Магний

Размещено на http://www.allbest.ru/

ООАУ СПО «Липецкий медицинский колледж»

Реферат на тему:

«Магний»

Выполнила: студентка группы 6 Цысова Г.В.

Проверила: преподаватель Чернова Т.Е.

Липецк 2013

Введение

Магний - один из самых распространенных в земной коре элементов, он занимает VI место после кислорода, кремния, алюминия, железа и кальция. В литосфере (по А. П. Виноградову) содержание магния составляет 2, 1%. В природе магний встречается только в виде соединений. Он входит в состав многих минералов: карбонатов, силикатов и др. К числу важнейших из таких минералов относятся, в частности, углекислые карбонатные породы, образующие огромные массивы на суше и даже целые горные хребты - магнезит MgCO3 и доломит MgCO3ћCaCO3. Под слоями различных наносных пород совместно с залежами каменной соли известны колоссальные залежи и другого легкорастворимого магнийсодержащего минерала - карналлита MgCl2ћKClћ6H2O (в Соликамске, например, пласты карналлита достигают мощности до 100 м). Кроме того, во многих минералах магний тесно связан с кремнеземом, образуя, например, оливин [(Mg, Fe)2SiO4] и реже встречающийся форстерит (Mg2SiO4). Другие магнийсодержащие минералы - это бруцит Mg(OH)2, кизерит MgSO4, эпсонит MgSO4ћ7H2O, каинит MgSO4ћKClћ3H2O. На поверхности Земли магний легко образует водные силикаты (тальк, асбест и др.), примером которых может служить серпентин 3MgOћ2SiO2ћ2H2O. Из известных науке 1500 минералов около 200 (более 13%) содержат магний. Однако природные соединения магния широко встречаются и в растворенном виде. Кроме различных минералов и горных пород, 0, 13% магния в виде MgCl2 постоянно содержатся в водах океана (его запасы здесь неисчерпаемы - около 6ћ1016 т) и в соленых озерах и источниках. В растительных и животных организмах магний содержится в количествах порядка сотых долей процента, а в состав хлорофилла входит до 2% Mg. Общее содержание этого элемента в живом веществе Земли оценивается величиной порядка 1011 тонн. При недостатке магния приостанавливается рост и развитие растений. Накапливается он преимущественно в семенах. Введение магниевых соединений в почву заметно повышает урожайность некоторых культурных растений (например, свеклы).

Физические и химические свойства

Магний - серебристо-белый блестящий металл, сравнительно мягкий и пластичный, хороший проводник тепла и электричества. На воздухе он покрывается тонкой оксидной пленкой, придающей ему матовый цвет. Кристаллическая решетка магния относится к гексагональной системе. Магний -- металл серебристо-белого цвета с гексагональной решёткой, обладает металлическим блеском; пространственная группа P 63/mmc, параметры решётки a = 0,32029 нм, c = 0,52000 нм, Z = 2. При обычных условиях поверхность магния покрыта прочной защитной плёнкой оксида магния MgO, которая разрушается при нагреве на воздухе до примерно 600 °C, после чего металл сгорает с ослепительно белым пламенем с образованием оксида и нитрида магния Mg3N2. Плотность магния при 20 °C -- 1,738 г/смі, температура плавления металла tпл = 650 °C, температура кипения tкип = 1090 °C[1], теплопроводность при 20 °C -- 156 Вт/(м·К). Магний высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддаётся обработке резанием.

В природе магний встречается в виде трех стабильных изотопов: 24Mg (78, 60%), 25Mg (10, 11%) и 26Mg (11, 29%). Искусственно были получены изотопы с массами 23, 27 и 28. В периодической системе элементов магний располагается в главной подгруппе II группы; его порядковый номер - 12, атомный вес 24, 312. Электронная конфигурация невозбужденного атома - 1s22s2p63s2; валентные электроны наружного слоя определяют валентность +2 и объясняет типичный характер восстановительных реакций, в которые вступает магний. На внешнем электронном уровне атома содержатся только 2 электрона, которые легко отдаются для образования стабильной 8-электронной конфигурации, в результате чего образуются двухвалентные положительно заряженные ионы магния. Поэтому химически магний очень активен, на воздухе окисляется, но образующаяся при этом на поверхности окисная пленка отчасти препятствует дальнейшему окислению. Магний относится к группе щелочноземельных металлов. Щелочноземельные металлы плохо проводят электрический ток; почти все они неустойчивы на воздухе, активны, легко растворяются в разбавленных кислотах, при нагревании энергично реагируют с кислородом, водородом, азотом, углеродом, галогенами, серой, фосфором и др. ; они используются в качестве восстановителей в промышленном многих веществ.

