנה שכבות, מאוד היגרוסקופי. בואו נתמוסס היטב במים, אלכוהול, פירידין, נתמוסס מעט באציטון. ניתן להשיג על ידי שריפת מגנזיום בכלור, הפועל על חומצה הידרוכלורית מגנזיום מתכתי.
הוא משמש לייצור אלקטרוליטי של מגנזיום מתכתי, להספגה של בדים ועץ, לייצור צמנטים מגנזיים וכן ברפואה.
מגנזיום ברומיד MgBr 2 . גבישים דיאמגנטיים משושה חסרי צבע. מסיס במים, אלכוהול. מחבר בקלות אמוניה, פירידין ואתילנדיאמין. מתקבל על ידי אינטראקציה של מגנזיום וברום בעת חימום.
הוא משמש להשגת ברום יסודי, ברומיד כסף וברומידים אחרים שהם מעט מסיסים במים.
מגנזיום יודיד MgI 2 . גבישים חסרי צבע, מאוד היגרוסקופיים. מסיס בקלות במים, אלכוהול, אתר. מתקבל על ידי אינטראקציה ישירה של מגנזיום ויוד או על ידי תגובה בין מגנזיום כלוריד ואמוניום יודיד.
משמש בתכשירים הומאופתיים מסוימים.
מגנזיום גופרתי MgS.גבישים מעוקבים חסרי צבע. מסיס מעט במים. מגיב עם הלוגנים. מתפרק עם חומצות מדוללות ליצירת מלחים ושחרור מימן גופרתי. מתקבל על ידי אינטראקציה של מגנזיום עם גופרית או מימן גופרתי.
מגנזיום גופרתי MgSO 4 . גבישים דיאמגנטיים חסרי צבע מעוינים. מסיס במים, אלכוהול ואתר. ניתן להשיגו במעבדה על ידי תגובה של תחמוצת מגנזיום או קרבונט עם חומצה גופרתית. בתעשייה הוא מתקבל ממי ים או ממינרלים טבעיים - קרנליט וקיזריט.
הוא משמש לגימור בדים, ייצור בדים ונייר עמידים באש, בשיזוף עור, כחומר מורנט בתעשיית הצביעה.
מגנזיום חנקתי Mg(NO 3 ) 2 . גבישים חסרי צבע. מסיס במים, אלכוהול וחומצה חנקתית מרוכזת. בתעשייה הוא מתקבל מהמינרל ניטרומגניזיט הטבעי. מתקבל במעבדה על ידי אינטראקציה של מגנזיום, מגנזיום אוקסיד או מגנזיום הידרוקסיד עם חומצה חנקתית מדוללת.
מגנזיום התגלה לראשונה באזור תסליה, יוון ושמו מגנזיה. זהו היסוד המתכתי השלישי בשכיחותו בקרום כדור הארץ, אך לעתים נדירות נמצא בצורה טהורה בשל העובדה שהוא יוצר בקלות קשרים עם יסודות אחרים. מתכת מגנזיום הושגה לראשונה מעפרות בשנת 1808 בכמויות קטנות על ידי סר האמפרי דייווי, והייצור התעשייתי החל לראשונה בשנת 1886 בגרמניה.
מגנזיום הוא הקל ביותר מכל חומרי המבנה הנפוצים בשימוש עם צפיפות של 1.7 גרם/סמ"ק (106.13 פאונד/מ"ק), קל כשליש מאלומיניום וטיטניום, ורבע מצפיפות הפלדה. למרות יתרון זה, ייצור המגנזיום הראשוני בשנת 2012 היה 905 קראט, רק 2.5% מייצור האלומיניום הראשוני (45.2 מטר) ו-0.06% מייצור הפלדה הגולמית (1546 מטר). עם זאת, נפח ייצור המגנזיום גבוה מזה של טיטניום (211 אלף טון).
תוספות קטנות של מגנזיום לאלומיניום נותנות עמידות וחוזק אש. הקרבה של מגנזיום לגופרית הופכת אותו לחיוני בייצור של דרגות מסוימות של פלדה גולמית. בעזרת מגנזיום גם מתכת טיטניום משוחזרת מטיטניום טטרכלוריד בתהליך קרול ומתקבלות גם דרגות איכותיות מאוד של ברזל יצוק. יחד, ארבעת האזורים הללו היוו 61% מצריכת המגנזיום ב-2012. לפיכך, למרות מעמדו היחסי כדגיג בתמהיל החומרים, למגנזיום תפקיד מרכזי בייצור ובשימוש במוצרי מתכת מתחרים.
אספקת מגנזיום
ייצור המגנזיום הראשוני העולמי, לפי רוסקיל, גדל מ-499 אלף טון ב-2002 ל-905 אלף טון ב-2012, בשיעור צמיחה שנתי מורכב (CAGR) של 6.1%. הייצור של מתכת מגנזיום ראשונית מוגבל לעשר מדינות.
סין ממשיכה לשלוט בייצור של מתכת מגנזיום ראשונית. המדינה ייצרה יותר מ-730 אלף טון מתכת ב-2012 והיוותה השנה יותר מ-75% מסך ההיצע. בסין, לעומת זאת, חל שינוי בייצור. הגז הרב והזול כתוצר לוואי של ייצור קולה גרם ליצרני מגנזיום להפנות את תשומת לבם למחוז שאאנשי בחיפוש אחר רווחים גבוהים יותר. זה אילץ כמה מחוזות מגנזיום מסורתיים להיאבק במתחרים, ובאופן כללי, לתעשיית המגנזיום הסינית יש שיעור ניצול קיבולת של בקושי יותר מ-50%. בנוסף, חל איחוד תעשייתי בסין ושמונה יצרנים סיניים נמצאים כעת ב-10 היצרנים העולמיים המובילים.
למרות המאמצים האחרונים של ממשלת סין לגבש את התעשייה, מרבית כושר הייצור של סין עדיין מפוזר במפעלים קטנים יחסית, והאיחוד מתבצע בעיקר ברמת התאגיד. שמונה חברות סיניות נמצאות ב-10 הספקים העולמיים המובילים מבחינת קיבולת, שלכל אחת מהן עולה על 50 אלף טון בשנה, אם כי רק חמש מהן ייצרו יותר מ-30 אלף טון ב-2011, ואחת נסגרה ב-2012.
מספר החברות בעלות קיבולת מתחת ל-50K, וייצור הרבה מתחת ל-30K, אינו ידוע, אך Roskill מעריך שהמספר הוא בסביבות 50. יחד, המפעלים הקטנים הללו היוו כשליש מהקיבולת העולמית ב-2012.
מקור: "Metal Magnesium: Global Industrial Markets and Prospects 2012", Roskill Information Services Ltd.
למרות מספר השבתות של מפעלים לקראת השפל של 2008/09, במיוחד בקנדה, הייצור בארה"ב, רוסיה וישראל גדל מאז, אם כי עונה במידה רבה על הביקוש מתעשיית מתכת הטיטניום הצומחת. ייצור מגנזיום משני מופץ באופן שווה יותר ברחבי העולם, שם ארה"ב היא עדיין הממחזרת מספר אחת. מפעלי מגנזיום ראשוניים חדשים נפתחו במלזיה ובדרום קוריאה ב-2010, כאשר איראן אמורה ללכת בעקבותיה ב-2013. ההשקה הצפויה של מפעל האלקטרוליטי Qinghai Salt Lake בסין, עם קיבולת של 100 אלף טון בשנה, עשויה לשנות גם את מאזן הכוחות בסין בטווח הקצר.
היצרנים העיקריים של מגנזיום ראשוני מחוץ לסין הם VSMPO-Avisma ומפעל המגנזיום Solikamsk ברוסיה; מגנזיום ארה"ב בארה"ב; מגנזיום מים המלח בישראל; מפעל טיטניום ומגנזיום באוסט-קמנוגורסק בקזחסטן; רימה תעשייתי בברזיל; CVM מינרלים במלזיה; מגנורום בסרביה; ו-POSCO בדרום קוריאה.
מגנזיום ממוחזר מסגסוגות מגנזיום ממוחזרות, וכמרכיב של סגסוגות אלומיניום ממוחזרות, מהווה מקור אספקה חשוב, במיוחד בארה"ב, שם הוא מהווה כמחצית מהאספקה הכוללת. יש לזה הרבה פחות חשיבות במקומות אחרים. הקיבולת והייצור העולמי של מגנזיום משני (למעט סגסוגות אלומיניום, היוצרות לולאת משוב) מוערכים על ידי Roskill ביותר מ-200 KTPA, כאשר כ-40% מהקיבולת מרוכזת בארה"ב.
רוב הסחר הבינלאומי במגנזיום הוא יצוא מסין, שהיווה מחצית מיצוא המגנזיום הגולמי (99.8% מיצוא Mg של מגנזיום גולמי בשנת 2012. חומר זה מיובא בעיקר על ידי קנדה, יפן ואירופה. השוק האמריקאי הוא מוגן מפני יבוא סיני במכסים גבוהים, ומגנזיום מסופק לארץ מישראל, או שהוא ייצור ראשוני ומשני מקומי. סחר בינלאומימגנזיום גולמי ירד מכ-500 אלף טון ב-2007 ל-305 אלף טון ב-2009, עלה ל-480 אלף טון ב-2011, אך ירד מעט ב-2012.
כ-50,000 טון של פסולת וגרוטאות נמכרו ב-2012 (לעומת 62,000 טון ב-2007), ומדובר בעיקר בייצוא מקנדה, גרמניה ואוסטריה וייבוא לארה"ב, צ'כיה והונגריה. בנוסף, נמכרו בשנת 2012 כ-110 קראט בצורת נסורת, שבבים, גרגירים ואבקה, בעיקר יצוא מסין וייבוא לגרמניה, טורקיה וקנדה. לבסוף, 37,000 טון של מוצרים מזויפים נמכרו ב-2012 (לעומת 46,000 טון ב-2011), בעיקר יצוא מסין, אוסטריה וגרמניה, וייבוא לטייוואן, ניו זילנד ובריטניה.
