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Magnesium


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Magnesium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Mg und der Ordnungszahl 12. Als acht-häufigstes Element ist es ca. 2% am Aufbau der Erdkruste beteiligt.

Eigenschaften
Natrium - Magnesium - Aluminium
Be
Mg
Ca   
 
 

Periodensystem
Allgemein
Name Symbol Ordnungszahl Magnesium Mg 12
Serie Erdalkalimetalle
Gruppe Periode Block 2 (IIA) 3 s
Dichte Mohshärte 1.738 kg/m 3 2.5
Aussehen silbrig weiß
Atomar
Atomgewicht 24.305 amu
Atomradius (berechnet) 150 pm (145 pm)
Kovalenter Radius 130 pm
van der Waals-Radius 173 pm
Elektronenkonfiguration [ Ne ]3 s 2
e - 's pro Energieniveau 2 8 2
Oxidationszustände ( Oxid ) 2 (stark basisch )
Kristallstruktur Hexagonal
Physikalisch
Aggregatzustand ( Magnetismus ) fest ( paramagnetisch )
Schmelzpunkt 923 K (650° C )
Siedepunkt 1363 K (1090°C)
Molares Volumen 14 00 × 10 -3 m 3 /mol
Verdampfungswärme 127 4 kJ/mol
Schmelzwärme 8.954 kJ/mol
Dampfdruck 361 Pa bei 923 K
Schallgeschwindigkeit 4.602 m/s bei 293 15 K
Verschiedenes
Elektronegativität 1.31 ( Pauling-Skala )
Spezifische Wärmekapazität 1020 J/(kg*K)
Elektrische Leitfähigkeit 22 6 10 6 /m Ohm
Wärmeleitfähigkeit 156 W/(m*K)
1. Ionisierungsenergie 737 7 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1450 7 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 7732 7 kJ/mol
Stabilste Isotope
Isotop NH t 1/2 ZM ZE M eV ZP
24 Mg 78.99% Mg ist stabil mit 12 Neutronen
25 Mg 10% Mg ist stabil mit 13 Neutronen
26 Mg 11.01% Mg ist stabil mit 14 Neutronen
NMR-Eigenschaften
25 Mg
Kernspin -5/2
gamma 1.637e7 rad / T
Empfindlichkeit 0 00267
Larmorfrequenz bei B="4".7 T 12 2 M Hz
SI -Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt
sofern nicht anders angegeben.

Inhaltsverzeichnis

Bemerkenswerte Eigenschaften

Das feste silbrig-glänzende Leichtmetall Magnesium das ca. ein Drittel leichter Aluminium ist überzieht sich an Luft mit einer schützenden Oxidhaut in Wasser mit einer schwerlöslichen Magnesiumhydroxidschicht die bei Temperaturen aber unbeständig ist. Schwache Säuren und Ammoniumsalze greifen die Hydroxidschicht ebenfalls Gegen Flusssäure und Alkalien ist es im Gegensatz Aluminium relativ beständig. Frisch hergestelltes Magnesiumpulver erwärmt an der Luft bis zur Selbstentzündung. Dünnes oder Folien lassen sich leicht entzünden. Es mit einer grellweissen Flamme zu Magnesiumoxid MgO Magnesiumnitrid Mg 3 N 2 . Auch in vielen Oxiden wie Kohlenmonoxid Stickoxid und Schwefeldioxid verbrennt Magnesium.

Anwendungen

Metallisches Magnesium

Reines Magnesium hat technisch wenig Bedeutung. und -draht wird in (Foto-)Blitzbirnen bzw. früher Blitzlichtpulver verwandt Magnesiumpulver in Brandsätzen -bomben und aber auch als Zusatz in Feuersteinen für In der Metallurgie dient es als vielseitiges Reduktionsmittel :

In der organischen Chemie wird es Herstellung von Grignard-Verbindungen genutzt.

Werkstofftechnisch haben Mg-Al Mg-Mn Mg-Si Mg-Zn vor allem Mg-Al-Zn-Legierungen einige Bedeutung. Wichtigste Anwendung aber wohl die Härtung von Aluminiumlegierungen durch Mg-Zusatz bis zu 5%. Zusätzlich verbessert sich Schweissbarkeit. Sie finden Anwendung als Verpackungsmaterial zum als Getränkedosen.

In den letzten Jahrzehnten hat man der möglichen Gewichtseinsparung versucht Aluminium durch Magnesium ersetzen. Bei gleicher Belastbarkeit sind Bauteile aus leichter als solche aus Kunststoff. Das machte schon früh für mobile Anwendungen interessant. 1909 man Anwendungen auf einer Luftschiffausstellung vor. In nutzte man Magnesiumlegierungen zur Herstellung von Gehäuseteilen zur Herstellung von Felgen für Großfahrzeuge. Ab 1930er verwandte man sie massiv im deutschen Die möglichen Gewichtseinsparungen gerade im Flugmotorenbau führten einem schnellen Ausbau der Magnesiumgewinnung in den Anfang der 1940er. Heute werden auch Fahrgestelle Rumpfteile von Flugzeugen aus Magnesiumlegierungen hergestellt.

