მაგნიუმი

მაგნიუმი (ქიმიური სიბოლო — Mg) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მესამე პერიოდის, მეორე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეორე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, IIა) ქიმიური ელემენტი. ატომური ნომერია — 12, ატომური მასა — 24.305, საერთო ჟანგვის რიცხვი +2. ის მიეკუთვნება ტუტემიწა მეტალებს და მერვეა დედამიწის ქერქში გავრცელებით მასის მიხედვით (2%), ხოლო მეცხრე სამყაროში ყველაზე გავრცელებულ ელემენტებს შორის. ის არის მოვერცხლისფრო ჭედადი მსუბუქი ლითონი. წვის დროს გამოსცემს თეთრ კაშკაშა ალს.
მაგნიუმის იონის წყალში მაღალი ხსნადობა იძლევა იმის გარანტიას, რომ იგი მესამე ელემენტია ზღვის წყალში გავრცელების მიხედვით .
მაგნიუმი წარმოადგენს 11 ყველაზე გავრცელებულ ელემენტს, რომელიც შედის ადამიანის ორგანიზმში მასის მიხედვით, მისი იონები მნიშვნელოვანია ყველა ცოცხალი უჯრედისათვის, სადაც ისინი თამაშობენ მთავარ როლს მნიშვნელოვანი ბიოლოგიური ნაერთების პოლიფოსფატების მანიპულაციაში, როგორიცაა, ადენოსინ-5’-ტრიფოსფატი (ATP), დეზოქსირიბონუკლეინმჟავა (DNA), რიბონუკლეინმჟავა (RNA). მაგნიუმის ნაერთები გამოიყენება მედიცინაში, როგორც მოსადუნებელი საშუალება. მაგნიუმს მწვანე პიგმენტი ქლოროფილი შეიცავს, რომელიც მცენარეებს ფოტოსინთეზისათვის სჭირდებათ.
მაგნიუმს იყენებენ ფოტოგრაფიაში, პიროტექნიკაში და სხვ.
ისტორია
მაგნიუმის დასახელება წარმოიშვა ბერძნული სიტყვიდან, თესალიის რაიონის მაგნეზიის დასახელებიდან.
მაგნიუმი არის მეშვიდე ყველაზე მეტად გავრცელებული ელემენტი დედამიწის ქერქში მასის მიხედვით , ხოლო მერვე ელემენტი მოლარობის მიხედვით. მაგნიუმი არის მაგნეზიტის, დოლომიტის და სხვა მინერალების საბადოებში, რომლებიც დიდი რაოდენობით იქნა აღმოჩენილი. ასევე მინერალური წყლები შეიცავს მაგნიუმის ხსნად მარილებს. 1618 წელს ეფსონმა (ინგლისი) მოსინჯა ცხოველებისათვის მიეცა ასეთი მინერალური წყალი. მათ უარი განაცხადეს წყლის გემოს გამო. თუმცა ფერმერმა შემჩნია, რომ ასეთი წყალი კარგად მოქმედებდა ნაკაწრებისა და ჭრილობების მოსაშუშებლად. ამიტომ მაგნიუმის სულფატს - MgSO4 ხშირად ეფსონის მარილსაც უწოდებენ.
თვით მეტალი პირველად მიღებულ იქნა ინგლისში სერ ჰამფრი დეივის მიერ 1808 წელს ელექტროლიზის მეთოდით, მაგნეზეტისა და ვერცხლისწყლის ოქსიდიდან.
მიღება
ჩვეულებრივ მეტალური მაგნიუმის სამრეწველო მიღების მეთოდი - ეს არის უწყლო ქლორიდების ნარევის შენალღობის ელექტროლიზი: მაგნიუმის MgCl2 (ბიშოფიტი), ნატრიუმის NaCl ან კალიუმის KCl. ნალღობში ელექტროქიმიურ აღდგენას ექვემდებარება მაგნიუმის ქლორიდი.
MgCl2 (ელექტროლიზი) = Mg + Cl2
გამდნარ მეტალს პერიოდულად იღებენ ელექტროლიტური აბაზანიდან, ხოლო შიგ უმატებენ მაგნიუმის შემცველი ნედლეულის ახალ პორციებს. ამ მეთოდით მიღებული მაგნიუმი შედარებით ბევრია (მინარევი დაახლოებით 0.1%), აუცილებლობის შემთხვევაში ”ნედლი” მაგნიუმი ექვემდებარება დამატებით გასუფთავებას. ამ მიზნით იყენებენ ელექტროლიტურ რაფინირებას, ვაკუუმში გადადნობას სპეციალური დანამატის - ფლუსების გამოყენებით, რომლებიც მაგნიუმს ”ართმევენ” მინარევებს ან მეტალის გადადენით ვაკუუმში. რაფინირებული მაგნიუმის სისუფთავე აღწევს 99.999% და უფრო მეტიც.
