История открытия и изучения магния

Введение

Объектом исследования данной работы является химический элемент магний.Предметом исследования являются строение атома элемента, свойства магния и его наиболее важных соединений, основные методы получения и сферы применения.Цель работы – максимально полная в рамках заданного объёма исследования характеристика химического элемента и его соединений.Задачи исследования: изучить и проанализировать научную литературу о магнии по различным направлениям, связанным с его строением, свойствами, способами получения, сферами использования; вычленить наиболее существенные аспекты; дать краткое описание.История открытия и изучения магния.Несмотря на то, что с соединениями магния люди имеют дело с давних пор, история его открытия началась в XVII веке. В 1695 году из минерального источника возле города Эпсома в Англии взяли на изучение воду, имевшую горьковатый привкус. При ее выпаривании на стенках сосуда образовался белый налет вещества, обладавшего горьким вкусом и слабительным действием. Аптекари назвали её «горькой солью», а также «английской» или «эпсомской солью». Сейчас мы знаем, что это вещество - кристаллогидрат сульфата магния MgSO4 · 7H2O. Далее выяснилось, что при взаимодействии горькой соли с поташем (карбонатом калия) образуется такое же вещество, как при прокаливании минерала, который добывали в окрестностях греческого города Магнесия-на-Меандре в Ионии, известного еще в древности своими рудными залежами. Минерал назывался магнезит, а рыхлый белый порошок, который получался при его прокаливании, стали именовать «белая магнезия» или «жженная магнезия». Впрочем, эпсомскую соль тоже стали называть белой магнезией. В XVIII в. эпсомской солью занимались многие видные химики той эпохи: Бергман, Нейман, Блэк и др., но к чистому металлу смог приблизиться Джозеф Блэк. В 1754 году этот шотландский врач и химик установил, что при нагревании магнезита (карбоната магния) выделяется углекислый газ и образуется оксид металла - годом позже это привело к признанию магния самостоятельным химическим элементом, а Блэка – к статусу его первооткрывателя.В 1792 году не слишком именитый австрийский химик Антон фон Рупрехт, восстанавливая углем жженую магнезию (оксид магния), смог выделить некий металл, который он патриотично назвал «австрием». Далее было установлено, что «австрий» - это магний крайне низкой степени чистоты, поскольку исходное вещество было сильно загрязнено железом.В 1808 г. английский химик Хемфри Дэви при электролизе слегка увлажненной смеси белой магнезии с окисью ртути в качестве катода получил амальгаму нового металла, а после отгонки ртути – его порошок. Металл он предложил назвать magnium. Тем не менее в европейских языках закрепилось слово magnesium, и только в русском — магний. Так его назвал знаменитый Г. И. Гесс в своём учебнике химии, изданном в 1831 году и выдержавшем семь изданий.Металлический магний получил в 1829 году французский химик и фармацевт Антуан Бюсси, восстанавливая расплав хлорида магния металлическим калием. В 1830 году Майкл Фарадей провел прямой электролиз хлорида магния и получил металлический магний в «промышленных» масштабах.Распространение элемента в природеМагний — один из десяти наиболее распространенных элементов земной коры. Оценка его общего содержания существенно зависит от используемой геохимической модели, в частности, от весовых отношений вулканических и осадочных горных пород. Сейчас используются значения от 2 до 13,3%. Возможно, наиболее приемлемым является значение 2,76%, которое по распространенности ставит магний шестым после кальция (4,66%) перед натрием (2,27%) и калием (1,84%).Из-за высокой химической активности в свободном виде магний почти не встречается, но входит в состав почти двухсот природных минералов. Большое количество магния в природе содержится в водах морей и океанов и в природных рассолах. В некоторых странах именно они являются сырьем для получения магния. По содержанию в морской воде из металлических элементов он уступает только натрию (в каждом кубометре морской воды содержится около 4 кг магния). Магний есть и в пресной воде (в том числе в подземных водах), обусловливая, наряду с кальцием, ее жесткость. Магнезиальные соли встречаются в больших количествах в солевых отложениях самосадочных озёр. Основные минералы с высоким массовым содержанием магния:карналлит — MgCl2 • KCl • 6H2O (8,7 %),бишофит — MgCl2 • 6H2O (11,9 %),кизерит — MgSO4 • H2O (17,6 %),эпсомит — MgSO4 • 7H2O (9,9 %),каинит — KCl • MgSO4 • 3H2O (9,8 %),магнезит — MgCO3 (28,7 %),доломит — CaCO3·MgCO3 (13,1 %),брусит — Mg(OH)2 (41,6 %).