ביקוש למגנזיום
הצריכה הגלובלית לכאורה (ייצור + יבוא - ייצוא) של מגנזיום הגיעה ל-1,050 קראט ב-2007, CAGR של 8% מ-630 קראט שנצרכו ב-2001. צריכת מתכת מגנזיום ראשונית ירדה ב-7% בשנת 2008 ועוד 15% בשנת 2009, וירדה מתחת ל-690 קראט, כאשר המשבר הכלכלי העולמי הוביל לירידה משמעותית בביקוש למוצרים המכילים מגנזיום.
עם זאת, השוק התאושש, עלה על רמות 2007 ב-2011 והראה שיא ביקוש חדש ב-2012. מיחזור מגנזיום הגדיל עוד יותר את הצריכה, כאשר צריכת המגנזיום הכוללת עלתה על מיליון טון ב-2007 ו-1.1 מיליון טון ב-2012.
סין שולטת בצריכה העולמית עם 340 אלף טון ב-2012, 33% מהכלל. שווקים מרכזיים נוספים למגנזיום הם צפון אמריקה (23% מהצריכה העולמית) ואירופה (18%). גם רוסיה ויפן הן צרכניות גדולות, המהוות יחד 12%.
היסטורית, סגסוגות אלומיניום היו היישום העיקרי של מגנזיום ברחבי העולם, אם כי בשנת 2012 צריכת המגנזיום בשימוש סופי זה וצריכת המגנזיום בסגסוגות יציקת יציקה השתוו, כאשר כל יישום מהווה כ-365 אלף טון. טון, או 33% מסך הצריכה. תעשיית האריזות היא השוק הגדול ביותר למגנזיום בסגסוגות אלומיניום, ואחריו תחבורה, בנייה ומוצרים בני קיימא לצרכן.
תעשיית הרכב היא ללא ספק הצרכן הגדול ביותר של רכיבי מגנזיום יצוקים. הזרקת סגסוגת מגנזיום משמשת לבתים, מכלולים, סוגרים ורכיבים אחרים עבור כל שכבות הרכב רכב. צריכת המגנזיום הממוצעת לרכב בשנת 2012 הייתה 2.3 ק"ג, כאשר חלק מהדגמים הגיעו עד 26 ק"ג. מגנזיום משמש לייצור תאים מעוצבים עבור התקני תקשורת (לדוגמה, טלפון ניידוסמארטפונים), מחשבים ניידים, מחשבי טאבלט וציוד אלקטרוני אחר. זהו השימוש השני בגודלו במגנזיום יצוק אחרי מכוניות.
ייצור ספוג טיטניום (כלומר מתכת טיטניום גולמית) היה הצריכה השלישית בגודלה של מגנזיום, והיווה כ-123 קראט או 11% מסך הצריכה העולמית ב-2012, בעוד שההסרת גופרית הייתה השימוש הרביעי בגודלו, עם 119 אלף טון ב-2012. השימוש במגנזיום בייצור פלדה ירד בשנים האחרונות עקב המשבר הכלכלי העולמי וההאטה (או הירידה) כתוצאה מכך בייצור הפלדה במדינות רבות. בממוצע, נעשה שימוש בסביבות 50 גרם/ט של פלדה ברחבי העולם.
מקור: "Metal Magnesium: Global Industrial Markets and Outlook 2012", Roskill Information Services Ltd.
מגנזיום משמש גם ביישומים אחרים, כגון כחומר משנה כדוריות לברזל יצוק וכהגנה קתודית, שיטה למניעת קורוזיה על ידי אילוץ כל המשטחים של מבנה מתכת להיות קתודות באמצעות אספקת אנודות חיצוניות מתכתיות פעילות. Roskill מעריך שהשימוש במגנזיום עבור שני יישומים אלה היה בסדר גודל של 65 קט ו-60 kt בשנת 2012.
בעוד שהצמיחה בייצור הרכב באזורים מסוימים הגבירה את הצריכה מאז השפל של 2008/09, השוק הוכתם במקצת בשל ירידה במשלוחי הרכבים באירופה. עם זאת, כתוצאה מלחצי הפחתת פליטות, הצמיחה בשימוש במגנזיום בתחבורה ממשיכה לעלות על השימוש במתכת בחומרים מסורתיים כמו פלדה, ושוק ההזרקה צפוי לצמוח ב-6-7% בשנה באמצעות 2017. . בסגסוגות אלומיניום, מגנזיום משמש בעיקר באריזות ושוק זה ממשיך להראות התרחבות חזקה עקב צמיחה כלכלית במדינות מתפתחות.
משקלי מכוניות קלים יותר וסין מגבירים את הביקוש למגנזיום
Roskill מעריך שצריכת המגנזיום הגיעה לשיא חדש ב-2012, ב-1.1 מיליון טון, כשהביקוש גדל ב-5.5% בשנה בעשור האחרון. יציקה וסגסוגות אלומיניום נותרו התעשיות הגדולות ביותר שצורכות מגנזיום, כל אחת מהן מהווה שליש מהצריכה הכוללת. תעשיית התחבורה היא הצרכן הגדול ביותר של יציקות והצרכן השני בגודלו של מתכת, אחרי סגסוגות אלומיניום-מגנזיום באריזות.
תעשיית המגנזיום נהנית מצמיחה בייצור הרכב, בראשות סין, כמו גם מצריכת מגנזיום גבוהה יותר בכלי רכב, שכן היצרנים שואפים לעמוד ביעדי הפחתת פליטות שהוטלו על ידי הממשלה ועלויות הדלק העולות משפיעות על מגמות הקנייה של הצרכנים. המשך מאמצי הירידה במשקל פירושו שצריכת המגנזיום תמשיך לגדול בקצב של לפחות 5.0% בשנה עד 2017. השימוש במגנזיום בחלקים יצוקים צפוי לגדול מהר יותר, ב-6.5% לשנה, אך השוק יוגבל על ידי צמיחה נמוכה יותר בהסרת גופרית פלדה וחישול כדוריות.
הצמיחה בצריכה הסינית יותר מקיזזה ירידה קלה בשאר העולם מאז 2007, כאשר אסיה אחראית ל-43% מהצריכה העולמית ב-2012, לעומת 35% לפני חמש שנים. צפון אמריקה היוותה 20% מהצריכה ואירופה ל-15%. הודו ו דרום קוריאההראתה צמיחה חזקה בצריכה בחמש השנים האחרונות, אך על בסיס נמוך במונחי נפח, בעוד שהצריכה ברוסיה כמעט הוכפלה עקב עלייה בייצור הטיטניום. אסיה, ליתר דיוק סין, תמשיך להציג את הגידול הגבוה ביותר בביקוש למגנזיום על בסיס אזורי עד 2017.
סין שולטת בהיצע הגלובלי, אך לעתים קרובות מתעלמים מהתחרות המקומית
ייצור המגנזיום העיקרי ממשיך להיות נשלט על ידי סין, שלפי רוסקיל, היוותה 75% מהייצור העולמי ב-2012. רוסיה וארה"ב מייצגות יחד עוד 16%, ואחריהן יצרנים קטנים יותר - ישראל, קזחסטן, ברזיל, סרביה ואוקראינה. מלזיה ודרום קוריאה נכנסו לשוק בשנים האחרונות, אם כי בקנה מידה קטן, אבל זה והרחבה מוגבלת של הפעילות הקיימת לא עשו מעט כדי לבלום את נתח הגידול של סין. מגנזיום משני, שייצורו ב-2012 הסתכם ב-211 אלף טון, מגיע בעיקר מיציקת גרוטאות. צפון אמריקה היא המקור העיקרי למגנזיום ממוחזר ואחריה אירופה מכיוון שאזורים אלה ממשיכים להיות צרכנים עיקריים של מוצרים מבוססי מגנזיום.
מעמדה המוביל של סין בייצור מגנזיום ראשוני משקף את הזמינות המקומית והעלות הנמוכה של פרוסיליקון ואנרגיה (בצורת פחם, קוק וחשמל), שהם המרכיבים העיקריים בתהליך ייצור מתכת תרמית עתיר אנרגיה. עם זאת, מול עליית מחירי האנרגיה ולחץ ממשלתי להפחית את הפליטות, חברות מגנזיום סיניות השקיעו באופטימיזציה של תהליכים כדי להפחית עלויות. למרות שסין נתפסת לעתים קרובות כישות יחידה במקרה של אספקת מגנזיום, התחרות גברה מאוד גם בתעשייה המקומית, עקב העלייה האחרונה בזמינות גז קוק, כתוצאה מהעברת הייצור המקומי לשאנשי, מה שהגביל את הצמיחה ב-Shanxi ו- Ningxia, ובתוצאה של הפסדים בייצור במקומות אחרים.
עלות ההון הנמוכה של המעבר ממפעלי תהליך ספסל פירושה שהעברת הייצור המקומי ממחוז למחוז קל יחסית, אך מביא לגידול משמעותי בקיבולת. Roskill מעריך את הקיבולת העיקרית הסינית ב-1.3Mt, אך מתוך זה רק 0.8-0.9Mt נמצא בשימוש; שאר היכולות הן נפטלין או לא חסכוניות. מגמה זו הובילה לסגירה של לפחות יצרן גדול אחד בסין ב-2012, כמו גם לאיחוד התעשייה.
למרות תחרותיות המחירים וקיבולת היתר בסין, מפעל אלקטרוליטי חדש של 100,000 טון בצ'ינגהאי, שאמור להיפתח בקרוב, עשוי לשנות עוד יותר את הנוף המקומי. מספר חברות המשתמשות בתהליכים חדשים או וריאציות משיטות אלקטרוליטיות ותרמיות קיימות גם ממשיכות לבחון את האפשרות של ייצור מגנזיום ראשוני במדינות אחרות, במיוחד באוסטרליה וקנדה. עם זאת, עד שפרויקטים אלה יוכלו להתחרות בעלויות הייצור הסיניות ולהיות כדאיות כלכלית במחירי מגנזיום נוכחיים וחזויים של $2500-3000/ט, סין צפויה להגדיל בהדרגה את נתח השוק שלה ככל שהביקוש יגדל.
