The hořčík Jedná se o kov alkalických zemin, který patří do skupiny 2 periodické tabulky. Jeho atomové číslo je 12 a je reprezentováno chemickým symbolem Mg. Je to osmý nejhojnější prvek v zemské kůře, asi 2,5% z toho.
Tento kov, stejně jako jeho kongenery a alkalické kovy, se nenachází v přírodě v původním stavu, ale kombinuje se s dalšími prvky za vzniku mnoha sloučenin přítomných v horninách, mořské vodě a ve slaném nálevu..
Hořčík je součástí minerálů, jako je dolomit (uhličitan vápenatý a hořečnatý), magnezit (uhličitan hořečnatý), karnalit (hexahydrát chloridu hořečnatého a draselného), brucit (hydroxid hořečnatý) a v silikátech, jako je mastek a olivín..
Jeho nejbohatším přírodním zdrojem pro jeho rozšíření je moře, které má hojnost 0,13%, ačkoli Velké solné jezero (1,1%) a Mrtvé moře (3,4%) mají vyšší koncentraci hořčíku. Existují solanky s vysokým obsahem, které se koncentrují odpařováním.
Název hořčík pravděpodobně pochází z magnezitu, který se nachází v Magnesii v oblasti Thesálie, starověké řecké oblasti. Přesto bylo zdůrazněno, že magnetit a mangan byly nalezeny ve stejné oblasti.
Hořčík silně reaguje s kyslíkem při teplotách nad 645 ° C. Mezitím hořčíkový prášek hoří na suchém vzduchu a vyzařuje intenzivní bílé světlo. Z tohoto důvodu byl používán jako zdroj světla ve fotografii. V současné době se tato vlastnost stále používá v pyrotechnice.
Je to základní prvek pro živé bytosti. Je známo, že je kofaktorem pro více než 300 enzymů, včetně několika glykolýzních enzymů. Jedná se o životně důležitý proces pro živé bytosti díky jeho vztahu k produkci ATP, hlavního zdroje buněčné energie..
Podobně je součástí komplexu podobného hemové skupině hemoglobinu přítomné v chlorofylu. Jedná se o pigment, který se podílí na realizaci fotosyntézy.
Rejstřík článků
Joseph Black, skotský chemik, jej v roce 1755 poznal jako prvek a experimentálně demonstroval, že se liší od vápníku, kovu, s nímž jej zaměňovali.
V tomto ohledu Black napsal: „Již experimentem vidíme, že magnesia alba (uhličitan hořečnatý) je sloučeninou zvláštní zeminy a stálého vzduchu.“.
V roce 1808 se siru Humpreyovi Davymu podařilo izolovat ho pomocí elektrolýzy za vzniku amalgámu hořčíku a rtuti. Udělal to elektrolyzováním své mokré síranové soli pomocí rtuti jako katody. Následně zahřátím odpařil rtuť z malgamu a zanechal zbytek hořčíku.
V roce 1833 se francouzskému vědci A. Bussymu podařilo vyrobit první kovový hořčík. K tomu Bussy vyrobil redukci roztaveného chloridu hořečnatého kovovým draslíkem.
V roce 1833 použil britský vědec Michael Faraday poprvé k izolaci tohoto kovu elektrolýzu chloridu hořečnatého..
V roce 1886 německá společnost Aluminium und Magnesiumfabrik Hemelingen použila elektrolýzu karnalitu (MgCldvaKCl 6HdvaO) roztaveno za vzniku hořčíku.
Hemelingen, sdružený s Farbe Industrial Complex (IG Farben), uspěl ve vývoji techniky na výrobu velkého množství roztaveného chloridu hořečnatého pro elektrolýzu na výrobu hořčíku a chloru..
Během druhé světové války zahájily Dow Chemical Company (USA) a Magnesium Elektron LTD (UK) elektrolytickou redukci mořské vody; čerpal z Galveston Bay v Texasu a v Severním moři do Hartlepool v Anglii za účelem výroby hořčíku.
Současně Ontario (Kanada) vytváří techniku jeho výroby na základě procesu L. M. Pidgeona. Tato technika spočívá v tepelné redukci oxidu hořečnatého pomocí silikátů v externě vypalovaných retortách..
Hořčík krystalizuje v kompaktní hexagonální struktuře, kde je každý z jeho atomů obklopen dvanácti sousedy. Díky tomu je hustší než jiné kovy, jako je lithium nebo sodík..
Jeho elektronová konfigurace je [Ne] 3 sdva, se dvěma valenčními elektrony a deseti elektrony vnitřního obalu. Tím, že má ve srovnání s sodíkem další elektron, se jeho kovová vazba stává silnější.
Je to proto, že atom je menší a jeho jádro má ještě jeden proton; proto vyvíjejí větší přitažlivý účinek na elektrony sousedních atomů, což zmenšuje vzdálenosti mezi nimi. Vzhledem k tomu, že existují dva elektrony, je výsledné pásmo 3 s plné a je schopné ještě více pocítit přitažlivost jader.
Poté atomy Mg nakonec položily hustý šestihranný krystal se silnou kovovou vazbou. To vysvětluje jeho bod tání mnohem vyšší (650 ° C) než bod tání sodíku (98 ° C).
Všechny 3s orbitaly všech atomů a jejich dvanáct sousedů se v krystalu překrývají všemi směry a dva elektrony odcházejí, když přicházejí další dva; atd., aniž by Mg kationty mohly vznikatdva+.
Hořčík může ztratit dva elektrony, když vytvoří sloučeniny a stane se kationem Mg.dva+, který je izoelektronický pro neon vzácného plynu. Při zvažování jeho přítomnosti v jakékoli sloučenině je oxidační číslo hořčíku +2.
Na druhou stranu, i když je to méně běžné, lze vytvořit kation Mg+, který ztratil pouze jeden ze svých dvou elektronů a je izoelektronický na sodík. Když se předpokládá jeho přítomnost ve sloučenině, pak se říká, že hořčík má oxidační číslo +1.
Brilantně bílá pevná látka v čistém stavu, před oxidací nebo reakcí s vlhkým vzduchem.
24 304 g / mol.
650 ° C.
1 091 ° C.
1738 g / cm3 pokojová teplota. A 1 584 g / cm3 při teplotě tání; Jinými slovy, kapalná fáze je méně hustá než pevná fáze, jak je tomu u velké většiny sloučenin nebo látek..
848 kJ / mol.
128 kJ / mol.
24,869 J / (mol K).
Při 701 K: 1 Pa; to znamená, že jeho tlak par je velmi nízký.
1,31 na Paulingově stupnici.
První ionizační úroveň: 1737,2 kJ / mol (Mg+ plynný)
Druhá úroveň ionizace: 1 450,7 kJ / mol (Mgdva+ plynný a vyžaduje méně energie)
Třetí úroveň ionizace: 7 732,7 kJ / mol (Mg3+ plynné a vyžaduje hodně energie).
160 hodin.
141 ± 17 hodin
13,97 cm3/ mol.
24,8 µm / m K při 25 ° C.
156 W / m K..
43,9 nΩ · m při 20 ° C.
22,4 × 106 S cm3.
2,5 na Mohsově stupnici.
Kovový hořčík nemá žádná jiná přiřazená jména. Jeho sloučeniny, protože většina z nich má oxidační číslo +2, jsou zmíněny pomocí základní nomenklatury, aniž by bylo nutné tento počet uvádět v závorkách..
Například MgO je oxid hořečnatý a nikoli oxid hořečnatý (II). Podle systematické nomenklatury je předchozí sloučeninou: oxid hořečnatý a ne monomagnesium.
Na straně tradiční nomenklatury se totéž děje s nomenklaturou zásob: názvy sloučenin končí stejným způsobem; to znamená s příponou -ico. Podle této nomenklatury je tedy MgO oxid hořečnatý.
Jinak ostatní sloučeniny mohou, ale nemusí mít běžná nebo mineralogická jména, nebo se skládají z organických molekul (organohořečnaté sloučeniny), jejichž nomenklatura závisí na molekulární struktuře a alkylových (R) nebo arylových (Ar) substituentech..
Pokud jde o organohořečnaté sloučeniny, téměř všechna jsou Grignardovými činidly obecného vzorce RMgX. Například BrMgCH3 je methylbromid hořečnatý. Všimněte si, že nomenklatura se při prvním kontaktu nezdá být tak složitá .
Hořčík se používá ve slitinách, protože je to lehký kov, používá se hlavně ve slitinách s hliníkem, což zlepšuje mechanické vlastnosti tohoto kovu. Rovněž se používá ve slitinách se železem.
Jeho použití ve slitinách však pokleslo kvůli jeho tendenci korodovat při vysokých teplotách..
Díky své reaktivitě se nenachází v zemské kůře v nativní nebo elementární formě. Spíše je součástí mnoha chemických sloučenin, které se zase nacházejí v přibližně 60 známých minerálech..
Mezi nejběžnější minerály hořčíku patří:
-Dolomit, uhličitan vápníku a hořčíku, MgCO3·Zloděj3
-Magnezit, uhličitan hořečnatý, CaCO3
-Brucit, hydroxid hořečnatý, Mg (OH)dva
-karnalit, chlorid draselný hořečnatý, MgCldvaKClHdvaNEBO.
Může to být také ve formě jiných minerálů, jako jsou:
-Kieserit, síran hořečnatý, MgSO4HdvaNEBO
-Forsterit, křemičitan hořečnatý, MgSiO4
-Chryzotil nebo azbest, jiný křemičitan hořečnatý, Mg3AnodvaNEBO5(ACH)4
-Mastek, Mg3Ano14NEBO110(ACH)dva.
Hořčík se v přírodě vyskytuje jako kombinace tří přírodních izotopů: 24Mg, s 79% hojností; 25Mg, s 11% hojností; a 26Mg, s 10% hojností. Kromě toho existuje 19 umělých radioaktivních izotopů.
Hořčík je základním prvkem všeho živého. Lidé mají denní příjem 300 - 400 mg hořčíku. Jeho obsah těla se pohybuje mezi 22 a 26 g, u dospělého člověka, koncentrovaného hlavně v kostní kostře (60%).
Glykolýza je sled reakcí, při nichž se glukóza transformuje na kyselinu pyrohroznovou s čistou produkcí 2 molekul ATP. Pyruvátkináza, hexokináza a fosfofrukturáza jsou enzymy, mimo jiné, glykolýzy, které používají Mg jako aktivátor.
DNA je tvořena dvěma nukleotidovými řetězci, které mají ve své struktuře negativně nabité fosfátové skupiny; proto řetězce DNA podléhají elektrostatickému odpuzování. Na ionty+, K.+ a Mgdva+, neutralizovat záporné náboje a zabránit disociaci řetězů.
Molekula ATP má fosfátové skupiny s negativně nabitými atomy kyslíku. Mezi sousedními atomy kyslíku dochází k elektrickému odpuzování, které by mohlo štěpit molekulu ATP.
To se neděje, protože hořčík interaguje se sousedními atomy kyslíku a vytváří chelát. ATP-Mg je považována za aktivní formu ATP.
Hořčík je nezbytný pro fotosyntézu, centrální proces při využívání energie rostlinami. Je součástí chlorofylu, který ve svém nitru představuje strukturu podobnou hemové skupině hemoglobinu; ale s atomem hořčíku uprostřed místo atomu železa.
Chlorofyl absorbuje světelnou energii a využívá ji při fotosyntéze k přeměně oxidu uhličitého a vody na glukózu a kyslík. Glukóza a kyslík se následně používají při výrobě energie.
Pokles koncentrace hořčíku v plazmě je spojen se svalovými křečemi; kardiovaskulární onemocnění, jako je hypertenze; cukrovka, osteoporóza a další nemoci.
Hořčíkový iont se podílí na regulaci fungování vápníkových kanálů v nervových buňkách. Při vysokých koncentracích blokuje vápníkový kanál. Naopak, pokles vápníku produkuje aktivaci nervu tím, že umožňuje vstup vápníku do buněk.
To by vysvětlovalo křeč a kontrakci svalových buněk ve stěnách hlavních krevních cév..
Hořčík se v přírodě nenachází v elementárním stavu, ale je součástí přibližně 60 minerálů a mnoha sloučenin, které se nacházejí v moři, horninách a solném roztoku.
V moři je koncentrace hořčíku 0,13%. Díky své velikosti je moře hlavním rezervoárem hořčíku na světě. Dalšími zásobníky hořčíku jsou Velké solné jezero (USA) s koncentrací hořčíku 1,1% a Mrtvé moře s koncentrací 3,4%..
Minerály hořčíku, dolomit a magnezit, se z jeho žil získávají tradičními těžebními metodami. Mezitím se v karnalitu používají roztoky, které umožňují ostatním solím vystoupit na povrch a udržet karnalit v pozadí..
Solanky obsahující hořčík jsou koncentrovány v rybnících pomocí solárního ohřevu.
Hořčík se získává dvěma způsoby: elektrolýzou a tepelnou redukcí (Pidgeonův proces).
Při elektrolýze se používají roztavené soli obsahující buď bezvodý chlorid hořečnatý, částečně dehydrovaný bezvodý chlorid hořečnatý nebo minerální bezvodý karnalit. Za určitých okolností se používá umělý, aby se zabránilo kontaminaci přírodního karnalitu..
Chlorid hořečnatý lze také získat podle postupu navrženého společností Dow. Voda se mísí ve flokulačním zařízení s minerálem mírně kalcinovaným dolomitem.
Chlorid hořečnatý přítomný ve směsi se přemění na Mg (OH)dva přidáním hydroxidu vápenatého podle následující reakce:
MgCldva + Ca (OH)dva → Mg (OH)dva + CaCldva
Sraženiny hydroxidu hořečnatého se zpracují kyselinou chlorovodíkovou za vzniku chloridu hořečnatého a vody podle uvedené chemické reakce:
Mg (OH)dva + 2 HCl → MgCldva + 2 hdvaNEBO
Poté se chlorid hořečnatý podrobí procesu dehydratace, dokud nedosáhne 25% hydratace, čímž se dehydratace dokončí během procesu tavení. Elektrolýza se provádí při teplotě, která se pohybuje mezi 680 až 750 ° C..
