Как был открыт Магний
История открытия магния началась уже в древние времена. В Магнезии (современная Греция) были обнаружены два черных минерала. Им дали название «магнезы» — по месту их обнаружения. В те времена их считали «разнополыми металлами». Магний приняли за минерал мужского пола, так как он притягивал металлы. А марганец женского пола за способность обесцвечивать стекло. Сейчас сложно определить как о нем стало известно в те времена, но в 17 веке магний уже был распространен повсеместно из-за его целебных свойств. В 1618 году фермер из Эпсома в Англии попытался дать коровам воду из колодца. Коровы отказались пить из-за горького вкуса воды, но фермер заметил, что вода словно исцеляет царапины и сыпь. Вещество стало известно как соли Эпсома и его слава распространилась по всей Европе. Это вещество было в конечном счете признано гидратированным сульфатом магния.
Отделить магний из минерала удалось только в 1808 году. Английский ученый Хэмфри Дэви методом электролиза смог выделить чистый магний из магнетита и оксида ртути. Как оказалось позже, ему удалось выделить не чистый элемент, а только оксид магния. В 1828 году французский химик Антуан Бюсси смог произвести небольшое количество чистого магния, нагревая сухой хлорид магния с калием в качестве восстановителя. В 1833 году Майкл Фарадей первым стал производить магний электролизом расплавленного хлорида магния. Основываясь на этих экспериментах, немецкий химик Роберт Вильгельм Бунзен работал в 1840-х и 1850-х годах над процессами производства магния электролизом расплавленных солей с использованием разработанного им метода Бунзена. В 1852 году он разработал электролизер для производства большого количества магния из расплавленного безводного хлорида магния. На сегодняшний день, этот способ является предпочтительным для производства магния.
Читайте: Натрий как химический элемент таблицы Менделеева
Где и как добывают Магний
Ежегодная добыча магния составляет около миллиона тонн. Основными поставщиками магния являются Китай, Россия и США. При этом на Китай приходится порядка 80% от этого числа, а на Россию 15% и соответственно США около 5%. Добыча магния осуществляется и в других странах, но она в сравнении является незначительной.
Магний в основном добывается двумя способами. Первый заключается в электролизе расплава расплавленного хлорида магния в ячейках Даунса. Ячейки Даунса состоят из больших железных желобов, которые нагреваются снизу. В качестве анодов служат графитовые стержни. Образующийся газообразный хлор собирается в верхней части ячейки и снова используется для производства хлорида магния из оксида магния. Кальций и хлорид натрия добавляют к расплавленной соли, чтобы понизить температуру плавления хлорида магния.
Второй метод заключается в термическом разложении оксида магния в контейнере. Этот процесс называется «процесс Pidgeon». В этом процессе участвуют хром, никель, сталь, барит, доломит и восстанавливающий агент. Смысл заключается в том, чтобы откачать вохдух и нагреть до колоссальных температур. Температура может достигать порядка 1500°C. Парообразный магний конденсируется на охлаждаемую воду подголовников за пределами печи . Магний, полученный таким образом, дополнительно очищают вакуумной перегонкой.
Вторым способом на сегодняшний день пользуется Китай и производит около 80% от общего объема магния.
Читайте: Неон как химический элемент таблицы Менделеева
Магний: способы получения и химические свойства
Магний Mg — это щелочной металл. Серебристо-белый, относительно мягкий, пластичный, ковкий металл. На воздухе покрыт оксидной пленкой. Сильный восстановитель.
Относительная молекулярная масса Mr = 24,305; относительная плотность для твердого и жидкого состояния d = 1,737; tпл = 648º C; tкип = 1095º C.
