Mg

Magnesium


Het grijswitte lichtmetaal magnesium behoort tot de aardalkalimetalen. Het komt zowel in de aardkorst als in zeewater veel voor. Magnesium brandt met een zeer fel, wit licht. Het vervult een belangrijke functie in de chemie van het leven. Magnesium is aanwezig in alle cellen en speelt een rol bij allerlei cruciale biochemische processen, van de cellulaire energievoorziening tot DNA-synthese. Het menselijk lichaam bevat 0,027% magnesium. Ieder chlorofyl molecuul (bladgroen) bezit een magnesium-ion.
Symbool Mg Protonen/elektronen 12
Groep 2 Isotopen 24Mg, 25Mg, 26Mg
Periode Elektronenconfiguratie [Ne] 3s2
Blok s Elektronegativiteit 1,2 (Pauling)
Bij kamertemperatuur vast Atoomstraal 160 10-12m
Dichtheid 1740 kg m-3 Relatieve atoommassa 24.305
Smeltpunt 650 oC
(923 K)
Soortelijke warmte 1026 J kg-1K-1
Kookpunt 1090 oC
(1363 K)
Warmtegeleidingscoëfficiënt 156 W m-1K-1

Lichtkogel

Lichtkogelfakkels zijn gevuld met zuiver magnesiumpoe­der. Het verbrandt bij 500 oC met een verblin­dend licht tot magnesiumoxide (in de vorm van witte rook). De benodigde zuurstof is afkomstig van verbindingen als mangaandioxide (MnO2), kaliumchlo­raat (KClO3) en kaliumpermanganaat (KMnO4). Deze worden met het magnesiumpoeder vermengd.

 

Velg

De auto-industrie is altijd op zoek naar gewichtsbesparing, omdat lichtere auto's minder brandstof gebruiken. Je vindt daarom magnesiumlegeringen in velgen, deuren, rem- en koppelingssysteem en luchtinlaat. Het gaat om legeringen met bijvoorbeeld aluminium en zink (resp. 9 % en 1 %) of zeldzame aardmetalen en zirkonium (resp. 3,3 % en 0,7 %). Ook in de wielen van rolstoelen is soms magnesium te vinden.

Vliegtuig

In de luchtvaart is gewichtsbesparing nog belangrijker dan bij auto's. Magnesium is niet alleen zeer licht maar verbetert ook de materiaaleigenschappen. Het gehalte aan magnesium is afhankelijk van de toepassing. Vliegtuigvleugels bestaan vaak uit lege­ringen met magnesium (Mg), aluminium (Al) en zink (Zn). Deze legeringen zijn tot 20 % lichter dan puur aluminium en goed bestand tegen corrosie. Ook motoronderdelen, romp, landingsgestel en landings­trap worden van magnesiumlegeringen gemaakt. Ze bestaan uit magnesium met 6 - 10 % aluminium, 1 - 3 % zink en 0,2 % mangaan, of uit magnesium met 3,3 % zeldzame aardmetalen en 0,7 % zirkonium.

 

Ruimtevaart

Voor de Saturnusraket, gebruikt bij de maanexpedities, werd een legering gebruikt uit magnesium met 14 % lithium en 1,25 % aluminium. De dicht­heid van deze lege­ring is slechts 1350 kg/m - dat is maar liefst vier keer lichter dan staal.

Racefiets

Hoewel koolstofvezel inmiddels de standaard is geworden voor de vervaardiging van lichte en sterke frames voor racefietsen, zijn er ook frames te koop uit magnesiumlegeringen. De materiaaleigenschappen zorgen onder andere voor hoge controle bij afdalingen.

Turnpoeder

Turnpoeder, ook wel magnesiumpoeder genoemd, bestaat uit basisch magnesium­carbonaat (Mg(OH)2.3MgCO3­.3H2O). Het wordt in blokken in de handel gebracht en bij sporten zoals turnen gebruikt om gladde handen stroef te maken. Het neemt lichaams­vocht op.

 

Meer toepassingen

 

Als element en in legeringen

  • frame van mobiele telefoon, fototoestel, laptop computer (6 - 10 % Al, 1 - 3 % Zn)
  • metaalbescherming (tegen corrosie)
  • ontzwaveling van ruw ijzer en staal (ook in lege­ring met Al)
  • thermische lans (bijvoorbeeld voor 'snijden' van beton)
  • in krukassen van treinstellen, trams en bussen (Al, Mg)

