सरल पदार्थों के साथ मैग्नीशियम की परस्पर क्रिया। मैग्नीशियम प्राप्त करना। मैग्नीशियम के रासायनिक गुण

मैग्नीशियम दूसरे समूह के मुख्य उपसमूह का एक तत्व है, रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली की तीसरी अवधि, परमाणु संख्या 12 के साथ। इसे प्रतीक एमजी (लैटिन मैग्नीशियम) द्वारा दर्शाया गया है। सरल पदार्थ मैग्नीशियम (सीएएस संख्या: 7439-95-4) एक हल्की, निंदनीय चांदी-सफेद धातु है। प्रकृति में मध्यम रूप से सामान्य। दहन के दौरान बड़ी मात्रा में प्रकाश और ऊष्मा निकलती है।

नाम की उत्पत्ति

1695 में, इंग्लैंड में एप्सम स्प्रिंग के खनिज पानी से नमक अलग किया गया था, जिसका स्वाद कड़वा और रेचक प्रभाव था। औषधालय इसे कड़वा नमक कहते हैं, साथ ही अंग्रेजी, या एप्सम नमक भी कहते हैं। खनिज एप्सोमाइट की संरचना MgSO4 7H 2 O है। तत्व का लैटिन नाम एशिया माइनर के प्राचीन शहर मैग्नेशिया के नाम से आया है, जिसके आसपास खनिज मैग्नेसाइट के भंडार हैं।
इसे पहली बार 1808 में सर हम्फ्री डेवी द्वारा इसके शुद्ध रूप में अलग किया गया था।

रसीद

धात्विक मैग्नीशियम प्राप्त करने की सामान्य औद्योगिक विधि निर्जल मैग्नीशियम क्लोराइड MgCl 2 (बिस्कोफ़ाइट), सोडियम NaCl और पोटेशियम KCl के मिश्रण का इलेक्ट्रोलिसिस है। मैग्नीशियम क्लोराइड पिघल में विद्युत रासायनिक कमी से गुजरता है:
एमजीसीएल 2 (इलेक्ट्रोलिसिस) = एमजी + सीएल 2।

पिघली हुई धातु को समय-समय पर इलेक्ट्रोलिसिस स्नान से लिया जाता है, और इसमें मैग्नीशियम युक्त कच्चे माल के नए हिस्से जोड़े जाते हैं। चूँकि इस तरह से प्राप्त मैग्नीशियम में अपेक्षाकृत बड़ी मात्रा (लगभग 0.1%) अशुद्धियाँ होती हैं, यदि आवश्यक हो, तो "कच्चे" मैग्नीशियम को अतिरिक्त शुद्धिकरण के अधीन किया जाता है। इस उद्देश्य के लिए, इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग, विशेष एडिटिव्स के उपयोग के साथ वैक्यूम रीमेल्टिंग - फ्लक्स, जो मैग्नीशियम से अशुद्धियों को "दूर" करते हैं या वैक्यूम में धातु के आसवन (उच्च बनाने की क्रिया) का उपयोग किया जाता है। परिष्कृत मैग्नीशियम की शुद्धता 99.999% और इससे अधिक तक पहुँच जाती है।
मैग्नीशियम प्राप्त करने की एक अन्य विधि भी विकसित की गई है - थर्मल। इस मामले में, उच्च तापमान पर मैग्नीशियम ऑक्साइड को कम करने के लिए सिलिकॉन या कोक का उपयोग किया जाता है:
एमजीओ + सी = एमजी + सीओ

सिलिकॉन के उपयोग से मैग्नीशियम और कैल्शियम के प्रारंभिक पृथक्करण के बिना CaCO 3 ·MgCO 3 डोलोमाइट जैसे कच्चे माल से मैग्नीशियम प्राप्त करना संभव हो जाता है। डोलोमाइट की भागीदारी से प्रतिक्रियाएं होती हैं:
CaCO 3 MgCO 3 = CaO + MgO + 2CO 2,
2MgO + CaO + Si = CaSiO 3 + 2Mg।

थर्मल प्रक्रिया का लाभ यह है कि इससे उच्च शुद्धता वाला मैग्नीशियम प्राप्त करना संभव हो जाता है। मैग्नीशियम प्राप्त करने के लिए न केवल खनिज कच्चे माल का उपयोग किया जाता है, बल्कि समुद्री जल का भी उपयोग किया जाता है।