1. В результате электролиза расплава хлорида магния образуются магний и хлор :
MgCl2 = Mg↓ + Cl2↑
2. Нитрид магния разлагается при 700 — 1500º С образуя магний и азот:
Mg3N2 = 3Mg + N2
3. Оксид магния легко восстанавливается углеродом при температуре выше 2000º С, образуя магний и угарный газ:
MgO + C = Mg + CO
4. Оксид магния также легко восстанавливается кальцием при 1300º С с образованием магния и оксида кальция:
MgO + Ca = CaO + Mg
Качественной реакцией для магния является взаимодействие соли магния с любой сильной щелочью, в результате которой происходит выпадение студенистого осадка:
1. Хлорид магния взаимодействует с гидроксидом калия и образует гидроксид магния и хлорид калия:
MgCl2 + 2KOH = Mg(OH)2 + 2KCI
1. Магний — сильный восстановитель. Поэтому он реагирует почти со всеми неметаллами:
1.1. Магний взаимодействует с азотом при 780 — 800º С образуя нитрид магния:
3Mg + N2 = Mg3N2
1.2. Магний сгорает в кислороде (воздухе) при 600 — 650º С с образованием оксида магния:
2Mg + O2 = 2MgO
1.3. Магний активно реагирует при комнатной температуре с влажным хлором
. При этом образуется
хлорид магния:
Mg + Cl2 = MgCl2
1.4. С водородом магний реагирует при температуре 175º C, избыточном давлении и в присутствии катализатора MgI2 с образованием гидрида магния:
Mg + H2 = MgH2
2. Магний активно взаимодействует со сложными веществами:
2.1. Магний реагирует с горячей водой. Взаимодействие магния с водой приводит к образованию гидроксида магния и газа водорода:
Mg + 2H2O = Mg(OH)2↓ + H2↑
2.2. Магний взаимодействует с кислотами:
2.2.1. Магний реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид магния и водород:
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2 ↑
2.2.2. Реагируя с разбавленной азотной кислотой магний образует нитрат магния, оксид азота (I) и воду:
4Mg + 10HNO3= 4Mg(NO3)2 + 2N2O↑ + 5H2O
2.2.3. В результате реакции сероводородной кислоты и магния при 500º С образуется сульфид магния и водород:
Mg + H2S = MgS + H2
2.3. Магний вступает в реакцию с газом аммиаком при 600 — 850º С. В результате данной реакции образуется нитрид магния и водород:
3Mg + 2NH3 = Mg3N2 + 3H2
2.4. Магний может вступать в реакцию с оксидами:
2.4.1. В результате взаимодействия магния и оксида азота (IV)
при температуре 150º С в вакууме, в этилацетилене образуется
нитрат магния и оксид азота (II):
Mg + 4NO2 = Mg(NO3)2↓ + 2NO
2.4.2. Магний взаимодействует с оксидом кремния при температуре ниже 800º С в атмосфере водорода образуя силицид магния и оксид магния:
4Mg + SiO2 = Mg2Si + MgO,
а если температуру поднять до 1000º С, то в результате реакции образуется кремний и оксид магния:
2Mg + SiO2 = Si + 2MgO
Распространенность Магния
Что касается распространенности этого химического элемента во Вселенной, то тут можно отметить, что этот химический элемент является довольно распространенным. Он самовоспроизводится в крупных стареющих звездах в результате добавления трех ядер гелия в ядро углерода. Когда такие звезды взрываются как сверхновые, большая часть магния выбрасывается в межзвездную среду. Там уже соответственно магний может перебраться в другую звездную систему. Поэтому магний занимает почетное девятое место по распространенности во Вселенной.
Что же касается Земли, то тут можно отметить, что магний занимает четвертое место. Его опережают только железо, кислород и кремний. На долю магния приходится 13% от массы нашей планеты. Что же касается земной коры, то он занимает восьмое место по массе атомов. Если брать элементы растворенные в мировом океане, тот тут он замыкает тройку лидеров, после натрияя и хлора.
В природе в чистом виде он не встречается из-за высокой реакционной способности. По большей своей части он встречается в виде сульфатов, карбонатов, силикатов и хлоридов. Наиболее значимыми магнийсодержащими минералами являются доломит, магнезит, оливин, энстатит и кизерит. Еще к довольно известным минералам относят серпентин, тальк, сепиолит и карналлит.