Die Motoren des VW-Käfers bestanden aus Heute werden im Maschinenbau überwiegend Mg-Al-Zn-Legierungen verwendet. Spritzguss lassen sich viele Bauteile endabmessungsnah es daher kostenintensive Nachbearbeitungsschritte herstellen:

  • Felgen
  • Profile
  • Gehäuse
  • Motorhauben
  • Motordeckel

Teile des 3-Liter-Lupos sind aus Magnesiumlegierungen

Magnesiumlegierungen zeichnen sich durch hohe Dämpfung Dies führt bei Schwingungsbelastung zu eine Verringerung Vibration und Geräuchemission. Auch aus diesem Grund Magnesiumlegierungen interssante Werkstoffe.

Magnesiumverbindungen

  • Totgebranntes Magnesiumoxid zur Auskleidung von Hochtemperaturanlagen wie Gießpfannen und so weiter
  • Magnesia (Magnesiumcarbonat) zur Verbesserung des Griffs durch des Schweißes im Bereich des Turnens Gewichthebens der Leichtathletik (oder wird hier MgO genutzt?)
Medizinische Anwendungen
  • Magnesiumhydroxid zur Bindung von überschüssiger Magensäure

Geschichte

Die Herkunft der Elementbezeichnung wird in Literatur unterschiedlich dargestellt:
  1. von magnesia (lithos) in der Bedeutung
  2. von magnesia einem Gebiet im östlichen
  3. von magnesia einer Stadt in Kleinasien dem Gebiet der heutigen Türkei.
1755 erkannte Joseph Black in England Magnesium ein Element. 1808 isolierte Sir Humphrey Davey reines Metall Elekrolyse einer Mischung aus Magnesia und Quecksilberoxid. Bussy stellte es 1831 in massiver Form dar.

Vorkommen

Magnesium kommt natürlich nicht in elementarer vor als Verbindungen überwiegen Carbonate Silicate Chloride Sulfate. Es ist ein sehr häufig vorkommendes bestehen doch ganze Gebigszüge wie die Dolomiten einem magnesiumhaltigen Carbonat dem Dolomit. In Wässern es ebenfalls meistens vorhanden und verursacht zusammen dem Calcium die Härte des Wassers. Im ist es mit mehr als 1 kg/m³

Mineralien

  • Dolomit CaMg(CO 3 ) 2
  • Magnesit (Bitterspat) MgCO 3
  • Enstatit MgSiO 3
  • Olivin (Mg Fe) 2 [SiO 4 ]
  • Serpentin Mg 3 [Si 2 O 5 ] (OH) 4
  • Talk Mg 3 [Si 4 O 10 ] (OH) 2
  • Meerschaum Mg 4 [Si 6 O 15 ] (OH) 2
  • Kieserit MgSO 4 * H 2 O
  • Schönit K 2 Mg(SO 4 ) 2 * 6 H 2 O
  • Carnallit KMgCl 3 * 6 H 2 O
  • Spinell MgAl 2 O 4

Physiologisches

Magnesium ist als Mineralstoff für Mensch Tier und Pflanze essentiell Im Blattgrün der Pflanzen (Chlorophyll) ist es zu 2% enthalten. Magnesiummangel löst beim Menschen aus. Auch kann es es zum Herzinfarkt Pflanzen verwelken bei Magnesiummangel.

Herstellung

Die Herstellung von Magnesium erfolgt überwiegend 2 Wege:

  • Schmelzelektrolyse von geschmolzenem Magnesiumchlorid in DOW-Zellen.
    Sie bestehen aus großen eisernen Trögen die unten beheizt werden. Als Anoden dienen von eingelassene Graphitstäbe die an den Spitzen von ringförmigen Kathode umgeben sind. Das metallische Magnesium sich auf der Salzschmelze und wird abgeschöpft. entstehende Chlorgas sammelt sich im oberen Teil Zelle und wird zur Herstellung von Magnesiumchlorid Magnesiumoxid recykliert. Zur Schmelzpunkterniedrigung des Magnesiumchlorids wird Salzschmelze noch Calcium- und Natriumchlorid zugesetzt.

  • Thermische Reduktion von Magnesiumoxid (Pidgeon Prozess)
    In einem Behälter aus Chrom-Nickel-Stahl wird gebrannter Dolomit Schwerspat und ein Reduktionsmittel wie Ferrosilicium Koks oder Calciumcarbid eingefüllt. Anschließend wird evakuiert (Abpumpen des und auf 1160°C erhitzt. Das dampfförmige Magnesium am wassergekühlten Kopfstutzen ausserhalb des Ofens. Das gewonnene Magnesium wird durch Vakuumdestillation weiter gereinigt.

Der Pidgeon Prozess sowie einige andere spielen eine untergeordnete Rolle.

Verbindungen

  • Magnesiumcarbonat MgCO 3
  • Magnesiumchlorid MgCl 2
  • Magnesiumhydroxid (Brucit) Mg(OH) 2
  • Magnesiumoxid MgO
  • Magnesiumsulfat MgSO 4

Vorsichtsmaßnahmen

Magnesiumschmelzen und Magnesiumpulver sind leicht brennbar. Luft und Wasser reagieren sie sehr heftig.
Magnesiumbrände dürfen nicht mit Wasser gelöscht werden. Allgemeinen wird Sand empfohlen.

Weblinks



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