Magnesium
Magnesium () on alkuaine, jonka järjestysluku on 12, kemiallinen merkki Mg ja CAS-numero 7439-95-4. Se on kevyt, kirkkaan hopeanvalkoinen maa-alkalimetalli, jota käytetään esimerkiksi alumiini-magnesium-seosmetallien valmistukseen.
Magnesium on kahdeksanneksi yleisin alkuaine maankuoressa. Sitä ei esiinny luonnossa vapaana alkuaineena vaan ainoastaan yhdisteinä, jotka yleensä ovat ioniyhdisteitä. Ioneina magnesiumia on paljon myös meriveteen liuenneena, etupäässä sulfaattina ja kloridina. Magnesiumia on myös useissa mineraaleissa, erityisesti dolomiitissa (sekakarbonaatti CaCO·MgCO) ja magnesiitissa (MgCO). Asbesti sekä talkki ovat myös magnesiumin yhdisteitä.
Maankuoressa magnesiumia on 23,3 kg/t ja merivedessä 1,35 kg/m. Magnesiumin merkittävimmät esiintymisalueet ovat Ukraina, Kiina, Pohjois-Korea, Venäjä ja Australia.
Magnesium on pehmeä ja yleisessä käytössä olevista metalleista kevyin. Magnesium painaa 30 prosenttia vähemmän kuin alumiini ja vain neljänneksen teräksestä. Magnesium on kemiallisesti aktiivinen – se reagoi helposti heikkojenkin happojen, jopa veden, muttei fluorivetyhappojen eikä emästen kanssa. Reaktio viileän veden kanssa on erittäin hidas, mutta kiehuvassa vedessä se tapahtuu nopeasti. Ilmassa magnesium peittyy oksidikerroksella. Sen elektronegatiivisuus on 1,31 ja ensimmäinen ionisoitumisenergia 736 kJ/mol.
Yhdisteinä magnesiumia on yhteyttämisen kannalta tärkeässä klorofyllissä, ja se on tärkeä myös ihmisen elintoiminnoille. Magnesium toimii eräiden entsyymien aktivaattorina fotosynteesissä, soluhengityksessä ja nukleiinihappojen valmistuksessa. Magnesiumia tarvitaan erityisesti sydän- ja verenkiertoelimistössä ja se edistää A- ja E-vitamiinien sekä muiden mineraalien ja hivenaineiden hyväksikäyttöä.
Magnesiumia valmistetaan teollisesti merivedestä. Kalsiumkarbonaatti (CaCO, kalkki) kuumennetaan kalsiumoksidiksi (CaO, poltettu kalkki), joka edelleen veden kanssa reagoi kalsiumhydroksidiksi (Ca(OH), sammutettu kalkki). Kalsiumhydroksidia tarvitaan luovuttamaan hydroksidi-ioni OH meriveteen liuenneille Mg-ioneille, jolloin muodostuu magnesiumhydroksidisakka Mg(OH). Magnesiumhydroksidi reagoi vetykloridihapon HCl kanssa magnesiumkloridiksi MgCl ja vedeksi. Vesi haihdutetaan ja kidevedellinen MgCl kuumennetaan n. 720 °C:een, jolloin kidevesi poistuu ja saadaan sulaa MgCl. Edelleen elektrolyysi:
Magnesiumia käytetään pelkistimenä valmistettaessa muita metalleja (titaani, zirkonium, hafnium, beryllium). Lisäksi se on ainesosana monissa metalliseoksissa kuten duralumiinissa, magnaliumissa ja elektronissa. Magnesium kestää korroosiota hyvin bensiinissä ja monissa öljyissä, mutta ei kloridipitoisissa liuoksissa eikä mineraalihapoissa. Myös magnesium­seosten korroosionkesto on heikko, joten ne on suojattava pinnoitteella. Muiden metallien rinnalla magnesiummetallit toimivat anodeina.
Seostamalla magnesiumin sekaan muita metalleja saadaan parannettua sen lujuusominaisuuksia. Hyvin magnesiumpitoisissa metalliseoksissa yhdistyvät lujuus ja keveys, ja siksi ne ovat tärkeitä esimerkiksi lentokoneteollisuudessa sekä monissa instrumenteissa. Magnesiumia on käytetty keveyttä ja lujuutta vaativissa rakenteissa, kuten etenkin 1950-luvun jälkeen nopeissa sotilaslentokoneissa ja ohjuksissa.
