História do magnésio, estrutura, propriedades, reações, usa

Ele magnésio É um alcalino -metal que pertence ao grupo 2 da tabela periódica. Seu número atômico é 12 e é representado com o símbolo químico MG. É o oitavo elemento mais abundante na crosta terrestre, cerca de 2,5% do mesmo.

Este metal, como seus pimentões e metais alcalinos, não é encontrado na natureza em um estado nativo, mas é combinado com outros elementos para formar numerosos compostos presentes em rochas, água do mar e salmoura.

Objetos diários feitos com magnésio. Fonte: Wikipedia Firetwister.

O magnésio faz parte de minerais como dolomita (carbonato de cálcio e magnésio), magnésita (carbonato de magnésio), carnalita (cloreto de magnésio e hexa -hidrato de potássio), brucita (hidróxido de magnésio) e em silicatos como talco e talento o olivino.

Sua fonte natural mais rica para sua extensão é o mar que tem uma abundância de 0,13%, embora o Great Salt Lake (1,1%) e o Mar Morto (3,4%) tenha uma concentração de maior magnésio. Existem salmuelas com um alto teor, que é concentrado pela evaporação.

O nome do magnésio provavelmente deriva de Magnesita, encontrado na magnésia, na região de Tessália, região antiga da Grécia. Embora tenha sido apontado que a magnetita e o manganês foram encontrados na mesma região.

O magnésio reage fortemente com oxigênio a temperaturas acima de 645 ºC. Enquanto isso, o pó de magnésio queima em ar seco, emitindo uma intensa luz branca. Por esse motivo, foi usado como fonte de luz na fotografia. Atualmente, esta propriedade ainda é usada em pirotecnia.

É um elemento primário para seres vivos. Sabe -se que é um cofator para mais de 300 enzimas, incluindo várias enzimas de glicólise. Este é um processo vital para seres vivos para o relacionamento com a produção de ATP, a principal fonte de energia celular.

Também faz parte de um complexo semelhante ao hemo da hemoglobina, presente na clorofila. Este é um pigmento que intervém na realização da fotossíntese.

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História

Reconhecimento

Joseph Black, um químico escocês, em 1755 o reconheceu como um elemento, demonstrando experimentalmente que era diferente de cálcio, metal com o qual eles o confundiram.

Nesse sentido, Black escreveu: "Vemos por experimento que a magnésia alba (carbonato de magnésio) é um composto de uma terra peculiar e ar fixo".

Isolamento

Em 1808, Sir Humprey Davy conseguiu isolá -lo usando eletrólise para produzir um amálgama de magnésio e mercúrio. Ele conseguiu eletroliando seu sal de sulfato úmido com o uso de mercúrio como cátodo. Posteriormente, ele evaporou o Mercúrio de La Malgama, aquecendo, deixando o resíduo de magnésio.

PARA. Bussy, um cientista francês, conseguiu produzir o primeiro magnésio metálico em 1833. Para fazer isso, Bussy produziu a redução do cloreto de magnésio fundido com potássio metálico.

Em 1833, o cientista britânico Michael Faraday usou pela primeira vez a eletrólise do cloreto de magnésio para o isolamento deste metal.

Produção

Em 1886, a empresa alemã de alumínio e o magnésio de Hemelingen usou a eletrólise carnalita (MGCL₂· KCl · 6h₂O) derretido para produzir magnésio.

Hemelingen, associado ao Farbe Industrial Complex (IG Farben), conseguiu desenvolver uma técnica para produzir grandes quantidades de cloreto de magnésio fundido para enviá -lo à eletrólise para a produção de magnésio e cloro.

Durante a Segunda Guerra Mundial, a Dow Chemical Company (EUA) e o Magnésio Elektron Ltd (Reino Unido) começaram a redução eletrolítica na água do mar; Pumaada de Galveston Bay, Texas e no Mar do Norte a Hartlepool, Inglaterra, para a produção de magnésio.

