Magnesium (Mg), chemisches Element, eines der Erdalkalimetalle der Gruppe 2 (IIa) des Periodensystems und das leichteste Strukturmetall. Seine Verbindungen sind in der Konstruktion und in der Medizin weit verbreitet, und Magnesium ist eines der Elemente, die für das gesamte zelluläre Leben wesentlich sind.
Alkalisches Erdmetall
sind Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba) und Radium (Ra).
Elementeigenschaften
| Ordnungszahl | 12 |
|---|---|
| atomares Gewicht | 24.305 |
| Schmelzpunkt | 650 ° C (1.202 ° F) |
| Siedepunkt | 1.090 ° C (1.994 ° F) |
| spezifisches Gewicht | 1,74 bei 20 ° C (68 ° F) |
| Oxidationszustand | +2 |
| Elektronenkonfiguration | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 |
Vorkommen, Eigenschaften und Verwendungen
Ursprünglich durch Verbindungen wie Bittersalz (das Sulfat), Magnesia oder Magnesia alba (das Oxid) und Magnesit (das Carbonat) bekannt, kommt das silberweiße Element selbst in der Natur nicht frei vor. Es wurde erstmals 1808 von Sir Humphry Davy isoliert, der das Quecksilber aus einem Magnesiumamalgam verdampfte, das durch Elektrolyse einer Mischung aus feuchter Magnesia und Quecksilberoxid hergestellt wurde. Der Name Magnesium stammt von Magnesia, einem Bezirk in Thessalien (Griechenland), in dem das Mineral Magnesia alba erstmals gefunden wurde.
Magnesium ist das achthäufigste Element in der Erdkruste (etwa 2,5 Prozent) und nach Aluminium und Eisen das dritthäufigste Strukturmetall. Seine kosmische Häufigkeit wird auf 9,1 × 10 5 Atome geschätzt (auf einer Skala, auf der die Häufigkeit von Silizium = 10 6 Atome beträgt). Es kommt als Carbonate vor - Magnesit, MgCO 3 und Dolomit, CaMg (CO 3) 2 - und in vielen gängigen Silikaten, einschließlich Talk, Olivin und den meisten Arten von Asbest. Es wird auch als Hydroxid (Brucit), Chlorid (Carnallit, KMgCl 3 · 6H 2 O) und Sulfat (Kieserit) gefunden. Es ist in Mineralien wie Serpentin, Chrysolith und Meerschaum verteilt. Meerwasser enthält etwa 0,13 Prozent Magnesium, hauptsächlich als gelöstes Chlorid, das seinen charakteristischen bitteren Geschmack verleiht.
Magnesium wird kommerziell durch Elektrolyse von geschmolzenem Magnesiumchlorid (MgCl 2) hergestellt, das hauptsächlich aus Meerwasser verarbeitet wird, und durch direkte Reduktion seiner Verbindungen mit geeigneten Reduktionsmitteln - z. B. durch Reaktion von Magnesiumoxid oder kalziniertem Dolomit mit Ferrosilicium (Pidgeon-Verfahren).. (Siehe Magnesiumverarbeitung.)
Zu einer Zeit wurde Magnesium für fotografische Blitzbänder und Pulver verwendet, weil es in fein verteilter Form mit einem intensiven weißen Licht an der Luft brennt; es findet immer noch Anwendung in explosiven und pyrotechnischen Geräten. Aufgrund seiner geringen Dichte (nur zwei Drittel der von Aluminium) hat es in der Luft- und Raumfahrtindustrie umfangreiche Verwendung gefunden. Da das reine Metall jedoch eine geringe strukturelle Festigkeit aufweist, wird Magnesium hauptsächlich in Form von Legierungen verwendet - hauptsächlich mit 10 Prozent oder weniger Aluminium, Zink und Mangan -, um seine Härte, Zugfestigkeit und Fähigkeit zum Gießen und Schweißen zu verbessern und bearbeitet. Bei den Legierungen werden alle Gieß-, Walz-, Extrudier- und Schmiedetechniken angewendet, und die weitere Herstellung der resultierenden Folie, Platte oder Extrusion erfolgt durch normale Umform-, Füge- und Bearbeitungsvorgänge. Magnesium ist das am einfachsten zu bearbeitende Baumetall und wurde häufig verwendet, wenn eine große Anzahl von Bearbeitungsvorgängen erforderlich ist. Magnesiumlegierungen haben eine Reihe von Anwendungen: Sie werden für Teile von Flugzeugen, Raumfahrzeugen, Maschinen, Automobilen, tragbaren Werkzeugen und Haushaltsgeräten verwendet.
Die thermische und elektrische Leitfähigkeit von Magnesium und sein Schmelzpunkt sind denen von Aluminium sehr ähnlich. Während Aluminium von Alkalien angegriffen wird, aber gegen die meisten Säuren beständig ist, ist Magnesium gegen die meisten Alkalien beständig, wird jedoch von den meisten Säuren leicht angegriffen, um Wasserstoff freizusetzen (Chrom- und Flusssäure sind wichtige Ausnahmen). Bei normalen Temperaturen ist es aufgrund der Bildung einer dünnen Oxidschutzhaut in Luft und Wasser stabil, wird jedoch von Dampf angegriffen. Magnesium ist ein starkes Reduktionsmittel und wird zur Herstellung anderer Metalle aus ihren Verbindungen (z. B. Titan, Zirkonium und Hafnium) verwendet. Es reagiert direkt mit vielen Elementen.
Magnesium kommt in der Natur als Mischung aus drei Isotopen vor: Magnesium-24 (79,0 Prozent), Magnesium-26 (11,0 Prozent) und Magnesium-25 (10,0 Prozent). Neunzehn radioaktive Isotope wurden hergestellt; Magnesium-28 hat mit 20,9 Stunden die längste Halbwertszeit und ist ein Beta-Emitter. Obwohl Magnesium-26 nicht radioaktiv ist, ist es das Tochternuklid von Aluminium-26, das eine Halbwertszeit von 7,2 × 10 5 Jahren hat. Bei einigen Meteoriten wurden erhöhte Magnesium-26-Spiegel gefunden, und das Verhältnis von Magnesium-26 zu Magnesium-24 wurde zur Bestimmung ihres Alters verwendet.
Zu den Top-Magnesiumproduzenten im zweiten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts gehörten China, Russland, die Türkei und Österreich.
