Магний — легкий щелочноземельный металл серебристо-белого цвета с плотностью 1,74 г/см³ и температурой плавления 650 °C. Отличается высокой электропроводностью и теплопроводностью. В чистом виде металл мягкий, но обладает значительной прочностью при легировании с алюминием, цинком или марганцем. При нормальных условиях магний устойчив к воздействию воздуха благодаря образованию на поверхности тонкой оксидной пленки, которая предотвращает дальнейшее окисление.
Магний активен, но его реакционная способность ниже, чем у щелочных металлов. Он взаимодействует с кислородом, кислотами, галогенами и рядом неметаллов. Основные реакции:
1. Реакция с кислородом: 2Mg + O2 → 2MgO При нагревании магний горит ярким белым пламенем, образуя оксид магния (MgO) — белый порошок с высокой температурой плавления (2852 °C).
2. Реакция с водой и парами воды: С холодной водой магний практически не реагирует, образуя лишь небольшое количество гидроксида и водорода: Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2 В горячей воде или при взаимодействии с паром реакция протекает интенсивнее.
3. Реакция с кислотами: Магний активно взаимодействует с кислотами, выделяя водород: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 Эта реакция лежит в основе лабораторного получения водорода.
4. Реакция с галогенами: Магний образует галогениды высокой степени чистоты: Mg + Cl2 → MgCl2 MgCl₂ — белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.
5. Взаимодействие с неметаллами: С серой и азотом магний образует сульфид и нитрид соответственно: Mg + S → MgS 3Mg + N2 → Mg3N2
Оксиды и гидроксиды: MgO — термостойкий и химически устойчивый оксид, применяется в металлургии и производстве огнеупоров. Mg(OH)₂ — слабое основание, используется в медицине как антацид и в промышленности как сырьё для получения магния и его соединений.
Соли магния: Магний образует широкий спектр солей с кислотами. Классические примеры:
Комплексные соединения: Магний образует комплексные соли с аммиаком и органическими лигандами, что позволяет использовать их в аналитической химии и органическом синтезе.
Магний — незаменимый микроэлемент. Он участвует в стабилизации структур ДНК и РНК, входит в состав хлорофилла, активирует множество ферментов, участвующих в обмене белков, жиров и углеводов. Дефицит магния вызывает мышечные спазмы, нарушения сердечного ритма и ослабление костной ткани.
1. Электролитический метод: Электролиз расплава MgCl₂ в инертной атмосфере позволяет получать чистый металл промышленным способом.
2. Восстановление магнезиальных руд: Реакция магнезита с углеродом или алюминием при высоких температурах: MgO + C → Mg + CO Эта реакция используется для производства магния в лабораторных условиях и в металлургии.
Магний используется в металлургии для производства легких сплавов, в пиротехнике как компонент зажигательных смесей, в химической промышленности для получения соединений магния и в медицине. Благодаря низкой плотности и высокой прочности сплавы на основе магния применяются в авиации, автомобилестроении и электронике.
Магний и его соединения обладают уникальным сочетанием физических, химических и биологических свойств, что делает их незаменимыми в науке, промышленности и медицине.