Magnesi

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Magnesi
12Mg
sodimagnesialumini
Be

Mg

Ca
Aspecte
Gris sòlid brillant



Línies espectrals del magnesi
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Magnesi, Mg, 12
Categoria d'elements Metalls alcalinoterris
Grup, període, bloc 23, s
Pes atòmic estàndard 24,3050(6)
Configuració electrònica [Ne] 3s2
2, 8, 2
Configuració electrònica de Magnesi
Propietats físiques
Fase Sòlid
Densitat
(prop de la t. a.)
1,738 g·cm−3
Densitat del
líquid en el p. f.
1,584 g·cm−3
Punt de fusió 923 K, 650 °C
Punt d'ebullició 1.363 K, 1.091 °C
Entalpia de fusió 8,48 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 128 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 24,869 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 701 773 861 971 1.132 1.361
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 2, 1[1]
(òxid bàsic fort)
Electronegativitat 1,31 (escala de Pauling)
Energies d'ionització
(més)
1a: 737,7 kJ·mol−1
2a: 1.450,7 kJ·mol−1
3a: 7.732,7 kJ·mol−1
Radi atòmic 160 pm
Radi covalent 141±7 pm
Radi de Van der Waals 173 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Hexagonal
Magnesi té una estructura cristal·lina hexagonal
Ordenació magnètica Paramagnètic
Resistivitat elèctrica (20 °C) 43,9 nΩ·m
Conductivitat tèrmica 156 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica (25 °C) 24,8 µm·m−1·K−1
Velocitat del so (barra prima) (t. a.) (recuit)
4.940 m·s−1
Mòdul d'elasticitat 45 GPa
Mòdul de cisallament 17 GPa
Mòdul de compressibilitat 45 GPa
Coeficient de Poisson 0,290
Duresa de Mohs 2,5
Duresa de Brinell 260 MPa
Nombre CAS 7439-95-4
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del magnesi
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
24Mg 78,99% 24Mg és estable amb 12 neutrons
25Mg 10% 25Mg és estable amb 13 neutrons
26Mg 11,01% 26Mg és estable amb 14 neutrons

El magnesi (element químic de símbol: Mg, i nombre atòmic 12) és un metall blanc brillant, d'aspecte semblant a l'argent. És el vuitè element més abundant a la natura. La seva densitat és 1,74 i per tant la més baixa dels metalls, si exceptuam el liti i el beril·li. Es fon a 650 °C i es volatilitza a 1.120 °C.

A l'aire sec es manté inalterable però en presència d'humitat es cobreix d'una capa d'òxid que evita l'oxidació posterior.

Amb el foc s'encén amb una flama blanca molt viva.

És dúctil i mal·leable, i resulta imprescindible per la fabricació d'aliatges lleugers, molt útils per l'aviació.

Usos[modifica | modifica el codi]

Barra de Magnesi

Els composts de magnesi, en primer lloc l'òxid de magnesi, es fan servir principalment com a material refractari als forns per fabricar ferro i acer, metalls no ferrosos, vidre, i ciment. L'òxid de magnesi es fa servir també a l'agricultura, i a les indústries químiques i de la construcció. Aliat amb l'alumini es fa servir per fabricar envasos de llauna. Els aliatges de magnesi es fan servir també als components estructurals dels automòbils i de maquinària. Un ús d'aquest metall és també l'eliminació dels sulfurs del ferro i de l'acer.

Uns altres usos són:

  • Additiu de propel·lents convencionals.
  • Obtenció de fosa nodular (Fe-Si-Mg).
  • Agent reductor per l'obtenció d'urani i uns altres metalls a partir de les seves sals.
  • L'hidròxid de magnesi (Mg(OH)2, també anomenat llet de magnèsia), el clorur de magnesi (MgCl2), el sulfat de magnesi (MgSO4, o sals Epsom) i el citrat es fan servir a la medicina.
  • La pols de carbonat de magnesi (MgCO3) és utilitzada pels atletes, com gimnastes i alçadors de pes, per a millorar l'adherència dels objectes. Els escaladors la utilitzen per a millorar l'adherència de les mans a la roca.
  • Uns altres usos són flaixos fotogràfics, pirotècnia i bombes incendiàries.

Rol biològic[modifica | modifica el codi]

El magnesi és important per a la vida, tant l'animal com la vegetal. La clorofil·la és una substància complexa de porfirina i magnesi que intervé en la fotosíntesi.

És un element químic essencial per a l'home; la major part del magnesi es troba als ossos i els seus ions fan papers d'importància per l'activitat de molts coenzims i a les reaccions que depenen del ATP. També fa un paper estructural, l'ió de Mg2+ té una funció estabilitzadora de l'estructura de cadenes d'ADN i ARN.

En funció del pes i l'alçada, la quantitat diària recomanada és de 300-350 mg, quantitat que pot obtindre's fàcilment perquè es troba a la majoria dels aliments. Les fulles verdes de les hortalisses són especialment riques en magnesi.

