مغنسيوم


الألومنيومالمغنسيومالصوديوم
Be

Mg

Ca
Element 1: هيدروجين (H), لافلز آخر
Element 2: هليوم (He), غاز نبيل
Element 3: ليثيوم (Li), Alkali metal
Element 4: بريليوم (Be), Alkaline earth metal
Element 5: بورون (B), Metalloid
Element 6: كربون (C), لافلز آخر
Element 7: نيتروجين (N), لافلز آخر
Element 8: أكسجين (O), لافلز آخر
Element 9: فلور (F), هالوجين
Element 10: نيون (Ne), غاز نبيل
Element 11: صوديوم (Na), Alkali metal
Element 12: مغنسيوم (Mg), Alkaline earth metal
Element 13: ألومنيوم (Al), فلز آخر
Element 14: سليكون (Si), Metalloid
Element 15: فسفور (P), لافلز آخر
Element 16: كبريت (S), لافلز آخر
Element 17: كلور (Cl), هالوجين
Element 18: أرگون (Ar), غاز نبيل
Element 19: پوتاسيوم (K), Alkali metal
Element 20: كالسيوم (Ca), Alkaline earth metal
Element 21: سكانديوم (Sc), فلز انتقالي
Element 22: تيتانيوم (Ti), فلز انتقالي
Element 23: ڤناديوم (V), فلز انتقالي
Element 24: كروم (Cr), فلز انتقالي
Element 25: منگنيز (Mn), فلز انتقالي
Element 26: حديد (Fe), فلز انتقالي
Element 27: كوبالت (Co), فلز انتقالي
Element 28: نيكل (Ni), فلز انتقالي
Element 29: نحاس (Cu), فلز انتقالي
Element 30: زنك (Zn), فلز انتقالي
Element 31: گاليوم (Ga), فلز آخر
Element 32: جرمانيوم (Ge), Metalloid
Element 33: زرنيخ (As), Metalloid
Element 34: سلنيوم (Se), لافلز آخر
Element 35: بروم (Br), هالوجين
Element 36: كريپتون (Kr), غاز نبيل
Element 37: روبيديوم (Rb), Alkali metal
Element 38: سترونشم (Sr), Alkaline earth metal
Element 39: إتريوم (Y), فلز انتقالي
Element 40: زركونيوم (Zr), فلز انتقالي
Element 41: نيوبيوم (Nb), فلز انتقالي
Element 42: مولبدنم (Mo), فلز انتقالي
Element 43: تكنيشيوم (Tc), فلز انتقالي
Element 44: روذنيوم (Ru), فلز انتقالي
Element 45: روديوم (Rh), فلز انتقالي
Element 46: پلاديوم (Pd), فلز انتقالي
Element 47: فضة (Ag), فلز انتقالي
Element 48: كادميوم (Cd), فلز انتقالي
Element 49: إنديوم (In), فلز آخر
Element 50: قصدير (Sn), فلز آخر
Element 51: أنتيمون (Sb), Metalloid
Element 52: تلوريوم (Te), Metalloid
Element 53: يود (I), هالوجين
Element 54: زينون (Xe), غاز نبيل
Element 55: سيزيوم (Cs), Alkali metal
Element 56: باريوم (Ba), Alkaline earth metal
Element 57: لنثانم (La), Lanthanoid
Element 58: سريوم (Ce), Lanthanoid
Element 59: پراسيوديميوم (Pr), Lanthanoid
Element 60: نيوديميوم (Nd), Lanthanoid
Element 61: پرومثيوم (Pm), Lanthanoid
Element 62: سماريوم (Sm), Lanthanoid
Element 63: يوروپيوم (Eu), Lanthanoid
Element 64: گادولينيوم (Gd), Lanthanoid
Element 65: تربيوم (Tb), Lanthanoid
Element 66: ديسپروسيوم (Dy), Lanthanoid
Element 67: هولميوم (Ho), Lanthanoid
Element 68: إربيوم (Er), Lanthanoid
Element 69: ثوليوم (Tm), Lanthanoid
Element 70: إتربيوم (Yb), Lanthanoid
Element 71: لوتتيوم (Lu), Lanthanoid
Element 72: هافنيوم (Hf), فلز انتقالي
Element 73: تنتالم (Ta), فلز انتقالي
Element 74: تنگستن (W), فلز انتقالي
Element 75: رنيوم (Re), فلز انتقالي
Element 76: اوزميوم (Os), فلز انتقالي
Element 77: إريديوم (Ir), فلز انتقالي
Element 78: پلاتين (Pt), فلز انتقالي
Element 79: ذهب (Au), فلز انتقالي
Element 80: زئبق (Hg), فلز انتقالي
Element 81: ثاليوم (Tl), فلز آخر
Element 82: رصاص (Pb), فلز آخر
Element 83: بزموت (Bi), فلز آخر
Element 84: پولونيوم (Po), Metalloid
Element 85: أستاتين (At), هالوجين
Element 86: رادون (Rn), غاز نبيل
Element 87: فرانسيوم (Fr), Alkali metal
Element 88: راديوم (Ra), Alkaline earth metal
Element 89: أكتينيوم (Ac), Actinoid
Element 90: ثوريوم (Th), Actinoid
Element 91: پروتاكتنيوم (Pa), Actinoid
Element 92: يورانيوم (U), Actinoid
Element 93: نپتونيوم (Np), Actinoid
Element 94: پلوتونيوم (Pu), Actinoid
Element 95: أمريكيوم (Am), Actinoid
Element 96: كوريوم (Cm), Actinoid
Element 97: بركليوم (Bk), Actinoid
Element 98: كاليفورنيوم (Cf), Actinoid
Element 99: أينشتاينيوم (Es), Actinoid
Element 100: فرميوم (Fm), Actinoid
Element 101: مندلڤيوم (Md), Actinoid
Element 102: نوبليوم (No), Actinoid
Element 103: لورنسيوم (Lr), Actinoid
Element 104: رذرفورديوم (Rf), فلز انتقالي
Element 105: دبنيوم (Db), فلز انتقالي
Element 106: سيبورگيوم (Sg), فلز انتقالي
Element 107: Bohrium (Bh), فلز انتقالي
Element 108: هاسيوم (Hs), فلز انتقالي
Element 109: Meitnerium (Mt)
Element 110: Darmstadtium (Ds)
Element 111: Roentgenium (Rg)
Element 112: كوپرنيكيوم (Cn), فلز انتقالي
Element 113: أنون‌تريوم (Uut)
Element 114: أنون‌كواديوم (Uuq)
Element 115: أنون‌پنتيوم (Uup)
Element 116: أنون‌هكسيوم (Uuh)
Element 117: أنون‌سپتيوم (Uus)
Element 118: أنون‌اوكتيوم (Uuo)
12Mg
المظهر
صلب رمادي لامع