भौतिक गुण

मैग्नीशियम एक चांदी-सफेद धातु है जिसमें हेक्सागोनल जाली, अंतरिक्ष समूह पी 6 3 /एमएमसी है। सामान्य परिस्थितियों में, मैग्नीशियम की सतह मैग्नीशियम ऑक्साइड एमजीओ की एक मजबूत सुरक्षात्मक फिल्म से ढकी होती है, जो हवा में लगभग 600 डिग्री सेल्सियस तक गर्म होने पर नष्ट हो जाती है, जिसके बाद धातु चमकदार सफेद लौ के साथ जलकर मैग्नीशियम ऑक्साइड और नाइट्राइड एमजी बनाती है। 3 एन 2 . 20 डिग्री सेल्सियस पर मैग्नीशियम का घनत्व 1.737 ग्राम / सेमी³ है, धातु का पिघलने बिंदु टी पिघल = 651 डिग्री सेल्सियस है, क्वथनांक टी बीपी = 1103 डिग्री सेल्सियस है, 20 डिग्री सेल्सियस पर तापीय चालकता 156 डब्ल्यू / है (एम के). उच्च शुद्धता का मैग्नीशियम लचीला, अच्छी तरह से दबाया हुआ, लुढ़का हुआ और मशीनीकृत होता है।

रासायनिक गुण

पोटेशियम परमैंगनेट KMnO4 के साथ पाउडर मैग्नीशियम का मिश्रण एक विस्फोटक है।
गर्म मैग्नीशियम पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है:
एमजी (प्रसार) + एच 2 ओ = एमजीओ + एच 2;

क्षार मैग्नीशियम पर कार्य नहीं करता है, यह हाइड्रोजन की रिहाई के साथ एसिड में आसानी से घुल जाता है:
एमजी + 2एचसीएल = एमजीसीएल 2 + एच 2;

हवा में गर्म करने पर, मैग्नीशियम जलकर ऑक्साइड बनाता है; नाइट्रोजन के साथ थोड़ी मात्रा में नाइट्राइड भी बन सकता है:
2एमजी + ओ 2 = 2एमजीओ;
3एमजी + एन 2 = एमजी 3 एन 2

मैग्नीशियम दूसरे समूह के मुख्य उपसमूह का एक तत्व है, परमाणु संख्या 12 के साथ तीसरी अवधि।

परमाणु की संरचना:

1) ई-क्लाउड कॉन्फ़िगरेशन 1एस 2 | 2एस 2 2पी 6 3एस 2

2) परमाणु की त्रिज्या 145 10 -12 (मीटर) है

3) परमाणु द्रव्यमान 24.305 (ग्राम/मोल)

भौतिक गुण:

1) चाँदी-सफ़ेद धातु, इसमें धात्विक चमक होती है

2) प्लास्टिक और निंदनीय धातु, अच्छी तरह से दबाया हुआ, लुढ़का हुआ और काटने योग्य।

3) 20°C - 156 W/(m*K) पर तापीय चालकता

4) नरम (मोह पैमाने पर मैग्नीशियम कठोरता 2)

5) उबलने का क्वथनांक = 1103°C

6) धातु का गलनांक tपिघल = 651°C

7) 20°C पर मैग्नीशियम का घनत्व - 1.737 ग्राम/सेमी

8) अलौह धातु

9) बिजली का संचालन करता है (कंडक्टरों का विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध (20 डिग्री सेल्सियस पर) - 4.400 10 -8 (ओम मीटर)

10) एक अनुचुम्बक के चुंबकीय गुणों के अनुसार

प्रकृति में वितरण

मैग्नीशियम पृथ्वी की पपड़ी में सबसे प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले तत्वों में से एक है। मैग्नीशियन कच्चे माल की खोज के मुख्य प्रकार हैं:

समुद्री जल - (एमजी 0.12-0.13%),

कार्नेलाइट - MgCl 2 * KCl * 6H 2 O (Mg 8.7%),

बिशोफाइट - एमजीसीएल 2 * 6एच 2 ओ (एमजी 11.9%),

कीसेराइट - एमजीएसओ 4 * एच 2 ओ (एमजी 17.6%),

एप्सोमाइट - एमजीएसओ 4 * 7एच 2 ओ (एमजी 16.3%),

केनाइट - KCl * MgSO 4 * 3H 2 O (Mg 9.8%),

मैग्नेसाइट - एमजीसीओ 3 (एमजी 28.7%),

डोलोमाइट - CaCO 3 * MgCO 3 (Mg 13.1%),

ब्रुसाइट - एमजी (ओएच) 2 (एमजी 41.6%)।

मैग्नीशियम क्रिस्टलीय चट्टानों में अघुलनशील कार्बोनेट या सल्फेट के रूप में और सिलिकेट के रूप में भी (कम सुलभ रूप में) पाया जाता है। इसकी कुल सामग्री का अनुमान काफी हद तक इस्तेमाल किए गए भू-रासायनिक मॉडल पर निर्भर करता है, विशेष रूप से ज्वालामुखीय और तलछटी चट्टानों के वजन अनुपात पर। अब 2 से 13.3% तक के मानों का उपयोग किया जाता है। शायद सबसे स्वीकार्य मूल्य 2.76% है, जो प्रचुर मात्रा में मैग्नीशियम को कैल्शियम (4.66%) के बाद छठे स्थान पर रखता है, सोडियम (2.27%) और पोटेशियम (1.84%) से आगे।