Seostamalla magnesiumiin piikarbidia on tutkimuksissa saatu aikaan metallinanokomposiitiksi kutsuttavaa seosta, jonka lujuus, jäykkyys, plastisuus ja lämmönkestävyys ovat huomattavasti parantuneet.
Valokuvauksen alkuaikoina magnesiumia käytettiin salamavalona, sillä nopeasti palaessaan se tuottaa hetkellisesti suuren valotehon. Samasta syystä sitä käytetään myös ilotulitusvälineissä.
Magnesiumin yhdisteistä tärkeimpiä ovat sulfaatit, oksidit ja karbonaatit. Kidevedellisistä magnesium- ja kalsiumkarbonaateista muodostuvaa dolomiittia käytetään jossain määrin ainakin maataloudessa maanparannusaineena. Kidevedellistä magnesiumsulfaattia, magnesiumoksidin vesilietettä ja magnesiumhydroksidia käytetään lääkeaineina.
Monet lannoitteet sisältävät magnesiumia, sillä se on tärkeä kasviravinne. Magnesiumin puute näkyy värin vähenemisenä kasvin lehtisuonten väleissä.
Eläinlääkinnässä magnesiumilla on suuri merkitys. Sen puute aiheuttaa karjalle ja hevosille laidunhalvausta.
Magnesium on ihmisille ja eläimille välttämätön kivennäisaine:
Runsaasti magnesiumia saavilla on todettu vähemmän diabetesta, ilmenee 2011 julkistetusta meta-analyysitutkimuksesta. Rytmihäiriöiden ja astmakohtausten on tutkimusten mukaan todettu helpottuvan magnesiumruiskeilla.
Magnesiumin puutosta voi ilmetä esimerkiksi suoliston imeytymishäiriöiden, kuten vaikean keliakian, yhteydessä tai niillä diabeetikolla, joiden virtsaneritys on runsasta. Magnesiumin puutetta elimistössä mitataan helpoiten ja yleisimmin verikokeella. On olemassa kuitenkin viitteitä, että verikoe ei aina antaisi luotettavaa kuvaa mahdollisen puutoksen esiintymisestä. Verikokeella diagnosoinnin ongelmana on se, että vain noin 1 % elimistön magnesiumista on verenkierrossa, 60 % ollessa luissa, 20 % lihaksissa ja 19 % muissa pehmytkudoksissa. Tämän lisäksi keho pystyy siirtämään puutoksen aikana magnesiumia soluista verenkiertoon, joka voi estää puutteen havaitsemisen pelkällä verikokeella.
Edellä mainittujen seikkojen takia mm. tieteellisissä tutkimuksissa mitataan usein veren punasolujen magnesiumpitoisuus, sillä se antaa paremman kuvan magnesiumin pitoisuuksista solujen sisällä. Sekään ei kuitenkaan ole aina luotettava mittari, sillä tutkimuksissa on havaittu magnesiumin puutosta myöskin normaalit magnesiumin veren punasoluarvot omaavilla koehenkilöillä.
Puutosta voidaan etsiä myöskin muilla keinoin, mm. hiuksista ja hampaista, virtsanäytteestä, lihasten solunäytteistä sekä magnesiumin ioneja löytävillä elektrodeilla. Selvää ei kuitenkaan ole, mikä näistä testeistä olisi kaikkein luotettavin, sillä niissä kaikissa on omat sokeat kohtansa, jotka tekevät puutoksen havainnoimisesta varmasti hyvin haastavaa.
Valtion ravitsemusneuvottelukunnan suositus naisilla on keskimäärin noin 280 mg/vrk, miehillä 350 mg/vrk. Lapsilla tarve on pienempi ja riippuu iästä. Työikäiset suomalaiset saavat magnesiumia keskimäärin noin 340 mg/vrk (naiset) ja 428 mg/vrk (miehet), nuoret enemmän kuin vanhat.. Hyviä magnesiumin lähteitä ovat monet siemenet, pähkinät ja pavut sekä täysjyvävilja.
Runsas kalkin, fosforin, sinkin ja valkuaisaineiden (proteiinin) ja kasvisten fytaattien, eläinrasvan ja kuitujen saanti vähentää magnesiumin imeytymistä ja hyväksikäyttöä. Kalkkia ja magnesiumia ei suositella siksi otettavaksi yhtä aikaa. Toisaalta runsas ylimääräisen magnesiumin saanti häiritsee muiden hivenaineiden imeytymistä. Siksi ravinnelisien runsasta ja pitkäaikaista käyttöä ei suositella.