الخطوط الطيفية للمغنسيوم
الخصائص العامة
الاسم، العدد، الرمز المغنسيوم، 12، Mg
تصنيف العنصر فلز أرضي قلوي
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي 2، 3، s
الكتلة الذرية (24.304–24.307)[1]
توزيع إلكتروني [Ne] 3s2
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ 2, 8, 2 (صورة)
الخصائص الفيزيائية
الطور صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة) 1.738 گ·سم−3
كثافة السائل عند نقطة الانصهار 1.584 غ·سم−3
نقطة الانصهار 923 ك، 650 °س، 1202 °ف
نقطة الغليان 1363 ك، 1091 °س، 1994 °ف
حرارة الانصهار 8.48 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر 128 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية (25 °س) 24.869 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
ض (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو
عند د.ح. (كلڤن) 701 773 861 971 1132 1361
الخصائص الذرية
أرقام الأكسدة +2, +1
((a strongly basic oxide))
الكهرسلبية 1.31 (مقياس پاولنگ)
طاقات التأين الأول: {{{1st ionization energy}}} كيلوجول·مول−1
الثاني: {{{2nd ionization energy}}} كيلوجول·مول−1
الثالث: {{{3rd ionization energy}}} كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري 160 بيكومتر
نصف قطر تساهمي 141±7 بيكومتر
نصف قطر فان دير ڤالس 173 بيكومتر
خصائص أخرى
البنية البلورية hexagonal close packed
المغناطيسية مغناطيسي مساير
مقاومة كهربائية 43.9أوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية 156 واط·متر−1·كلڤن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري 24.8 ميكرومتر·متر−1·كلڤن−1 (25 °س)
سرعة الصوت (سلك رفيع) (درجة حرارة الغرفة) 4940 متر·ثانية−1
معامل ينگ 45 گياباسكال
معامل القص 17 گيگاباسكال
معامل الحجم 45 گيگاباسكال
نسبة پواسون 0.290
صلادة موس 1–2.5
صلادة برينل 44–260 ميگاباسكال
رقم الكاس 7439-95-4
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر الالمغنسيوم
النظائر توافر طبيعي عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال (ميگا إلكترون فولت) ناتج الاضمحلال
24Mg 78.99% 24Mg هو نظير مستقر وله 12 نيوترون
25Mg 10.00% 25Mg هو نظير مستقر وله 13 نيوترون
26Mg 11.01% 26Mg هو نظير مستقر وله 14 نيوترون

المغنِسيوم Magnesium، هو عنصر كيميائي فلزي في الجدول الدوري، يرمز له بالحرفين (ما) بالعربية، Mg باللاتينية وعدده الذري 12، ترتيبه بين العناصر من حيث الوفرة في الطبيعة هو الثامن، ويشكل 2% من القشرة الأرضية.

استخداماته

المغنسيوم كفلز

منتجات المغنسيوم: مـُشعِل و برو shavings, مبراة, رقاقة مغنسيوم
سيارة تجريبية من فولكس واجن من المغنسيوم عام 2002، يقودها رئيس مجلس الإدارة السابق للشركة فرديناند پيش ، وكان جالساً في المقعد الخلفي خليفته برند بيشيتسريدر.

تستخدم مركبات المغنسيوم , وبالأساس اكسيد المغنسيوم, بصفة عامة لعمل المادة الحرارية في بطانة الأفران و المحولات لإنتاج الحديد والصلب واللافلزات والزجاج والأسمنت.