מחירי המגנזיום
אין בעולם זירות מסחר במגנזיום, ולכן, ברוב המקרים, תנאי החוזים מתנהלים ישירות בין יצרנים לצרכנים. עם זאת, כמות גדולה של חומר סיני נמכרת על בסיס נקודתי על ידי סוחרים ויצרנים סיניים לשווקים האירופיים, היפנים והמקומיים. מחירי השוק העיקריים למגנזיום, אם כן, הם מחירי המקומיים והיצוא הסינים למתכת בטוהר של 99.8% מגנזיום, והמחירים האירופיים למחסן לשעבר ברוטרדם. אספקה מסוימת של מגנזיום מתרחשת מחוץ לסחר של סין עם מדינות אחרות, אך היא מהווה חלק קטן יותר מהשוק הפתוח הכולל.
הביקוש הגובר, במיוחד בסין, הוביל לעליית מחירים מהירה ברבעון הרביעי של 2007 ובמחצית הראשונה של 2008. בשיאו במחצית הראשונה של 2008, המחירים עלו מעל 6,000 דולר לטון FOB סין עבור מטיל מגנזיום 99.8% טוהר. המחירים נסוגו לרמות נמוכות בשנים שלאחר מכן, מונעת מהתכווצות הביקוש עקב המשבר הכלכלי העולמי, אם כי עדיין גבוהים יותר מאשר לפני השיא של 2007/08. ביטול מכס היצוא של 10% על משלוחים סיניים בסוף 2012 גרם להשפעה סלולה הן על המחירים האירופים והן על מחירי היצוא הסיני, והובילה למחירים של 2500-3000 דולר לטון FOB בסין מאז 2013. בשל מכס אנטי-הטלה על חומר סיני, מגנזיום נמכר במחיר גבוה בארה"ב.
המדע החוקר את היסודות הללו הוא כימיה. הטבלה המחזורית, שעל בסיסה ניתן לחקור את המדע הזה, מראה לנו שישנם שנים עשר פרוטונים וניוטרונים הכלולים באטום מגנזיום. ניתן לקבוע זאת לפי המספר הסידורי (הוא שווה למספר הפרוטונים, ויהיה אותו מספר אלקטרונים אם מדובר באטום ניטרלי, לא ביון).
התכונות הכימיות של מגנזיום נחקרות גם על ידי כימיה. הטבלה המחזורית נחוצה גם לשיקולם, מכיוון שהיא מראה לנו את הערכיות של היסוד (במקרה זה, היא שווה לשניים). זה תלוי בקבוצה שאליה משתייך האטום. יתר על כן, ניתן להשתמש בו כדי לברר מסה מולאריתמגנזיום שווה לעשרים וארבע. כלומר, שומה אחת ממתכת זו שוקלת עשרים וארבעה גרם. הנוסחה של מגנזיום פשוטה מאוד - היא לא מורכבת ממולקולות, אלא מאטומים המאוחדים על ידי סריג גביש.
מאפיינים של מגנזיום במונחים של פיזיקה
כמו כל המתכות מלבד כספית, לתרכובת זו יש מצב צבירה מוצק בתנאים רגילים. יש לו צבע אפור בהיר עם ברק מוזר. למתכת זו יש חוזק גבוה למדי. המאפיינים הפיזיים של המגנזיום אינם מסתיימים בכך.
קחו בחשבון את נקודות ההיתוך והרתיחה. הראשון שווה לשש מאות וחמישים מעלות צלזיוס, השני הוא אלף תשעים מעלות צלזיוס. ניתן להסיק שמדובר במתכת נמסה למדי. בנוסף, הוא קל מאוד: הצפיפות שלו היא 1.7 גרם/סמ"ק.
מגנזיום. כִּימִיָה
הכרת התכונות הפיזיקליות של החומר הזה, נוכל להמשיך לחלק השני של מאפייניו. למתכת זו רמת פעילות ממוצעת. ניתן לראות זאת מהסדרה האלקטרוכימית של המתכות - ככל שהיא פסיבית יותר, כך היא יותר ימינה. מגנזיום הוא אחד הראשונים משמאל. שקול, לפי הסדר, עם אילו חומרים הוא מגיב ואיך זה קורה.
עם פשוט
אלה כוללים את אלה שהמולקולות שלהם מורכבות מיסוד כימי אחד בלבד. זהו חמצן, ופיספרוס, וגופרית, ועוד רבים אחרים. הבה נבחן תחילה את האינטראקציה עם חמצן. זה נקרא בעירה. במקרה זה, תחמוצת מתכת זו נוצרת. אם שורפים שתי שומות של מגנזיום, תוך כדי הוצאת מול חמצן אחת, נקבל שתי שומות של תחמוצת. המשוואה לתגובה זו כתובה כך: 2Mg + O 2 = 2MgO. בנוסף, במהלך הבעירה של מגנזיום על מחוץ לביתגם הניטריד שלו נוצר, שכן מתכת זו מגיבה במקביל לחנקן הכלול באטמוספרה.
כששורפים שלוש מולים של מגנזיום, מבזבזים שומה אחת של חנקן, וכתוצאה מכך נקבל שומה אחת מהניטריד של המתכת המדוברת. ניתן לכתוב את המשוואה של סוג זה של אינטראקציה כימית באופן הבא: 3Mg + N 2 = Mg 3 N 2.
בנוסף, מגנזיום מסוגל להגיב עם חומרים פשוטים אחרים כמו הלוגנים. אינטראקציה איתם מתרחשת רק כאשר הרכיבים מחוממים לטמפרטורות גבוהות מאוד. במקרה זה, מתרחשת תגובת הוספה. הלוגנים כוללים חומרים פשוטים כאלה: כלור, יוד, ברום, פלואור. והתגובות נקראות בהתאם: הכלור, יוד, ברומין, פלואור. כפי שאפשר לנחש, כתוצאה מאינטראקציות כאלה, אתה יכול לקבל כלוריד, יודיד, ברומיד, מגנזיום פלואוריד. לדוגמה, אם ניקח שומה אחת של מגנזיום ואותה כמות יוד, נקבל שומה אחת של יודיד ממתכת זו. ניתן לבטא תגובה כימית זו באמצעות המשוואה הבאה: Mg + I 2 = MgI 2. אותו עיקרון חל על הכלרה. הנה משוואת התגובה: Mg + Cl 2 = MgCl 2.
בנוסף, מתכות, כולל מגנזיום, מגיבות עם זרחן וגופרית. במקרה הראשון, אתה יכול לקבל פוספיד, בשני - סולפיד (לא להתבלבל עם פוספטים וסולפטים!). אם לוקחים שלוש מולים מגנזיום, מוסיפים לו שתי מולות זרחן ומחממים אותו לטמפרטורה הרצויה, נוצרת שומה אחת של הפוספיד של המתכת המדוברת. המשוואה לתגובה כימית זו היא כדלקמן: 3Mg + 2P = Mg 3 P 2. באופן דומה, אם נערבב מגנזיום וגופרית באותם פרופורציות טוחנות וניצור את התנאים הדרושים בצורה של טמפרטורה גבוהה, נקבל את הגופרית של מתכת זו. את המשוואה לאינטראקציה כימית כזו ניתן לכתוב באופן הבא: Mg + S = MgS. אז בחנו את התגובות של מתכת זו עם חומרים פשוטים אחרים. אבל האפיון הכימי של המגנזיום לא מסתיים בכך.
תגובות עם תרכובות מורכבות
חומרים אלה כוללים מים, מלחים, חומצות. מתכות מגיבות בצורה שונה עם קבוצות שונות. בואו נשקול הכל לפי הסדר.
מגנזיום ומים
כאשר מתכת זו מקיימת אינטראקציה עם התרכובת הכימית הנפוצה ביותר על פני כדור הארץ, נוצרים תחמוצת ומימן בצורה של גז עם חומר חד. ריח רע. כדי לבצע תגובה מסוג זה, צריך גם לחמם את הרכיבים. אם אתה מערבב שומה אחת של מגנזיום ומים, אתה מקבל את אותה כמות של תחמוצת ומימן. משוואת התגובה כתובה באופן הבא: Mg + H 2 O \u003d MgO + H 2.
אינטראקציה עם חומצות
כמו מתכות תגובתיות אחרות, מגנזיום מסוגל לעקור אטומי מימן מהתרכובות שלהם. תהליכים כאלה נקראים במקרים כאלה, אטומי מתכת מחליפים אטומי מימן ויוצרים מלח המורכב ממגנזיום (או יסוד אחר) ומשקע חומצי. למשל, אם לוקחים שומה אחת של מגנזיום ומוסיפים לה בכמות של שתי שומות, נוצרת שומה אחת של הכלוריד של המתכת המדוברת ואותה כמות מימן. משוואת התגובה תיראה כך: Mg + 2HCl = MgCl 2 + H 2.
אינטראקציה של מלח
כבר תיארנו כיצד נוצרים מלחים מחומצות, אך אפיון המגנזיום מנקודת מבט של כימיה מרמז גם על התחשבות בתגובותיו עם מלחים. במקרה זה, האינטראקציה יכולה להתרחש רק אם המתכת שהיא חלק מהמלח פחות פעילה ממגנזיום. לדוגמה, אם ניקח שומה אחת של מגנזיום וסולפט נחושת כל אחד, נקבל את הסולפט של המתכת המדוברת ונחושת טהורה ביחס מולרי שווה. ניתן לכתוב את המשוואה לתגובה מסוג זה באופן הבא: Mg + CuSO 4 = MgSO 4 + Cu. כאן נכנסות לתמונה התכונות המפחיתות של המגנזיום.