इटली में डोलोमाइट्स जैसे बड़े भूमि क्षेत्र मुख्य रूप से खनिज डोलोमाइट से बने हैं। तलछटी खनिज भी हैं - मैग्नेसाइट, एप्सोमाइट, कार्नलाइट, लैंगबीनाइट।

मॉस्को और लेनिनग्राद क्षेत्रों सहित कई अन्य क्षेत्रों में डोलोमाइट के भंडार हैं। मैग्नेसाइट के समृद्ध भंडार मध्य यूराल और ऑरेनबर्ग क्षेत्र में पाए जाते हैं। सोलिकामस्क क्षेत्र में कार्नलाइट का सबसे बड़ा भंडार विकसित किया जा रहा है। मैग्नीशियम सिलिकेट का प्रतिनिधित्व बेसाल्ट खनिज ओलिविन, सोपस्टोन (टैल्क), एस्बेस्टस (क्राइसोटाइल) और अभ्रक द्वारा किया जाता है। स्पिनेल कीमती पत्थरों से संबंधित है।

समुद्रों और महासागरों के पानी और प्राकृतिक नमकीन पानी में बड़ी मात्रा में मैग्नीशियम पाया जाता है। कुछ देशों में, वे मैग्नीशियम उत्पादन के लिए कच्चा माल हैं। समुद्री जल में धात्विक तत्वों की तुलना में यह सोडियम के बाद दूसरे स्थान पर है। समुद्री जल के प्रत्येक घन मीटर में लगभग 4 किलोग्राम मैग्नीशियम होता है। ताजे पानी में मैग्नीशियम भी पाया जाता है, जो कैल्शियम के साथ मिलकर इसकी कठोरता निर्धारित करता है।

मैग्नीशियम हमेशा पौधों में पाया जाता है, क्योंकि यह क्लोरोफिल का हिस्सा है।

रासायनिक गुण:

1) मैग्नीशियम परमाणु 3s 2 के बाहरी इलेक्ट्रॉनों का विन्यास

2) सभी स्थिर यौगिकों में मैग्नीशियम द्विसंयोजक होता है

3) सक्रिय धातु

4)परमाणु त्रिज्या 145*10 -12 (मीटर)

5) षट्कोणीय क्रिस्टल जाली

6) धातु क्रिस्टल जाली

7) धातु रासायनिक बंधन

सबसे महत्वपूर्ण मैग्नीशियम यौगिक और उनके उपयोग।

मैग्नीशियम हाइड्राइड MgH 2 . ठोस सफ़ेद गैर-वाष्पशील पदार्थ। पानी में थोड़ा घुलनशील. पानी और अल्कोहल को विघटित करता है। गर्म करने पर तत्वों में टूट जाता है। गर्म करने पर हाइड्रोजन के साथ मैग्नीशियम की परस्पर क्रिया से बनता है। यह इसके भंडारण के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे अधिक क्षमता वाले हाइड्रोजन संचायकों में से एक है।

ऑक्साइड (सफेद मैग्नेशिया, जला हुआ मैग्नेशिया) मैग्नीशियम एमजीओ. प्राकृतिक रूप से भूरे-हरे पारदर्शी अष्टफलकीय क्रिस्टल के रूप में होता है। पानी में थोड़ा घुलनशील, अल्कोहल में घुलनशील, पतला एसिड। इसे ऑक्सीजन में मैग्नीशियम को जलाकर, मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड या कार्बोनेट को कैल्सीन करके प्राप्त किया जा सकता है।

इसका उपयोग प्रयोगशाला उत्पादों (क्रूसिबल, नाव, बैगुएट, दहन ट्यूब), आग रोक ईंटें, मैग्नीशिया सीमेंट के निर्माण के लिए किया जाता है।

मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड Mg(OH) 2 . यह प्राकृतिक रूप से एक सफेद, रेशेदार पदार्थ के रूप में होता है जिसे ब्रुसाइट कहा जाता है। एक स्तरित जाली के साथ रंगहीन त्रिकोणीय क्रिस्टल। कमजोर आधार. तनु अम्ल और अमोनियम लवण में घुलनशील। पानी में थोड़ा घुलनशील. गर्म करने पर निर्जलित हो जाता है। उद्योग में, इसे समुद्र के पानी से चूने या डोलोमाइट दूध के साथ अवक्षेपित करके निकाला जाता है। इसे मैग्नीशियम लवण पर क्षार धातु हाइड्रॉक्साइड की क्रिया द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।

खाद्य योज्य के रूप में, सल्फर डाइऑक्साइड को बांधने के लिए, अपशिष्ट जल उपचार में फ्लोकुलेंट के रूप में, थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर (पॉलीओलेफ़िन, पीवीसी) में ज्वाला मंदक के रूप में, डिटर्जेंट में योज्य के रूप में, मैग्नीशियम ऑक्साइड के उत्पादन के लिए, चीनी शोधन के रूप में उपयोग किया जाता है। टूथपेस्ट का घटक. चिकित्सा में, इसका उपयोग पेट के एसिड को बेअसर करने के लिए एक दवा के रूप में और एक बहुत मजबूत रेचक के रूप में भी किया जाता है। यूरोपीय संघ में, मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड को खाद्य योज्य E528 के रूप में पंजीकृत किया गया है।

मैग्नीशियम फ्लोराइड MgF 2 . रंगहीन प्रतिचुम्बकीय चतुष्फलकीय क्रिस्टल। पानी और एसीटोन में थोड़ा घुलनशील, क्षार धातुओं के फ्लोराइड और सल्फेट के घोल में घुलनशील। इसे फ्लोरीन वातावरण में मैग्नीशियम को जलाकर या हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के साथ मैग्नीशियम ऑक्साइड का उपचार करके प्राप्त किया जा सकता है।

इसका उपयोग धातुओं को संक्षारण से बचाने और फ्रॉस्टेड ग्लास और सिरेमिक के निर्माण के लिए किया जाता है।

मैग्नीशियम क्लोराइड MgCl 2 . एक स्तरित संरचना के साथ रंगहीन हेक्सागोनल क्रिस्टल, बहुत हीड्रोस्कोपिक। आइए पानी, अल्कोहल, पाइरीडीन में अच्छी तरह से घोलें, हम एसीटोन में थोड़ा घोलेंगे। इसे क्लोरीन में मैग्नीशियम को जलाकर, धात्विक मैग्नीशियम पर हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ क्रिया करके प्राप्त किया जा सकता है।

इसका उपयोग धात्विक मैग्नीशियम के इलेक्ट्रोलाइटिक उत्पादन के लिए, कपड़ों और लकड़ी के संसेचन के लिए, मैग्नेशियन सीमेंट के उत्पादन के लिए, साथ ही चिकित्सा में भी किया जाता है।

मैग्नीशियम ब्रोमाइड MgBr 2 . रंगहीन षटकोणीय प्रतिचुम्बकीय क्रिस्टल। पानी, शराब में घुलनशील. अमोनिया, पाइरीडीन और एथिलीनडायमाइन को आसानी से जोड़ता है। गर्म करने पर मैग्नीशियम और ब्रोमीन की परस्पर क्रिया से प्राप्त होता है।

इसका उपयोग मौलिक ब्रोमीन, सिल्वर ब्रोमाइड और अन्य ब्रोमाइड प्राप्त करने के लिए किया जाता है जो पानी में थोड़ा घुलनशील होते हैं।

मैग्नीशियम आयोडाइड MgI 2 . रंगहीन क्रिस्टल, बहुत हीड्रोस्कोपिक। पानी, अल्कोहल, ईथर में आसानी से घुलनशील। मैग्नीशियम और आयोडीन की सीधी बातचीत या मैग्नीशियम क्लोराइड और अमोनियम आयोडाइड के बीच प्रतिक्रिया से प्राप्त होता है।

कुछ होम्योपैथिक तैयारियों में उपयोग किया जाता है।

मैग्नीशियम सल्फाइड MgS.रंगहीन घन क्रिस्टल. पानी में थोड़ा घुलनशील. हैलोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है. तनु अम्ल के साथ विघटित होकर लवण बनाता है और हाइड्रोजन सल्फाइड छोड़ता है। सल्फर या हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ मैग्नीशियम की परस्पर क्रिया से प्राप्त होता है।

मैग्नीशियम सल्फेट MgSO 4 . रंगहीन समचतुर्भुज प्रतिचुंबकीय क्रिस्टल। पानी, अल्कोहल और ईथर में घुलनशील। इसे प्रयोगशाला में मैग्नीशियम ऑक्साइड या कार्बोनेट को सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया जा सकता है। उद्योग में, इसे समुद्र के पानी से या प्राकृतिक खनिजों - कार्नेलाइट और कीसेराइट से प्राप्त किया जाता है।

इसका उपयोग कपड़ों की फिनिशिंग, आग प्रतिरोधी कपड़ों और कागज के उत्पादन, चमड़े की टैनिंग में, रंगाई उद्योग में मोर्डेंट के रूप में किया जाता है।

