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Magnesium

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Einordnung: Chemisches Element | Erdalkalimetall | Periode-3-Element

Magnesium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Mg und der Ordnungszahl 12. Als acht-häufigstes Element ist es zu etwa zwei Prozent am Aufbau der Erdkruste beteiligt.


Eigenschaften
Natrium - Magnesium - Aluminium
Be
Mg
Ca  
 
 
[Ne]3s2
24
12
Mg
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Magnesium, Mg, 12
Serie Erdalkalimetalle
Gruppe, Periode, Block 2 (IIA), 3, s
Aussehen silbrig weiß
Massenanteil an der Erdhülle 1,94 %
Atomar
Atommasse 24,305
Atomradius (berechnet) 150 pm (145 pm)
Kovalenter Radius 130 pm
van der Waals-Radius 173 pm
Elektronenkonfiguration [Ne]3s2
Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 2
Oxidationszustände (Oxide) 2 (stark basisch)
Normalpotential -2,372 V (Mg2+ + 2e- → Mg)
Elektronegativität 1,31 (Pauling-Skala)
Austrittsarbeit 3,7 eV
Kristallstruktur Hexagon
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Modifikationen -
Dichte (Mohshärte) 1738 kg/m3 (2,5)
Magnetismus paramagnetisch
Schmelzpunkt 923 K (650 °C)
Siedepunkt 1363 K (1090 °C)
Molares Volumen 14,00 · 10-6 m3/mol
Verdampfungswärme 127,4 kJ/mol
Schmelzwärme 8,954 kJ/mol
Dampfdruck 361 Pa bei 923 K
Schallgeschwindigkeit 4602 m/s bei 293,15 K
Verschiedenes
Spezifische Wärmekapazität 1020 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit 22,6 · 106 S/m
Wärmeleitfähigkeit 156 W/(m · K)
1. Ionisierungsenergie 737,7 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1450,7 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 7732,7 kJ/mol
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
24Mg 78,99 % Mg ist stabil mit 12 Neutronen
25Mg 10 % Mg ist stabil mit 13 Neutronen
26Mg 11,01 % Mg ist stabil mit 14 Neutronen
NMR-Eigenschaften
25Mg
Kernspin -5/2
gamma 1,637 · 107 rad/T
Empfindlichkeit 0,00267
Larmorfrequenz bei B = 4,7 T 12,2 MHz
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt,
gelten die angegebenen Daten bei Normbedingungen.



Inhaltsverzeichnis
1 Bemerkenswerte Eigenschaften
2 Anwendungen

2.1 Metallisches Magnesium
2.2 Magnesiumverbindungen

3 Geschichte
4 Vorkommen
5 Mineralien
6 Physiologisches
7 Herstellung
8 Verbindungen
9 Vorsichtsmaßnahmen
10 Weblinks

Bemerkenswerte Eigenschaften

Das feste, silbrig-glänzende Leichtmetall Magnesium, das circa ein Drittel leichter als Aluminium ist, überzieht sich an Luft mit einer schützenden Oxidhaut, in Wasser mit einer schwerlöslichen Magnesiumhydroxidschicht, welche bei höheren Temperaturen aber unbeständig ist. Schwache Säuren und Ammoniumsalze greifen die Hydroxidschicht ebenfalls an. Gegen Fluorwasserstoffsäure und Alkalien ist es im Gegensatz zum Aluminium relativ beständig. Frisch hergestelltes Magnesiumpulver erwärmt sich an der Luft bis zur Selbstentzündung. Dünnes Band oder Folien lassen sich leicht entzünden. Es verbrennt mit einer grellweißen Flamme zu Magnesiumoxid MgO und Magnesiumnitrid Mg3N2. Auch in vielen Oxiden wie Kohlenmonoxid, Stickoxid und Schwefeldioxid verbrennt Magnesium.

Anwendungen

Metallisches Magnesium

Reines Magnesium hat technisch wenig Bedeutung. Magnesiumband und -draht wird in (Foto-)Blitzbirnen, beziehungsweise früher als Blitzlichtpulver verwendet, Magnesiumpulver in Brandsätzen, -bomben und Leuchtmunition, aber auch als Zusatz in Feuersteinen für Feuerzeuge. In der Metallurgie dient es als vielseitiges Reduktionsmittel :

In der organischen Chemie wird es zur Herstellung von Grignard-Verbindungen genutzt.