In verbindingen

  • antiklonteringsmiddel (o.a. voor zout)                                               MgHPO4
  • badzout                                                                                             MgSO4
  • bladbemesting                                                                                  Mg(NO3)2
  • cosmetica                                                                                         mica, talk
  • dieetzout                                                                                           Mg-citraat
  • geneesmiddel
  • - tegen allergie, kramp en astma                                                      Mg-gluconaat
  • - tegen matheid, voor het opwekken van de eetlust                         MgO2
  • - laxeermiddel                                                                                   MgCl2
  • - activeren van enzymen                                                                  div. org. Mg-verb                   
  • keramiek                                                                                           Mg2SiO4 , MgO
  • leerlooien                                                                                          MgSO4
  • levensmiddelentoevoeging    
  • - E 580                                                                                              Mg-gluconaat
  • - E 572                                                                                              Mg-stearaat      
  • meststof                                                                                            MgCO3,  MgNH4PO4, MgO, MgSO4           
  • ontdooiingsmiddel (de-icer)                                                              MgCl2
  • ontzwavelen van gassen                                                                  Mg(OH)2
  • stabilisator voor crème en zalf                                                          Mg-stearaat
  • vlamwerend middel (onder andere in textiel)                                    MgSO4           
  • vloeimiddel voor het solderen van lichte metalen                             MgF2 , MgSiF6
  • waterzuivering (vlokmiddel)                                                              Mg(OH)2, MgSO4

Naam

Magnesium is genoemd naar Magnesia, een gebied in de Griekse provincie Thessalië en ook de naam van het daar gevonden magnesiumhoudende mineraal (magnesium­oxide). In het Nederlands is dit bekend als 'bitteraarde'. Ook de naam magneet is afkom­stig van Magnesia.

 

Ontdekking

In 1755 ontdekte de Frans-Schotse natuur- en scheikundige Joseph Black (foto) magnesium als nieuw element in magne­sia. Het onderscheidde zich van de bekende stoffen kalk, kali en gips.

 

Voorkomen

Magnesium speelt een belangrijke rol in de natuur. Het is aanwezig in alle cellen en speelt een rol bij allerlei cruciale biochemische processen, van de cellulaire energievoorziening tot DNA-synthese. Het menselijk lichaam bevat 0,027% magnesium. Ieder chlorofyl molecuul (bladgroen) bevat een magnesium-ion.

Na de voor de hand liggende elementen waterstof, zuurstof, chloor en natrium is magnesium het meest voorkomende element in zeewater, met een aandeel van 0,13%. Bij indampen ontstaan onder andere de zouten magnesi­um­chlo­ride (MgCl2) en magnesium­bromide (MgBr2). Ook in zoutmeren is magnesium te vinden.

Magnesium behoort tot de top tien van elementen in de aardkorst. Het staat op plaats zeven met een aandeel van 2,33 %.

 

Het komt voor in vele mineralen, zoals in:

  • bischofiet                                MgCl2.6H2O
  • boraciet                                  Mg3B7O13Cl
  • bruciet                                    Mg(OH)2
  • carnalliet                                 KMgCl3.6H2O
  • dolomiet                                  CaMg(CO3)2
  • epsomiet                                 MgSO4.7H2O
  • kieseriet                                  MgSO4.H2O
  • langbeiniet                              K2Mg2(SO4)3
  • magnesiet (foto)                     MgCO(ook wel bitterspaat genoemd)
  • mica                                        {Na,K,Ca,Mg}{Al,Mg,Fe,Li}2-3{Si,Al}4O10­{OH,F}2
  • sellaite                                    MgF2         
  • serpentijn                                (Mg,Fe+2,Ni)3Si2O5(OH)4
  • spinel                                      MgAl2O4
  • tachyhydriet                            CaMg2Cl6.12H2O
  • talk of speksteen                    Mg3Si4O10(OH)2

In zoutmijnen is magnesium aanwezig in de dubbelzou­ten kainiet (MgSO4. KCl.3H2O) en carnalliet (KCl.MgCl2.6H2O).

Winning

De belangrijkste wingebieden van magnesium - meestal in de vorm van mineralen, maar ook uit zeewater - worden gevonden in Turkije, China, de Verenigde Staten van Amerika, Noordkorea, Slowakije, Rusland, Kazachstan, Oekraïne, Oostenrijk, Griekenland, India, Spanje, Brazilië, Rwanda, Democratische Republiek Congo, Australië, Canada, Frankrijk, Italië, Israël, Jordanië en Noorwegen.

Vroeger

De Britse scheikundige Humphry Davy isoleerde magnesium in 1808 via elektrolyse van gesmolten magnesiumzouten (waaronder watervrij magnesiumchloride).

Tegenwoordig

Magnesium wordt gewonnen uit mineralen of uit zeewater.

 

Mineralen zoals dolomiet (MgCa(CO3)2, foto) worden eerst omgezet in magnesiumoxide. Zeewater geeft het magnesium prijs via de toevoeging van kalk, waardoor magnesiumhydroxide neerslaat. Dat wordt vervolgens omgezet in magnesiumchloride of -oxide.

Het magne­siumoxide is in magnesium om te zetten via reductie in een elektrische oven met silicium bij 1100 °C. Uit magnesiumchloride is het magnesium vrij te maken via elektrolyse in gesmolten toestand (bij 700 oC).

Zuivering van het verkregen ruwe magnesium vindt plaats via destillatie in vacuüm of in een atmo­sfeer van argon.

Deel dit op: