Магний (Mg)

[magnesium] — элемент II группы Периодической системы, атомный номер 12, атомная масса 24,305. В природе — три стабильных изотопа: ²⁴Mg (78,6 %),²⁵Mg (10,11 %)и ²⁶Mg (11,29%). Mgоткрыт в 1808 г. английским химиком Г.Дэви, а французский химик А. Бюсси получил металлический Mg в виде небольших шариков в 1828 г. Содержание Mg в земной коре сравнительно высоко (2,35 мас. %). В природе встречается большое число минералов, содержащих Mg, — карбонаты, хлориды, силикаты, сульфаты. В биосфере (на дне морей, озер, в почве) наблюдается энергичная миграция и дифференциация Mg. В морской воде в среднем 0,13% Mg, меньше, чем Na, но больше, чем всех других металлов.
Mg — блестящий серебристо-белый, относительно мягкий и пластичный металл, кристаллизованный в гексагональной решетке (а = 320 пм, с = 518,8 пм); γ_{20 °С}= 1,739 г/см³ t_пл = 651 °С, t_кип= 1107 °С; с_{20 °С} = 1,04 Дж/(г•К); ρ_{20 °С} = 4,5 • 10^-8Ом • м; а = 25•10^-6 + 0,0188•t; парамагнитен,
X = 0,5 • 10^-6. Mgво всех стабильных соединениях двухвалентен. В химическом отношении Mg — весьма активный металл, на воздухе тускнеет вследствие образования на поверхности оксидной пленки, в присутствии влаги корродирует, покрываясь порошковым оксидом; при 600 — 650 °С Mg воспламеняется и ярко горит, с образованием MgO. Mg при нагревании взаимодействует с N, S, Cl, углеводородами, образуя соответственно Mg₃N₂, MgS, MgCl₂, MgC₂ и Mg₂C₃.
В промышленности Mg получают из магнезита, доломита, карналлита, бишофита, а также из морской воды электролизом или термическими способами.
Электролизу подвергают безводные MgCl₂ либо KCl • MgCl₂ • 6H₂О — карналлит. Электролит, кроме MgCl₂ состоит из хлоридов Na, Са и К, которые обеспечивают оптимальные условия электролиза. Электролит может быть трехкомпонентным, например, калиевый электролит (5 — 12 % MgCl₂, остальное KCl+NaCl) и четырехкомпонентным (10 % Mg Cl₂, 45 % СаСl₂, 30 % NaCl и 15 % КСl). Введение в электролит добавок: 1,5 — 2 % фторидов — NaF и CaF₂ способствует повышению выхода Mg по току, коалесценции капель Mg, в результате металл полнее отделяется от электролита и уменьшаются его потери. Электролиз осуществляют в электролизерах специальной конструкции при 690 — 720 °С. Получают черновой Mg, содержащий до 5 % примесей, который рафинируют переплавкой под флюсами или возгонкой. Термические методы получения Mg основаны на реакциях прямого восстановления MgO кремнием (силикотермический метод), карбидом кальция (карбидотермический метод) и углеродом (карботермический метод). По первому методу брикеты из обожженнного доломита и восстановителя (ферросилиция или силикоалюминия) нагревают при 1280 — 1300 °С в вакууме и образующиеся пары Mg конденсируют при 400 — 500 °С. Для очистки его переплавляют под флюсом или в вакууме, после чего разливают в изложницы. По второму и третьему методу брикеты из смеси MgO с углетермическим восстановителем нагревают в электропечах выше 2100 °С, а пары Mg отгоняют и конденсируют.
Применение Mg : производство сплавов на его основе, которые широко используются в авиационной и автомобильной промышленности, космической технике, атомной энергетике; в металлотермических процессах для получения трудновосстанавливаемых и редких металлов; для раскисления и десульфурации металлов и сплавов; в производстве осветительных ракетных зажигательных снарядов и авиабомб: