Властивості магнію

МАГНИЙ. [Magnesium; від назв. місцевості Магнезія в стародавній Греції], Mg – хім. елемент II групи періодичної системи елементів; ат. н. 12, ат. м. 24,305. Сріблясто-білий метал. У з’єднаннях виявляє ступінь окислення +2. Природний М. складається з стабільних ізотопів 24Mg (78,60%), 26Mg (10,11%) і 26Mg (11,29%). Відомо п`ять радіоактивних ізотопів. Вперше М. виділив (+1808) англ. хімік і фізик Г. Деві. Металевий M. отримав (1829) франц. хімік А. Бюсси дією парів калію на розплавлений хлорид магнію.
Пром. произ-во М. електролітичним способом почалося в Німеччині наприкінці 19 в. М.прінадлежіт до числа елементів, найбільш поширених в земній корі. Його зміст близько 2,4%. У вільному вигляді в природі не зустрічається, знаходиться у вигляді сполук – силікатів, хлоридів, карбонатів і сульфатів. Для произова М. використовують гл. обр. магнезит, доломіт і карналіт. Великі запаси М. у вигляді хлористих солей містяться в морській і солоній воді озер. Кристалічна решітка М. гексагональна щільноупакована з періодами (температура 25 ° С) а = 3,2030 А і с = 5, 2 002 А; ат. радіус для координаційного числа 12 дорівнює 1,60 А, іонний радіус Mg2 + дорівнює 0,74 А. Щільність (т-ра 20 ° С) 1,74 г / см3, в рідкому стані (т-ра 700 ° С); 1,54 г / см3; tпл 650 ° С; tкип +1107 ° С; питома теплоємність (т-ра 20- 100 ° С)] 0,246 кал / г • град; температурний коефіцієнт лінійного розширення (температура 25 ° С) 26 • 10 • 6 град-1; питомий електричний опір (т-ра 20 ° С) 4,47 • 10 ом • см.
Металевий M. парамагнитен. Межа міцності в литому стані 12,0, в деформованому 20,0 кгс / мм2; межа плинності в литому стані 3,0, в деформованому 9,0 кгс / мм2; відносне подовження в литому стані 8,0, в деформованому 12,0%; НВ в литому стані 30,0, в деформованому 36,0; модуль норм, пружності +4500 кгс / мм2, модуль зсуву +1820 кгс / мм2. Межа втоми відпаленого M. при базі 5 • 108 дорівнює 6,3 кгс / мм2. Міцнісні св-ва М. підвищують нагартовка. М.- хімічно активний метал. На повітрі окислюється з утворенням на поверхні окисної плівки з MgO. Дистильована холодна вода на М. майже не діє. Киплячу воду М. розкладає енергійно. У морській і мінер, воді руйнується. У водних розчинах більшості мінеральних кислот розчиняється.
Стійок в розчинах плавикової і хромової к-т, соди, їдких лугів, а також в бензині, гасі і мінер, маслах, внаслідок чого може бути ісдоль-зовано для виготовлення трубопроводів, баків і цистерн для перевезення і зберігання цих рідин. М. розчиняє у великих кількостях водень. При т-рі кристалізації в рідкому М. розчиняється близько 50 см3 / 100 г водню, а в твердому близько 20 см3 / lOO г. При т-рі 500- 600 ° С магній вступає у взаємодію з сіркою, утворюючи сульфід магнію, при т -ре 660-700 ° С – з азотом, утворюючи нітрид магнію. З багатьма металами утворює тверді розчини і хім. з’єднання. Мідь, залізо і нікель сильно знижують його корозійну стійкість. Тому вміст заліза в технічному М. не повинно перевищувати 0,040, міді 0,005 і нікелю 0,001%. Вміст натрію не повинно перевищувати 0,01, а калію 0,005%, Введення невеликої кількості берилію (0,005 – 0,02%) майже повністю виключає його займання при нагріванні на повітрі до точки плавлення, сильно знижує окислюваність при плавці і лиття. Цирконій сильно подрібнює зерно М., підвищує хутро. св-ва і корозійну стійкість.