Читайте: Фтор как химический элемент таблицы Менделеева
Применение Магния
Применение магния очень широкое благодаря его легкодоступности и нетоксичности. Он затрагивает многие отрасли начиная от технических и заканчивая медициной. Технические подразумевают собой автомобиле строение, военно-космический комплекс, электронные устройства и многие другие. В автомобилестроении из магния изготавливаются многие части двигателя внутреннего сгорания. В военно-космическом комплексе множество частей шатлов и ракетных установок. Все это благодаря маленькому весу и высокой прочности некоторых сплавов. В электронике нет ни одного устройства в котором бы не содержался бы магний. Банально мобильные телефоны, планшеты и ноутбуки имеют в своем составе печатные платы, динамики процессоры, которые изготавливаются с примесями магния.
Так же стоит отметить металлургическую промышленность. В сплавах многих коммерчески важных металлов присутствует примесь магния. Еще магний используется в качестве восстановителя при отделении урана, титана и разного рода солей. Так же можно добавить, что магниевая примесь используется в качестве легирующего металла при производстве алюминия.
В химической промышленности магний используется при изготовлении удобрений, чтобы компенсировать недостаток магния в почве. Так же некоторые соединения магния используются в качестве присадок к различным видам технических жидкостей и многое другое.
Читайте: Кислород как химический элемент таблицы Менделеева
Роль магния в организме человека.
Роль магния в организме человека.
Елисеева Т.Ф.
Врач-гериатр
В минеральном обмене человека магний имеет огромное значение, он является ключевым элементом в молекулярной структуре многих ферментов, участвующих в регуляции фактически всех видов обмена веществ. Непосредственно от него зависят около 300 биохимических процессов. Хорошо известна его роль в передаче нервного возбуждения и нормализации возбудимости нервной системы.
Выработка энергии, метаболизм глюкозы, окисление жирных кислот и активация аминокислот требуют участия магния. Магний участвует в построении белков организма, передаче генетической информации, служит естественным антистрессовым фактором, помогает адаптироваться к холоду. Практически все стрессы требуют восполнения магния. Он является структурным компонентом костей и зубной эмали,принимает участие в мышечном расслаблении сосудов, служит незаменимым компонентом всех превращений АТФ, незаменим в энергообеспечении жизнеспособности клеток.
Известно, что магний предотвращает образование кальций-оксалатных камней, что является одной из причин мочекаменной болезни. Исследования показали, что употребление 500 мг магния в день сокращает количество случаев камнеобразования на 90-95%.
При всей своей значимости магний еще и самый уязвимый макроэлемент в организме человека. Его баланс очень легко нарушить. Суточная потребность взрослого человека в магнии составляет 300-350 мг. Внутренних источников магния в организме нет, вся доза должна поступать с пищей.
Длительный дефицит магния приводит к усиленному отложению солей кальция в стенках коронарных сосудов, в сердечной мышце, почках.
Недостаточное поступление магния в организме человека может проявлятся следующими симптомами: анемия, потеря аппетита, нарушение сердечного ритма, ментальные изменения (тревожное возбуждение, страх, спутанность сознания, депрессия, раздражительность, нервозность), неврологические, мышечные симптомы, нарушения кровяного давления, пониженная температура тела, холодные руки и ноги.
Магнием богаты растительные продукты. Для обогащения им диеты используют пшеничные отруби, орехи, сухофрукты, крупы (пшено, овсяная крупа, перловка, горох); нерыбные продукты моря. Очень умеренное количество магния (25-50мг в 100 г продукта) содержится в сырах, курином мясе, зелёном горошке, свекле, моркови, вишне, смородине. чёрном изюме.
Желательно увеличить содержание магния в диетах при атеросклерозе, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни, желчекаменной болезни, запорах, а также при длительном приеме мочегонных средств.