मैग्नीशियम नाइट्रेट Mg(NO.) 3 ) 2 . रंगहीन क्रिस्टल. पानी, अल्कोहल और सांद्र नाइट्रिक एसिड में घुलनशील। उद्योग में, इसे प्राकृतिक खनिज नाइट्रोमैग्नेसाइट से प्राप्त किया जाता है। तनु नाइट्रिक एसिड के साथ मैग्नीशियम, मैग्नीशियम ऑक्साइड या मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड की परस्पर क्रिया द्वारा प्रयोगशाला में प्राप्त किया जाता है।

परिभाषा

मैगनीशियम- आवर्त सारणी का बारहवाँ तत्व। पदनाम - लैटिन "मैग्नीशियम" से एमजी। तीसरी अवधि में स्थित, समूह IIA। धातुओं को संदर्भित करता है. परमाणु चार्ज 12 है.

मैग्नीशियम प्रकृति में बहुत आम है। यह बड़ी मात्रा में मैग्नीशियम कार्बोनेट के रूप में होता है, जिससे खनिज मैग्नेसाइट एमजीसीओ 3 और डोलोमाइट एमजीसीओ 3 × सीएसीओ 3 बनता है। सल्फेट और मैग्नीशियम क्लोराइड, केनाइट KCl × MgSO 4 × 3H 2 O और कार्नेलाइट KCl × MgCl 2 × 6H 2 O खनिजों का हिस्सा हैं। Mg 2+ आयन समुद्र के पानी में पाया जाता है, जिससे इसका स्वाद कड़वा हो जाता है। पृथ्वी की पपड़ी में मैग्नीशियम की कुल मात्रा लगभग 2% (wt.) है।

एक साधारण पदार्थ के रूप में, मैग्नीशियम एक चांदी जैसा सफेद (चित्र 1) है, जो एक बहुत हल्की धातु है। हवा में, यह थोड़ा बदलता है, क्योंकि यह जल्दी से ऑक्साइड की एक पतली परत से ढक जाता है, जो इसे आगे ऑक्सीकरण से बचाता है।

चावल। 1. मैग्नीशियम. उपस्थिति।

मैग्नीशियम का परमाणु और आणविक भार

किसी पदार्थ का सापेक्ष आणविक भार (एम आर) एक संख्या है जो दर्शाती है कि किसी दिए गए अणु का द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से कितनी गुना अधिक है, और किसी तत्व का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (एआर आर) किसी रासायनिक तत्व के परमाणुओं का औसत द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से कितनी गुना अधिक है।

चूँकि मुक्त अवस्था में मैग्नीशियम एकपरमाण्विक एमजी अणुओं के रूप में मौजूद होता है, इसलिए इसके परमाणु और आणविक द्रव्यमान का मान समान होता है। वे 24.304 के बराबर हैं।

मैग्नीशियम के समस्थानिक

यह ज्ञात है कि मैग्नीशियम प्रकृति में तीन स्थिर आइसोटोप 24 एमजी (23.99%), 25 एमजी (24.99%) और 26 एमजी (25.98%) के रूप में हो सकता है। इनकी द्रव्यमान संख्याएँ क्रमशः 24, 25 और 26 हैं। मैग्नीशियम आइसोटोप 24 एमजी के परमाणु के नाभिक में बारह प्रोटॉन और बारह न्यूट्रॉन होते हैं, और आइसोटोप 25 एमजी और 26 एमजी में क्रमशः प्रोटॉन, तेरह और चौदह न्यूट्रॉन की समान संख्या होती है।

मैग्नीशियम के कृत्रिम समस्थानिक होते हैं जिनकी द्रव्यमान संख्या 5 से 23 और 27 से 40 तक होती है।

मैग्नीशियम आयन

मैग्नीशियम परमाणु के बाहरी ऊर्जा स्तर पर, दो इलेक्ट्रॉन होते हैं जो वैलेंस होते हैं:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2।

रासायनिक अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप, मेनियम अपने वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देता है, अर्थात। उनका दाता है, और एक सकारात्मक रूप से चार्ज आयन में बदल जाता है:

एमजी 0 -2ई → एमजी 2+।

मैग्नीशियम अणु और परमाणु

मुक्त अवस्था में, मैग्नीशियम मोनोएटोमिक एमजी अणुओं के रूप में मौजूद होता है। यहां कुछ गुण दिए गए हैं जो मैग्नीशियम परमाणु और अणु की विशेषता बताते हैं:

मैग्नीशियम मिश्र धातु

धात्विक मैग्नीशियम के अनुप्रयोग का मुख्य क्षेत्र इसके आधार पर विभिन्न प्रकाश मिश्र धातुओं का उत्पादन है। मैग्नीशियम में अन्य धातुओं की थोड़ी मात्रा मिलाने से इसके यांत्रिक गुणों में नाटकीय रूप से परिवर्तन होता है, जिससे मिश्र धातु को महत्वपूर्ण कठोरता, ताकत और संक्षारण प्रतिरोध मिलता है।

