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12 |
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Dichte (g/cm3): |
1,75 |
2,5 |
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24,305 |
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Atomradius (berechnet) in pm: |
150 (145) |
2 |
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1,31 |
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[Ne]3s2 |
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923 K (650 °C) |
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1363 K (1090 °C) |
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natürl. Häufigkeit: |
Als acht-häufigstes Element ist es zu etwa zwei Prozent am Aufbau der Erdkruste beteiligt. |
Magnesium ist ein metallisches Element aus der 2. Hauptgruppe des Periodensystems. Es existieren drei natürliche Isotope: 24Mg (78,70%), 25Mg (10,13%) und 26Mg (11,17%). Außerdem sind noch künstliche Isotope 21Mg – 28Mg mit Halbwertszeiten zwischen 0,12 Sekunden und 21 Stunden sowie kürzerlebige 29Mg – 32Mg bekannt. Das 2wertige Magnesium zeigt zu den über und unter ihm stehenden Elementen Beryllium und Calcium weniger Verwandtschaft als zum Lithium (Schrägbeziehung) oder Zink. Die Verbindungen des Magnesium sind farblos, sofern nicht der Säurerest farbig ist wie z.B. bei Magnesiumchromat, Magnesiummanganat usw. Magnesium ist ein silberweißes Metall, kristallisiert hexagonal in der dichtesten Kugelpackung. An der Luft überzieht sich Magnesium mit einer dünnen Oxidhaut (Passivierung). Schon oberhalb 500°C entzündet es sich und verbrennt mit blendend hellem Licht zu einem feinen, weißen Rauch bzw. Pulver von Magnesiumoxid, was in Leuchtsätzen (sog. Magnesiumlicht) genutzt wird. Mg brennt auch in CO2, CO, SO2, NO weiter und entzieht diesen Verbindungen den Sauerstoff. Da brennendes Magnesium 2400°C erreichen und Wasser zersetzen kann, löscht man am besten mit Sand oder Eisenfeilspänen. Von Säuren aller Art, sogar von Essigsäure, wird es sehr leicht unter Salzbildung und Wasserstoff-Entwicklung angegriffen.
Die elektrische Leitfähigkeit beträgt etwa 30%, die Wärmeleitfähigkeit ca. 40% der des Kupfers.
Das biochemisch wichtige Magnesium hat im Pflanzenstoffwechsel verschiedene Bedeutungen. Besonders wichtig ist es als Bestandteil des Chlorophylls, ferner wirkt es aktivierend auf Phosporylierungs-Vorgänge in Photosynthese, Citronensäure-Zyklus, Atmungskette und weiteren Stoffwechsel-Vorgängen. Magnesium spielt auch eine Rolle bei der Biosynthese von Fettsäuren. Magnesium-Mangel führt bei Pflanzen zu Magnesium-Mangelsymptomen, die sich z.B. in einem welken Eindruck der Pflanze, in Aufhellungen des Blattgrüns usw. äußern. Der erwachsene menschliche Organismus enthält ca. 20–25 g Magnesium, von dem etwa die Hälfte in Knochen und Zähnen abgelagert sind. Der Rest ist überwiegend in den Zellen gelöst, z.T. auch an Proteine gebunden. Magnesium-Mangel, z.B. infolge von Darmresorptionsstörungen oder chronischem Alkoholismus, äußert sich in tetanieähnlichen Krämpfen; außerdem scheint dadurch Arteriosklerose und Herzinfarkt begünstigt zu werden. Andererseits bewirkt ein erhöhter Magnesium-Spiegel eine Verminderung der Erregbarkeit von Nerven und Muskeln, und bei entsprechender Dosierung wird durch Magnesium-Salz das Zentralnervensystem völlig gelähmt, was sich durch Ca-Ionen meist schnell rückgängig machen lässt. Magnesium-Salze werden medizinisch gegen Verstopfung, Fettsucht, Leber- und Gallenleiden sowie Blutstauungen angewendet.
Etwa 1,95% der obersten Erdkruste bestehen aus Magnesium. Es steht in der Häufigkeitsliste der Elemente an 8. Stelle. Infolge seines sehr unedlen Charakters ist Magnesium in der Natur nur in Form von Verbindungen anzutreffen. Am häufigsten ist Magnesium in den Silicaten verbreitet. Zu den wichtigsten Mineralen dieser Art gehören Serpentin, Olivin, Asbest, Meerschaum (Sepiolith), Talk, ferner findet sich Magnesium im Magnesit, Dolomit, Carnallit, Kieserit, Kainit, Bischofit usw.
Magnesium wird durch Schmelzflusselektrolyse von Magnesiumchlorid bzw. im geringeren Umfang durch Reduktion von Magnesiumoxid mit Ferrosilicium gewonnen. Das für die Elektrolyse notwendige, weitgehend entwässerte MgCl2 wird z.T. aus Meerwasser gewonnen: Man gibt zum Meerwasser die berechnete Menge Kalkmilch oder calcinierten Dolomit, wobei sich unlösliches Magnesiumhydroxid ausscheidet.
Das Mg(OH)2 wird mit Salzsäure in Magnesiumchlorid übergeführt.
Bei der Schmelzflusselektrolyse wird ein Gemisch von wasserfreiem MgCl2 mit Alkali- und Erdalkalichloriden als Zuschläge, die zur Erniedrigung des Schmelzpunktes dienen, eingesetzt. Die Elektrolyse erfolgt bei 700–800°C und Zersetzungsspannungen von 5 bis 7 V. An den Graphitanoden entsteht Chlor, das zur Herstellung von MgCl2 verwendet wird. Das an der eisernen Kathode (Elektrolysetiegel) gebildete Magnesium sammelt sich an der Oberfläche der Schmelze und wird abgesaugt.
Hochreines Magnesium wird durch Destillation gewonnen. Man kann heute Reinheitsgrade von 99,999% erreichen. Magnesium kommt als Barren, Späne oder Bänder in den Handel.
Die Hauptmenge des Magnesium wird für Legierungen verwendet, vornehmlich mit Aluminium. Größere Bedeutung hat der Magnesium-Einsatz als Entschwefelungs- und Desoxidations-Mittel in der Eisen- und Stahlindustrie erlangt. Magnesium dient auch als Reduktions-Mittel bei der Herstellung von Titan, Uran, Zirconium, Hafnium und Beryllium. In der Pyrotechnik verwendet man Magnesium in Leuchtsätzen und in Magnesiumfackeln sowie früher als Blitzlicht beim Photographieren. Im Schiffsbau kommen Blöcke aus Magnesium als Opferanoden zum Korrosionsschutz zum Einsatz.In der organischen Chemie dient Magnesium zum Trocknen und Absolutieren von Alkoholen sowie als Reaktionspartner bei zahlreichen Synthesen, von denen die über Grignard-Reaktionen verlaufenden am bekanntesten sind.
Während Magnesium-Verbindungen schon lange bekannt waren und beispielsweise als Heilmittel verwendet wurden, wurde erst 1755 von Black auf Unterschiede zwischen Calcium- und Magnesium-Verbindungen hingewiesen. Metall. Magnesium ist erstmals 1808 von Sir H. Davy durch Schmelzflusselektrolyse isoliert und 1831 von Bussy und J. von Liebig durch Reduktion von MgCl2 rein erhalten worden. Der Name des Elements leitet sich ab von der griechischen Landschaft Magnesia in Thessalien.
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