Ao mesmo tempo, em Ontário (Canadá), uma técnica é criada para produzi -la com base no processo L. M. PIDGEON. A técnica consiste na redução térmica de óxido de magnésio com silicatos em retornos de ignição externos.

Estrutura eletrônica de magnésio e configuração

O magnésio cristaliza em uma estrutura hexagonal compacta, onde cada um de seus átomos é cercado por doze vizinhos. Isso o torna denso que outros metais, como lítio ou sódio.

Sua configuração eletrônica é [ne] 3s², Com dois elétrons de valência e dez em camada interna. Ao ter um elétron adicional em comparação com o sódio, sua ligação metálica se torna mais forte.

Isso ocorre porque o átomo é menor e seu núcleo tem mais um próton; Portanto, eles exercem um efeito maior da atração nos elétrons dos átomos vizinhos, o que contrai as distâncias entre eles. Além disso, como existem dois elétrons, a banda 3S resultante está cheia e é capaz de sentir ainda mais a atração dos núcleos.

Pode atendê -lo: elemento químico

Então, os átomos de MG acabam sentando um denso cristal hexagonal e com uma forte ligação metal. Isso explica seu ponto de fusão muito maior (650 ° C) do que o sódio (98 ºC).

Todos os 3s orbitais de todos os átomos e seus doze vizinhos se sobrepõem em todas as direções dentro do vidro, e os dois elétrons vão enquanto outros dois vêm; Então, sem cátions MG pode originar²⁺.

Números de oxidação

O magnésio pode perder dois elétrons quando formar compostos e permanecer como o cátion MG²⁺, que é isoletrônico a nobre gás neon. Ao considerar sua presença em qualquer composto, o número de oxidação do magnésio é +2.

Por outro lado, e embora menos comum, o cátion Mg pode ser formado⁺, que perdeu apenas um de seus dois elétrons e é isoletrônico para sódio. Quando sua presença é assumida em um composto, diz -se que o magnésio tem um número de oxidação de +1.

Propriedades

Aparência física

Sólido branco brilhante em seu estado mais puro, antes de oxidar ou reagir com ar molhado.

Massa atômica

24.304 g/mol.

Ponto de fusão

650 ºC.

Ponto de ebulição

1.091 ºC.

Densidade

1.738 g/cm³ à temperatura ambiente. E 1.584 g/cm³ à temperatura de fusão; isto é, a fase líquida é menos densa que a sólida, como na grande maioria dos compostos ou substâncias.

Calor de fusão

848 kJ/mol.

Calor de vaporização

128 kJ/mol.

Capacidade calórica molar

24.869 J/(mol · k).

Pressão de vapor

A 701 K: 1 Pa; isto é, sua pressão de vapor é muito baixa.

Eletro-negatividade

1.31 na escala Pauling.

Energia de ionização

Primeiro nível de ionização: 1.737,2 kJ/mol (mg⁺ gasoso)

Segundo nível de ionização: 1.450,7 kJ/mol (mg²⁺ Gasoso e requer menos energia)

Terceiro nível de ionização: 7.732,7 kJ/mol (mg³⁺ Gasoso e requer muita energia).

Rádio atômico

160 pm.

Rádio covalente

141 ± 17 pm

Volume atômico

13,97 cm³/mol.

Expansão térmica

24,8 µm/m · k a 25 ° C.

Condutividade térmica

156 com m · k.

Resistividade elétrica

43,9 Nω · m a 20 ºC.

Condutividade elétrica

22,4 × 10⁶ S · cm³.

Dureza

2,5 na escala MOHS.

Nomenclatura

O magnésio metálico não tem outros nomes atribuídos. Seus compostos, porque na maioria eles têm um número de oxidação de +2, são mencionados usando a nomenclatura de estoque sem a necessidade de expressar o referido número entre parênteses.

Por exemplo, o MGO é óxido de magnésio e sem óxido de magnésio (II). De acordo com a nomenclatura sistemática, o composto anterior se torna: monóxido de magnésio e monóxido não -monomagnesio.