يستخدم كذلك اكسيد المغنسيوم والمركبات الأخرى في الصناعات الزراعية والكيميائية والإنشائية. وكفلز, فالإستخدام الرئيسي لهذا العنصر هو كإضافة سبـائكية للألومنيوم في سبائك الألومنيوم-منجنيز المستخدمة أساساً في صناعة العبوات الصفيحية للمشروبات.

المغنسيوم, في أنقى صوره, يمكن مقارنته بالألومنيوم, فهو قوي وخفيف, ولذلك يستخدم في العديد من التطبيقات لتصنيع جزء ما بكميات كبيرة, بما فيها أجزاء السيارات والشاحنات. فالعجلات الخاصة فائقة القوة للسيارات المصنوعة من سبيكة مغنسيوم تسمى "عجلات مغنسيوم mag wheels". ففي 1957 كورڤيت Corvette SS, تم تصميمها للسباق, وبـُني جسمها من ألواح مغنسيوم. مسعى پورشه الدءوب لإنقاص وزن سيارات السباق لديها أدى بها لاستعمال هياكل من المغنسيوم في موديلها الشهير 917/053 الذي فاز في سباق لومان Le Mans عام 1971, ومازال يحتفظ بالرقم القياسي المطلق للمسافة. السيارة موديل 917/30 Can-Am تميزت أيضاً بهيكل فراغي من المغنسيوم, ساعدها على استغلال مزايا محركها العبقري الذي بلغت قدرته 1100-1500 حصان. فولكس واجن استعملت المغنسيوم في مكونات محركاتها للعديد من السنوات. وفي أكتوبر 2007 طالعت فولكس واجن العالم بخبر طرح سيارة مصنوعة بالكامل من المغنسيوم وتتميز هذه السيارة بأنها سيارة صديقة للبيئة، يتم فيها مراعاة التقليل من إنبعاثات ثاني أكسيد الكربون وكذلك تكون منخفضة الإستهلاك في الوقود ، وأضف لهذا خفة وزن السيارة وسرعتها الفائقة. ومن الجدير بالذكر أن عند البدء في تنفيذ الفكرة كان العائق الأساسي هو إرتفاع سعر السيارة حيث بلغ تقريبا 35 ألف يورو وذلك بسبب خامات المغنسيوم المستخدمة لصنع المحركات وجسم السيارة بالكامل ويدرس حاليا كيفية تخفيض تلك التكاليف لعمل السيارة على نطاق تجاري. وتم تنفيذ نموذج للسيارة من المغنسيوم فجاءت على شكل مركبة فضائية. وأطلقت السيارة التجريبية الأولى من هذا النوع عام 2002، حيث قادها رئيس مجلس الإدارة السابق للشركة فرديناند پيش ، وكان جالساً في المقعد الخلفي خليفته برند پيشيتسريدر. [2]

ولمدة طويلة, استخدمت بورشه سبيكة المغنسيوم لصناعة كتلة المحرك لمزايا الوزن. ولقد تجدد الاهتمام بصنع المحركات من المغنسيوم, سيارات كما نرى في موديلات عام 2006 من BMW 325i و 330i. محرك BMW يستعمل حشو من سبيكة ألومنيوم لحوائط الأسطوانات و أقمصة التبريد محاطة بسبيكة مغنسيوم مقاومة للحرارة هى AJ62A. و قد أعطى استخدام سبيكة المغنسيوم AE44 في مهد محرك موديل عام 2006 من سيارة كورڤيت Z06 دفعة لتكنولوجيا تصميم أجزاء سيارات تتطلب القوة باستخدام المغنسيوم. و كلا السبيكتين اضافة حديثة لعائلة سبائك المغنسيوم المقاومة للحرارة العالية و المنخفضة الزحف . الاستراتيجية العامة لمثل تلك السبائك هو تشكيل الرواسب بين الفلزية عند حدود الحبيبات, على سبيل المثال بإضافة السبيكة النادرة وهى سبيكة سيريوم مع فلزات أرضية نادرة أخرى أو كالسيوم.[3] استعملت فولكس واگن المغنسيوم في مكونات محركاتها للعديد من السنوات. وفي أكتوبر 2007 فاجئت العالم بنيتها صناعة سيارة بالكامل من المغنسيوم بربع وزن مثيلتها من الصلب ولذلك فهي أسرع ولكن تستهلك وقوداً أقل، أي أنها ستولد ك أ2 أقل ولذلك فهي حقاً سيارة صديقة للبيئة. ومن الجدير بالذكر أن عند البدء في تنفيذ الفكرة كان العائق الأساسي هو إرتفاع سعر السيارة حيث بلغ تقريبا 35 ألف يورو. وذلك بسبب ارتفاع سعر المغنسيوم المنتج بالتحليل المائي من البحر الميت بإسرائيل الذي كانت فولكس واگن تنوي شراءه، عن ضعف سعر المغنسيوم الصيني المنتج عن طريق عملية پيدجن دون فارق في المواصفات.[4] التطويرات الحديثة لسبائك المغنسيوم وانخفاض تكلفتها, التي جعلتها منافسة لسبائك الألومنيوم, ستزيد من استخداماتها في صناعة السيارات.