इलेक्ट्रॉन नामक मिश्र धातु में विशेष रूप से मूल्यवान गुण होते हैं। वे तीन प्रणालियों से संबंधित हैं: Mg-Al-Zn, Mg-Mn और Mg-Zn-Zr। सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले एमजी-अल-जेडएन प्रणाली के मिश्र धातु हैं, जिनमें 3 से 10% एल्यूमीनियम और 0.2 से 3% जस्ता होता है। मैग्नीशियम मिश्र धातुओं का लाभ उनका कम घनत्व (लगभग 1.8 ग्राम/सेमी3) है।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

मैग्नीशियम प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित एक धातु है, जिसका मनुष्यों के लिए अत्यधिक बायोजेनिक महत्व है। यह बड़ी संख्या में विभिन्न खनिजों, समुद्री जल, हाइड्रोथर्मल जल का एक अभिन्न अंग है।

गुण

चाँदी जैसी चमकदार धातु, बहुत हल्की और लचीली। गैर-चुंबकीय, उच्च तापीय चालकता। हवा में सामान्य परिस्थितियों में, यह एक ऑक्साइड फिल्म से ढका होता है। 600 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म करने पर, धातु बड़ी मात्रा में गर्मी और प्रकाश के साथ जलती है। यह कार्बन डाइऑक्साइड में जलता है और पानी के साथ सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया करता है, इसलिए इसे पारंपरिक तरीकों से बुझाना बेकार है।

मैग्नीशियम क्षार के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, यह हाइड्रोजन की रिहाई के साथ एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है। हैलोजन और उनके यौगिकों के प्रति प्रतिरोधी; उदाहरण के लिए, फ्लोरीन, हाइड्रोफ्लोरिक एसिड, शुष्क क्लोरीन, आयोडीन, ब्रोमीन के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है। तेल उत्पादों के प्रभाव में ढहता नहीं है। मैग्नीशियम संक्षारण प्रतिरोधी नहीं है, इस कमी को मिश्र धातु में थोड़ी मात्रा में टाइटेनियम, मैंगनीज, जस्ता और ज़िरकोनियम जोड़कर ठीक किया जाता है।

मैग्नीशियम हृदय और तंत्रिका तंत्र के स्वास्थ्य, प्रोटीन के संश्लेषण और शरीर द्वारा ग्लूकोज, वसा और अमीनो एसिड के अवशोषण के लिए आवश्यक है। मैग्नीशियम ऑरोटेट (विटामिन बी 13) चयापचय में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, हृदय गतिविधि को सामान्य करता है, रक्त वाहिकाओं की दीवारों पर कोलेस्ट्रॉल के जमाव को रोकता है, एथलीटों के शरीर की दक्षता बढ़ाता है, स्टेरॉयड दवाओं की प्रभावशीलता में कम नहीं है।

मैग्नीशियम प्राकृतिक खनिजों और समुद्री जल से विभिन्न तरीकों से प्राप्त किया जाता है।