შემუშავებულია ასევე სხვა მეთოდი მაგნიუმის მიღებისა - თერმული.ამ შემთხვევაში მაგნიუმის ოქსიდის აღსადგენად მაღალ ტემპერატურაზე იყენებენ სილიციუმს ან კოქს:
MgO + C = Mg + CO
სილიციუმის გამოყენება იძლევა იმის საშუალებას, რომ მაგნიუმი მიღებულ იქნას ისეთი ნედლეულისგან, როგორიცაა დოლომიტი CaCO3 × MgCO3, მაგნიუმისა და კალციუმის წინასწარი დაცალკევების გარეშე. დოლომიტის მონაწილეობით მიმდინარეობს შემდეგი რეაქციები:
CaCO3 • MgCO3 = CaO + MgO + 2CO2
2MgO + CaO + Si = CaSiO3 + 2Mg
თერმული მეთოდის უპირატესობა იმაში მდგომარეობს, რომ ის იძლევა საშუალებას მიღებულ იქნას მაგნიუმი უფო მაღალი სისუფთავით. მაგნიუმის მისაღებად იყენებენ არა მარტო მინერალურ ნედლეულს, არამედ ზღვის წყალს.
ფიზიკური თვისებები
მაგნიუმი არის მეტალი მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის ჰექსაგონალური მესრით. ჩვეულებრივ პირობებში მაგნიუმი დაფარულია მდგრადი მაგნიუმის ოქსიდის MgO დამცავი პლიონკით, რომელიც იშლება ჰაერზე გაცხელებით დაახლოებით 600°C, რის შემდეგაც მეტალი იწვის კაშკაშა თეთრი ალით, მაგნიუმის ოქსიდისა და ნიტრიდის Mg3N2 წარმოქმნით. მაგნიუმის სიმკვრივე 20°C-ზე არის 1.74გ/სმ3, მეტალის ლღობის ტემპერატურა არის Tლღ =650°C, ხოლო დუღილის ტემპერატურა - Tდუღ = 1105°C , სითბოგამტარობა 20°C-ზე - 156ვტ. მაღალი სისუფთავის მაგნიუმი არის პლასტიური, კარგად იპრესება, იგლინება და ექვემდებარება დამუშავებას..
ქიმიური თვისებები
კალიუმის პერმანგანატისა KMnO4 და ფხვნილისებრი მაგნიუმის ნარევი - არის ფეთქებადი ნივთიერება.
გავარვარებული მაგნიუმი ურთიერთქმედებს წყალთან:
Mg (გავარვარებული) + H2O = MgO + H2↑
ტუტეები მაგნიუმზე არ მოქმედებენ. მჟავებში ის ნელა იხსნება წყალბადის გამოყოფით:
Mg + HCl = MgCl2 + H2
ჰაერზე გაცხელებით მაგნიუმი იწვის, წარმოიქმნება ოქსიდი, ასევე შეუძლია აზოტთან წარმოქმნას ნიტრიდი მცირე რაოდენობით:
2 Mg + O2 = 2MgO
3 Mg + N2 = Mg3N2
გავრცელება
მიუხედავად იმისა, რომ მაგნიუმს შეიცავს 60 მინერალზე მეტი, მხოლოდ დოლომიტს, მაგნეზიტს, ბრუსიტს, კარნალიტს და ტალკს აქვთ სარეწაო (სამრეწველო) მნიშვნელობა.
მაგნიუმის კათიონი – Mg+2 არის მეორე ყველაზე მეტად გავრცელებული კათიონებიდან ზღვის წყლებში. რაც ზღვის წყალსა და ზღვის მარილს ხდის კომერციულად მიმზიდველს, როგორც მაგნიუმის წყარო. მაგნიუმის გამოსაყოფად ზღვის წყალს უმატებენ კალციუმის ჰიდროქსიდს, რომლის შედეგადაც წარმოიქმნება მაგნიუმის ჰიდროქსიდი ნალექის სახით.
MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCl2
მაგნიუმის ჰიდროქსიდი (ბრუსიტი) წყალში უხსნადია, ბრუსიტის გაფილტვრა შესაძლებელი რომ იყოს მას უმატებენ მარილმჟავას და ღებულობენ მაგნიუმის ქლორიდს.
Mg(OH)2 + 2 HCl → MgCl2 + 2 H2O
მაგნიუმის ქლორიდიდან კი მაგნიუმს ღებულობენ ელექტროლიზით.
ამერიკის შეერთებულ შტატებში მაგნიუმს ძირითადად ღებულობენ გამლღვალი მაგნიუმის მარილხსნარებიდან და ზღვის წყლიდან ელექტროლიზის გზით.
Mg2+ + 2 e− → Mg
2 Cl− → Cl2 (g) + 2 e−
შეერთებული შტატები ტრადიციულად იყო ძირითადი მიმწოდებელი ამ მეტალისა მსოფლიო ბაზარზე.არც თუ ისე დიდი ხნის წინ, ანუ 1995 წელს. მსოფლოი წარმოების 45% შტატებზე მოდიოდა. დღესდღეობით კი შეერთებული შტატების წილი არის 7%.
2005 წელს ჩინეთმა თავის თავზე აიღო დომინანტი მიმწოდებლის როლი, ისინი ხელოვნურად ინარჩუნებენ მსოფლიო წარმოების 60%. გარდა ზემოთ აღწერილი ელექტროლიტური მეთოდისა ჩინეთი იყენებს თითქმის ყველა მეთოდს ამ მეტალის მისაღებად სხვადასვხა საბადოებიდან.
მაგნიუმი დიდი რაოდენობითაა ზღვის წყლებში. მაგნიუმი ძირითადად გვხვდება შემდეგი მადნების სახით:
ზღვის წყალი - (Mg 0.12-0.13 %)
კარნალიტი - MgCl2 • KCl • 6H2O (Mg 8.7 %)
ბოშოფიტი - MgCl2 • 6H2O (Mg 11.9 %)
კიზერიტი - MgSO4 • H2O (Mg 17.6 %)
კაინიტი - KCl • MgSO4 • 3H2O (Mg 9.8 %)
მაგნეზიტი - MgCO3 (Mg 28.7 %)
დოლომიტი - CaCO3•MgCO3 (Mg 13.1 %)
ბრუსიტი - Mg(OH)2 (Mg 41.ს6 %).
მაგნიუმის მარილები დიდ ოდენობით გვხვდება ბუნებრივი თვითწარმოქმნილი ტბების მარილების დანალექებში. ადგილმდებარეობა დანალექი წარმოშობის კარნალიტის მარილების წიაღისეულისა ცნობილია ბევრ ქვეყანაში.
მაგნეზიტი წარმოიქმნება უპირატესად ჰიდროთერმულ პირობებში და მიეკუთვნება საშუალო ტემპერატურულ ჰიდროთერმულ საბადოებს. მაგნიუმის მნიშვნელოვან ნედლეულის წყაროს წარმოადგენს ასევე დოლომიტი. დოლომიტის საბადოები ფართოდაა გავრცელებული და მისი მარაგები უზარმაზარია. ისინი ასოცირდებიან კარბონატულ ქანებთან. დოლომიტური წარმოიქმნება დალექვის გზით, თუმცა შესაძლებელია წარმოიქმნას ასევე კირქვის ჰიდროთერმულ ხსნარებზე მიწისქვეშა ან ზედაპირული წყლების ზემოქმედების შედეგად.
იზოტოპები
მაგნიუმს გააჩნია სამი სტაბილური იზოტოპი: 24Mg, 25Mg და 26Mg.. 24Mg–ში არის დაახლოებით 79% Mg. 28Mg არის რადიოქტიური იზოტოპი, 1950 წლიდან 1970 წლამდე იყო გაკეთებული რამდენიმე კომერციული ატომური ელექტროსადგური სამეცნიერო ექსპერიმენტებისათვის. ამ იზოტოპს გააჩნია შედარებით ხანმოკლე ნახევარდაშლის პერიოდი (21 საათი) და მისი გამოყენება იყო შეზღუდული.
26Mg გამოყენება ჰპოვა იზოტოპურ გეოლოგიაში, ალუმინის იზოტოპის მსგავსად. 26Mg წარმოადგენს 26Al რადიოგენურ პროდუქტს, რომლის ნახევარდაშლის პერიოდია 717000 წელი.
