HOŘČÍK – Mg (magnesium)

HOŘČÍK – Mg (magnesium)
Martina KADLECOVÁ - 2004
Historie
Sloučeniny hořčíku jsou známé už od starověku, ale o jejich chemické povaze nebylo
nic známo až do 17. století. Magnesiovým kamenem (řecky magnesia litos) byl nazýván
měkký minerál steatit (mastek), který byl nalezen v oblasti Magnesia v Thessally. Jméno
prvku navrhl v roce 1808 H. Davy, když izoloval hořčík elektrolytickou metodou.
Symbol pro hořčík užívaný J Daltonem: О
Výskyt
Hořčík je osmý nejvíce zastoupený prvek v zemské kůře. Nevyskytuje se volně, ale
v mořské vodě a horninách, hlavně ve formě nerozpustných uhličitanů, síranů a (málo
dostupných) křemičitanů. Dolomity v Itálii tvoří převážně hořečnatý vápenec, nazývaný
dolomit MgCa(CO3)2. Přítomna jsou také značná ložiska magnezitu MgCO3 (obr. 1),
epsomitu MgSO4*7H2O, karnalitu K2MgCl4*6H2O a langbeinitu K2Mg2(SO4)3. Křemičitany
jsou zastoupeny čedičovým minerálem olivínem (Mg,Fe)2SiO4 a mastkem (talkem)
Mg3Si4O10(OH)2, azbestem Mg3Si2O5(OH)4 a slídou. Spinel MgAl2O4 je metamorfovaný
minerál a drahokam.
Hořčík je v přírodě obsažen také v zeleném barvivu rostlin, chlorofylu, což je Mgporfyrinový komplex, získaný primárně fotosyntézou.
Obr. 1: Magnezit (Holubovský mlýn)
Příprava
Hořčík se vyrábí ve velkém množství ze sloučenin Mg buď elektrolýzou nebo termickou
redukcí ferrosiliciem. V elektrolytickém procesu se užívá roztavený bezvodý MgCl2 při
teplotě 750°C nebo při teplotě nižší s částečně hydratovaným MgCl2 získaným z mořské
vody. Při termickém procesu, za sníženého tlaku a při teplotě 1150°C, se užívá kalcinovaný
dolomit a ferrosilicium.
Vlastnosti
atomové počet
atomová elektron. elektroneg. ionizační teplota teplota hustota
číslo
přír.
hmotnost konfig.
energie tání
varu
(g/cm3)
izotopů
(kJ/mol) (°C)
(°C)
2
12
3
24,305
[Ne]3s
1,2
737,5
649
1105
1,738
Hořčík je popelavě-bílý, dosti tažný kov. Krystaluje v soustavě krychlové (obr. 2).
K sehnání je ve formě pilin, granulí, prášku, prutů a fólií. Je nejlehčím konstrukčním kovem,
který má hustotu menší než dvě třetiny hustoty Al. Výborně se obrábí, může se odlévat a
zpracovávat libovolnou standardní metalurgickou metodou. Hořčík ochotně reaguje s většinou
nekovů. S halogeny hoří, zvláště je-li vlhký, za vzniku MgX2. Na vzduchu hoří oslnivě jasně a
vzniká MgO a Mg3N2. Rovněž při zahřátí reaguje přímo s dalšími prvky skupiny V a VI a
dokonce tvoří s vodíkem MgH2. S vodní párou dává MgO (nebo Mg(OH)2 a vodík s NH3
reaguje za zvýšené teploty za vzniku Mg3N2.
Obr. 2: Krystalová struktura Mg
Hoření Mg
2
Použití
Hořčík se, díky své lehkosti, používá jako konstrukční materiál v letectví, ale je také
složkou různých obalových materiálů, fotografických a optických zařízení atd. Užívá se také
jako ochrana jiných kovů před korozí, dále k zachycování kyslíku a jako redukční činidlo při
výrobě Be, Ti, Zr, Hf a U. Slitiny hořčíku lze použít na výrobu automobilových karoserií,
letadlových trupů a podvozků, dále pak na zhotovování lehkých plošin, podlah, doků,
nákladních plošin, gravitačních dopravníků a lopat. Hořčík vytváří organohořečnaté
sloučeniny (Grignardovy sl.), které se využívají v organických syntézách. MgO se používá
jako žáruvzdorná látka. Mg(OH)2, MgCl2, MgSO4, MgCO3 jsou využívány ve zdravotnictví.
Sloučeniny
Oxidy a hydroxidy:
MgO (obr. 3) - vzniká zahříváním Mg nebo pálením magnezitu; MgO2 – peroxid, lze
připravit v kapalném NH3; Mg(OH)2 – slabá zásada (bílá sraženina)
Obr. 3: Krystalová struktura MgO
Sulfidy:
MgS (obr. 4)
Obr. 4: Krystalová struktura MgS
3
Halogenidy:
MgF2 (obr. 5), MgCl2 – průmyslově nejdůležitější sůl hořčíku, MgBr2, MgI2
Obr. 5: Krystalová struktura MgF2
Selenidy a telluridy:
MgSe, MgTe
Dusičnany:
Mg(NO3)2
Uhličitany a hydrogenuhličitany:
MgCO3, Mg(HCO3)2 – ovlivňují přechodnou tvrdost vody
Sírany:
MgSO4*7H2O – hořká sůl, projímavé účinky
Organokovové sloučeniny
Dialkyly a diaryly lze bez obtíží připravit reakcí LiR s Grignardovým činidlem nebo
reakcí HgR2 s kovovým hořčíkem. V průmyslovém měřítku se připravují reakcí alkenů MgH2
nebo Mg za přítomnosti H2, za tlaku a při teplotě 100°C. Např. MgMe2, MgEt2.
Nejvýznamnějšími organokovovými sloučeninami hořčíku jsou Grignardova činidla.
Připravují se pomalým přidáváním organického halogenidu za stálého míchání do suspenze
hořčíku v příslušném rozpouštědle, za přísného vyloučení vzduchu a vlhkosti. Mají široké
uplatnění při syntézách alkoholů, aldehydů, ketonů, karboxylových kyselin, esterů a amidů.
Biochemie hořčíku
V zelených rostlinách je nezbytný pro fotosyntézu. Je nutný k aktivaci enzymů
přenášejících fosforečnan, pro nervové impulsní převody, stahování svalů a metabolismus
cukrů.
Použité zdroje:
o Chemie prvků
o Chemie obecná a anorganická. Praha, SPN, 1995.
o Anorganická chemie
o www.webelements.com
4