Contingut en magnesi d'alguns aliments;

Història[modifica | modifica el codi]

El nom procedix de magnèsia, que en grec designava una regió de Tessàlia. L'anglès Joseph Black, va reconèixer el magnesi com un element químic el 1755. El 1808 Sir Humphrey Davey va obtindre metall pur per mitjà d'electròlisi d'una barreja de magnèsia i Òxid de mercuri (II) (HgO)

Abundància i obtenció[modifica | modifica el codi]

El magnesi és el setè element més abundant a l'escorça terrestre, però no es troba lliure, encara que entra a la composició de més de 60 minerals. Els més importants industrialment són els dipòsits de dolomia, magnesita, brueta, carnalita i olivina.

Als Estats Units el metall s'obté principalment per electròlisi del Clorur de magnesi (MgCl2), obtingut de salmorres i aigua de mar, mètode que ja feia servir Bunsen;

Al càtode: Mg2+ + 2 e- → Mg
A l'ànode: 2 Cl- → Cl2 (gas) + 2 e-

Isòtops[modifica | modifica el codi]

El magnesi-26 és un isòtop estable que es fa servir per a la datació geològica, igual que l'Al-26. A les inclusions riques en calci i alumini (CAI en anglès) d'alguns meteorits, els objectes més antics del sistema solar, s'han trobat quantitats de Mg-26 més grans que les esperades que s'atribuïxen a la desintegració de l'Al-26. Aquests objectes, quan s'han desprès a les etapes primerenques de la formació dels planetes i asteroides no han patit els processos geològics que fan desaparèixer les estructures condrítiques (formades a partir de les inclusions) i per tant guarden informació sobre l'edat del sistema solar.

Als estudis es van comparar les ràtios Mg-26/Mg-24 i Al-27/Mg-24, per a determinar indirectament, la relació Al-26/A-27 de la mostra inicial al moment que aquesta es va separar de les regions de pols de la nebulosa presolar, a partir de la qual es va formar el nostre sistema solar.

Aplicació[modifica | modifica el codi]

Com a metall[modifica | modifica el codi]

El magnesi és el tercer metall que més s’utilitza per fer estructures, després del ferro i l’alumini.

El magnesi, en la seva forma més pura, es pot comparar amb l'alumini, és fort i lleuger, per la qual cosa s'utilitza en diverses aplicacions de fabricació de peces de gran volum, incloent els components d'automoció i camions.

Component d'aliatges amb l'alumini, aliat amb el zinc s'utilitza en peces per emmotllament a pressió. També s'utilitza per treure el sofre en l'obtenció de ferro i acers, o en l'obtenció del titani.

El magnesi és la base dels aliatges ultralleugers, que cada vegada s'utilitzem més, en aplicacions tan diverses com l'aviació ultralleugera o la fabricació de motxilles o bicicletes.

L'alt contingut de magnesi en els motors dels avions de la Segona Guerra Mundial va ocasiona problemes com per exemple al bombarder B-29, ja que es produïen focs en els motors i causaven insuficiència en les ales.[2][3]

Mercedes-Benz 300 SLR, amb el cos d'Elektron, un aliatge de magnesi

Un model de cotxe de la marca Mercedez-Benz, concretament el Mercedez-Benz 300 SLR, tenia un cos fabricat d’aliatge de magnesi, aquest cotxe ha rodat amb èxit a Le Mans, la Mille Miglia, i altres esdeveniments esportius, però com el magnesi és molt inflamable, va estar involucrat en el pitjor accident de la història automobilístic. Altre marca con Porsche va construir els marcs amb magnesi del famós cotxe 917/053 que va guanyar Le Mans i avui en dia té el record distància absoluta.A més d’aquestes marques van haver unes que van utilitzar el material per fer motors com BMW, Volkswagen Group, Mitsubishi Motors....

Els alemanys van encunyar el nom de ' Elektron ' d'aliatge de magnesi. El terme se segueix utilitzant avui en dia. L'aplicació de magnesi en la indústria aeroespacial comercial es restringeix generalment als components relacionats amb el motor, ja sigui a causa dels riscos percebuts amb peces de magnesi en cas d'incendi o de corrosió. Actualment, l'ús d'aliatges de magnesi en la indústria aeroespacial està en augment, impulsada principalment per la creixent importància de l'economia de combustible i la necessitat de reduir el pes. El desenvolupament i prova de nous aliatges de magnesi continua, especialment Elektron 21, que ha superat amb èxit els assajos aeroespacials per a la seva utilització en motors i en components interns i bucs. La Comunitat Europea compta amb tres projectes d'R+D de magnesi en la prioritat Aeroespacial del Programa Marc Sis.[4][5]

Altres utilitzacions[modifica | modifica el codi]

Es pot utilitzar com a pedernal que serveix per crear espurnes per encendre foc, també es pot preparar reactius que són útils per la síntesi orgànica, és un agent additiu en la producció de grafit nodular de ferros fos, agent reductor per a la producció d’urani i altres metalls a partir dels seus sals, serveix per protegir els tancs subterranis, canonades, estructures enterrades i escalfadores d’aigua, si fas un aliatge amb zinc produeixes plaques de fotogravat en l’industria de la impressió i les parets de bateries de pila seca i sostres, per últim s’utilitza com aliatge amb l’alumini per les llaunes de begudes, arcs i fletxes i per fer equipament esportiu com per exemple pals de golf.

Compostos[modifica | modifica el codi]

Compostos de magnesi, principalment d'òxid de magnesi (MgO), s'utilitzen com un material refractari en revestiments de forns per a la producció de ferro, acer, metalls no ferrosos, vidre, i el ciment. L'òxid de magnesi i altres compostos de magnesi també s'utilitzen en les indústries agrícola, químiques, i de la construcció. L'òxid de magnesi de la calcinació s'utilitza com un aïllant elèctric en cables resistents al foc.

  • El magnesi es fa reaccionar amb un halur d'alquil dóna un reactiu de Grignard, que és una eina molt útil per a la preparació d'alcohols.
  • Les sals de magnesi s'inclouen sovint en diversos aliments, fertilitzants (magnesi és un component de la clorofil·la), i mitjans de cultiu.
  • Sulfit de magnesi s'utilitza en la fabricació de paper (procés de sulfit).
  • Fosfat de magnesi s'utilitza per a fusta a prova de foc utilitzat en la construcció.
  • Hexafluorosilicato magnesi s'utilitza en el tractament antiarnes del tèxtils.
  • En la forma d'encenalls o cintes, de Mg és útil en la purificació de dissolvents, per exemple la preparació d'etanol de super-sec.

Usos biològics[modifica | modifica el codi]

Les preparacions farmacèutiques de magnesi s'utilitzen per tractar la deficiència de magnesi i hipomagnesèmia, així com l'eclàmpsia. En general, en dosis més baixes, de magnesi s'inclou comunament en preparacions de minerals dietètics, incloent moltes preparacions de multi vitamines. Ordenat per tipus de sal de magnesi, les aplicacions biològiques del magnesi inclouen:

  • El sulfat de magnesi, ja que el heptahidrat anomenada sals d'Epsom, s'utilitza en forma de sals de bany, com a laxant, i com un fertilitzant altament soluble.
  • L'hidròxid de magnesi, es va suspendre en aigua, s'utilitza en la llet de magnèsia antiàcida i laxants.
  • Clorur de magnesi, òxid, gluconat, malat, orotato, glicinato i citrat s'utilitzen com a suplements orals de magnesi. Alguns han afirmat que els suplements de magnesi oral són terapèutica per a la síndrome de cames inquietes (SCI) en alguns individus.
  • Borat de magnesi, salicilat de magnesi, i sulfat de magnesi s'utilitzen com antisèptics.
  • Bromur de magnesi s'utilitza com un sedant suau (aquesta acció és degut a la bromur, no el de magnesi).
  • L'estearat de magnesi és una pols blanca lleugerament inflamable amb propietats lubricants. En la tecnologia farmacèutica, que s'utilitza en la fabricació de nombrosos tipus de comprimits per evitar que els comprimits s'enganxin a l'equip durant el procés de compressió de la tauleta.
  • Magnesi en pols de carbonat és utilitzat pels atletes com gimnastes, aixecadors de peses, i escaladors per eliminar la humitat i millorar l'adherència en un aparell de gimnàstica, barra de l'elevació, i escalar roques.[6]

Precaucions[modifica | modifica el codi]

El magnesi és extremadament inflamable, especialment si està polvoritzat. Reacciona exotèrmica i ràpidament en contacte amb aire o aigua, per tant cal manipular-lo amb precaució. El foc no s'haurà d'intentar apagar amb aigua sinó amb un extintor per a focs de classe D (sodi, alumini, reactius,...) o sigui extintors de pols específic o CO2.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Bernath, P. F., Black, J. H., & Brault, J. W.. «The spectrum of magnesium hydride». Astrophysical Journal, vol. 298, 1985, pàg. 375. Bibcode: 1985ApJ...298..375B. DOI: 10.1086/163620.
  2. Dorr. Mission to Tokyo: The American Airmen Who Took the War to the Heart of Japan, 2012-09-15, p. 40–41. ISBN 9781610586634. 
  3. AAHS Journal. 44-45. American Aviation Historical Society, 1999. 
  4. Aghion, E.; Bronfin, B.. «Magnesium Alloys Development towards the 21st Century». Materials Science Forum, vol. 350-351, 2000, pàg. 19. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.350-351.19.
  5. Bronfin, B; et al.. «Elektron 21 specification». A: Kainer, Karl. Magnesium: Proceedings of the 7th International Conference on Magnesium Alloys and Their Applications. Weinheim, Germany: Wiley, 2007, p. 23. ISBN 978-3-527-31764-6. 
  6. Linsley, Trevor. «Properties of conductors and insulators». A: Basic Electrical Installation Work, p. 362. ISBN 978-0-08-096628-1. 

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Magnesi