სტანდარტული ატომური მასა
მაგნიუმის სტანდარტულ ატომურ მასად მიღებულია — 24,305, რომელიც როგორც წესი იანგარიშება ბუნებაში არსებულ ყველა სტაბილურ იზოტოპტთა საშუალო შეწონილი მასით, მათი დედამიწის ქერქსა და ატმოსფეროში გავრცელების პროპორციულად.
გამოყენება
შენალღობები
შენალღობი მაგნიუმის საფუძველზე წარმოადგენს მნიშვნელოვან კონსტრუქციულ მასალას საავიაციო და საავტომობილო მრეწველობაში, მათი სიმსუბუქისა და მდგრადობის წყალობით.
დენის ქიმიური წყარო
მაგნიუმი, როგორც თავისუფალი სახით , ასევე მისი ქიმიური ნაერთები (ბრომიდი, პერქლორატი) გამოიყენება ძლიან მძლავრი რეზერვული ელექტრული ბატარეების საწარმოებლად (მაგალითად, მაგნიუმ-პერქლორატული ელემენტი, გოგირდ-მაგნიუმის ელემენტი, ქლორტყვია-მაგნიუმის ელემენტი, ქლორვერცხლ - მაგნიუმის ელემენტი, ქლორსპილენძ - მაგნიუმის ელემენტი, მაგნიუმ - ვანადიუმის ელემენტი და სხვა.) და მშრალი ელემენტები (მანგანუმ - მაგნიუმის ელემენტი, ბისმუტ - მაგნიუმის ელემენტი და სხვა.). დენის ქიმიური წყარო მაგნიუმის საფუძველზე გამოირჩევა ძლიან მაღალი კუთრი ენერგეტიკული მახასიათებლების მნიშვნელობებით და მაღალი სიხშირის ძაბვით.
ნაერთები
ცეცხლგამძლე მასალები
მაგნიუმის ოქსიდი MgO გამოიყენება, როგორც ცეცხლგამძლე მასალების ტიგელებისა და მეტალურგიული ღუმელებისათვის სპეციალური ამონაგების საწარმოებლად.
მაგნიუმის პერქლორატი Mg(ClO4)2 – (ანჰიდრონი) გამოიყენება ლაბორატორიაში გაზის ღრმა გაშრობისათვის და ელექტროლიტის სახით დენის ქიმიური წყაროსათვის მაგნიუმის მონაწილეობით.
მაგნიუმის ფტორიდი MgF2 – სინთეზური მონოკრისტალების სახით გამოიყენება ოპტიკაში (ლინზები, პრიზმები).
მაგნიუმის ბრომიდი MgBr2 - ელექტროლიტის სახით რეზერვული დენის ქიმიური წყაროსათვის.
სამხედრო საქმე
მაგნიუმის თვისება, რომ იწვის კაშკაშა თეთრი ალით ფართოდ გამოიყენება სამხედრო ტექნიკაში გამნათებელი და სასიგნალო რაკეტების, ტრასირების ტყვიების და ჭურვების, აალებადი ბომბების დასამზადებლად.
მედიცინა
მაგნიუმის ოქსიდები და მარილები გამოიყენება მედიცინაში (ასპარკამი, მაგნიუმის სულფატი, მაგნიუმის ციტრატი, მინერალი ბიშოფიტი). ბიშოფიტოთერაპია იყენებს ბუნებრივი მაგნიუმის ბიოლოგიურ ეფექტებს დაავადებების ფართო სპექტრის მკურნალობისა და რეაბილიტაციის დროს, პირველ რიგში კი საყრდენ-მოძრავი აპარატის, ნერვული და გულსისხლძარღვთა სისტემების მკურნალობის დროს.
ფოტოგრაფია
მაგნიუმის ფხვნილი ჟანგვის დანამატებით (ბარიუმის ნიტრატი, ამონიუმის ნიტრატი, კალიუმის პერმანგანატი, ნატრიუმის ჰიპოქლორიტი, კალიუმის ქლორატი და სხვა) გამოიყენება (დღეს იშვიათ შემთხვევაში) ფოტოსაქმეში ქიმიურ ფოტონათებაში (მაგნიუმის ფოტონათება)
ბიოლოგიური როლი და ტოქსიკოლოგია
მაგნიუმი - ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ელემენტია, რომელიც არსებობს ორგანიზმის ყველა ქსოვილში და მცენარეებში. ადამიანის ორგანიზმი სულ 21-28 გრამ მაგნიუმს შეიცავს, მაგრამ ამ ელემენტის გარეშე მისი ცხოველქმედება წარმოუდგენელია. მაგნიუმი, როგორც კალიუმი, არის უჯრედშიდა იონი. მაგნიუმის 99% მოთავსებულია უჯრედებში, მათ შორის უმეტესი ნაწილი კონცენტრირდება ძვლებში (60%-მდე). საჭიროების შემთხვევაში (მაგალითად, სისხლში მაგნიუმის კონცენტრაციის დაქვეითებისას) მაგნიუმის დაახლოებით 20-30% შეიძლება გამოთავისუფლდეს ძვლოვანი ქსოვილიდან. მაგნიუმი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მრავალ შიდაუჯრედულ პროცესში, მონაწილეობს 300-ზე მეტ ფერმენტაციის რეაქციაში. Mg+2 მრავალი ფერმენტის კოფაქტორია, რომლებიც ახდენენ ნივთიერებათა ცვლის რეაქციების კატალიზს, განსაკუთრებით აღსანიშნავია ის ფერმენტები, რომლებიც მონაწილეობენ ენერგიის გარდაქმნის პროცესებში. მაგნიუმის იონების მნიშვნელოვანი როლი გლიკოლიზის პროცესში და აგრეთვე ატფ- დამოკიდებულ რეაქციებში განპირობებულია იმით, რომ პრაქტიკულად ყველა გლიკოლიზური ფერმენტი აქტივობის გამოსამჟღავნებლად საჭიროებს მაგნიუმის იონებს.
აღსანიშნავია ისიც, რომ მაგნიუმის დეფიციტის დროს მრავალი მინერალი თუ საკვები ნივთიერება თავის ფუნქციას სათანადოდ ვეღარ ასრულებს და ნივთიერებათა ცვლის ბალანსი ირღვევა.
ამიტომ, მაგნიუმი არის ელემენტი, რომელიც აკონტროლებს ორგანიზმის ენერგიას. მაგნიუმი აუცილებელია ცილის სინთეზის ყველა ეტაპზე. დადგენილია ასვე, რომ თანამედროვე ადამიანების 80 – 90% იტანჯება მაგნიუმის დეფიციტით. ეს შეიძლება გამოიხატოს სხვადასხვაგვარად: უძილობა, ქრონიკული დაღლილობა, ართრიტი, სპაზმები, გულის არითმია, შეკრულობა და ავადმყოფობის სხვადასხვა მიზეზები.
მაგნიუმის დეფიციტი უარყოფითად აისახება ყველა სასიცოცხლო პროცესზე. ძნელი წარმოსადგენი არ არის, რა ელის ამ მინერალის ნაკლებობის შემთხვევაში ცალკეულ ორგანოთა ფუნქციებს. აღსანიშნავია ისიც, რომ მაგნიუმის დეფიციტის დროს მრავალი მინერალი თუ საკვები ნივთიერება თავის ფუნქციას სათანადოდ ვეღარ ასრულებს და ნივთიერებათა ცვლის ბალანსი ირღვევა.
მაგნუმით მდიდარ საკვებს მიეკუთვნება: ქუნჯუთი, შირბახტი, ქატო და თხილი. მაგნიუმი ძალიან მცირე რაოდენობითაა პურში, რძის, ხორცის და ყოველდღიური მოხმარების კვების სხვადასხვა პროდუქტებში თანამედროვე ადამიანისათვის. იმისათვის, რომ მიიღონ მაგნიუმის ყოველდღიური ნორმა, რომელიც ქალებისათვის შეადგენა 300მგ., ხოლო მამაკაცებისატვის 400 მგ-ს, აუცილებელია დალიონ 3-4ლ. რძე ან შეჭამონ 1.5 – 2კგ ხორცი.
ბოლოდროინდელი კვლევის შედეგების მიხედვით დადგენილ იქნა, რომ მაგნიუმის ციტრატი არის ყველაზე ადვილად ათვისებადი მაგნიუმშემცველი პროდუქტი.
დადგენილია, რომ კალციუმის ასათვისებლად, ორგანიზმისთვის აუცილებელია მაგნიუმი.
ერთ-ერთი ყველაზე ბიოლოგიურად სიცოცხლისუნარიანი მაგნიუმის წყაროების არის მინერალი ბიშოფიტი, კანიდან შეწოვილი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება სამედიცინო რეაბილიტაციის, ფიზიოთერაპიის სანატორიუმ-საკურორტო მკურნალობისათვის.
ლიტერატურა
რესურსები ინტერნეტში
webelements.com // მაგნიუმი
chemistry.ge // მაგნიუმი
სქოლიო