مجال الاستخدامات الثاني للمغنسيوم هو الأجهزة الإلكترونية. فبفضل وزنه الخفيف, وخصائصه الميكانيكية والكهربائية الجيدة, يـُستخدم المغنسيوم على نطاق واسع في تصنيع الهواتف المحمولة والحاسبات المحمولة والكاميرات والأجزاء الإلكترونية الأخرى. بل ويستخدم المغنسيوم لصناعة النسخ الفاخرة من لعبة اليو-يو, مثل Duncan Freehand Mg.

تاريخياً,كان المغنسيوم أحد الفلزات الرئيسية المستخدمة في انشاءات صناعة الفضاء وقد استخدمته الطائرات الحربية الألمانية منذ الحرب العالمية الأولى وزاد هذا الاستخدام بشكل مضطرد في الحرب العالمية الثانية. وقد صاغ الألمان الاسم 'إلكترون Elektron' لسبيكة المغنسيوم التي مازالت تستعمل حتى اليوم. وبسبب المخاطر الإنطباعية عن الأجزاء المصنوعة من المغنسيوم في حالة الحريق, فإن استخدام المغنسيوم في صناعة الطيران والفضاء التجارية تم قصرها بصفة عامة على المكونات المرتبطة بالمحرك. وحالياً يتزايد استخدام سبائك المغنسيوم في صناعة الفضاء, والسبب الرئيسي وراء ذلك هو الأهمية المتزايدة لاقتصاديات الوقود والحاجة لتخفيض الوزن. تطوير واختبار سبائك مغنسيوم جديدة وأشهرهم إلكترون 21 الذي اجتاز اختبارات شاملة مطولة في صناعة الفضاء والطيران لمناسبته في كل من مكونات المحرك, والهيكل الجوي. الاتحاد الاوروبي لديه ثلاثة مشاريع لأبحاث وتطوير متعلقة بالمغنسيوم في صناعة الطيران والفضاء في برنامج الهياكل الستة.

مشعل نار من المغنسيوم (في اليد اليسرى), يستعمل مع مطواة وحجر صوان flint لعمل الشرارة التي ستشعل البرو.
  • الاستخدامات الإشتعالية: المغنسيوم قابل للإشتعال, ويحترق عند درجة حرارة حوالي 2500 K (2200 °م, 4000 °ف), و درجة الإشتعال الذاتي للمغنسيوم هي حوالي 744 ك (473 °م, 883 °ف) في الهواء. درجة الحرارة فائقة الإرتفاع التي يشتعل عندها المغنسيوم تجعله أداة طيعة لبدء حرائق الطوارئ أثناء الرحلات الترفيهية خارج المنازل. الاستخدامات الأخرى الشبيهة تتضمن التصوير باستخدام ضوء الفلاش, الشعلات, علم الاشتعال pyrotechnics, الألعاب النارية الشرارية, والقنابل الحارقة.

استخداماته الأخرى تتضمن:

في مركبات المغنسيوم

للمغنسيوم درجة أكسدة وحيدة هي +2، أي إنه يخسر إلكتروني التكافؤ فيه عندما يدخل في أي تفاعل. وهو، مثل البريليوم، قلّما يتأثر بالماء عند درجة الحرارة العادية بعكس العناصر الثقيلة في الفصيلة. وهو يحترق بشعلة مضيئة في جو من الهواء أو الأكسجين مكوناً أكسيد المغنسيوم MgO، كما تتكون كمية من النتريد Mg3N2 عندما يحترق في الهواء، وهو يحترق في الحال، لكهرجابيته العالية، في جو من ثنائي أكسيد الكربون ويتكوَّن أكسيد المعدن وكربون. وعند درجات الحرارة المنخفضة، يتكون على سطح المعدن غشاء رقيق من الأكسيد يحميه من استمرار الأكسدة بسرعة. يطلق المغنسيوم الهدروجينَ ببطء شديد بتفاعله مع الماء. ينحل بالحموض بسهولة. وهو مرجع قوي يتأكسد بتفاعله مع العناصر عالية الكهرسلبية. من أبرز مركباته:[5]

  • الأكسيد MgO صعب الانصهار، وهو ثابت جداً لا يتفكك عند درجات الحرارة الأخفض من 3000 ْس. وهو ناقل سيء للكهرباء.

يستعمل أكسيد المغنسيوم، ويطلق عليه اسم مغنسيا، بهيئة آجرات لتبطين الأفران. وتستعمل كميات كبيرة من خليط أكسيدي المغنسيوم والكالسيوم بديلاً من المغنسيا النقية بتكليس الدولوميت.

ويترسب هدروكسيد المغنسيوم من محلول ملح مغنسيوم بإضافة أساس قوي. وهو قليل الانحلال. كربونات المغنسيوم الطبيعي MgCO3 يُصادف على هيئة مغنزيت. والملح الأساسي المترسب يُستعمل في الطب تحت اسم مغنسيا ألبا magnesia alba أساساً ضعيفاً، وللفعل الفيزيولوجي لأيون المغنسيوم. وتُستعمل كميات كبيرة منه في تحضير ملمِّعات الفضة، كما يُستعمل في تحضير مسحوق الأسنان. ويستعمل كل من الملح الطبيعي والكربونات المضاعفة مع الكلسيوم، الدولوميت، تجارياً، لاستحصال ثنائي أكسيد الكربون. هيدروكسيد المغنسيوم يـُستعمل في لبن المغنسيا, و كلوريده و اكسيده, گلوكوناته و ستراته يستعملوا كإضافات غذائية فموية, و تستعمل كبريتاته (أملاح إپسوم) لأغراض مختلفة في الطب, وغيره (انظر المقالة للمزيد). اضافات المغنسيوم الفموية قيل أن له مفعول علاحي لبعض individuals who suffer from Restless Leg Syndrome (RLS). [بحاجة لمصدر]

  • يستعمل المغنسيت المُكَلَّس لأغراض حرارية مثل الطوب وبطانة الأفران والمحولات.
  • كربونات المغنسيوم MgCO3 ضعيفة الانحلال بالماء، كما أنها تتحلل بالحرارة ويتكون ثنائي أكسيد الكربون ويبقى الأكسيد:
    9891-2.jpg

مسحوق كربونات المغنسيوم (MgCO3) يستعمله أيضاً الرياضيون, مثل لاعبي الجمباز و رافعي الأثقال, ليحسنوا من امساكهم بالأغراض - حصان الجمباز أو lifting bar.

  • ستيارات المغنسيوم قابل للاشتعال بدرجة صغيرة مسحوق أبيض مع صفات مزلـِّقة. يـُستخدم في التكنولوجيا الدوائية في صناعة الأقراص, لمنع الأقراص من الالتصاق بالمعدات أثناء عملية ضغط الأقراص (أي, عندما يتم تـُضغط مادة القرص لتصبح في شكل قرص).
  • كبريتات المغنسيوم MgSO4 تُصادف على هيئة بلورات مميّههَ MgSO4.7H2O وهي جيدة الانحلال بالماء ويُطلق عليها اسم ملح إبسوم Epsom. وقد شاع استعمالها مليّناً في الطب.ويستخدم في انتاج الورق (عملية الكبريتيت).
  • فوسفات المغنسيوم تستخدم لحماية الخشب من الحريق للإنشاءات.
  • سادس فلوروسيليكات المغنسيوم تستخدم في حماية الأنسجة من العتة.
  • هاليدات المغنسيوم : فلوريد المغنسيوم MgF2 عديم الانحلال بالماء. وهو يمرِّر الأشعة فوق البنفسجية، حتى 0.1 مكرون. ويُصادف كلوريد المغنسيوم في ملح الطعام، لقابليته للتميع يؤدي إلى تكتل ملح الطعام في الجو الرطب. ويمكن الحيلولة دون هذا التكتل بإضافة كربونات الصوديوم الحامضة لتكون كربونات المغنسيوم الأساسية.

أما كلوريد المغنسيوم فيتميّه مكوِّناً الملح المائي MgCl2.6H2O

مركبات المغنسيوم العضوية

مركبات المغنسيوم R−Mg−X وتدعى كواشف غرينيار والمركبات MgR2. وتستحصل كواشف غرينيار بتفاعل المعدن مع الهاليد العضوي في محلّ مناسب مثل ثنائي إيتيل إيتر أو تترا هيدروفوران. أما MgR2 فتستحصل بالتفاعل الآتي من دون وجود ماء:

9891-7.jpg

إن المركبات RMgX بحالة محلولات solvates و R2Mg فعّالة كيمياوياً وهي حساسة للأكسدة بالهواء وللحلمهة بالماء.

تاريخ

الاسم ينبع من الكلمة اليونانية لمقاطعة في ثساليا اسمها مغنسيا. وهي ذات علاقة بكلمتي مغنتيت magnetite و منجنيز manganese, اللتان ينبعان أيضاً من تلك المنطقة, واحتاجتا اسمان مختلفان لتمييز المواد المختلفة. انظر manganese لهذا التاريخ.

المغنسيوم هو سابع أكثر العناصر تواجداً في القشرة الأرضية، بالكتلة، والثامن حسب molarity.[6] وتتواجد في الطبيعة في رواسب كبيرة من مغنسيت, دولوميت, وأملاح أخرى, وفي المياه المعدنية, حيث يكون أيون المغنسيوم قابل للذوبان. وفي 1618 حاول مزارع في إبسوم بإنجلترة أن يسقى بقره من بئر. البقر رفض أن يشرب من البئر للطعم المر لماء البئر. المزارع لاحظ بالرغم من ذلك أن مياه ذلك البئر يبدو أنها تشفي الجروح والبثور. شهرة أملاح إبسوم انتشرت. ولاحقاً عـُرف أن مياه البئر تحتوي على كبريتات المغنسيوم المائية, MgSO4.

في انجلترا, عزل السير همفري ديفي بالتحليل المائي فلز المغنسيوم النقي عام 1808 من خليط المغنسيا و HgO, و حضـّره "أ. بوسى" A. A. B. Bussy في صيغة متسقة عام 1831. أول اسم اقترحه ديفي للفلز كان مغنيوم, إلا أن الاسم استقر على مغنسيوم.

مصادره

بالرغم من تواجد المغنسيوم في أكثر من 60 معدن, فقط الدولوميت, المغنسيت, البروسيت, الكرناليت, التلك, و اولڤين لهم أهمية تجارية.