आवेदन

निकाले गए अधिकांश मैग्नीशियम का उपयोग मैग्नीशियम संरचनात्मक मिश्र धातुओं के उत्पादन के लिए किया जाता है जिनकी विमानन, मोटर वाहन, परमाणु, रसायन, तेल शोधन उद्योगों और उपकरण बनाने में मांग है। मैग्नीशियम मिश्र धातुओं की विशेषता हल्कापन, मजबूती, उच्च विशिष्ट कठोरता और अच्छी मशीनेबिलिटी है। वे गैर-चुंबकीय, उत्कृष्ट ताप अपव्यय और मिश्र धातु इस्पात की तुलना में कंपन के प्रति 20 गुना अधिक प्रतिरोधी हैं। मैग्नीशियम मिश्र धातुओं का उपयोग गैसोलीन और पेट्रोलियम उत्पादों, परमाणु रिएक्टरों के हिस्सों, जैकहैमर, वायवीय ट्यूबों, वैगनों के भंडारण के लिए टैंकों के निर्माण के लिए किया जाता है; हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड के साथ काम करने के लिए, ब्रोमीन और आयोडीन के भंडारण के लिए टैंक और पंप; लैपटॉप और कैमरे के मामले.
- कुछ धातुओं को अपचयन (वैनेडियम, ज़िरकोनियम, टाइटेनियम, बेरिलियम, क्रोमियम, आदि) द्वारा प्राप्त करने के लिए मैग्नीशियम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है; स्टील और कच्चे लोहे को बेहतर यांत्रिक विशेषताएँ देने के लिए, एल्युमीनियम को साफ करने के लिए।
- अपने शुद्ध रूप में, यह कई अर्धचालकों का हिस्सा है।
- रासायनिक उद्योग में मैग्नीशियम पाउडर का उपयोग अल्कोहल, एनिलिन जैसे कार्बनिक पदार्थों को सुखाने के लिए किया जाता है। मैग्नीशियम यौगिकों का उपयोग जटिल रासायनिक संश्लेषण में किया जाता है (उदाहरण के लिए, विटामिन ए प्राप्त करने के लिए)।
- रॉकेट प्रौद्योगिकी में उच्च कैलोरी वाले ईंधन के रूप में मैग्नीशियम पाउडर की मांग है। सैन्य मामलों में - प्रकाश रॉकेट, ट्रेसर गोला बारूद, आग लगाने वाले बम के उत्पादन में।
- शुद्ध मैग्नीशियम और इसके यौगिकों का उपयोग शक्तिशाली रासायनिक वर्तमान स्रोतों के निर्माण के लिए किया जाता है।
- मैग्नीशियम ऑक्साइड का उपयोग क्रूसिबल और धातुकर्म भट्टियों, आग रोक ईंटों के निर्माण, सिंथेटिक रबर के निर्माण में किया जाता है।
- प्रकाशिकी में मैग्नीशियम फ्लोराइड क्रिस्टल की मांग है।
- मैग्नीशियम हाइड्राइड एक ठोस पाउडर है जिसमें बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन होता है, जिसे गर्म करने पर आसानी से प्राप्त किया जा सकता है। पदार्थ का उपयोग हाइड्रोजन के "भंडारण" के रूप में किया जाता है।
- अब कम, लेकिन पहले, मैग्नीशियम पाउडर का व्यापक रूप से रासायनिक फ्लैशलाइट में उपयोग किया जाता था।
- मैग्नीशियम यौगिकों का उपयोग कपड़ों को ब्लीच करने और नक़्क़ाशी करने, गर्मी-रोधक सामग्री, विशेष प्रकार की ईंटों के निर्माण के लिए किया जाता है।
- मैग्नीशियम कई दवाओं का हिस्सा है, दोनों आंतरिक और बाहरी (बिस्कोफाइट) उपयोग। इसका उपयोग एंटीकॉन्वेलसेंट, रेचक, शामक, हृदय संबंधी, एंटीस्पास्मोडिक के रूप में, गैस्ट्रिक जूस की अम्लता को नियंत्रित करने के लिए, एसिड विषाक्तता के लिए एंटीडोट के रूप में, गैस्ट्रिक कीटाणुनाशक के रूप में, चोटों और जोड़ों के इलाज के लिए किया जाता है।
- मैग्नीशियम स्टीयरेट का उपयोग दवा और कॉस्मेटिक उद्योगों में गोलियों, पाउडर, क्रीम, छाया के लिए भराव के रूप में किया जाता है; खाद्य उद्योग में इसका उपयोग खाद्य योज्य E470 के रूप में किया जाता है, जो उत्पादों को पकने से रोकता है।

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ऊंचे तापमान पर हाइड्रोजन के साथ संपर्क से ठोस हाइड्राइड एमजीएच बनता है:

एमजी + एच = एमजीएच (4.1)

हवा में, सघन अवस्था में, यह स्थिर होता है, लेकिन बारीक कुचले जाने पर, यह स्वतःस्फूर्त दहन करने में सक्षम होता है। ठंडे पानी के साथ, एमजी (ओएच) की कम घुलनशीलता के कारण, मैग्नीशियम धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है, लेकिन गर्म करने से प्रतिक्रिया तेज हो जाती है:

एमजी + 2एचओ = एमजी (ओएच) + एच (4.2)

मैग्नीशियम ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड की कम घुलनशीलता उनमें बंधन के सहसंयोजकता से जुड़ी होती है। यह MgO की अपवर्तकता को भी समझाता है, जो एक बहुलक (MgO)x है। मध्यम शक्ति का आधार होने के कारण, मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड ऐसे लवण बनाता है जो सांद्रित घोल में कमजोर रूप से हाइड्रोलाइज्ड होते हैं। यदि आप घोल में OH- आयनों की सांद्रता बढ़ाते हैं, तो उनका हाइड्रोलिसिस स्पष्ट रूप से बढ़ जाता है।

हाइड्रोजन के निकलने पर मैग्नीशियम आसानी से एसिड में घुल जाता है:

एमजी + एचसीएल = एमजीसीएल + एच (4.3)

उस पर क्षार काम नहीं करते. इसलिए, मैग्नीशियम यौगिकों में कोई उभयचरता नहीं होती है।