MgCldva → Mg + Cldva
Na anodě se vytváří diatomický chlor a roztavený hořčík plave na vrchol solí, kde se shromažďuje..
Reakce probíhá při teplotě 1 200 ° C a nízkém tlaku 13 Pa. Krystaly hořčíku se odstraní z kondenzátorů. Vyrobená struska se sbírá ze spodní části retort.
2 CaO + 2 MgO + Si → 2 Mg (plyn) + CadvaAno4 (lidský odpad)
Oxidy vápníku a hořčíku se vyrábějí kalcinací uhličitanů vápníku a hořčíku přítomných v dolomitu.
Hořčík prudce reaguje s kyselinami, zejména s kyselinami. Jeho reakcí s kyselinou dusičnou vzniká dusičnan hořečnatý, Mg (NO3)dva. Podobně reaguje s kyselinou chlorovodíkovou za vzniku chloridu hořečnatého a plynného vodíku..
Hořčík nereaguje s alkáliemi, jako je hydroxid sodný. Při pokojové teplotě je pokryta vrstvou oxidu hořečnatého, nerozpustného ve vodě, který jej chrání před korozí.
Vytváří mimo jiné chemické sloučeniny s chlorem, kyslíkem, dusíkem a sírou. Je vysoce reaktivní s kyslíkem při vysokých teplotách.
Slitiny hořčíku se používají v letadlech a automobilech. Posledně jmenované mají jako požadavek na kontrolu emisí znečišťujících plynů snížení hmotnosti motorových vozidel.
Aplikace hořčíku jsou založeny na jeho nízké hmotnosti, vysoké pevnosti a snadnosti výroby slitin. Mezi aplikace patří ruční nářadí, sportovní potřeby, fotoaparáty, domácí spotřebiče, rámy zavazadel, automobilové díly, předměty pro letecký průmysl.
Slitiny hořčíku se také používají při výrobě letadel, raket a kosmických satelitů, jakož i při leptání fotografií k výrobě rychlé a kontrolované gravírování..
Hořčík se v malém množství přidává do litého bílého železa, což zvyšuje jeho pevnost a tvárnost. Kromě toho se hořčík smíchaný s vápnem vstřikuje do vysokopecního železa, čímž se zlepšují mechanické vlastnosti oceli..
Hořčík se podílí na výrobě titanu, uranu a hafnia. Působí jako redukční činidlo na chlorid titaničitý při Krollově procesu, při kterém vzniká titan.
Hořčík se používá v suché buňce, působí jako anoda a chlorid stříbrný jako katoda. Když hořčík přijde do elektrického kontaktu s ocelí za přítomnosti vody, obětavě koroduje a zanechá ocel neporušenou..
Tento typ ochrany z oceli je přítomen na lodích, skladovacích nádržích, ohřívačích vody, mostních konstrukcích atd..
Hořčík v prášku nebo ve formě pásu hoří a vyzařuje velmi intenzivní bílé světlo. Tato vlastnost byla použita ve vojenské pyrotechnice k výrobě požárů nebo osvětlení světlicemi..
Jeho jemně rozmělněná pevná látka se používá jako palivová složka, zejména v raketových motorech na tuhá paliva..
Používá se jako tepelný izolátor pro kotle a potrubí. Jelikož je hygroskopický a rozpustný ve vodě, používá se k zabránění zhutnění běžné soli v solničkách a nesprávnému vytékání během koření..
Má použití jako retardér hoření. Rozpuštěný ve vodě tvoří známé magnéziové mléko, bělavou suspenzi, která se používá jako antacidum a projímadlo..
Používá se při výrobě vysokopevnostního podlahového cementu a přísady při výrobě textilií. Kromě toho se používá jako flokulant v sójovém mléce pro výrobu tofu..
Používá se při výrobě žáruvzdorných cihel k odolávání vysokým teplotám a jako tepelný a elektrický izolátor. Používá se také jako projímadlo a antacidum.
Průmyslově se používá k výrobě cementu a hnojiv, činění a barvení. Je to také vysoušedlo. Epsomská sůl, MgSO47HdvaNebo se používá jako projímadlo.
Je to bráno jako standard nejmenší tvrdosti (1) na Mohsově stupnici. Slouží jako plnivo při výrobě papíru a lepenky a také jako prevence podráždění a hydratace pokožky. Používá se při výrobě tepelně odolných materiálů a jako základ mnoha prášků používaných v kosmetice.
Používá se jako tepelný izolátor a ve stavebnictví pro výrobu stropů. V současné době se nepoužívá kvůli vláknům rakoviny plic.
Zatím žádné komentáře