יישום של מתכת זו
בשל העובדה שהוא עדיף על אלומיניום מבחינות רבות – הוא קל פי שלושה בערך, אך יחד עם זאת חזק פי שניים, הוא הפך לנפוץ בתעשיות שונות. קודם כל, זו תעשיית המטוסים. כאן, סגסוגות על בסיס מגנזיום תופסות את המקום הראשון בפופולריות בין כל החומרים המשמשים. בנוסף, הוא משמש בתעשייה הכימית כחומר מפחית להפקת מתכות מסוימות מהתרכובות שלהן. בשל העובדה שמגנזיום יוצר הבזק חזק מאוד בעת שריפה, הוא משמש בתעשייה הצבאית לייצור אבוקות אותות, תחמושת רעש הבזק וכו'.
מקבל מגנזיום
חומר הגלם העיקרי לכך הוא הכלוריד של המתכת המדוברת. זה נעשה על ידי אלקטרוליזה.
תגובה איכותית לקטיונים של מתכת נתונה
זהו הליך מיוחד שנועד לקבוע נוכחות של יונים של חומר. כדי לבדוק את התמיסה לנוכחות תרכובות מגנזיום, ניתן להוסיף לה אשלגן או נתרן קרבונט. כתוצאה מכך נוצר משקע לבן, המסיס בקלות בחומצות.
היכן ניתן למצוא מתכת זו בטבע?
יסוד כימי זה נפוץ למדי בטבע. קרום כדור הארץ מורכב כמעט משני אחוזים ממתכת זו. הוא נמצא בהרכב של מינרלים רבים, כגון קרנליט, מגנזיט, דולומיט, טלק, אסבסט. הנוסחה של המינרל הראשון נראית כך: KCl.MgCl 2 .6H 2 O. זה נראה כמו גבישים של כחלחל, ורוד חיוור, אדום דהוי, צהוב בהיר או שקוף.
מגנזיט הוא הנוסחה הכימית שלו - MgCO 3 . יש לו צבע לבן, אבל בהתאם לזיהומים, עשוי להיות לו גוון אפור, חום או צהוב. לדולומיט יש את הדברים הבאים נוסחה כימית: MgCO 3 .CaCO 3 . זהו מינרל צהבהב-אפור או זגוגי.
לטלק ולאסבסט יש נוסחאות מורכבות יותר: 3MgO.4SiO 2 .H 2 O ו-3MgO.2SiO 2 .2H 2 O, בהתאמה. בשל עמידותם בחום הגבוהה, הם נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה. בנוסף, מגנזיום כלול בהרכב הכימי של התא ובמבנה של חומרים אורגניים רבים. נשקול זאת ביתר פירוט.
תפקיד המגנזיום בגוף
יסוד כימי זה חשוב ליצורים צמחיים ובעלי חיים כאחד. מגנזיום חיוני לאורגניזם הצמחי. כשם שברזל הוא הבסיס להמוגלובין, הנחוץ לחיי בעלי חיים, כך מגנזיום הוא המרכיב העיקרי של הכלורופיל, שבלעדיו צמח אינו יכול להתקיים. פיגמנט זה מעורב בתהליך הפוטוסינתזה, שבו מסונתזים חומרים מזינים מתרכובות אנאורגניות בעלים.
מגנזיום נחוץ מאוד גם לגוף של בעלי חיים. חלק המסה של יסוד קורט זה בתא הוא 0.02-0.03%. למרות העובדה שהוא כל כך קטן, הוא מבצע פונקציות חשובות מאוד. בזכותו נשמר המבנה של אברונים כמו מיטוכונדריה, האחראים על הנשימה התאית וסינתזת האנרגיה, כמו גם הריבוזומים, שבהם נוצרים החלבונים הדרושים לחיים. בנוסף, הוא נכלל בהרכב הכימי של אנזימים רבים הדרושים למטבוליזם תוך תאי ולסינתזת DNA.
עבור הגוף בכללותו, מגנזיום נחוץ כדי לקחת חלק בחילוף החומרים של גלוקוז, שומנים וכמה חומצות אמינו. כמו כן, בעזרת המיקרו-אלמנט הזה, ניתן להעביר אות עצבי. בנוסף לכל האמור לעיל, מספיק מגנזיום בגוף מפחית את הסיכון להתקפי לב, התקפי לב ושבץ.
תסמינים של רמות גבוהות ונמוכות בגוף האדם
מחסור במגנזיום בגוף מתבטא בסימנים עיקריים כמו מוגבר לחץ עורקי, עייפות ויעילות נמוכה, עצבנות ושינה לקויה, פגיעה בזיכרון, סחרחורת תכופה. ניתן להבחין גם בבחילות, עוויתות, רעד באצבעות, בלבול הכרה - אלה סימנים לרמה נמוכה מאוד של צריכה של מיקרו-אלמנט זה עם מזון.
המחסור במגנזיום בגוף מוביל למחלות נשימה תכופות, הפרעות בעבודה של מערכת הלב וכלי הדםוסוכרת מסוג 2. לאחר מכן, שקול את תכולת המגנזיום במזונות. כדי להימנע ממחסור בו, עליך לדעת איזה מזון עשיר ביסוד כימי זה. כמו כן, יש לקחת בחשבון שרבים מהתסמינים הללו יכולים להתבטא גם במקרה ההפוך – עודף מגנזיום בגוף וכן מחסור ביסודות קורט כמו אשלגן ונתרן. לכן, חשוב לבדוק היטב את התזונה ולהבין את מהות הבעיה, כדאי לעשות זאת בעזרת תזונאית.
כפי שהוזכר לעיל, יסוד זה הוא המרכיב העיקרי של הכלורופיל. לכן אפשר לנחש שכמות גדולה ממנו מצויה בירוקים: אלו הם סלרי, שמיר, פטרוזיליה, כרובית וכרוב לבן, חסה ועוד. כמו כן מדובר בדגנים רבים, בעיקר כוסמת ודוחן, וגם שיבולת שועל ושעורה . בנוסף, אגוזים עשירים ביסוד קורט זה: אלה הם גם אגוזי קשיו וגם אגוז מלך, ובוטנים, ואגוזי לוז, ושקדים. כמו כן, כמות גדולה של המתכת המדוברת מצויה בקטניות כמו שעועית ואפונה.
הרבה ממנו כלול גם בהרכב של אצות, למשל, באצות. אם השימוש במוצרים אלה מתרחש בכמויות רגילות, אז לגוף שלך לא תחסר המתכת הנדונה במאמר זה. אם אין לך הזדמנות לאכול באופן קבוע את המזון המפורט לעיל, אז עדיף לרכוש תוספי תזונה הכוללים יסוד קורט זה. עם זאת, לפני שתעשה זאת, אתה תמיד צריך להתייעץ עם הרופא שלך.
סיכום
מגנזיום היא אחת המתכות החשובות בעולם. הוא מצא יישום נרחב בתעשיות רבות - מכימיקלים ועד תעופה וצבא. יתר על כן, זה מאוד חשוב מנקודת מבט ביולוגית. בלעדיו, לא ייתכן קיומם של אורגניזמים צמחיים או בעלי חיים. הודות ליסוד הכימי הזה, מתבצע התהליך שנותן חיים לכוכב הלכת כולו, פוטוסינתזה.
מגנזיום היא מתכת המופצת באופן נרחב בטבע, לה חשיבות ביוגנית רבה עבור בני אדם. זה חלק בלתי נפרד מספר גדולמינרלים שונים, מי ים, מים הידרותרמיים.
נכסים
מתכת כסופה מבריקה, קלה מאוד וגמישה. לא מגנטי, מוליכות תרמית גבוהה. בתנאים רגילים באוויר, הוא מכוסה בסרט תחמוצת. כאשר מחומם מעל 600 מעלות צלזיוס, המתכת נשרפת עם שחרור של כמות גדולה של חום ואור. הוא נשרף בפחמן דו חמצני ומגיב באופן פעיל עם מים, ולכן אין טעם לכבות אותו בשיטות מסורתיות.
מגנזיום אינו יוצר אינטראקציה עם אלקליות, הוא מגיב עם חומצות עם שחרור מימן. עמיד בפני הלוגנים ותרכובותיהם; לדוגמה, אינו יוצר אינטראקציה עם פלואור, חומצה הידרופלואורית, כלור יבש, יוד, ברום. אינו קורס בהשפעת מוצרי נפט. מגנזיום אינו עמיד בפני קורוזיה, מחסור זה מתוקן על ידי הוספת כמויות קטנות של טיטניום, מנגן, אבץ וזירקוניום לסגסוגת.
מגנזיום נחוץ לבריאות מערכת הלב וכלי הדם והעצבים, לסינתזה של חלבונים ולספיגה של גלוקוז, שומנים וחומצות אמינו בגוף. מגנזיום אורוטאט (ויטמין B13) ממלא תפקיד חשוב בחילוף החומרים, מנרמל את פעילות הלב, מונע שקיעת כולסטרול על דפנות כלי הדם, מגביר את היעילות של הגוף של ספורטאים, לא נחות ביעילות תרופות סטרואידיות.
קח מגנזיום דרכים שונות, ממינרלים טבעיים ומי ים.
יישום
- רוב המגנזיום המופק משמש לייצור סגסוגות מבניות מגנזיום המבוקשות בתעשיות התעופה, הרכב, הגרעין, הכימיקלים, זיקוק הנפט, ובייצור מכשירים. סגסוגות מגנזיום מאופיינות בקלילות, חוזק, קשיחות ספציפית גבוהה ויכולת עיבוד טובה. הם לא מגנטיים, פיזור חום מצוין ועמידים בפני רטט פי 20 מפלדה מסגסוגת. סגסוגות מגנזיום משמשות לייצור מיכלים לאחסון בנזין ומוצרי נפט, חלקים של כורים גרעיניים, jackhammers, צינורות פניאומטיים, קרונות; מיכלים ומשאבות לעבודה עם חומצה הידרופלואורית, לאחסון ברום ויוד; מארזים של מחשבים ניידים ומצלמות.