Для захисту від корозії на поверхню М. наносять найтонші окисні плівки або лакофарбові покриття. Хороші результати дає покриття епоксидними плівками. Металевий М. отримують електролітичним (близько 70% загального произова) і термічними (близько 30%) способами. Електролітичний спосіб полягає в отриманні хлориду М. з вихідної сировини і його електролізі. Термічні способи (силікотермічеським, карбідо-термічний) полягають у відновленні М. з обпаленої магнезиту або доломіту. Первинний М., отриманий електролізом або термічними способами, піддають рафінуванню. Розроблено також способи одержання більш чистого М., що дозволило підвищити пластичність і корозійну стійкість металу і сплавів на його основі. Пластичність М. мала. Обробку М. тиском проводять при підвищеній т-рі. Пресування М. і його сплавів здійснюють кричи т 300-480 ° С (залежно від складу сплаву) з невеликими швидкостями – 0,5 – 3 м / хв, прокатку проводять при т-рі вище 34 ° С і закінчують при т-рі 225-250 ° С. Холодну прокатку ведуть з проміжними відпалу. Для кування і штампування використовують закриті штампи і фігурні бойки. Первинний М. випускають марок Мг 90 (не менше 99,90% Mg), Мг95 (не менше 99,95% Mg) і Мг96 (не менше 99,96% Mg) у вигляді чушок масою 8,0 ± 1,0 кг . Більшу частину металевого М. застосовують для произова магнію сплавів, використовують його також для легування алюмінію сплавів.
Через велику хім. активності до кисню М. застосовують як розкислювача в произове сталі і кольорових сплавів, для отримання трудновосстанавліваемих металів (титану, цирконію, ванадію, урану, хрому та ін.) витісненням їх із з’єднань. Крім того, його використовують для отримання високоміцного модифікованого чавуну. У хім. проммсти порошкоподібний М. застосовують для зневоднення органічних речовин (спирту, аніліну та ін.), а також для отримання магнійорганіческіх з’єднань. М. в порошкоподібному вигляді і у вигляді стрічки горить сліпуче білим полум’ям, що 2 знаходить практичне застосування в піротехніці, у фотографії (для моментальних зйомок), у військовій техніці (сигнальні ракети, запальні бомби та ін.). М. Схильний до займання, внаслідок чого плавку ведуть в залізних тиглях під шаром покривного флюсу. На основі М. створені сплави з особливими фіз. і хім. св-вами, сплави з високою демпфирующей здатністю, сплави для протекторної і катодного захисту та ін.
Магній має сріблясто білий колір, на повітрі покривається тонкою захисною плівкою яка захищає від подальшого окислення металу. Є істотна відмінність в активності по відношенню до неметалів, воді і кислот. При взаємодії з водою з початок утворює оксид, потім при гідратації дає гідроксид магнію:
Mg + H2O = MgO + H2 ↑
MgO + H2O = Mg (OH) 2 ↑
Гідроксид магнію не розчиняється у лугах, але розчиняється у воді в присутності солей амонію, внаслідок утворення малодисоційованих гідроксиду амонію:
Mg (OH) 2 + 2NH4Cl → MgCl2 + 2NH4OH
Магній з водою реагує дуже повільно, причому реакція посилюється при нагріванні.
Магній та його оксиди утворюють з кислотами відповідні солі:
Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2 ↑
MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O
Mg (OH) + 2HNO3 = Mg (NO3) 2 + 2H2O
Сульфати, карбонати і фосфати у воді розчинні дуже погано, а хлориди, броміди, йодиди і нітрати – добре. Сульфіди магнію малорастворіми у воді і сильно гідролізуються. Гідрокарбонати відомі тільки у водних розчинах і утворюються з карбонатів:
MgCO3 + H2O + CO2 ⇄ Mg (HCO3) 2
при нагріванні розчинів гідрокарбонатів відбувається їх розкладання з осадженням карбонатів:
Mg (HCO3) 2 = MgCO3 + CO2 + H2O
Сполуки магнію з азотом називаються нитридами. Вони утворюються при нагріванні метала до 900 ° C в атмосфері азоту
3Mg + N2 = Mg3N2
і розкладаються з водою по реакції:
Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3

Посилання на основну публікацію