Компания Santegra предлагает натуральный комплекс витаминов и минералов, содержащий в своем составе магний и рекомендован при гиповитаминозе, при физической слабости, нарушении водно-солевого обмена и длительных перегрузках.
Camosten — рекомендую для формирования и укрепления костной ткани и зубов. для профилактики рахита и остеопороза, нарушении нервно-мышечной проводимости.
Ultivit — рекомендую при авитаминозе, повышенной физической и умственной нагрузке, после перенесенных заболеваний, атеросклеротических изменениях сосудов, повышенном артериальном давлении, нарушении питания и сокращения миакарда и нарушении функции ЦНС.
Ultivit Kids рекомендую детям в возрасте 4-7 лет при гиповитаминозе, детской гипервозбудимости, плаксивости, повышенной утомляемости, повышенной умственной и физической нагрузке, частых простудах.
Интересные факты
Интересных фактов связанных с магнием достаточно много из-за широкого круга использования. Стоит начать с того, что магний является неотъемлемой частью жизни на Земле и для человека в том числе. Этот химический элемент является чрезвычайно важным для нормального функционирования человеческого организма из-за его влияния на белки ферментных реакциях.
Организм взрослого человека содержит около 20 грамм магния. Для сравнения кальция он содержит около 1000 грамм, поэтому даже небольшое отклонение от нормы может в той или иной степени сказываться на здоровье человека. Суточной нормой потребления магния является 300мг для мужчин и 270мг для женщин. Нормальный уровень магния в сыворотке крови составляет 0,8–1,1 ммоль / л. Этот показатель вы можете проверить сдав соответствующий анализ в медицинской лаборатории. Недостаток магния способен вызывать беспокойство, нервозность, раздражительность, недостаток концентрации, усталость, общую слабость, головную боль , нерегулярное сердцебиение и мышечные спазмы. Бвли зарегистрированы случаи остановки сердца результатом чего явился недостаток магния в организме.
Кроме всего вышеперечисленного не стоит забывать, что магниевая стружка является взрывоопасным веществом. Причем магниевая пыль может самовоспламениться в воздухе. Еще интересным моментом является то, что на сегодняшний день известен 21 изотоп магния, что довольно-таки немало и причем стабильных из них только 3.
Вся польза магния: зачем его принимать?
Всем известно про пользу витамина С, необходимость кальция для костей, фтора для зубов. Но нашему организму необходим и Магний. Выясним почему же он так важен.
Роль магния в организме
Магний входит в состав 12 макроэлементов жизненно необходимых для нормального функционирования организма.
Это вещество несет огромную роль в обменных процессах, среди которых:
- синтез ферментов для биохимических процессов
- регулирование функции клеточной стенки
- взаимодействие с кальцием (расслабление и сокращение мышц)
- синтез белка
- возбудимость проводящей системы сердца (автономная работа сердечной мышцы)
Уровень магния меняется в зависимости от возраста, состояния здоровья, характера питания, физической нагрузки, физиологического состояния (беременность, период кормления), а также при заболеваниях.
Путь поступления в организм
Магний поступает в организм человека вместе с едой. К сожалению, образования магния в организме не происходит. Для полноценной жизнедеятельности организма необходимо получать 300–700 мг этого вещества. При поступлении в организм магний запасается в костях около 70 %, 20% переходит в клетки скелетной мускулатуры, ещё 10% в другие ткани.
Магний поступает в организм человека вместе с едой.
Симптомы дефицита
В первую очередь появляются изменения в нервной системе:
- мышечные подергивания
- судороги
- атаксия(расстройство координации движений)
- мышечная слабость
Часто появляется астения, расстройства психики, которые проявляются беспокойством, агрессией, злостью, чувством страха. При недостатке магния часто врачи выявляют синдром хронической усталости.