Также магний содержат широко распространенные силикаты оливин (Mg, Fe)2[SiO4] и серпентин Mg6(OH)8[Si4O10] и такие магнийсодержащие минералы, как асбест, лангбейнит K2Mg2(SO4)3, астраханит Na2SO4·MgSO4·4H2O и др. Месторождения карналлита осадочного происхождения имеются во многих странах. Крупнейшее в мире месторождение карналлита разрабатывается в районе города Соликамска. Магнезит образуется преимущественно в гидротермальных условиях и относящихся к среднетемпературным гидротермальным месторождениям. В России богатые месторождения магнезита расположены на Среднем Урале (Саткинское) и в Оренбургской области (Халиловское). Месторождения доломита широко распространены, запасы их огромны. Они генетически связаны с карбонатными осадочными слоями и большинство из них имеет докембрийский или пермский геологический возраст. Доломитовые залежи образуются осадочным путём, но могут возникать также при воздействии на известняки гидротермальных растворов, подземных или поверхностных вод. Большие области суши, такие как Доломитовые Альпы в Италии состоят преимущественно из минерала доломита. Там встречаются и осадочные минералы магнезит, эпсомит, карналлит, лангбейнит .Чрезвычайно редким минералом является самородный магний, образующийся в потоках восстановительных газов и впервые обнаруженный в 1991 году в береговых отложениях Чоны (Восточная Сибирь), а затем в лавах в Южном Гиссаре (Таджикистан).В почве магний присутствует в виде силикатов, сульфатов, карбонатов, хлоридов. Небольшое количество магния обнаруживается и в органическом веществе почвы. Количество магния, поглощенного почвами, варьируется от десятых долей процента до 3 %. Даже в относительно богатых магнием почвах содержание его неравномерно и на некоторых участках снижается до 0,25 %.3. Физико-химические свойства магния и его соединений3.1. Расположение элемента в периодической системе. Строение и характеристики атомаМагний - химический элемент 2-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы II группы) третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.Природный магний состоит из трех стабильных изотопов: Mg21 (изотопная распространённость 78,6 %), Mg25 (10,11 %) и Mg28 (11,29 %). Все три искусственных изотопа магния имеют очень короткий период полураспада: Mg23 - 12 с, Mg27 – 10 мин, Mg28 – 21,2 час.Атомный номер - 12. Массовое число A = 24Число протонов p = 12 Число нейтронов n = 12Число электронов ē = 12 Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:Электронная формула атома магния:1s2 2s2 2p6 3s2Сокращенная электронная конфигурация атома магния:[Ne] 3s2Электронно-графическая схема атома магния.Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме магния:1-й уровень (K) - 22-й уровень (L) - 83-й уровень (M) - 2Количество валентных электронов в атоме магния - 2. Схема перехода атома в возбужденное состояние:Радиус атома: 0,160 нм. Радиус иона Mg+2: 0,066 нм. Энергии последовательной ионизации: 738; 1451; 7730 Дж/моль. Электроотрицательность по Поллингу: 1, 31.Электродный потенциал: -2,37 ВСтепени окисления, которые может проявлять магний: 0,+1, +23.2. Физические свойства магнияЧистый магний – серебристо-белый блестящий металл, сравнительно мягкий и ковкий. Его прочность и твердость минимальны по распространенности для литых образцов, выше – для прессованных. Магний высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддаётся обработке резанием.Магний — очень легкий металл, легче только кальций и щелочные металлы. Температура плавления магния сравнительно невысока (650°С), но в обычных условиях расплавить магний довольно трудно: нагретый на воздухе до 550 °С, он вспыхивает и мгновенно сгорает с испусканием ослепительно яркого света, по спектральному составу близкого к солнечному, с образованием оксида и нитрида магния. Чтобы поджечь этот металл, достаточно поднести к нему зажженную спичку, а в атмосфере хлора он загорается даже при комнатной температуре. Металлический магний обладает гексагональной плотноупакованной кристаллической решеткой (рис.1). Параметры решётки: a = 3,2029 Å, c = 5,2000 Å. Рис.1. Структура и последовательность слоев (ABАВ) в гексагональной плотнейшей упаковке.