Магнезият (Magnesium) е химичен елемент с атомен номер 12 и символ Mg, принадлежащ към групата на алкалоземните метали. Той е сребристо-бял, лек и гъвкав метал, който играе жизненоважна роля както в природата и човешкия организъм, така и в индустрията, енергетиката и медицината.
| Магнезий | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Магнезий |
| Латинско / международно наименование | Magnesium |
| Химичен символ | Mg |
| Пореден номер (атомно число) | 12 |
| Период и група в таблицата | Период 3, група 2 |
| Блок (s, p, d, f) | s-блок |
| Категория / тип елемент | Алкалоземен метал |
| Атомна маса | 24.305 u |
| Изотопи | ²⁴Mg, ²⁵Mg, ²⁶Mg |
| Средна атомна маса | 24.305 |
| Плътност | 1.738 g/cm³ |
| Температура на топене | 650°C |
| Температура на кипене | 1091°C |
| Кристална структура | Хексагонална плътна (hcp) |
| Цвят / външен вид | Сребристо-бял метал |
| Агрегатно състояние при 20°C | Твърдо |
| Откривател / година на откриване | Сър Хъмфри Дейви, 1808 г. |
| Място на откриване | Великобритания |
| Етимология на името | От гръцката област Магнезия |
| Химическа формула | Mg |
| Окислителни степени | +2 |
| Електронна конфигурация | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² |
| Електроотрицателност (Паулинг) | 1.31 |
| Йонизационна енергия | 7.646 eV |
| Ковалентен радиус | 141 pm |
| Атомен радиус | 160 pm |
| Топлопроводимост | 156 W/(m·K) |
| Електрическа проводимост | Добра |
| Магнитни свойства | Диамагнитен |
| Честота в земната кора | 2.3% |
| Основни минерали и съединения | Магнезит, доломит, бишофит, карналит |
| Разпространение в природата | Скали, минерали, морска вода |
| Основни производители в света | Китай, Русия, Израел, Казахстан |
| Основни приложения | Метални сплави, медицина, пиротехника, химия |
| Биологично значение | Жизненоважен за мускулната и нервната система |
| Токсичност и безопасност | Нетоксичен в естествени дози; опасен при прахообразно състояние |
| Използване в индустрията | Алуминиеви сплави, електроника, огнеупорни материали |
| Използване в медицината / фармацията | Добавки, антациди, против стрес |
| Ядрени свойства | Три стабилни изотопа |
| Наличие в атмосферата / океаните | Високо съдържание в морската вода (≈1300 mg/L) |
| Методи за рециклиране / повторна употреба | Разделно топене и пречистване на сплави |
| Глобално годишно производство | Над 1.2 милиона тона |
| Научна дисциплина | Химия, биология, медицина, геология |
| CAS номер | 7439-95-4 |
| PubChem CID | 5462224 |
| Състояние при стандартни условия (STP) | Твърдо |
| Класификация по IUPAC | Метал, алкалоземен елемент |
| Символика и културно значение | Символ на сила, стабилност и жизненост |
Магнезият е един от най-разпространените елементи в земната кора и хидросферата – среща се в скали, минерали, морска вода и живи организми. Той е четвъртият най-разпространен елемент в Земята и осмият по изобилие в космоса, което го прави универсален градивен материал на живота и планетите.
Физични и химични свойства
Магнезият е лек метал с блестяща сребристо-бяла повърхност, която бързо се покрива с тънък слой оксид при контакт с въздуха. Този слой го предпазва от по-нататъшно окисление.
Физични показатели:
- Атомен номер: 12
- Атомна маса: 24.305 u
- Плътност: 1.738 g/cm³
- Температура на топене: 650°C
- Температура на кипене: 1091°C
- Топлопроводимост: 156 W/(m·K)
Магнезият гори с ярък бял пламък, който се използва в пиротехниката и фотографията. Той е добър проводник на топлина и електричество, но е по-лек от алуминия и значително по-здрав в сплави.
Химически магнезият е активен метал – реагира с киселини, вода и кислород. При нагряване във въздух образува магнезиев оксид (MgO) и магнезиев нитрид (Mg₃N₂). В природата не се среща в чист вид, а в съединения като магнезит (MgCO₃) и доломит (CaMg(CO₃)₂).