والمغنسيوم يكِّون 2.5% من القشرة الأرضية فهو يأتي بالدرجة الثامنة في سعة انتشاره، والعنصر السادس بين المعادن الأكثر انتشاراً.

عدده الذري 12، وزنه الذري 24.312 ، حجم المول: 14.0سم3/ مول، بنيته الإلكترونية في الذرة الحرة: (2) (8) 2، كتلته الحجمية 1.738غ/سم3، نقطة انصهاره 650 ْس، نقطة غليانه 1110 ْس، الكهرسلبية 1.2، كمون المسرى (فلط)m2.37=M2+/M

في الولايات المتحدة يُستخرج هذا الفلز أساساً بواسطة التحليل المائي كلوريد المغنسيوم المصهور من ماء الملح, الآبار, و مياه البحر:

المهبط: Mg2+ + 2 e- → Mg
المصعد: 2 Cl- → Cl2 (غاز) + 2 e-
بلورات المغنسيوم مكثفة من البخار بطريقة Pidgeon process

كانت الولايات المتحدة تقليدياً المورِّد الرئيسي في العالم لهذا الفلز, بتوريدها 45% من انتاج العالم وذلك حتى عام 1995. واليوم, فنصيب الولايات المتحدة من السوق العالمية هو 7%, مع بقاء مـُنتـِج محلي واحد فقط, US Magnesium, وهي شركة مولودة من الشركة المنحلة Magcorp.[7] وبحلول عام 2005 أصبحت الصين المورِّد المسيطر, بتوريدها 60% من الانتاج العالمي, الذي كان 4% عام 1995. وعلى العكس من عملية التحليل الكهربي المشروحة آنفاً, تعتمد الصين بدرجة شبه كاملة على طريقة مختلفة لاستخراج الفلز من خاماته, the silicothermic Pidgeon process (الاختزال الحرارى بالسيليكون).

المغنسيوم من ماء البحر

الأيون الموجب Mg2+ هو ثاني أكثر الأيونات الموجبة وفرةً في ماء البحر (يتوافر بنسبة نحو 12% من كتلة الصوديوم فيه), مما يجعل ماء البحر وملح البحر مصدراً تجارياً جذاباً للمغنسيوم. ولاستخراج المغنسيوم, تـُضاف كربونات الكالسيوم إلى ماء البحر لتكوين راسب كربونات المغنسيوم.

MgCl2 + CaCO3 → MgCO3 + CaCl2

كربونات المغنسيوم لا تقبل الذوبان في الماء ولذلك يمكن ترشيحها, وتتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك للحصول على كلوريد المغنسيوم المركز.

MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + CO2 + H2O

من كلوريد المغنسيوم, التحليل الكهربي يبنج المغنسيوم.

تحضيره

المغنسيوم أهم عناصر فصيلته. هناك طريقتان رئيستان لاستحصاله. إحداهما تعتمد على التحليل الكهربائي لماء البحر، والأخرى الطريقة الحرارية السيليكونية silicothermic ويستعمل فلز الدولوميت في الطريقة الثانية.

طريقة التحليل الكهربائي

تعتمد هذه الطريقة على تحليل كلوريد المغنسيوم فينتج الكلور ومعدن المغنسيوم. يمكن استعمال المغنسيت، والدولوميت والمياه المالحة الطبيعية مواد أولية في هذه الطريقة إلا أن ماء البحر هو المصدر الرئيسي لهذه الغاية إذ يحوي 0.13% مغنسيوم.

يفصل المغنسيوم من ماء البحر على هيئةMg(OH)2 قليل الانحلال. ويرسَّب هدروكسيد المغنسيوم بإضافة أساس رخيص الثمن وذلك بإضافة القواقع البحرية CaCo3 التي تعطي بتسخينها غاز الكربون CO2 وأكسيد الكالسيوم أو الكلس الحي CaO، وهذا بدوره يتحول إلى هدروكسيد الكالسيوم Ca(OH)2 فيعطي أيون الهدروكسيد الذي يرسب Mg(OH)2.

9891-4.jpg

ويفصل Mg(OH)2 بالترشيح، ويعدَّل بحمض رخيص هو حمض كلور الماء.

9891-1.jpg

وبِتبخير المحلول يبقى كلوريد المغنسيوم المميَّه الصلب. وبعد تجفيفه، يُصهَر عند الدرجة 807 ْس ثم يحلَّل كهربائياً فيعطي المغنسيوم والكلور الناتج المفيد تجارياً.

9891-3.jpg

الطريقة الحرارية السيليكونية

يُرجَع أكسيد المغنسيوم بالسيليكون الحديدي Ferro-silicon بوجود الكلس الحي.

9891-6.jpg

ويعمل الحديد حاملاً للسيليكون ولا يشترك في التفاعل.

سبائكه

يدخل المغنسيوم في سبائك (أشابات) متنوعة، فهو يعزّز قوة الأشابة من دون زيادة في وزنها.

يكوّن المغنسيوم سبائك مع الألمنيوم والزنك(الخارصين) والمنجنيز والسيليكون والزركونيوم ومعادن الأتربة النادرة rare-earth metals الثوريوم، أو الأتريوم.