Основные физические свойства магния:Температура плавления 650 °C (923 K) Температура кипения 1090 °C (1363 K)Плотность при стандартных условиях 1,738 г/см3Молярный объем 14,0 см3/моль.Удельная теплоемкость (при 25 ⁰C) 1,02 кдж/(кг·К)Молярная теплоемкость 24,90 Дж/(K·моль)Стандартная энтальпия образования 0 кДж/мольСтандартная энтропия вещества 32,7 Дж/(моль·K)Теплопроводность (при 25 ⁰C) 156 вт/(м·К) Удельная теплота плавления 9,20 кДж/моль.Удельная теплота испарения 137,8 кДж/мольЭлектропроводность в твердой фазе (при 20 °C) 22,8·106 См/м Удельное электрическое сопротивление при 20°С 44,5·10-9 ом·смТемпературный коэффициент линейного расширения при 20-100 °С 25,8·10-6Коэффициент линейного расширения зависит от направления. Так, для чистого магния средняя величина коэффициента линейного расширения равна 25,8·10-6, в то время как для направлений, параллельного и перпендикулярного гексагональной оси, эта величина соответственно равна 27,1·10-6 и 24,3·10-6 1/градПри температуре Т = 0,0005 К магний переходит в сверхпроводящее состояние.3.3. Химические свойства магнияНа внешнем электронном уровне атома содержатся только 2 электрона, которые он легко отдаёт для образования стабильной 8-электронной конфигурации, в результате чего образуются двухвалентные положительно заряженные ионы магния. Поэтому химически магний очень активен. на воздухе окисляется, но образующаяся при этом на поверхности окисная пленка отчасти препятствует дальнейшему окислению.Магний наряду с бериллием, кальцием, стронцием, барием и радием относится к группе щелочноземельных металлов. Все они плохо проводят электрический ток; почти все они неустойчивы на воздухе, активны, легко растворяются в разбавленных кислотах, при нагревании энергично реагируют с кислородом, водородом, азотом, углеродом, галогенами, серой, фосфором и др.; используются в качестве восстановителей в промышленном производстве многих веществ.При нагревании магния в атмосфере галогенов происходит воспламенение и образование галоидных солей. Причина воспламенения - очень большое тепловыделение, как и в случае реакции магния с кислородом.Mg + F2 = MgF2Mg + Br2 = MgBr2.При 500–600 oC при взаимодействии с серой образуется сульфид MgS:Mg + S = MgS При более высокой температуре возможно образование карбидов MgC2 и Mg2C3, силицидов MgSi и Mg3Si2, фосфида Mg3P2:Mg + 2С = MgС2 3Mg + 2Р = Mg3Р2 2Mg + Si = Mg2SiЕсли в инертной атмосфере прокаливать смесь магния и кокса, то образуется карбид магния состава Mg2C3:Mg + 3С = MgС3Магний реагирует с азотом при 780-800 ºС, образуя нитрид магния:3Mg + N2 = Mg3N2 Большое сродство магния к хлору позволяет ему активно взаимодействовать даже с влажным хлором при комнатной температуре:Mg + Cl2 = MgCl2С водородом магний реагирует при температуре 175º C, избыточном давлении и в присутствии катализатора MgI2 с образованием гидрида магния:Mg + H2 = MgH2При нагревании на воздухе до 550-600 0С магний сгорает с образованием оксида и небольшого количества нитрида. При этом выделяется большое количество теплоты и света:2Mg + O2 → 2MgO + 1203 кДж3Mg + N2 → Mg3N2Соединения магния со многими неметаллами, в том числе с углеродом, азотом, фосфором, серой необратимо гидролизуются водойMg2C3 + 4Н2О = 2Mg(OH)2 + С3Н4Mg3N2 + 6Н2О = 3Mg(ОН)2 + 2NН3Магний активно взаимодействует со сложными веществами:При нагревании на воздухе до 550-600 0С магний сгорает с образованием оксида и небольшого количества нитрида. Реакции сопровождаются большим выделением тепла (чтобы нагреть стакан ледяной воды до кипения, достаточно 4 г магния) и мощным излучением ультрафиолета.2Mg + O2 → 2MgO + 1203 кДж3Mg + N2 → Mg3N2C холодной водой магний не реагирует (или, точнее, реагирует, но крайне медленно). Обусловлено это малой растворимостью оксида магния, образующего защитный слой на поверхности металла: Mg + H2O → MgO + H2↑ + 75 ккал,а из горячей воды вытесняет водород, образуя при этом гидроксид: Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2↑ + 80,52 ккалРаскаленный магний так же бурно реагирует и с холодной водой, вследствие чего горящий магний нельзя тушить водой. Если ленту магния поджечь и опустить в стакан с водой, то горение металла продолжается. При этом выделяющийся при взаимодействии магния с водой водород немедленно загорается на воздухе. Горение магния продолжается и в атмосфере углекислого газа:2Mg + CO2 = 2MgO + CСпособность магния гореть как в воде, так и в атмосфере углекислого газа существенно усложняет тушение пожаров, при которых горят конструкции из магния или его сплавов.