- מגנזיום נמצא בשימוש נרחב להשגת מתכות מסוימות על ידי הפחתה (ונדיום, זירקוניום, טיטניום, בריליום, כרום וכו'); לתת פלדה וברזל יצוק מאפיינים מכניים טובים יותר, לניקוי אלומיניום.
- בצורתו הטהורה, הוא חלק ממוליכים למחצה רבים.
- בתעשייה הכימית משתמשים באבקת מגנזיום לייבוש חומרים אורגניים כמו אלכוהול, אנילין. תרכובות מגנזיום משמשות בסינתזה כימית מורכבת (לדוגמה, להשגת ויטמין A).
- אבקת מגנזיום מבוקשת בטכנולוגיית הרקטות כדלק עתיר קלוריות. בענייני צבא - בייצור רקטות תאורה, תחמושת נותב, פצצות תבערה.
- מגנזיום טהור ותרכובותיו משמשים לייצור מקורות זרם כימיים רבי עוצמה.
- תחמוצת מגנזיום משמשת לייצור כור היתוך ותנורים מתכתיים, לבנים עקשן, לייצור גומי סינטטי.
- גבישי מגנזיום פלואוריד מבוקשים באופטיקה. 
- מגנזיום הידריד היא אבקה מוצקה המכילה אחוז גדול של מימן, שמתקבלת בקלות בחימום. החומר משמש כ"מחסן" של מימן.
- עכשיו לעתים רחוקות יותר, אבל לפני כן, אבקת מגנזיום הייתה בשימוש נרחב בהבזקי פוטו כימיים.
- תרכובות מגנזיום משמשות להלבנה וחריטת בדים, לייצור חומרים מבודדי חום, סוגים מיוחדים של לבנים.
- מגנזיום נמצא ברבים תרופות, יישומים פנימיים וחיצוניים (בישוף). הוא משמש כנוגד פרכוסים, משלשל, הרגעה, לב, נוגד עוויתות, לוויסות החומציות של מיץ הקיבה, כתרופה נגד הרעלת חומצה, כחומר חיטוי קיבה, לטיפול בפציעות ומפרקים.
- מגנזיום סטארט משמש בתעשיות התרופות והקוסמטיקה כחומר מילוי לטבליות, אבקות, קרמים, צללים; משמש בתעשיית המזון כ תוסף תזונה E470, מניעת מוצרי עוגה.
בחנות הכימיקלים "PrimeChemicalsGroup" ניתן לרכוש מגנזיום כימי ותרכובותיו השונות - מגנזיום סטארט, ביסקופיט, מגנזיום כלוריד, מגנזיום קרבונט ואחרים, וכן מגוון רחב של ריאגנטים כימיים, כלי זכוכית מעבדתיים ומוצרים נוספים למעבדות וייצור. אתה תאהב את המחירים והשירות!
השם מגנזיה נמצא בפפירוס ליידן, שראשיתו במאה השלישית. דייווי בשנת 1808, השיג כמות קטנה של מתכת מגנזיום לא טהורה על ידי אלקטרוליזה של מגנזיה לבנה. בצורתה הטהורה, מתכת זו הושגה רק בשנת 1829 על ידי בוסי.
תחום היישום העיקרי של מגנזיום הוא השימוש במתכת כחומר מבני קל משקל. סגסוגות של אלמנט זה נמצאות יותר ויותר בשימוש בתעשיות הרכב, הדפוס והטקסטיל. ניתן להשתמש בסגסוגות אלו בייצור מארזי מנוע לרכב, שלדות ומטוסי גוף. מגנזיום משמש לא רק בתעופה, הוא משמש גם לייצור סולמות, פלטפורמות מטען, שבילים ברציפים, מעליות ומסועים, בייצור ציוד אופטי וצילום.
למגנזיום תפקיד חשוב במטלורגיה. הוא משמש כחומר מפחית בייצור כמה מתכות יקרות ונדירות - טיטניום, ונדיום, זירקוניום, כרום. מקורות זרם חשמלי, שנוצרו על בסיס מגנזיום, נבדלים על ידי ערך גבוה למדי של מאפיין האנרגיה הספציפי, מתחי פריקה גבוהים.
מגנזיום, כמרכיב מאקרו, ממלא תפקיד עצום בחיים, המתבטא בעובדה שהיסוד פועל כמווסת אוניברסלי של תהליכים פיזיולוגיים וביוכימיים באורגניזם חי. יצירת קשרים הפיכים עם מספר עצום של חומרים אורגניים, מגנזיום מספק את היכולת לבצע חילוף חומרים של כשלוש מאות אנזימים, כלומר פוספופרוקטוקינאז, קריאטין קינאז, אדנילט ציקלאז, אנזימים לסינתזת חלבון, K-Na-ATPase, Ca-ATPase, הובלת יונים טרנסממברנית, גליקוליזה , ואחרים. מגנזיום נחוץ גם כדי לשמור על המבנה של חומצות גרעין, חלק מהחלבונים והריבוזומים. המיקרו-אלמנט לוקח חלק בסינתזת חלבונים, תגובות זרחון חמצוני, יצירת פוספטים עתירי אנרגיה, בחילופי חומצות גרעין ושומנים.
תכונות ביולוגיות
כפי שאתה יודע, עלים ירוקים של צמחים מכילים כלורופילים. הם לא יותר ממתחמי פורפירין המכילים מגנזיום המעורבים בפוטוסינתזה.
מגנזיום, בין היתר, גם מעורב מאוד בתהליכים הביוכימיים של אורגניזמים של בעלי חיים. התחלת האנזים מצריכה יוני מגנזיום, האחראים על הפיכת הפוספטים, כמו גם על חילוף החומרים של פחמימות ועל העברת דחפים עצביים. בנוסף, הם מעורבים גם בתהליך התכווצות השרירים, אשר יוזמת יוני סידן.
מגנזיום, כמרכיב מאקרו, ממלא תפקיד עצום בחיים, המתבטא בעובדה שהיסוד פועל כמווסת אוניברסלי של תהליכים פיזיולוגיים וביוכימיים באורגניזם חי. יצירת קשרים הפיכים עם מספר עצום של חומרים אורגניים, מגנזיום מספק את היכולת לבצע חילוף חומרים של כשלוש מאות אנזימים, כלומר פוספופרוקטוקינאז, קריאטין קינאז, אדנילט ציקלאז, אנזימים לסינתזת חלבון, K-Na-ATPase, Ca-ATPase, הובלת יונים טרנסממברנית, גליקוליזה , ואחרים. מגנזיום נחוץ גם כדי לשמור על המבנה של חומצות גרעין, חלק מהחלבונים והריבוזומים. המיקרו-אלמנט לוקח חלק בסינתזת חלבונים, תגובות זרחון חמצוני, יצירת פוספטים עתירי אנרגיה, בחילופי חומצות גרעין ושומנים.
מגנזיום שולט בתפקוד התקין של שריר הלב. ליסוד הקורט יש חשיבות רבה בוויסות התפקוד המתכווץ של שריר הלב. למגנזיום חשיבות מיוחדת בתפקוד מערכת ההולכה של הלב ו מערכת עצבים. אספקה מספקת של מגנזיום לגוף תורמת לסבילות קלה מצבים מלחיציםודיכוי דיכאון. מגנזיום חשוב מאוד גם לחילוף החומרים של נתרן, סידן, זרחן, ויטמין C ואשלגן. מגנזיום יוצר אינטראקציה טובה עם ויטמין A. אז אתה יכול לראות שמגנזיום עוקב אחר תפקוד תקין של לא רק תאים בודדים, אלא גם של כל חלקי הלב - החדרים, הפרוזדורים.
כמות די משמעותית של מגנזיום מצויה בדגנים (קמח גס, סובין חיטה) ובאגוזים, משמשים, משמשים מיובשים, תמרים, קקאו (אבקה), שזיפים (שזיפים). דגים (במיוחד סלמון), לחם עם סובין, פולי סויה, אגוזים, שוקולד, אבטיחים, פירות טריים (בעיקר בננות) עשירים גם הם במגנזיום. מגנזיום נמצא בדגנים (כוסמת, שיבולת שועל, דוחן), קטניות (אפונה, שעועית), אצות, דיונונים, ביצים, בשר, לחם (במיוחד שיפון גס), ירוקים (תרד, פטרוזיליה, חסה, שמיר), לימונים, אשכוליות, שקדים, אגוזים, חלבה (חמניות וטחינה), תפוחים.
גופו של מבוגר בריא מכיל כ-140 גרם מגנזיום (שהם 0.2% ממשקל הגוף). הצריכה המקובלת של מגנזיום למבוגרים היא 4 מ"ג/ק"ג. בממוצע זה 350 מ"ג ליום לגברים ו-280 מ"ג ליום לנשים. הדרישה היומית של גוף האדם למגנזיום היא כ-280-500 מ"ג. מחסור במגנזיום בגוף ייגרם משתיית אלכוהול, היפרתרמיה, נטילת תרופות משתנות.
מגנזיום אינו רעיל. מָנָה תוצאה קטלניתלא מוגדר לבני אדם. כתוצאה ממינוני יתר של תרכובות מגנזיום (למשל, נוגדי חומצה), קיים סיכון להרעלה. בהגעה לריכוזי מגנזיום בדם של 15-18% מ"ג, מתרחשת הרדמה.
אם תרצו, תוכלו להפיק מגנזיום אפילו מאבן מרוצפת רגילה: כל קילוגרם אבן המשמש לסלילת כבישים, תכולת המגנזיום היא כ-20 גרם. אבל בהפקה כזו, לעומת זאת, אין צורך עדיין, כי. מגנזיום, שנכרה מאבן דרך, ייעשה יקר מדי.
באחד מטר מרובעתכולת המגנזיום של מי ים היא כ-4 ק"ג. באופן כללי, יותר מ-6·10 16 טון של יסוד כימי זה מומסים במימי האוקיינוסים בעולם.
לכ-90% מהחולים שעברו אוטם שריר הלב סובלים ממחסור במגנזיום, אשר מתגבר בתקופה החריפה ביותר של המחלה.