Раскаленный магний реагирует с водой:

Mg + Н2О = MgO + H2^ + 75 ккал

Возможна также реакция:

Mg + 2Н2О = Mg(OH)2 + H2^ + 80,52 ккал

Щелочи на магний не действуют, в кислотах он растворяется легко с выделением водорода:

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2^

При нагревании на воздухе магний сгорает с образованием оксида и небольшого количества нитрида. При этом выделяется большое количество теплоты и световой энергии:

2Mg + О2 = 2MgO

3Mg + N2 = Mg3N2

Магний может гореть даже в углекислом газе:

2Mg + CO2 = 2MgO + C

На магний не оказывают заметного действия дистиллированная вода, фтористоводородная кислота любой концентрации, водные растворы фтористых солей, сера (жидкая и газ), сернокислый алюминий, сероуглерод, растворы едких щелочей, углекислая щелочь, сухие углеводороды, органические галогенпроизводные, не содержащие спирта и H2O, безводная C2H5OH, этиловый и уксусный эфиры, жиры и масла, не содержащие кислот, ароматические соединения и минеральные масла. Разрушающе действуют на магний морская и минеральная вода, водные растворы HCl, H2SO4, HNO3, H3PO4, кремнефтористоводородные кислоты, водные растворы галоидных солей, сернистых соединений, NH3, его водные растворы, NxOy, растворы двууглекислой соды, органические кислоты, водные и спиртовые растворы хлорметила и хлорэтила, метиловый спирт, гликоли и гликолевые смеси, многие альдегиды. При комнатной температуре на воздухе компактный магний химически стоек. На его поверхности образуется оксидная пленка, предохраняющая металл от окисления. При нагревании химическая активность магния повышается. Считается, что верхний температурный предел устойчивости магния в кислороде лежит в интервале 350-400 oC. На воздухе магний воспламеняется при температуре 600-650 oC, при этом образуется MgO, частично Mg3N2; при 400-500 oC в атмосфере H2 под давлением образуется гидрид MgH2. Реакции сопровождаются большим выделением тепла (чтобы нагреть стакан ледяной воды до кипения, достаточно 4 г магния) и мощным излучением ультрафиолета. При нагревании магний взаимодействует с галогенами с образованием галогенидов; при 500-600 oC при взаимодействии с серой образуется MgS; при более высокой температуре возможно образование карбидов MgC2 и Mg2C3, силицидов MgSi и Mg3Si2, фосфида Mg3P2. Нормальный электродный потенциал магния в кислой среде составляет -2, 37 в, в щелочной -2, 69 в. Магний - сильный восстановитель, может вытеснить большинство металлов из их солей, H2 из воды и кислот. Холодная вода на магний почти не действует, с горячей водой он медленно взаимодействует с выделением водорода. В разбавленных кислотах магний растворяется даже на холоду. В HF магний не растворяется, поскольку на поверхности образуется пленка из трудно растворимого в воде MgF2; в концентрированной H2SO4 почти не растворяется. Нормальный потенциал магния равен -2, 37 в (в кислой среде) и -2, 69 в (в щелочной среде). Поэтому оба металла должны были бы разлагать воду. Однако при обычной температуре такое разложение практически не происходит. Обусловлено это малой растворимостью оксида магния, образующего защитный слой на поверхности металла. С водным раствором аммиака магний почти не реагирует, зато он растворим при действии на него растворов солей аммония. Реакция в этом случае идет по схеме 2NH4++Mg=Mg2++H2+2NH3. Растворы щелочей на магний не действуют.

Получение

Обычный промышленный метод получения металлического магния -- это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl2 (бишофит), натрия NaCl и калия KCl. В расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:

MgCl2 (электролиз) = Mg + Cl2.

Расплавленный металл периодически отбирают из электролизной ванны, а в неё добавляют новые порции магнийсодержащего сырья. Так как полученный таким способом магний содержит сравнительно много (около 0,1 %) примесей, при необходимости «сырой» магний подвергают дополнительной очистке. С этой целью используют электролитическое рафинирование, переплавку в вакууме с использованием специальных добавок -- флюсов, которые «отнимают» примеси от магния или перегонку (сублимацию) металла в вакууме. Чистота рафинированного магния достигает 99,999 % и выше.

Разработан и другой способ получения магния -- термический. В этом случае для восстановления оксида магния при высокой температуре используют кремний или кокс:

MgO + C = Mg + CO

Применение кремния позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO3·MgCO3, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции:

CaCO3·MgCO3 = CaO + MgO + 2CO2,

2MgO + CaO + Si = CaSiO3 + 2Mg.

Преимущество термического способа состоит в том, что он позволяет получать магний более высокой чистоты. Для получения магния используют не только минеральное сырьё, но и морскую воду.

Биологическая роль магния

В человеческом организме количество магния составляет всего несколько десятых или сотых долей процента, однако он играет немаловажную роль в процессах жизнедеятельности. Доказано, что недостаток магния в организме способствует заболеванию инфарктом миокарда. Недостаточное количество магния в крови - признак переутомления или стрессового состояния. Основные продукты, содержащие магний - это абрикосы, персики, цветная и белокочанная капуста, помидоры, картофель. Потребность взрослого организма в магнии составляет 300-500 мг/день. Обычно магний в достаточном количестве поступает с пищей, в случае нехватки его недостаток проще всего восполнить, потребляя минеральную воду. В организме усваивается менее 40% поступающего в него магния, так как его соединения плохо всасываются кишечником. Магний усиливает процессы обмена углеводов в мышцах, укрепляет кости; если в организме нарушено магние-кальциевое равновесие, то почти весь магний включается в состав костных тканей, вытесняя оттуда кальций. Это ведет к заболеванию рахитом. В нервной системе также содержатся большие количества магния, особенно в спинном мозге. Большое значения магния для деятельности нервной системы подтверждается тем, что при инъекции магния в кровь человек или животное впадает в состояние, близкое к наркотическому. Это свойство магния используется в медицине. В организмах некоторых животных содержание магния сравнительно высоко. Так, например, в организме известковой губки содержится 4% магния, в талломе некоторых водорослей - больше 3%. Магний входит в состав хлорофилла и, следовательно, играет незаменимую роль в фотосинтезе и в газообмене планеты; общее содержание магния в тканях растений на Земле по некоторым оценкам составляет порядка 1011 тонн. Кроме хлорофилла, магний во всех тканях растений участвует также в образовании жиров, в превращении фосфорных соединений. Особенно много магния в соке каучуконосных растений. Нехватка магния приводит к уменьшению количества хлорофилла и к побледнению и смене окраски листьев на красную и желтую.

магний электролиз гиперпаратиреоз расплав

Магний как лекарственное средство

Английская соль (MgSO4Ч7H2O) используется как слабительное и желчегонное средство. При инъекциях она вызывает состояние, близкое к наркотическому, и используется для борьбы с судорогами, для лечения гипертонии, психического возбуждения; в сочетании с другими препаратами - для обезболивания при родах. Водные растворы тиосульфата магния используются для лечения ожогов и других заболеваний кожи. Белая магнезия (MgCO3) входит в состав зубных порошков и присыпок; кроме того, она уменьшает кислотность желудочного сока. Жженая магнезия (MgO) тоже нейтрализует желудочный сок. Кроме того, она применяется внутрь при кислотных отравлениях. В медицинских справочниках можно найти довольно много лекарственных препаратов, в состав которых входит магний. Прежде всего, это сульфат магния. Он выступает в качестве слабительного и желчегонного средства. Кроме того, иногда его назначают при судорогах или при чрезмерно возбуждённом состоянии.

Также медицинское применение имеют нерастворимые соединения магния, такие как его окись или перекись. Их назначают в качестве антацидных препаратов или же при пищевых отравлениях.Кроме того, существуют препараты, основное назначение которых -- восполнить дефицит магния в организме. Врач может порекомендовать их приём лицам, склонным к заболеваниям сердечно-сосудистой системы, или в тех случаях, когда анализ крови показывает уровень магния ниже нормы. Определённое количество магния содержится и во многих продуктах питания, но организм далеко не всегда может его усвоить. Поэтому его включают и в состав многих витаминных комплексов.

Существует так называемая «магниевая диета», предложенная Институтом питания РАМН, которая применяется при следующих состояниях: стойкая, длительно не снижающаяся артериальная гипертензия, выраженная гиперхолестеринемия, невротические расстройства, хронические холециститы с недостаточным опорожнением желчного пузыря, гипотоническая, гипокинетическая формы дискинезий желчного пузыря, запоры. Включаются отруби во все блюда, хлеб из отрубей, гречка, пшенка, морковь и другие овощи в повышенном количестве. Исключается соль, мясные, рыбные бульоны и соусы.

Препараты, содержащие магний (панангин, аспаркам), применяются для профилактики гиперпаратиреоза. Гораздо эффективнее использовать с этой целью натуральные источники магния и добавки, содержащие магний из растительных источников. Магниевые пищевые добавки нельзя применять после еды, так как магний переводится в невсасываемый хлорид соляной кислотой желудочного сока.Биологически активные добавки с магнием препятствует кальцификации кровеносных сосудов. Но магний должен работать вместе с кальцием.Магний полезен при алкогольном опьянении, для ослабления или предотвращения синдрома похмелья.Магний содержат некоторые антацидные препараты (альмагель, алюмаг, гастал, гелусил, пее-хоо, протаб, викалин, викаир, магния окись, магния карбонат, маалокс).

Размещено на Allbest.ru