وتراوح الكتلة الحجمية لسبائكه بين 1.74 و 1.83غ/سم3. وإن خفة هذه السبائك هي التي ساعدت على استعمالها في صنع الطائرات، والنقل، وصنع الأدوات المختلفة.

أكثر هذه السبائك أهمية في التجارة هي خلائط (Mg-Al-Zn). ويمكن تعديل خواصها بالمعالجات الحرارية المناسبة. ولهذه الخلائط صفة سيئة وهي أنها تخسر قوتها بسرعة بارتفاع درجة الحرارة خاصة فوق الدرجة 941 ْس. ولهذا انصبّ الاهتمام على تطوير السبائك (الخلائط) التي تحوي معادن الأتربة النادرة أو الثوريوم أو كليهما مكوِّنات رئيسية في السبيكة. إذ تستعمل هذه السبائك في المجال الحراري بين 371 ْس و 482 ْس أو أعلى حسب المدة التي تعرّض لها المعدن عند درجات الحرارة المرتفعة. وأفضل معدن ترابي نادر النيوديميوم. ويكوِّن المغنسيوم سبائك مع الفضة يمكن استعمالها بدرجات حرارة مرتفعة (316 ْس). واستعمال الأتربة النادرة والثوريوم وسّع مجال تطبيقات سبائك المغنسيوم في صنع الصواريخ missiles والمراكب الفضائية spacecrafts .

وسبائك المغنسيوم - ألمنيوم - سيليكون التي تستعمل في المجال 135 ْس - 190 ْس تحسن سيولة السبيكة وقولبتها، ولهذا تصلح في الآلات الميكانيكية. وللمغنسيوم ميزة في صنع مواد البناء وهي قدرته على امتصاص الاهتزازات الميكانيكية. وبصورة عامة، إضافة العناصر المختلفة إلى السبيكة تنقص هذه الخاصة.

يكوِّن المغنسيوم مع الأتريوم طائفة من السبائك تتميز من جميع السبائك السابقة بخواصها من حيث صبها casting ولا سيما في مجال الحرارة المرتفعة، وفي مقاومة التآكل.

البيولوجيا

أيونات المغنسيوم أساسية لكيمياء حياة الحمض النووي الأساسية, فهو يأتي بالدرجة الثانية بين الأيونات الموجبة من حيث الكم داخل الخلايا، كما أنه يأتي في المرتبة الرابعة، بسعة انتشاره، في الجسم. وله دور كبير في العظام والأسنان. ويدخل في عمليات كيميائية حيوية رئيسية في الخلايا. ويوجد في الخلايا إمّا حراً وإما مرتبطاً مع الأدينوسين ثلاثي الفوسفات adenosine triphosphate (ATP)، أو مع الحموض النووية، أو الكلوروفيل (اليخضور)، أو في الأنزيمات المنشَّطة بفعل الأيون Mg2+. ولذلك فهي هامة لكل الخلايا لجميع العضيات الحية. النباتات لها استخدام اضافي للمغنسيوم في كون الكلوروفيلات پورفيرينات متمركزة حول المغنسيوم. ويحتاج العديد من الإنزيمات إلى وجود إنزيمات المغنسيوم لإداء عملهم المساعدcatalytic action, وخاصة الإنزيمات التي تستعمل ثلاثي فوسفات الأدنوسين Adenosine triphosphate - ATP, أو اولئك الذين يستخدمون نيوكلوتيدات أخرى لتخليق دنا ورنا. نقص المغنسيوم في النباتات يسبب اصفرار في نهاية الموسم بين عروق الأوراق, خاصة في الأوراق القديمة, ويمكن اصلاح ذلك برش أملاح إپسوم (التي تـُرشــّح بسرعة), أو بدلاً من ذلك حجر جيري دولوميتي مفتت إلى التربة.

المصادر الغذائية للمغنسيوم

المغنسيوم هو مكون أساسي للغذاء البشري الصحي ونقصه يسبب عدداً من الأمراض. ويتواجد المغنسيوم في العديد من الأطعمة الشائعة إلا أن الدراسات تبين معاناة الكثيرين من نقص المغنسيوم. المغنسيوم الزائد في الدم يتم ترشيحه في الكلى, ولهذا السبب فإنه من الصعب أن يعاني المرء من جرعة زائدة من المغنسيوم من مصادره الغذائية وحدها.[8] إلا أن هناك عدد من عقاقير الإضافات supplements المغنسيوم التي تجعل تعاطي جرعة زائدة خطراً محتملاً, وخصوصاً في الأشخاص الذين يعانون من مشاكل في الوظائف البولية, ولكن يمكن حدوث hypermagnesemia شديدة بدون فشل كلوي.[9]

النظائر

للمغنسيوم ثلاث نظائر مستقرة: 24Mg, 25Mg, 26Mg. وثلاثتهم متواجدون بكميات كبيرة (انظر جدول النظائر أعلاه). فنحو 79% من المغنسيوم هو 24Mg. والنظير 28Mg مشع وفي الخمسينات إلى السبعينات كان يـُنتج تجارياً في العديد من المفاعلات النووية لتوليد الطاقة للاستخدام في التجارب العلمية. ولهذا النظير نصف عمر قصير نسبياً (21 ساعة) ولذلك فاستخدامه كان يحده زمن النقل.