בְּ פעילות גופניתהצורך של גוף האדם במגנזיום עולה באופן משמעותי, למשל אצל ספורטאים בזמן אימונים אינטנסיביים וארוכים, בתחרויות ספורט אחראיות ובמצבי לחץ. אובדן מגנזיום גוף האדםבמצבים כאלה ניתן להשוות למידת הלחץ הרגשי או הפיזי.
כדי להצית מגנזיום צריך רק להביא אליו גפרור דולק, באווירה של כלור המגנזיום מתחיל להתחמם גם תוך שמירה על טמפרטורת החדר. כאשר מגנזיום נשרף, כמות עצומה של חום וקרניים אולטרה סגולות מתחילות להשתחרר: ארבעה גרם של "דלק" זה מספיקים כדי להביא כוס מי קרח לרתיחה.
ניסויים שנערכו על ידי מדענים הונגרים בבעלי חיים סיפקו את המידע הבא. המחסור במגנזיום באורגניזם חי מגביר את הנטייה של היצור להתקפי לב. חלק אחד של הכלבים קיבל מזון עשיר במלחים של יסוד זה, והשני היה עני. בסוף הניסוי, כלבים שהיו להם מעט מדי מגנזיום בתזונה שלהם חלו באוטם שריר הלב.
מגנזיום אחראי להגנה על הגוף מפני תהליכי הזדקנות ומחלות.
בניסויים בגידולי חיטה, צוין כי השפעתם של מדיומים תרמה לעלייה בכמות המגנזיום בזרעים.
ככל שמכיל יותר מגנזיום בתזונה, כך הסבירות למחלות אונקולוגיות של המעי הגס והרקטום יורדת. מדענים מאמינים שמיקרו-אלמנט זה מסוגל לפעול על תאי מעיים, בעוד שהם אינם מאפשרים להם לגדול ולהתנוון.
היחס בין גברים לנשים הסובלים ממחסור במגנזיום הוא 1:3.
מדענים הראו כי צריכה יומית של מגנזיום בכמות של 500-700 מיליגרם מפחיתה את רמת הטריגליצרידים, כמו גם את הכולסטרול בדם. התרופה הכי מעכלת באזור זה היא מגנזיום גליצינאט, ספיגתו אינה תלויה בחומציות הקיבה, התרופה אינה גורמת לשלשולים, מגרה את המעיים.
עם מחסור במגנזיום, הגוף "לוקח" את המיקרו-אלמנט מהעצמות, וזו הסיבה שלאחר מחסור ממושך במגנזיום יש שקיעה חזקה של מלחי סידן על דפנות כלי העורקים, בכליות ובשריר הלב.
כַּתָבָה
השם מגנזיה נמצא בפפירוס ליידן, שראשיתו במאה השלישית. השם מגיע, ככל הנראה, משמה של עיירה בנוף ההררי של תסליה, מהעיר מגנזיה. בימי קדם, תחמוצת ברזל מגנטית נקראה אבן מגנזית, ומגנט נקרא מגנס. שמות אלה הפכו לבסוף שפה לטיניתושפות אחרות.
ככל הנראה, הדמיון החיצוני של פירולוזיט (דו תחמוצת מנגן) עם תחמוצת ברזל מגנטית הוביל לעובדה שאבן מגנזית, מגנטיס ומאגן הפכו לשם של מינרלים ועפרות בצבע חום כהה וכהה, ומאוחר יותר החלו לקרוא למינרלים אחרים. דֶרֶך.
המילה מגנס (lat. Magnes) בספרות האלכימית פירושה לא אחד, אלא חומרים רבים, למשל, אבן הרקליוס, כספית, אבן אתיופית. מינרלים המכילים מגנזיום ידועים גם מימי קדם (ירקן, טלק, דולומיט, אסבסט ואחרים) וכבר באותה תקופה הם היו בשימוש נרחב.
אבל הם לא נחשבו לחומרים בודדים, האמינו כי אלה היו רק שינויים של מינרלים אחרים, הרבה יותר ידועים, ולרוב סיד. מחקר מים מינרליםבמעיין אפסום באנגליה, שהתגלה ב-1618, הם עזרו לבסס את העובדה שבסיס מתכת מיוחד קיים במינרלים המכילים מגנזיום, כמו גם במלחים.
גדל בשנת 1695 ממי אפסום, מר בטעמו, מלח מוצק מבודד, תוך שהוא מצביע על כך שמלח זה, מטבעו, שונה באופן ניכר מכל שאר המלחים. במאה ה-18, אנליטיקאים כימיים בולטים רבים עסקו במלח אפסום, ביניהם בלאק, וברגמן, ונוימן ועוד. לאחר גילוי מקורות מים דומים לאפסום ביבשת אירופה, החלו מחקרים אלו להתפתח באופן נרחב עוד יותר.
ככל הנראה, נוימן היה זה שהציע לקרוא למלח אפסום (וזה היה מגנזיום פחמתי) לא שחור (פירולוזיט), אלא מגנזיה לבנה. כדור הארץ של מגנזיה לבנה (באותה תקופה כדור הארץ הוא מוצק) (או "מגנזיה אלבה"), שהיה לו שם מגנזיה, הופיע ברשימת הגופים הפשוטים של לבואזיה, בעוד שלבואזיה החשיב את המילה הנרדפת לכדור הארץ הזה כ" בסיס של מלח אפסום" (או "base de sel d "Epsom"). בספרות הרוסית של המחצית הראשונה של המאה ה-19, מגנזיה נקראה לפעמים אדמה מרה.
דייווי בשנת 1808, השיג כמות קטנה של מתכת מגנזיום לא טהורה על ידי אלקטרוליזה של מגנזיה לבנה. בצורתה הטהורה, מתכת זו הושגה רק בשנת 1829 על ידי בוסי. בתחילה הציע דייווי לקרוא ליסוד החדש ולמתכת החדשה מגנזיום (lat. Magnium), אבל בשום פנים ואופן לא מגנזיה, שמשמעותה באותם ימים בסיס המתכת של pyrolusite (lat. מגנזיום).
עם זאת, לאחר ששמה של מגנזיה שחורה שונה עם הזמן, דייווי עדיין העדיף לקרוא למתכת שוב מגנזיה. אני רוצה לציין את העובדה שבתחילה השם "מגנזיום" שרד רק ברוסית, זה קרה רק בזכות ספר הלימוד של הס. מדענים מוקדם XIXמאות שנים, הוצעו עוד כמה גרסאות שונות של השם, למשל, מגנזיה, אדמה מרה (שצ'גלוב), מגנזיה (פחדים).
להיות בטבע
קרום כדור הארץ עשיר למדי במגנזיום, תכולת המגנזיום בו היא יותר מ-2.1% במשקל. רק 6 יסודות מהטבלה המחזורית של יסודות כימיים של דמיטרי איבנוביץ' מנדלייב נמצאים על הפלנטה שלנו לעתים קרובות יותר מאשר מגנזיום. מגנזיום נמצא בכמאתיים מינרלים. אבל הם מקבלים את זה לרוב משלושה בלבד - קרנליט, מגנזיט ודולומיט.
מגנזיום קיים בסלעים גבישיים בצורה של קרבונט או סולפט בלתי מסיסים, בנוסף (אבל הרבה פחות טופס נגיש) בצורה של סיליקטים. ההערכה של תכולת המגנזיום הכוללת תלויה במידה רבה במודל הגיאוכימי המשמש בפועל, ובמיוחד ביחס המשקל של סלעי משקע וולקני. על הרגע הזהערכי שימוש של 2% -13.3%. סביר להניח שהערך של 2.76% נחשב למקובל ביותר, מכיוון שהוא מציב את המגנזיום במקום השישי בשכיחותו אחרי סידן, אשר (4.66%) ולפני אשלגן (1.84%) ונתרן (2.27%).
בְּ הפדרציה הרוסיתישנם המרבצים העשירים ביותר של מגנזיט, הממוקמים באזור אורנבורג (Khalilovskoye) ובאזור אוראל התיכון (פיקדון סאטקה). באזור סוליקאמסק, מפתחים את המרבץ הגדול בעולם של אחד ממינרלי המגנזיום החשובים ביותר, קרנליט. הדולומיט נחשב למינרל המכיל מגנזיום הנפוץ ביותר; הוא נמצא לרוב באזורי מוסקבה ולנינגרד, דונבאס ובמקומות רבים אחרים.
מרחבים משמעותיים של אדמה, כמו הדולומיטים במה שהיא כיום איטליה, מורכבים ברובם ממינרל בשם דולומיט MgCa(CO3)2. במקומות כאלה אפשר לפגוש גם מינרלים מגנזיום משקע: קרנליט K2MgCl4 6H2O, מגנזיט MgCO3, langbeinite K2Mg2(SO4)3, epsomite MgSO4 7H2O.
רזרבות עצומות של מגנזיום קיימות במי האוקיינוסים והימים, כמו גם בהרכב התמלחות הטבעיות. במדינות מסוימות, המים הללו הם חומר הגלם החשוב ביותר לייצור מגנזיום. בין כל היסודות המתכתיים מבחינת התוכן במי הימים והאוקיינוסים, המגנזיום הוא שני רק לנתרן. יש כארבעה קילוגרמים של מגנזיום במטר מעוקב אחד של מי ים. מגנזיום קיים גם במים מתוקים, יחד עם סידן, הקובע את קשיותו.
הסוגים החשובים ביותר של מציאת חומרי גלם מגנזיום הם:
- - מי ים - (Mg 0.12-0.13%)
- - בישופיט - MgCl2. 6H2O (Mg 11.9%)
- - קרנליט - MgCl2 KCl 6H2O (Mg 8.7%)
- - brucite - Mg (OH) 2 (Mg 41.6%).