Историческо откриване
Името „магнезий“ произлиза от областта Магнезия в Гърция, където още в древността са били познати минерали, съдържащи този елемент.
Металът е изолиран за пръв път през 1808 г. от сър Хъмфри Дейви, който чрез електролиза на магнезиев оксид получава чист магнезий. Оттогава той се превръща в един от най-важните метали на съвременната индустрия.
Разпространение и наличие
Магнезият е изключително разпространен – съставлява около 2.3% от земната кора и 0.13% от масата на океаните. Той е основен компонент на минерали като доломит, магнезит, оливин и тремолит, както и на морската вода, където се намира под формата на магнезиеви соли.
Основни природни източници:
- Магнезит (MgCO₃)
- Доломит (CaMg(CO₃)₂)
- Бишофит (MgCl₂·6H₂O)
- Карналит (KCl·MgCl₂·6H₂O)
Магнезият се добива главно чрез електролиза на разтвор на магнезиев хлорид или чрез термично редуциране на магнезиев оксид с въглерод.
Биологично значение
Магнезият е жизненоважен за всички живи организми. В човешкото тяло той участва в над 300 биохимични реакции, регулиращи мускулната дейност, сърдечния ритъм, кръвното налягане, синтеза на белтъци и енергийния обмен.
Основни функции в организма:
- Активира ензими, участващи в производството на енергия (АТФ).
- Поддържа нормалната функция на нервите и мускулите.
- Регулира нивото на калций, калий и натрий в клетките.
- Подпомага изграждането на костите и зъбите.
- Намалява стреса и подпомага съня.
Препоръчителен дневен прием (RDA):
- Възрастни мъже: 400–420 mg
- Възрастни жени: 310–320 mg
Недостигът на магнезий води до мускулни крампи, умора, безсъние, нервност и аритмии. Излишъкът е рядък, но може да се прояви при нарушена бъбречна функция.
Хранителни източници: Ядки (бадеми, лешници), зелени листни зеленчуци, пълнозърнести храни, риба, банани, минерална вода.
Изотопи
Магнезият има три стабилни изотопа:
- ²⁴Mg (78.99%)
- ²⁵Mg (10.00%)
- ²⁶Mg (11.01%)
Те се използват в геохимични и изотопни изследвания за определяне на възрастта на минерали и скали.
Приложения
Магнезият и неговите съединения намират широко приложение в различни отрасли:
- Използва се за изработка на леки сплави (Mg-Al, Mg-Zn, Mg-Mn), които са едновременно леки и здрави.
- Прилага се в автомобилостроенето, авиацията, космическата техника и електрониката.
- Използва се като редуциращ агент при производството на титан, уран и цирконий.
- Магнезиевият оксид (MgO) служи като огнеупорен материал в пещи и котли.
- Горящият магнезий излъчва ярка бяла светлина, използвана във факли, сигнални ракети и фойерверки.
- Магнезиев сулфат (английска сол) – използва се като слабително и противовъзпалително средство.
- Магнезиев цитрат и магнезиев оксид – добавки за предотвратяване на дефицит.
- Магнезиев хлорид – укрепва нервната система и имунитета.
- Магнезият е основен компонент на хлорофила, който осъществява фотосинтезата в растенията.
- Използва се като тор (MgSO₄) за подобряване на почвеното плодородие.
Екологично значение
Магнезият е част от глобалния биогеохимичен цикъл, участвайки в процесите на минералообразуване, растеж на растенията и обмен на вещества в океаните. Той е нетоксичен и екологично безопасен, а съединенията му са лесно разградими.
Интересни факти
Магнезият е основен елемент на звездите – спектралните линии на магнезия са откривани в светлината на Слънцето. Той е по-лек с 30% от алуминия, но почти също толкова здрав в сплави. Изгарянето на магнезий във въглероден диоксид (CO₂) е възможно – пламъкът продължава, дори когато липсва кислород.
В човешкото тяло има около 25–30 грама магнезий, от които 60% се намират в костите.