O mesmo acontece do lado da nomenclatura tradicional que no estoque de nomenclatura: os nomes dos compostos terminam da mesma maneira; isto é, com o sufixo -ico. Assim, o MGO é óxido magnético, de acordo com esta nomenclatura.

Do resto, os outros compostos podem ou não ter nomes comuns ou mineralógicos, ou consistir em moléculas orgânicas (compostos organomagnésios), cuja nomenclatura depende da estrutura molecular e dos substituintes alquilicais (r) ou arlic (Ar) (Ar).

Em relação aos compostos Organomagnesium, quase todos são reagentes de Grignard com a fórmula geral RMGX. Por exemplo, Brmgch₃ É o brometo de magnésio do metílio. Observe que a nomenclatura não parece tão complicada em um primeiro contato .

Formas

Ligas

O magnésio é usado em ligas porque é um metal leve, sendo usado principalmente em ligas de alumínio, o que melhora as características mecânicas deste metal. Também tem sido usado em ligas com ferro.

No entanto, ele recusou seu uso em ligas devido à sua tendência a funcionar em altas temperaturas.

Minerais e compostos

Devido à sua reatividade, não é encontrado no córtex da Terra em uma forma nativa ou elementar. Em vez disso, faz parte de vários compostos químicos, localizados em cerca de 60 minerais conhecidos.

Entre os minerais de magnésio mais comuns estão:

-Dolomita, um carbonato de cálcio e magnésio, MGCO₃·Ladrão₃

-Magnesita, um carbonato de magnésio, caco₃

-Brucita, um hidróxido de magnésio, mg (oh)₂

-Carnalita, um cloreto de magnésio e potássio, MGCL₂· Kcl · h₂QUALQUER.

Além disso, pode ser na forma de outros minerais como:

-Kieserita, um sulfato de magnésio, MGSO₄· H₂QUALQUER

-Forsterita, um silicato de magnésio, mgsio₄

-Cristil ou amianto, outro silicato de magnésio, mg₃Sim₂QUALQUER₅(OH)₄

-Talc, Mg₃Sim₁₄QUALQUER₁₁₀(OH)₂.

Isótopos

O magnésio é encontrado na natureza como uma combinação de três isótopos naturais: ²⁴Mg, com 79% de abundância; ²⁵Mg, com 11% de abundância; e ele ²⁶Mg, com 10% de abundância. Além disso, existem 19 isótopos radioativos artificiais.

Artigo biológico

Glicolise

Magnésio é um elemento essencial para todos os seres vivos. Os seres humanos têm uma ingestão diária de 300 - 400 mg de magnésio. Seu conteúdo corporal está entre 22 e 26 g, em um ser humano adulto, concentrado principalmente no esqueleto ósseo (60%).

Pode atendê -lo: turbidimetria

A glicólise é uma sequência de reações nas quais a glicose é transformada em ácido pirúvico, com uma produção líquida de 2 moléculas ATP. O piruvato de quinase, a hexoquinase e a fosfofrofrução da quinase, são enzimas, entre outras, da glicólise que usam MG como ativador.

DNA

O DNA é formado por duas cadeias nucleotídicas que carregaram grupos fosfato carregados negativamente em sua estrutura; Portanto, as cadeias de DNA experimentam repulsão eletrostática. Íons Na⁺, K⁺ e mg²⁺, Neutralizar cargas negativas, evitando a dissociação de correntes.

ATP

A molécula ATP possui grupos de fosfato com átomos de oxigênio carregados negativamente. Entre os átomos de oxigênio vizinhos, há uma repulsão elétrica que pode dividir a molécula ATP.

Isso não acontece porque o magnésio interage com os átomos de oxigênio vizinhos, formando um queijo. Dizem que o ATP-MG é a forma ativa de ATP.

Fotossíntese

O magnésio é essencial para a fotossíntese, processo central no uso de energia por plantas. Faz parte da clorofila, que apresenta dentro de uma estrutura semelhante ao grupo da bainha de hemoglobina; Mas com um átomo de magnésio no centro em vez de um ferro.