- - epsomite - MgSO4 7H2O (Mg 16.3%)
- - קיסריט - MgSO4 H2O (Mg 17.6%)
- - kainite - KCl MgSO4 3H2O (Mg 9.8%)
- - דולומיט - CaCO3 MgCO3 (Mg 13.1%)
- - מגנזיט - MgCO3 (Mg 28.7%)
מלחי מגנזי נמצאים בכמויות עצומות בין מרבצי המלח של אגמים המקיימים את עצמם. במדינות רבות ידועים מרבצי קרנליט - מלחי משקע מאובנים.
מגנזיט נוצר בעיקר בתנאים הידרותרמיים, הוא שייך למרבצים הידרותרמיים עם טמפרטורה ממוצעת. הדולומיט הוא גם חומר גלם מגנזיום חשוב מאוד. מרבצי דולומיט של דולומיט נפוצים והעתודות שלהם עצומות. לעתים קרובות הם קשורים לשכבות קרבונט, שרובן הן פרמיאן או פרקמבריות בגיל. מרבצי דולומיט נוצרים על ידי שקיעה, אך הם יכולים להתרחש גם כאשר פתרונות הידרותרמיים פועלים על אבני גיר, כמו גם על מי קרקע או מי תהום.
סוגי מרבצי מגנזיום
- - מי ים
- - מרבצי מינרלים מאובנים (מלחי אשלגן-מגנזיאן ומגניזיאן)
- - קרבונטים טבעיים (מגנזיט ודולומיט)
- - מלפפון חמוץ (מלח מאגמי מלח)
יישום
מגנזיום הוא החומר המבני הקל ביותר בשימוש בקנה מידה תעשייתי. צפיפות המגנזיום (1.7 גרם/סמ"ק) היא פחות משני שליש מזו של אלומיניום. סגסוגות מגנזיום שוקלות פי ארבעה פחות מפלדה. בין היתר, מגנזיום מתאים את עצמו היטב לעיבוד, וניתן גם ליצוק או לעבד אותו בכל אחת משיטות עיבוד המתכת הסטנדרטיות (הטבעה, גלגול, שרטוט, פרזול, ריתוך, ריתוך, הלחמה). לכן תחום היישום העיקרי של מגנזיום הוא השימוש במתכת כחומר מבני קל משקל.
הסגסוגות הנפוצות ביותר של מגנזיום עם מנגן, אלומיניום ואבץ. כל רכיב בסדרה זו תורם תרומה משלו לתכונות הכלליות של הסגסוגת: אבץ ואלומיניום מסוגלים להפוך את הסגסוגת לעמידה יותר, מנגן מגביר את תכונות הסגסוגת נגד קורוזיה. מגנזיום הופך את הסגסוגת לקלילה, חלקים העשויים מסגסוגת מגנזיום קלים ב-20%-30% מאלומיניום וקלים ב-50%-75% מחלקי ברזל יצוק ופלדה. סגסוגות של אלמנט זה נמצאות יותר ויותר בשימוש בתעשיות הרכב, הדפוס והטקסטיל.
סגסוגות מבוססות מגנזיום מכילות בדרך כלל יותר מ-90% מגנזיום, בנוסף 2% עד 9% אלומיניום, 1% עד 3% אבץ ו-0.2% עד 1% מנגן. בטמפרטורות גבוהות (עד כ-450 מעלות צלזיוס), חוזק הסגסוגת משתפר באופן ניכר בתהליך הסגסוגת עם מתכות אדמה נדירות (לדוגמה, ניאודימיום ופרסאודימיום) או תוריום. ניתן להשתמש בסגסוגות אלו בייצור מארזי מנוע לרכב, שלדות ומטוסי גוף. מגנזיום משמש לא רק בתעופה, הוא משמש גם לייצור סולמות, פלטפורמות מטען, שבילים ברציפים, מעליות ומסועים, בייצור ציוד אופטי וצילום.
סגסוגות מגנזיום נמצאות בשימוש נרחב בבניית מטוסים. עוד בשנת 1935 תוכנן בברית המועצות מטוס Sergo Ordzhonikidze, שהורכב מכמעט 80% מסגסוגות מגנזיום. המטוס הזה עבר בהצלחה את כל המבחנים, זה במשך זמן רבפעלו בתנאים קשים. כורים גרעיניים, רקטות, חלקי מנוע, מיכלי נפט ובנזין, גופי מכוניות, קרונות, אוטובוסים, גלגלים, פטישים, משאבות נפט, מקדחות פניאומטיות, קולנוע ומצלמות, משקפות - כל זה רשימה קצרה של חלקים, מכשירים ומכלולים, בייצור המשתמשים בסגסוגות מגנזיום.
למגנזיום תפקיד חשוב במטלורגיה. הוא משמש כחומר מפחית בייצור כמה מתכות יקרות ונדירות - טיטניום, ונדיום, זירקוניום, כרום. אם מגנזיום מוכנס לברזל יצוק מותך, הברזל היצוק משתנה מיד, כלומר. המבנה שלו משתפר והתכונות המכניות מתגברות. ניתן לייצר יציקות מברזל יצוק שונה כזה, שיחליף בהצלחה פרזול פלדה. במטלורגיה, מגנזיום משמש לניקוי חמצון סגסוגות ופלדה.
תרכובות מגנזיום רבות נמצאות גם בשימוש נרחב, במיוחד התחמוצת, הסולפט והקרבונט שלו.
מגנזיום בצורת מתכת טהורה והתרכובות הכימיות שלה (פרכלורט, ברומיד) משמשות לייצור סוללות גיבוי חשמליות חזקות מאוד (לדוגמה, תא גופרית-מגנזיום, תא מגנזיום-פרכלורט, תא נחושת-מגנזיום כלוריד, מגנזיום- תא ונדיום, תא עופרת-מגנזיום כלורי, יסוד כלוריד-כסף-מגנזיום וכו'), וכן יסודות יבשים (יסוד ביסמוט-מגנזיום, יסוד מנגן-מגנזיום וכו'). מקורות זרם חשמלי, שנוצרו על בסיס מגנזיום, נבדלים על ידי ערך גבוה למדי של מאפיין האנרגיה הספציפי, מתחי פריקה גבוהים. לאחרונה, במספר מדינות, הבעיה של יצירת סוללה נטענת עם חיי שירות ארוכים החריפה. נתונים אמפיריים אפשרו לנו לקבוע שהסיכויים העצומים לשימוש הרחב שלו (זמינות חומרי גלם, אנרגיה גבוהה, ידידותיות לסביבה) מספק מגנזיום.
הפקה
מגנזיום מתכת מתקבל בשתי דרכים: אלקטרוליטי ואלקטרו-תרמי (או מתכתרמי). כפי שמרמזים שמות השיטות, זרם חשמלי קיים בשני התהליכים. אבל במקרה השני, תפקיד החשמל מצטמצם רק לחימום מנגנון התגובה, בעוד תחמוצת מגנזיום, שהתקבלה ממינרלים, מופחתת על ידי אחד מהחומרים המפחיתים, למשל, אלומיניום, פחם, סיליקון. שיטה זו מבטיחה למדי, בשנים האחרונות נעשה בה שימוש יותר ויותר. למרות זאת, השיטה הראשונה נותרה השיטה התעשייתית העיקרית להשגת מגנזיום, כלומר. אלקטרוליטי.
מגנזיום מיוצר בכמויות גדולות על ידי אלקטרוליזה של התכה של תערובות של מגנזיום, נתרן ואשלגן כלוריים או על ידי הפחתה תרמית של סיליקון. התהליך האלקטרוליטי משתמש במגנזיום כלוריד מותך נטול מים MgCl2 (ב-750 מעלות צלזיוס) או (בטמפרטורה נמוכה יותר) מגנזיום כלוריד המולח בחלקו ומבודד ממי הים. אחוז המגנזיום כלוריד בהמסה זו הוא כ-5-8%. במקביל לירידה בריכוז, פוחתת גם תפוקת המגנזיום בזרם חשמלי, עם עלייה בריכוז עולה צריכת החשמל הנצרכת. התהליך מתרחש באמבטיות אלקטרוליטיות שהוכנו במיוחד. מגנזיום מותך צף אל פני האמבט, ומשם מוציאים אותו מדי פעם במצקת ואקום, ואז יוצקים מגנזיום לתבניות.
אחרי כל זה, מגנזיום מטוהר על ידי התכה מחדש עם שטפים, כמו גם על ידי התכה אזורית או סובלימציה בוואקום. ישנה אפשרות למגנזיום בשתי דרכים: סובלימציה בוואקום או התכה מחדש ושטפים. המשמעות של השיטה האחרונה ידועה: שטפים, כלומר. תוספים מיוחדים המקיימים אינטראקציה עם זיהומים, כתוצאה מכך, הופכים אותם לתרכובות המופרדות בקלות מכנית מהמתכת. על סובלימציה ואקום, כלומר. השיטה הראשונה דורשת ציוד הרבה יותר מתקדם, אולם בשיטה זו ניתן להשיג מגנזיום הרבה יותר טהור.
סובלימציה מתבצעת במכשירים מיוחדים תחת ואקום, אלו הם רטורטים גליליים מפלדה. "צ'רנובוי", כלומר. המתכת שעברה עיבוד ראשוני מונחת על החלק התחתון של רטורט כזה, ואז היא נסגרת, ולאחר מכן האוויר נשאב החוצה. לאחר מכן, לחמם החלק התחתוןמחזיר, בזמן הזה החלק העליון מקורר כל הזמן בעזרת אוויר חיצוני. פעולת הטמפרטורה הגבוהה משפיעה על העובדה שמגנזיום מתחיל להסתלבט, כלומר. לעבור למצב גזי, בעוד החומר עוקף את המצב הנוזלי. אדי מגנזיום עולים ומתחילים להתעבות על הקירות הקרים בחלק העליון של הרטורט. שיטה זו מאפשרת להשיג מגנזיום מתכתי טהור במיוחד, שתכולת המגנזיום בו עולה על 99.99%.