Werkstofftechnisch sind Mg-Al-, Mg-Mn-, Mg-Si-, Mg-Zn- und vor allem Mg-Al-Zn-Legierungen von Bedeutung. Wichtigste Anwendung ist aber wohl die Härtung von Aluminiumlegierungen durch einen Mg-Zusatz bis zu fünf Prozent. Zusätzlich verbessert sich die Schweißbarkeit. Sie finden Anwendung als Verpackungsmaterial, zum Beispiel in Getränkedosen.

In den letzten Jahrzehnten hat man wegen der möglichen Gewichtseinsparung versucht, Aluminium durch Magnesium zu ersetzen. Bei gleicher Belastbarkeit sind Bauteile aus Magnesiumlegierungen leichter als solche aus Kunststoff. Das machte Magnesium schon früh für mobile Anwendungen interessant. 1909 stellte man Anwendungen auf einer Luftschiffausstellung vor. In Kraftfahrzeugen nutzte man Magnesiumlegierungen zur Herstellung von Gehäuseteilen sowie zur Herstellung von Felgen für Großfahrzeuge. Ab den 1930ern verwendete man sie massiv im deutschen Flugzeugbau. Die möglichen Gewichtseinsparungen, gerade im Flugmotorenbau, führten zu einem schnellen Ausbau der Magnesiumgewinnung in den USA Anfang der 1940er. Heute werden auch Fahrgestelle und Rumpfteile von Flugzeugen aus Magnesiumlegierungen hergestellt.

Die Motoren des VW-Käfers bestanden aus Mg-Si-Legierungen. Heute werden im Maschinenbau überwiegend Mg-Al-Zn-Legierungen verwendet. Durch Druckgiessen lassen sich viele Bauteile endabmessungsnah und ohne kostenintensive Nachbearbeitung herstellen:

Teile des 3-Liter-Lupos und zunehmend Teile anderer Automarken werden aus Magnesiumlegierungen gefertigt.

Magnesiumlegierungen zeichnen sich durch hohe Dämpfung aus. Dies führt bei Schwingungsbelastung zu einer Verringerung der Vibration und Geräuschemission. Auch aus diesem Grund sind Magnesiumlegierungen interessante Werkstoffe.

Magnesiumverbindungen

Medizinische Anwendungen

Geschichte

Die Herkunft der Elementbezeichnung wird in der Literatur unterschiedlich dargestellt:

  1. von altgriech. μαγνητις λυθος in der Bedeutung Magnetstein
  2. von Magnesia (Griechenland), einem Gebiet im östlichen Griechenland
  3. von Magnesia, einer Stadt in Kleinasien, auf dem Gebiet der heutigen Türkei.

1755 erkannte Joseph Black in England Magnesium als ein Element. 1808 isolierte Sir Humphry Davy reines Metall durch Elekrolyse einer Mischung aus Magnesia und Quecksilberoxid. AA Bussy stellte es 1831 in massiver Form dar.

Vorkommen

Magnesium kommt natürlich nicht in elementarer Form vor, als Verbindungen überwiegen Carbonate, Silicate, Chloride und Sulfate. Es ist ein sehr häufig vorkommendes Element, bestehen doch ganze Gebirgszüge wie die Dolomiten aus einem magnesiumhaltigen Carbonat, dem Dolomit. In Wässern ist es ebenfalls meistens vorhanden und verursacht zusammen mit dem Calcium die Härte des Wassers. Im Meerwasser ist es mit mehr als 1 kg/m³ enthalten.

Mineralien

Physiologisches

Magnesium ist als Mineralstoff für Mensch, Tier und Pflanze essentiell (lebenswichtig). Im Blattgrün der Pflanzen (Chlorophyll) ist es etwa zu zwei Prozent enthalten. Magnesiummangel löst beim Menschen Krämpfe aus. Auch kann es zum Herzinfarkt kommen. Pflanzen verwelken bei Magnesiummangel.

Herstellung

Die Herstellung von Magnesium erfolgt vorwiegend über zwei Wege:

Der Pidgeon Prozess sowie einige andere Herstellverfahren spielen eine untergeordnete Rolle.

Verbindungen

Vorsichtsmaßnahmen

Magnesiumschmelzen und Magnesiumpulver sind leicht brennbar. Mit Luft und Wasser reagieren sie sehr heftig.
Magnesiumbrände dürfen nicht mit Wasser gelöscht werden. Im Allgemeinen wird Sand oder Erde empfohlen.

Weblinks






Info Hinweis: Dieser Artikel basiert auf dem Ursprungsartikel Magnesium aus der Wiki pedia und er steht unter der GNU-Lizenz link fuer freie Dokumentation, eine Autoren-Liste ist ebenfalls verfuegbar.