A clorofila absorve energia luminosa e a usa na fotossíntese para converter dióxido de carbono e glicose e dióxido de oxigênio. Glicose e oxigênio são posteriormente usados ​​na produção de energia.

Organismo

Uma diminuição na concentração de magnésio plasmática está associada a espasmos musculares; doenças cardiovasculares, como hipertensão; diabetes, osteoporose e outras doenças.

O íon magnésio intervém na regulação do funcionamento dos canais de cálcio nas células nervosas. Em altas concentrações bloqueiam o canal de cálcio. Pelo contrário, uma diminuição no cálcio produz uma ativação nervosa, permitindo que o cálcio entre as células.

Isso explicaria o espasmo e a contração das células musculares das paredes dos principais vasos sanguíneos.

Onde está e produção

O magnésio não é encontrado na natureza em um estado elementar, mas faz parte de aproximadamente 60 minerais e numerosos compostos, localizados no mar, rochas e salmueras.

O mar tem uma concentração de magnésio de 0,13%. Devido à sua extensão, o mar é o principal reservatório mundial do magnésio. Outros reservatórios de magnésio são o Great Salt Lake (EUA), com uma concentração de 1,1%de magnésio, e o Mar Morto, com uma concentração de 3,4%.

Dolomita e minerais de magnésio magnésio são extraídos de suas veias usando métodos tradicionais de mineração. Enquanto isso, nas soluções carnalitas são usadas que permitem que os outros sais vêm para a superfície, mantendo o carnalita em segundo plano.

As salmuelas contendo magnésio estão concentradas em lagoas usando aquecimento solar.

O magnésio é obtido por dois métodos: eletrólise e redução térmica (processo de pidgeon).

Eletrólise

Nos processos de eletrólise, sais fundidos contendo ou cloreto de magnésio anidro, são usados ​​cloreto de magnésio parcialmente desidratado, cloreto de magnésio anidro, ou anidra mineral carnalita. Em algumas circunstâncias para evitar a contaminação de carnalita natural, é usado artificial.

Você também pode obter cloreto de magnésio seguindo o procedimento projetado pela empresa Dow. A água é misturada em um floculador com o minério de dolomita ligeiramente calcinado.

O cloreto de magnésio presente na mistura é transformado em mg (oh)₂ pela adição de hidróxido de cálcio, de acordo com a seguinte reação:

Mgcl₂    +     CA (OH)₂    → mg (oh)₂       +        CACL₂

O hidróxido de magnésio precipitado é tratado com ácido clorídrico, produzindo magnésio e cloreto de água, de acordo com o esquema de reação química:

Mg (oh)₂     +       2 hcl → mgcl₂     +       2 h₂QUALQUER

Em seguida, o cloreto de magnésio é submetido a um processo de desidratação para atingir 25% de hidratação, completando a desidratação durante o processo de fundição. A eletrólise é realizada a uma temperatura que varia entre 680 a 750 ºC.

Mgcl₂      → mg+cl₂

O cloro diatômico é gerado no ânodo e flutua de magnésio fundido no topo dos sais, onde é coletado.

Redução térmica

Cristais de magnésio depositados com seus vapores. Fonte: Warut Roonguthai [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)] No processo de Pidgeon, o solo e a dolomita calcinada são misturados com ferrosilicio finamente moídos e colocados em níquel-cromo cilíndrico-hydro. Os reflexos são colocados dentro de um forno e estão em série com capacitores localizados fora do forno.

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A reação ocorre a uma temperatura de 1200 ºC e a uma baixa pressão de 13 pa. Cristais de magnésio se retiram de condensadores. A escória produzida é coletada do fundo dos retornos.

2 CAO +2 MGO +SI → 2 mg (gás) +CA₂SiO₄ (Dejetos humanos)

Os óxidos de cálcio e magnésio são produzidos pela calcinação de carbonatos de cálcio e magnésio presentes em dolomita.