שיטות תרמיות לייצור מגנזיום דורשות דולומיט או מגנזיט כחומר גלם, שממנו מתקבלת תחמוצת MgO בהסתיידות. בתנורים סיבוביים או רטורים עם מחממי פחמן או גרפיט, תחמוצת זו מופחתת על ידי סיליקון למתכת (בשיטה הסיליקותרמית) או ל-Ca2 (בשיטת הקרביד-תרמית) בטמפרטורה של 1280-1300 מעלות צלזיוס, או עם פחמן ( עם השיטה הקרבותרמית) בטמפרטורה מעל 2100 מעלות צלזיוס. בתהליך הקרבותרמי האחרון (MgO + C = Mg + CO), נוצרת תערובת של פחמן חד חמצני ואדי מגנזיום, המתקררת במהירות בגז אינרטי במהלך יציאתו מהכבשן על מנת למנוע תגובה הפוכה של מגנזיום עם פחמן חד חמצני (CO).
תכונות גשמיות
מגנזיום הוא מתכת מבריקה, כסופה-לבנה, רקיעה וניתנת לגימור, ורכה יחסית. החוזק והקשיות של מגנזיום עבור דגימות יצוק הם מזעריים בשכיחות, גבוהים יותר עבור דגימות דחוסות. מגנזיום קל כמעט פי חמישה מנחושת ופי ארבעה וחצי קל יותר מברזל. אפילו, כפי שהיא מכונה, אלומיניום המתכת ה"מכונפת" כבדה פי אחד וחצי ממגנזיום.
נקודת ההיתוך של מגנזיום אינה גבוהה כמו של כמה מתכות אחרות והיא רק 650 מעלות צלזיוס, עם זאת, די קשה להמיס מגנזיום בתנאים רגילים: כאשר מחומם באווירת אוויר לטמפרטורה של 550 מעלות צלזיוס, מגנזיום. מתלקח ונשרף מיד עם להבה מסנוורת בהירה מאוד (תכונה זו של מגנזיום נמצאת בשימוש נרחב מאוד בייצור פירוטכניקה). כדי להצית את המתכת הזו, אתה רק צריך להביא אליה גפרור דולק; באווירה של כלור, המגנזיום מתחיל להתחמם גם תוך שמירה על טמפרטורת החדר. כאשר מגנזיום נשרף, כמות עצומה של חום וקרניים אולטרה סגולות מתחילות להשתחרר: ארבעה גרם של "דלק" זה מספיקים כדי להביא כוס מי קרח לרתיחה.
למגנזיום מתכתי יש משושה סריג קריסטל. נקודת הרתיחה של מגנזיום היא 1105 מעלות צלזיוס, צפיפות המתכת היא 1.74 גרם / סמ"ק (לכן, מגנזיום היא מתכת קלה מאוד, קלה יותר מסידן בלבד, כמו גם מתכות אלקליות). למגנזיום יש פוטנציאל אלקטרודה סטנדרטי Mg/Mg2+ של -2.37V. בין מספר פוטנציאלים סטנדרטיים, הוא ממוקם מול אלומיניום ומאחורי נתרן. הרדיוס האטומי של מגנזיום הוא 1.60Å והרדיוס היוני הוא Mg2+ 0.74Å.
פני השטח של מגנזיום מכוסים תמיד בסרט תחמוצת צפוף של תחמוצת MgO, אשר בתנאים רגילים מגן על המתכת מפני הרס. רק כאשר הוא מחומם לטמפרטורות מעל 600 מעלות צלזיוס הוא מתחיל להישרף באוויר. מגנזיום שורף הפולט אור בהיר, אשר בהרכבו הספקטרלי קרוב לשמש. לכן צלמים באור נמוך נהגו לצלם לאור סרט מגנזיום בוער.
המוליכות התרמית של מתכת בטמפרטורת החדר של 20 מעלות צלזיוס היא 156 W/(m.K). מגנזיום טהור מאוד הוא רקיע, הוא לחוץ היטב, המתכת מצוינת לחיתוך ולגלגול. קיבולת החום הסגולית של המתכת (בטמפרטורת החדר 20 מעלות צלזיוס) היא 1.04 103 J/(kg K), או 0.248 cal/(g°C).
עבור מגנזיום, מקדם ההתפשטות התרמית (בטווח של 0 עד 550 מעלות צלזיוס) נקבע על ידי המשוואה 25.0 10-6 + 0.0188 t. למתכת יש התנגדות חשמלית ספציפית (בטמפרטורת חדר 20 מעלות צלזיוס) השווה ל-4.5 10-8 אוהם מ' (4.5 μΩ ס"מ). מגנזיום הוא מתכת פרמגנטית, הרגישות המגנטית הספציפית שלה היא +0.5·10-6.
מגנזיום הוא מתכת רקיעה ורכה יחסית, התכונות המכניות של המגנזיום תלויות במידה רבה בשיטת העיבוד של מתכת זו. לדוגמה, בטמפרטורת חדר של 20 מעלות צלזיוס, ניתן לאפיין את המאפיינים של מגנזיום מעוות ויצוק, בהתאמה, על ידי האינדיקטורים הבאים: קשיות Brinell 35.32 107 n/m2 (30 ו-36 kgf/mm2) ו-29.43 107, תשואה חוזק 8.83 107 n/m2 (2.5 ו-9.0 kgf/mm2) ו-2.45 107, חוזק מתיחה 19.62 107 n/m2 (11.5 ו-20.0 kgf/mm2) ו-11.28 107, התארכות 11.05% ו-11.05.
לחץ אדי מגנזיום (במ"מ כספית) הוא:
- - 0.1 (ב-510°C)
- - 1 (ב-602 מעלות צלזיוס)
- - 10 (ב-723 מעלות צלזיוס)
- - 100 (ב-892 מעלות צלזיוס)
- - 0.983 (ב-25°C)
- - 1.6 (ב-100 מעלות צלזיוס)
- - 1.31 (ב-650 מעלות צלזיוס)
האנטלפיה הסטנדרטית של היווצרות היא ΔH (298 K, kJ/mol): 0 (t) ואנרגיית היווצרות הסטנדרטית של Gibbs היא ΔG (298 K, kJ/mol): 0 (t). האנטרופיה הסטנדרטית S של היווצרות היא (298 K, J/mol K): 32.7 (t), בעוד קיבולת החום המולארית הסטנדרטית של מגנזיום Cp (298 K, J/mol K) היא 23.9 (t). האנטלפיה של התכה של המתכת ΔHm (kJ/mol) היא 9.2, והאנטלפיה של ΔHboil רותח (kJ/mol) היא 131.8.
תכונות כימיות
פני השטח של מגנזיום מכוסים תמיד בסרט תחמוצת צפוף של תחמוצת MgO, אשר בתנאים רגילים מגן על המתכת מפני הרס. רק כאשר הוא מחומם לטמפרטורות מעל 600 מעלות צלזיוס הוא מתחיל להישרף באוויר. מגנזיום שורף הפולט אור בהיר, אשר בהרכבו הספקטרלי קרוב לשמש. לכן צלמים באור נמוך נהגו לצלם לאור סרט מגנזיום בוער. במהלך הבעירה של מגנזיום באוויר, מתחילה להיווצר אבקה לבנה רופפת של תחמוצת MgO:- 2Mg + O2 = 2MgO.
- 3Mg + N2 = Mg3N2.
- Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2.
- 2Mg + CO2 = 2MgO + C.
יכולתו של המגנזיום להמשיך ולבער גם באווירה של פחמן דו חמצני וגם במים מסבכת מאוד את הניסיונות לכיבוי שריפות שבהן מתחילים לבעור מבנים העשויים מגנזיום או סגסוגות שלו.
MgO - תחמוצת מגנזיום, היא אבקה לבנה רופפת שאינה מגיבה עם מים. פעם זה נקרא מגנזיה שרופה או פשוט מגנזיה. לתחמוצת זו יש את התכונות החשובות ביותר, היא מגיבה עם מגוון חומצות, למשל:
- MgO + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + H2O.
- 2NaOH + MgSO4 = Mg(OH)2 + Na2SO4.
כי תחמוצת מגנזיום באינטראקציה עם מים אינה יוצרת אלקליות, ולבסיס Mg (OH) 2 אין תכונות אלקליות, מגנזיום אינו שייך למתכות אדמה אלקליין, בניגוד ליסודות מקבוצתו כמו סידן, סטרונציום בריום.
מגנזיום מתכתי מגיב עם הלוגנים בטמפרטורת החדר, כגון ברום:
- Mg + Br2 = MgBr2.
- Mg + S = MgS.
- Mg2C3 + 4Н2О = 2Mg(OH)2 + С3Н4.
לכן Mg2C3 מכונה לעתים קרובות מגנזיום פרופילן.
להתנהגות של מגנזיום יש תכונות דומות להתנהגות של מתכת אלקלית כמו ליתיום (לדוגמה, הדמיון האלכסוני של אלמנטים בטבלה של דמיטרי איבנוביץ' מנדלייב). גם מגנזיום וגם ליתיום מגיבים עם חנקן (מגנזיום מגיב עם חנקן לאחר חימום), והתוצאה היא היווצרות מגנזיום ניטריד:
- 3Mg + N2= Mg3N2.
- Mg3N2 + 6H2O \u003d 3Mg (OH) 2 + 2NH3.
במגנזיום, הדמיון לליתיום מתבטא גם בכך שמגנזיום קרבונט MgCO3 ומגנזיום פוספט Mg3 (PO4) 2 במים אינם מסיסים בצורה גרועה, בדיוק כמו מלחי ליתיום המקבילים לתרכובות אלו.
מגנזיום מקרב את הסידן לעובדה שנוכחות ביקרבונטים מסיסים של יסודות אלו במים משפיעה על קשיות המים. הקשיות הנגרמת על ידי Mg(HCO3)2 - מגנזיום ביקרבונט היא זמנית. בתהליך הרתיחה, מגנזיום ביקרבונט מתפרק, וכתוצאה מכך משקע הקרבונט העיקרי שלו - (MgOH) 2CO3 - מגנזיום הידרוקסוקרבונט:
- 2Mg(HCO3)2 = (MgOH)2CO3 + 3CO2 + H2O