Среди прочих проявлений выделяют такие:
- спастические запоры
- появление отеков
- ускорение развития атеросклероза
- снижение концентрации внимания
- аритмии сердца
- головную боль по типу мигрени
Важно отметить, что низкий уровень магния диагностируют при таких заболеваниях как острый инфаркт миокарда, острые нарушения мозгового кровоснабжения, что говорит о влияние магния на развитие таких ситуаций.
Как узнать о дефиците магния?
Норма содержания магния в крови равна 0,66–1,07 ммоль/л для возраста 20-60 лет. Дефицит этого вещества можно выявить с помощью сдачи крови на анализ электролитов.
При содержании в крови этого вещества ниже 0,5 ммоль/л —диагностируется гипомагниемия, жизнеугрожающее состояние. Опытные врачи диагностируют недостаток с помощью клинических данных в результате тщательного опроса и наличия признаков дефицита магния.
Есть ли препараты, снижающие уровень магния?
Существует большой список препаратов, способных снизить содержание этого вещества. К примеру, тиазидные диуретики (Гидрохлортиазид), петлевые диуретики (Фурасемид), некоторые антибиотики, противопротозойные, антигрибковые препараты, иммунодепрессанты.
Известны ли случаи избытка магния?
В реальной практике, а также как в отечественной, так и в зарубежной литературе практически не встречается данных о избытке магния в организме человека и последствиях этого состояния.
Возможно ли повреждение почек?
Почки контролируют выделение минеральных веществ, поэтому вопрос о повреждении почек весьма логичен. Если нормальный уровень этого вещества снижает риск сердечно-сосудистых событий, то при дефиците магния развивается увеличение количества кальция, ведь, как было описано ранее, два этих вещества находятся в антагонистических отношениях. Вследствие увеличения кальция, сосудистые стенки кальцифицирующий. При любом поражение почек препараты магния может назначить только врач!
Недостаток магния можно восполнить.
Какие препараты используют для восполнения недостатка магния?
Фармацевтические технологии непрерывно развиваются, в настоящее время существует уже 4 класса препаратов, содержащих магний.
1 класс – Окись магния, карбонат магния, сернокислая магнезия, магния сульфат
Магния сульфат применяют в качестве солевого слабительного, а в акушерской практике в качестве лекарственного средства при лечении преэклампсии. Он способен усиливать кровоток в маточно-плацентарных тканях.
2 класс — органические соединения магния: цитрат, оротат, лактат, аспарагинат
Представителем той группы является органическая соль оротата магния- Магнерот.
Клинически доказана его кардиопротективное действие, которое заключается в ускоренном заживлении миокарда после периода ишемии, повышение выживаемости сердечной мышцы.
Магния оротат применяют при спазмах сердца, сердечной недостаточности, ишемической болезни сердца, а также при спазмофилии. Назначают по 2 таблетки 3 раза в день курсом в 4 недели.
3 класс – комплекс с биологическим веществами природного и растительного генеза: лактат магния в комплексе с пиридоксином, аминокислотами
Магния лактат + Пиридоксин используют при спазмах в кишечнике, спазмах мышц и повышенной утомляемости. Противопоказан беременным и кормящим, так как проникает через гематоплацентарный барьер и через грудное молоко.
4 класс — комплексы с ферментами, аминокислотами, липидами, полисахаридами: Магний-креатинкиназа.
Глицинат магния обладает хорошей растворимостью в тканях, не имеет значительного слабительного эффекта. Применяется для лечения артериальной гипертензии, мышечного напряжения.
Таурат магния. Взаимодействие аминокислоты таурин и магния способствует улучшению работы сердца, понижению артериального давления, увеличения чувствительности тканей к инсулину, снижению нервно-мышечной возбудимости, а также обладают антитромботическим (снижение агрегации тромбоцитов) действием.
Заключение
Магний является уникальным веществом. При его недостатке выявляется огромное количество заболеваний, с самой разнообразной симптоматикой. Его прием необходим для снижения риска развития сердечно-сосудистых болезней.
Литература:
Трисветова Евгения Леонидовна Магний в клинической практике // РФК. 2012. №4