В разбавленных кислотах магний растворяется даже на холоду. В плавиковой кислоте магний не растворяется, поскольку на поверхности образуется пленка из трудно растворимого в воде фторида магния; в концентрированной серной кислоте почти не растворяется.В разбавленных кислотах он растворяется, образуя соли:- в соляной и сероводородной - с бурным выделением водорода:Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑Mg + H2S = MgS + H2- в азотной – с образованием оксида азота:4Mg + 10HNO3= 4Mg(NO3)2 + 2N2O↑ + 5H2OХолодные концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют магний. При нагревании магний восстанавливает концентрированные кислоты:- серную – до сероводорода:4 Mg + 5 H2 SO4 = 4 MgSO4 + H2S↑ + 4 Н2О- азотную – до диоксида азота:Mg + 4HNO3 → Mg(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2OРастворы щелочей на магний не действуют. Следовательно, амфотерность у соединений магния отсутствует.С водным раствором аммиака магний почти не реагирует, но он растворяется при действии на него растворов солей аммония. Реакция идет по схеме: 2NH4+ + Mg = Mg2+ + H2↑ + 2NH3.Магний вступает в реакцию с аммиаком при 600 — 850º С, вытесняя из него водород:3Mg + 2NH3 = Mg3N2 + 3H2↑Магний вступает  в реакции с оксидами, восстанавливая их:В результате взаимодействия магния и оксида азота (IV) при температуре 150º С в вакууме, в этилацетилене образуется нитрат магния и оксид азота (II):Mg + 4NO2 = Mg(NO3)2 + 2NO↑При пропускании подогретой закиси азота над стружками магния образуется оксид магния и молекулярный азот:Mg + N2О = MgO + N2 ↑Магний взаимодействует с оксидом кремния при температуре до 800º С в атмосфере водорода образуя силицид магния и оксид магния:4Mg + SiO2 = Mg2Si + MgO,а если температуру поднять до 1000º С, то в результате реакции образуется кремний и оксид магния:2Mg + SiO2 = Si + 2MgOМагний вытесняет менее сильные металлы из их солей: Качественной реакцией для магния является взаимодействие иона Mg+2 с любой сильной щелочью, в результате которой происходит выпадение студенистого осадка гидроксида магния:MgCl2 + 2KOH = Mg(OH)2↓ + 2KCI3.4. Главные химические соединения магнияОксид магния MgO представляет собой белый рыхлый порошок. Изредка встречается в природе (минерал периклаз).С водой не реагирует. При хранении на воздухе он постепенно поглощает влагу и углекислоту, переходя в карбонат MgCO3.Оксид обладает основными свойствами, реагируя с различными кислотами:MgO + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + H2OТак как оксид магния MgO при взаимодействии с водой щелочей не образует, а основание магния Mg(OH)2 щелочными свойствами не обладает, некоторые ученые считают, что магний не корректно относить к числу щелочноземельных металлов.Получаемый прокаливанием природного магнезита MgO является исходным продуктом для изготовления различных огнеупорных изделий и искусственных строительных материаловГидроксид магния Mg(OH)2 образует бесцветные кристаллы. Встречается в природе в виде минерала брусита. Это основание средней силы, но растворимость его невелика (2·10–4 моль/л при 20° С). Помимо кислот, он растворим в растворах солей аммония (что важно для аналитической химии). Растворение, например, в NH4Cl протекает по схеме: Mg(OH)2 + 2NH4Cl = MgCl2 + 2NH3·H2OГидроксид магния термически неустойчив и при нагревании разлагается:Mg(OH)2 = MgO + H2OГидроксид магния является мягким основанием, которое в виде водного раствора (магнезиальное молоко) широко используется для снижения кислотности желудочного сока. Его используют также для получения оксида магния, рафинирования сахара, очистки воды в котельных установках, в качестве компонента зубных паст.