Reações

O magnésio reage vigorosamente com os ácidos, especialmente com oxácidos. Sua reação com ácido nítrico produz nitrato de magnésio, mg (não₃)₂. Da mesma maneira que reage com o ácido clorídrico para produzir magnésio e cloreto de gás hidrogênio.

O magnésio não reage com álcalis, como hidróxido de sódio. À temperatura ambiente, uma camada de óxido de magnésio é coberta, insolúvel em água, o que o protege da corrosão.

Formar compostos químicos, entre outros elementos, com cloro, oxigênio, nitrogênio e enxofre. É altamente reativo com oxigênio em altas temperaturas.

Formulários

- Magnésio elementar

Ligas

Ligas de magnésio foram usadas em aviões e carros. Estes últimos têm como requisito para o controle de emanações de gases de poluentes, uma redução no peso dos veículos automotores.

As aplicações de magnésio são baseadas em seu baixo peso, alta resistência e facilidade de ligas de fabricação. As aplicações incluem ferramentas manuais, artigos esportivos, câmeras, eletrodomésticos, quadros de bagagem, peças de carro, artigos para a indústria aeroespacial.

As ligas de magnésio também são usadas na fabricação de aeronaves espaciais, foguetes e satélites, bem como fotogravura.

Metalurgia

O magnésio é adicionado em pequena quantidade ao ferro branco fundido, o que melhora a resistência e a maleabilidade do mesmo. Além disso, o magnésio misturado com cal é injetado em ferro de forno alto líquido, melhorando as propriedades mecânicas do aço.

Magnésio intervém na produção de titânio, urânio e hafnio. Ele atua como um agente redutor no tetracloreto de titânio, no processo de Kroll, para originar o titânio.

Eletroquímica

O magnésio é usado em uma pilha seca, agindo como ânodo e cloreto de prata como o cátodo. Quando o magnésio é colocado em contato elétrico com aço na presença de água, está corrondo de maneira sacrificial, deixando aço intacto.

Esse tipo de proteção de aço está presente em navios, tanques de armazenamento, aquecedores de água, estruturas de ponte, etc.

Pirotecnia

Magnésio em poeira ou tiras queimam, emitindo uma luz branca muito intensa. Esta propriedade tem sido usada em pirotecnia militar para produzir incêndios ou iluminação através de explosões.

Seu sólido finamente dividido tem sido usado como um componente de combustível, especialmente em hélices sólidas para foguetes.

- Compostos

Carbonato de Magnésio

É usado como isolador térmico para caldeiras e tubos. Sendo higroscópico e solúvel em água, é usado para impedir que o sal comum seja compacto em agitadores de sal e não flui corretamente durante o tempero alimentar.

Hidróxido de magnésio

Tem aplicação como retardador de incêndio. Dissolvido em água forma o leite bem conhecido da magnésia, suspensão esbranquiçada que foi usada como antiácido e laxante.

Cloreto de magnésio

É usado na fabricação de cimento para pisos de alta resistência, bem como aditivo na fabricação têxtil. Além disso, é usado como um floculante de leite de soja para a produção do tofu.

Óxido de magnésio

É usado na fabricação de tijolos refratários para resistir a altas temperaturas e como isolador térmico e elétrico. Também é usado como laxante e antiácido.

Sulfato de magnésio

É usado industrialmente para fazer cimento e fertilizantes, bronzeados e tingidos. Também é um dessecante. Epsom sal, mgso₄· 7h₂Ou, é usado como um purgativo.

- Minerais

talco

Você tem como padrão de dureza mais baixa (1) na escala MOHS. Serve como preenchimento de papel e fabricação de papelão, além de impedir a irritação e a hidratação da pele. É usado na fabricação de materiais resistentes ao calor e como a base de muitos cosméticos usam pós.

CRISTYL ou amianto

Foi usado como isolador térmico e na indústria da construção para fabricação de telhados. Atualmente, não é usado porque são suas fibras carcinogênicas pulmonares.

Referências

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