26Mg وجد استخداماً في الجيولوجيا النظائرية, مثل دور الألومنيوم. 26Mg هو radiogenic daughter product of 26Al, الذي له نصف عمر قدره 717,000 سنة. إثراءات enrichments كبيرة من 26Mg مستقر لوحظت في Ca-Al-rich inclusions في بعض النيازك carbonaceous chondrite. التوافر الشاذ للنظير 26Mg يـُعزى إلى اضمحلال decay النظير الوالد 26Al في inclusions. ولذلك, فالنيزك حتماً قد تشكل في السديم الشمسي قبل أن يضمحل 26Al. ولذلك, فهذه الشظايا هي بين أقدم الأشياء في النظام الشمسي وقد احتفظت بمعلومات عن تاريخها المبكر.

ومن المعتاد رسم 26Mg/24Mg أمام نسبة Al/Mg. ففي رسم isochron dating, فنسبة Al/Mg المرسومة هي 27Al/24Mg. ميل of the isochron ليس له أهمية عـُمرية, إلا أنه يوضح النسبة 26Al/27Al المبدئية في العينة عند وقت فصل الأنظمة من مستودع مشترك.

محاذير

سيارة السباق هوندا F1 موديل RA302 ذات الجسم المصنوع من المغنسيوم والتي كان يقودها جو شلسر ترتطم وتشتعل أثناء گران پري الفرنسي عام 1968. شلسر لقي مصرعه في الحادث.

فلز المغنسيوم وسبائكه قابلون للاشتعال بدرجة كبيرة في صيغتهم النقية سواءً كان مصهوراً, مسحوقاً أو على شكل شريط. المغنسيوم المشتعل أو المصهور يتفاعل بعنف مع الماء. مسحوق المغنسيوم يشكل خطر انفجار. ويجب على المتعاملين مع المغنسيوم ارتداء نظارات واقية, وإذا كان مشتعلاً, فالنظارات يجب أن يكون عليها مرشـِّح تقيل للآشعة فوق البنفسجية, مماثلة لتلك المستخدمة في عمليات اللحام. الضوء الأبيض الساطع (بما فيه الآشعة فوق البنفسجية) الناتج عن اشتعال المغنسيوم يمكن أن يلحق ضرراً دائماً بشبكية العين, مثل حروق لحام القوس.[10]

يجب ألا يـُستخدم الماء في إطفاء حرائق المغنسيوم, لأنه يستطيع انتاج هيدروجين الذي يزيد من اضطرام النار, حسب التفاعل التالي:[11]

Mg (s) + 2 H2O (g) → Mg(OH)2 (s) + H2 (g)
أو بالكلمات:
مغنسيوم (صلب) + بخار ماء → هيدروكسيد المغنسيوم (صلب) + هيدروجين (غاز)

طفايات الحريق المستعملة لثاني اكسيد الكربون يجب ألا يستعملوا كذلك, لأن المغنسيوم يمكن أن يشتعل في ثاني اكسيد الكربون (مكوناً اكسيد المغنسيوم, MgO, و كربون).[12] طفايات الحريق الكيماوية الجافة من النمط د هي ما يجب استعماله إذا توافرت, وإلا فيجب تغطية النار بالرمل أو flux مسبك المغنسيوم. والطريقة السهلة لإطفاء حرائق فلزية صغيرة هي بوضع كيس پولي إثيلين مملوء بالرمل الجاف فوق النار. حرارة النار ستذيب الكيس والرمل سينساب على النار ليخمدها.

انظر أيضاً

المصادر

  1. ^ Standard Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
  2. ^ دويتشه ڤيله - صوت ألمانيا
  3. ^ Alan A. Luo and Bob R. Powell (2001). "Tensile and Compressive Creep of Magnesium-Aluminum-Calcium Based Alloys" (PDF). Materials & Processes Laboratory, General Motors Research & Development Center. Retrieved on 2007-08-21.
  4. ^ "Meaner, cleaner, lighter, greener". Motor Trader. 1996-12-02. 
  5. ^ هيام بيرقدار. "المغنزيوم". الموسوعة العربية. Retrieved 2012-04-02. 
  6. ^ . "Abundance and form of the most abundant elements in Earth’s continental crust" (PDF). Retrieved on 2008-02-15.
  7. ^ Vardi, Nathan (February 22 2007). "Man With Many Enemies". Forbes.com. Retrieved 2006-06-26.  Check date values in: |date= (help)
  8. ^ Magnesium
  9. ^ Kontani M, Hara A, Ohta S, Ikeda T (2005). "Hypermagnesemia induced by massive cathartic ingestion in an elderly woman without pre-existing renal dysfunction". Intern. Med. 44 (5): 448–52. PMID 15942092. 
  10. ^ "Science Safety: Chapter 8". Government of Manitoba. Retrieved 2007-08-21. 
  11. ^ "Chemistry : Periodic Table : magnesium : chemical reaction data". webelements.com. Retrieved 2006-06-26. 
  12. ^ "Demo Lab: Reaction Of Magnesium Metal With Carbon Dioxide". Retrieved 2006-06-26. 

وصلات خارجية