Нитрид магния Mg3N2. Образует желтоватые кристаллы. При гидролизе нитрида магния образуется гидрат аммиака:Mg3N2 + 8H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3·H2OЕсли гидролиз нитрида магния проводить в щелочной среде, гидрат аммиака не образуется, а выделяется газообразный аммиак. Гидролиз в кислотной среде приводит к образованию катионов магния и аммония:Mg3N2 + 8H3O+ = 3Mg2+ + 2NH4+ + 8H2OБольшинство солей магния хорошо растворимо в воде. Растворы содержат бесцветные ионы Mg2+, которые сообщают жидкости горький вкус. Процесс растворения сопровождается очень незначительным гидролизом. Полученные растворы имеют слабокислую среду:[Mg(H2O)6]2+ + H2O [Mg(H2O)5(OH)]+ + H3O+Карбонат магния MgCO3 образует бесцветные кристаллы. Он встречается в природе в безводном виде (магнезит). Растворимость карбоната магния в отсутствие диоксида углерода составляет около 0,5 мг/л. В присутствии избытка диоксида углерода и воды карбонат магния переходит в растворимый гидрокарбонат, а при кипячении происходит обратный процесс. 2Mg(HCO3)2 = (MgOH)2CO3 + 3CO2 + Н2О.С кислотами карбонат и гидрокарбонат взаимодействуют с выделением диоксида углерода и образованием соответствующих солей.MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + CO2↑ + H2O При нагревании карбонат магния, не плавясь, разлагается:MgCO3 = MgO + CO2Этот процесс используют для получения оксида магния. Кроме того, природный карбонат магния является исходным сырьем для получения металлического магния и его соединений. Его используют также в качестве удобрений и для снижения кислотности почв.Рыхлый порошок карбоната магния засыпают между двойными стенками хранилищ для жидкого кислорода. Эта теплоизоляция дешева и надежна.Сульфат магния MgSO4 известен в безводном состоянии, а также в виде различных гидратов. В природе встречаются кизерит MgSO4·H2O, эпсомит MgSO4·7H2O и гексагидрат MgSO4·6H2O.В медицине используется гептагидрат сульфата магния MgSO4·7H2O, известный под названиями английская или горькая соль. Это соединение обладает слабительным действием. При внутримышечных или внутривенных вливаниях сульфат магния снимает судорожное состояние, уменьшает спазмы сосудов.Сульфат магния применяют в текстильной и бумажной промышленности как протраву при крашении, а также в качестве утяжелителя хлопка и шелка и наполнителя бумаги. Он служит сырьем для получения оксида магния.Хлорид магния MgCl2 является одной из наиболее промышленно важных солей магния. Его растворимость составляет 54,5 г на 100 г воды при 20° С. В природе хлорид магния встречается в виде минералов бишофита MgCl2·6H2O, хлормагнезита MgCl2, а также карналлита. Он содержится в морской воде, рапе соляных озер, некоторых подземных рассолах.Безводный хлорид магния используют в производстве металлического магния и оксида магния, гексагидрат – для получения магнезиальных цементов. Водный раствор хлорида магния применяют как хладагент и антифриз. Он служит средством против обледенения летных полей аэродромов, железнодорожных рельсов и стрелок, а также против смерзания угля и руд. Раствором хлорида магния пропитывают древесину для придания ей огнестойкости.Фторид магния MgF2 мало растворим в воде (0,013 г в 100 г при 25° С). Он встречается в природе в виде минерала селаита. Фторид магния входит в состав флюсов, стекол, керамики, эмалей, катализаторов, смесей для получения искусственной слюды и асбеста. Кроме того, он является оптическим и лазерным материалом.Перхлорат магния Mg(ClO4)2 образует очень гигроскопичные бесцветные кристаллы. Он хорошо растворим в воде (99,6 г на 100 г) и органических растворителях. Из водных растворов кристаллизуется гексагидрат. Концентрированные растворы перхлората магния в органических растворителях и его сольваты с молекулами восстановителей взрывоопасны.Перхлорат магния энергично взаимодействуя с парами воды, хорошо осушает воздух или другой газ, проходящий через его слой. Он поглощает не только пары воды, но и аммиак, пары спиртов, ацетона и других полярных веществ. При этом образуется прочный кристаллогидрат Mg(ClO4)2·6Н2О. Это вещество можно вновь обезводить, нагревая в вакууме при температуре около 300°C. За свойства осушителя перхлорат магния получил название «ангидрон».Перхлорат магния применяют также в качестве катализатора ацилирования по реакции Фриделя – Крафтса и как окислитель в микроанализе.Большое значение в органической химии имеют магнийорганические соединения, содержащие связь Mg—C. Особенно важную роль среди них играет так называемый реактив Гриньяра — соединения магния общей формулы RMgHal, где R — органический радикал, а Hal = Cl, Br или I. Эти соединения образуются в эфирных растворах при взаимодействии магния и соответствующего органического галоида RHal.Реактивы Гриньяра – самые важные металлоорганические соединения магния и, вероятно, наиболее используемые металлоорганические реагенты. Это связано с легкостью их получения и синтетической разносторонностью. Реактивы Гриньяра широко применяются для синтеза спиртов, альдегидов, кетонов, карбоновых кислот, эфиров и амидов и, вероятно, являются самыми важными реагентами для создания связей углерод–углерод, а также связей между атомами углерода и других элементов (азот, кислород, сера и т.д.).4. Способы полученияИдея получения металлического магния путем восстановления его оксида углем возникла ещё в 80-х гг. XIX века, однако реализация этого процесса в промышленных масштабах стала возможной только в 30-е гг. XX столетия. Карботермический способ основан на обратимости реакции MgO + C CO + Mg, равновесие которой при очень высоких температурах (выше 2000C) смещено вправо.Основное препятствие, возникавшее на пути осуществления этого синтеза, было связано с тем, что когда смесь оксида магния и кокса нагревали до высокой температуры, восстановление магния действительно происходило, но при постепенном охлаждении продуктов реакции (газообразного магния и оксида углерода) вновь образовывались исходные продукты. Было найдено следующее решение: парообразный магний и угарный газ стали разбавлять большим объемом холодных восстановительных газов при резком снижении температуры с 2500о до 200о. Таким образом осуществляется “закалка” продуктов реакции, что предотвращает их обратное взаимодействие, и в конденсаторе образуется твердый порошкообразный магний – т.н. пусьера.В настоящее время практически процесс проводят, накаливая смесь оксида магния, получаемой обжигом природного магнезита, c антрацитом в дуговой электрической печи. Выделяющиеся пары тотчас разбавляют большим объемом сильно охлажденного водорода. Освобождающийся в виде пыли металлический магний, содержащий остаточные примеси MgO и C, затем переплавляют. Получаемый подобным образом металл характеризуется высокой чистотой (99,97%).Однако, карботермический способ не сыграл заметной роли в истории производства магния. Несмотря на свою принципиальную простоту, он не смог конкурировать с электролитическим способом по следующим причинам:1) удельный расход электричества при применении карботермического способа оказался не ниже, чем в электролитическом способе;2) электролитический процесс непрерывен на всех стадиях, тогда как карботермический периодичен;3) операции по переработке взрывоопасной пусьеры в компактный магний сложны и трудоёмки.Более значительную роль в истории магния сыграл другой термический способ его получения – силикотермический - восстановление оксида кремнием с получением свободного магния.В технологии, принятой для промышленного осуществления этого процесса, исходным сырьем служит обожженный доломит, а восстановителем – ферросилиций с содержанием не менее 75% Si. Смесь этих веществ накаливают под сильно пониженным давлением выше 1200С. Реакция в этих условиях идет по схеме:CaCO3·MgCO3 = CaO + MgO + 2CO2,2MgO + CaO + Si = Ca2SiO4 + 2Mg.Причем единственным её летучим продуктом являются пары магния.За прошедшие с тех пор десятилетия силикотермический способ промышленного получения магния был существенно усовершенствован – от малопроизводительных, периодически работающих реторт с внешним нагревом до непрерывно действующих электротермических установок, оборудованных современными средствами механизации и автоматизации.Возможность применения распространенного и дешевого магниевого сырья (магнезит, доломит), резкое сокращение пути от руды до металла, безвредность производства, отсутствие необходимости в постоянном токе и другие достоинства делают силикотермический способ производства магния в его современной технической интерпретации перспективным, в первую очередь для тех стран, которые не располагают источниками хлормагниевого сырья для электролиза.Преимущество термического способа состоит в том, что он позволяет получать магний высокой чистоты. Основной промышленный метод получения металлического магния — это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl2 (бишофит), натрия NaCl и калия KCl. В этом расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:MgCl2 (электролиз) = Mg + Cl2.Расплавленный металл периодически отбирают из электролизной ванны, а в нее добавляют новые порции магнийсодержащего сырья. Так как полученный таким способом магний содержит сравнительно много — около 0,1 % примесей, при необходимости «сырой» магний подвергают дополнительной очистке. С этой целью используют электролитическое рафинирование, переплавку в вакууме с использованием специальных добавок — флюсов, которые «отнимают» примеси от магния, или перегонку (сублимацию) металла в вакууме. Чистота рафинированного магния достигает 99,999 % и выше.5. Области примененияНаиболее важным практическим применением магния было использование его в качестве основы различных легких сплавов. Затем он стал использоваться и в других областях техники благодаря своим специфическим физико-химическим и механическим свойствам. По мере развития металлургии магния его получали все в более чистом виде, что открывало для этого металла новые области применения.Неконструкционное применение магнияБлагодаря большому химическому сродству к кислороду магний способен отнимать его у многих оксидов, также как хлор - у хлоридов. На этом свойстве магния основана магниетермия, открытая Бекетовым как способ получения других металлов вытеснением их магнием из соединений. В 1965 г. Н.Н.Бекетов впервые применил магний для вытеснения с его помощью алюминия из расплавленного криолита. В настоящее время магниетермия стала основным способом в производстве таких металлов, как бериллий и титан. С помощью магниетермии были получены такие трудновосстанавливаемые металлы, как ванадий, хром, цирконий и другие: TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2  UF4 + 2Mg → U + 2MgF2Магний используется для рафинирования вторичного алюминия от примеси магния путем переплавки металла с жидкими хлоридными флюсами, содержащими криолит. В этом случае магний из металлической фазы переходит в солевую в форме фтористого магния.Большая химическая активность магния по отношению к кислороду позволяет применять его в качестве раскислителя в производстве стали и цветного литья, а также (в порошкообразном виде) для обезвоживания органических веществ (спирта, анилина и др.).Важное значение в современной химической технологии получил синтез сложных веществ с помощью магнийорганических соединений. Таким путем был синтезирован, в частности, витамин А.Высокий электроотрицательный электродный потенциал дал возможность с большим эффектом применять магний в качестве материала для анодов при катодной защите от коррозии стальных и железных сооружений, находящихся во влажном грунте. Магний в виде чистого металла, а так же его химические соединения (бромид, перхлорат) применяются для производства очень мощных резервных электрических батарей. Химические источники тока на основе магния отличаются очень высокими значениями удельных энергетических характеристик и высоким разрядным напряжением.Легкая воспламеняемость дисперсного магния и способность его гореть ослепительным белым пламенем долгое время использовалась в фотографии.Магниевый порошок стали применять также в качестве высококалорийного горючего в современной ракетной технике.Введение небольшого количества металлического магния в чугун позволило значительно улучшить его механические (в частности, пластические) свойства.Глубокая очистка магния от примесей, достигнутая в последнее время, позволила использовать его в качестве одного из компонентов при синтезе полупроводниковых соединений.Конструкционное применение магния.Основное преимущество металлического магния – его легкость (самый легкий из конструкционных металлов). Технически чистый магний обладает невысокой механической прочностью, однако введение в него в небольшом количестве алюминия, цинка, марганца может значительно улучшить его механические свойства почти без увеличения удельного веса. На основе этих свойств магния был создан знаменитый сплав “Электрон”, содержащий, помимо магния, 6% алюминия, 1% цинка и 0,5% марганца. В настоящее время под техническим названием “электрон” понимаются вообще все сплавы, в которых магний является главным компонентом. Многие сплавы на основе магния широко применялись в авиа- и автостроении. В последние годы было создано множество новых сплавов, отличающихся значительно лучшими механическими и антикоррозийными свойствами, повышенной жаропрочностью и способностью сохранять свои прочностные характеристики при повышении температуры. В эти сплавы вводились небольшие добавки различных элементов – циркония, тория, цинка, серебра, меди, бериллия, титана и других. Подобного рода сплавы нашли широкое применение в авиации и ракетостроении.Кроме того, было создано большое количество разнообразных сплавов, в которых магний не является главной составной частью. Важнейшим из таких сплавов является “магналий” – сплав алюминия с 5-30% магния. Магналий тверже и прочнее чистого алюминия, легче последнего обрабатывается и полируется.Как “магналий”, так и “электрон” на воздухе покрываются защитной окисной пленкой, предохраняющей их от дальнейшего окисления.Введение 0,05% Mg в чугун резко повышает его ковкость и сопротивление разрыву. Многие магниевые детали применяются в настоящее время в самых разных областях электротехники. Небольшой вес изделий, выполненных из магниевых сплавов, явился также важной причиной применения их для изготовления различных бытовых предметов и аппаратуры.Магниевые детали очень хорошо поглощают вибрацию. Их удельная вибрационная прочность почти в 100 раз больше, чем у лучших алюминиевых сплавов, и в 20 раз больше, чем у легированной стали. Это очень важное свойство при создании разнообразных транспортных средств.Магниевые сплавы превосходят сталь и алюминий по удельной жесткости и поэтому применяются для изготовления деталей, подвергающихся изгибающим нагрузкам (продольным и поперечным). Магниевые сплавы немагнитны, совершенно не дают искры при ударах и трении, легко обрабатываются резанием (в 6-7 раз легче, чем сталь, в 2-2,5 раза – чем алюминий).Магний и его сплавы обладают очень высокой хладостойкостью.Магний совершенно устойчив к плавиковой кислоте и другим соединениям фтора, так как при контакте с ним образуется слой MgF2 – прочная сплошная пленка. На этом основано применение магния для изготовления тары и насосов для перекачки плавиковой кислоты.На стойкости магния в броме и иоде основано применение его для изготовления резервуаров для их хранения. Кроме того, он устойчив в бензине, керосине, смазочных маслах, жирах и т.п. и из него делают емкости для хранения нефти и нефтепродуктов и бензобаки.Чем чище магний, тем он устойчивее к коррозии. Вредоносными для магния являются примеси железа, никеля, меди, хрома, свинца, кобальта – они способствуют его коррозии даже в очень небольших количествах. Такие элементы, как марганец, цирконий, цинк, титан, напротив, улучшают коррозионную стойкость магния: при добавлении к магниевому сплаву десятые проценты титана коррозионная стойкость увеличивается в 3 раза. Возможности применения магния далеко не исчерпаны, а если учитывать его широкое распространение в природе, относительную простоту способов его производства и ряд ценных свойств этого металла, можно предполагать, что дальнейшее развитие металлургии магния будет в первую очередь определяться его общетехническим значением.

Список используемой литературы
.1. Акарачкова, Е.С. Магний и его роль в жизни человека // Справочник поликлинического врача. - 2009. - № 5. - С. 6-10.2. Забелина, В.Д. Магний и магнийсодержащие препараты. С магнием по жизни // Consilium Provisorum. - 2003. - Т. 3. - № 5. – С.13-173. Лебедев, В.А. Металлургия магния / В.А. Лебедев, В.И. Седых. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2010. - 173 с.4. Стрелец, Х.Л. Металлургия магния / Х.Л. Стрелец, А.Ю. Тайц, Б.С. Гуляницкий. - М.: Металлургиздат, 1960. - 480 с.5. Третьяков, Ю.Д. Неорганическая химия. Т.2: Химия непереходных элементов / Ю.Д. Третьяков. – М.: Издательский центр Академия , 2004. – 368 с.6. Фигуровский, Н.А. Открытие элементов и происхождение их названий / Н.А. Фигуровский - М.: Наука, 19707. Щеголев, В.И. Электролитическое получение магния / В.И. Щеголев, В.А. Лебедев. - М.: Руда и металлы, 2002. - 368 с. 8. Магний URL: http://himsnab-spb.ru/article/ps/mg/ (дата обращения: 14.05.2021).9. Магниевая промышленность // Универсальная научно-популярная энциклопедия Кругосвет. URL: https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/ tehnologiya_i_promyshlennost/ MAGNIEVAYA_PROMISHLENNOST.html / (дата обращения: 13.05.2022). 10. Основы металлургии магния URL: https://metallolome.ru/osnovy-metallurgii-magniya/ (дата обращения: 13.05.2022).