उच्च तापमान पर धातुओं के साथ नाइट्रोजन के सीधे संपर्क से मैग्नीशियम नाइट्राइड प्राप्त होता है:

3एमजी + एन = एमजीएन (4.4)

पानी के संपर्क में आने पर, कई नाइट्राइड अमोनिया और धातु हाइड्रॉक्साइड बनाने के लिए पूरी तरह से हाइड्रोलाइज्ड हो जाते हैं। उदाहरण के लिए:

एमजीएन + 6एचओ = 3एमजी(ओएच) + 2एनएच (4.5)।

जब सिलिकॉन डाइऑक्साइड को धात्विक मैग्नीशियम की अधिकता के साथ गर्म किया जाता है, तो सिलिकॉन कम होकर मैग्नीशियम के साथ जुड़ जाता है, जिससे मैग्नीशियम सिलिसाइड MgSi बनता है:

4Mg + SiO = MgSi + 2MgO (4.6) .

यद्यपि तनावों की श्रृंखला में मैग्नीशियम हाइड्रोजन से बहुत आगे है, लेकिन, जैसा कि हम पहले ही कह चुके हैं, यह खराब घुलनशील मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड के निर्माण के कारण पानी को बहुत धीरे-धीरे विघटित करता है। हवा में गर्म करने पर मैग्नीशियम जलकर मैग्नीशियम ऑक्साइड MgO बनाता है:

2एमजी + ओ = 2एमजीओ (4.7)

और थोड़ी मात्रा में मैग्नीशियम नाइट्राइड एमजीएन।

मैग्नीशियम और उसके यौगिकों का उपयोग

हरे पौधों में सबसे पहले मैग्नीशियम का उपयोग "पाया" गया था। दरअसल, मैग्नीशियम क्लोरोफिल का हिस्सा है, जो सौर ऊर्जा को परिवर्तित करता है, जिससे यह अन्य जीवित प्राणियों को उपलब्ध होता है। क्लोरोफिल (चीनी, स्टार्च) की सहायता से बनने वाले कार्बनिक पदार्थ मानव और पशु पोषण के लिए आवश्यक हैं। इसका मतलब है कि मैग्नीशियम जीवन का तत्व है।

पौधों को मैग्नीशियम की आवश्यकता अलग-अलग होती है। सभी जड़ वाली फसलें - आलू, टेबल और चारा चुकंदर और अन्य सब्जियां - मैग्नीशियम के महत्वपूर्ण उपभोक्ता हैं, साथ ही फलियां - तिपतिया घास, अल्फाल्फा, ल्यूपिन भी हैं। लेकिन अनाज - राई, जई, गेहूं - को कम मैग्नीशियम की आवश्यकता होती है। क्लोरोफिल में 2 से 3% मैग्नीशियम होता है, और पृथ्वी पर सभी पौधों के क्लोरोफिल में मैग्नीशियम की कुल मात्रा 100,000,000,000 टन के करीब है।

इसलिए, मैग्नीशियम लवण लंबे समय से उर्वरक के रूप में सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता रहा है: आखिरकार, मैग्नीशियम प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रियाओं में शामिल होता है। मैग्नीशियम उर्वरकों के कारण आलू की उपज में वृद्धि 27--28 सेंटीमीटर प्रति 1 हेक्टेयर है, और यह मॉस्को क्षेत्र में है! अन्य क्षेत्रों में (विभिन्न मिट्टी की संरचना के साथ) उपज में वृद्धि और भी अधिक हो सकती है!

मैग्नीशियम भी मानव शरीर का हिस्सा है। तो, मैग्नीशियम रक्त में पाया जाता है (अधिक काम अक्सर मानव रक्त में मैग्नीशियम की मात्रा में कमी के कारण होता है), दांतों में और मस्तिष्क में। यह स्थापित किया गया है कि हमारे शरीर में फास्फोरस के हस्तांतरण को बढ़ावा देने वाले एंजाइम में मैग्नीशियम होता है। एंजाइम अणु धीरे-धीरे नष्ट हो जाते हैं। इसलिए, शरीर में हर समय नए अणुओं का निर्माण होता रहना चाहिए। इसलिए शरीर को मैग्नीशियम की निरंतर आवश्यकता होती है।

मानव शरीर में लगभग 80 ग्राम आयरन, 150 ग्राम सोडियम, 1000 ग्राम कैल्शियम और लगभग 60 ग्राम मैग्नीशियम होता है। डॉक्टरों ने लंबे समय से मैग्नीशियम की तैयारी के औषधीय गुणों पर ध्यान दिया है। तो, पहले से ही परिचित मैग्नीशियम सल्फेट, जब मौखिक रूप से लिया जाता है, तो इसका रेचक प्रभाव होता है। ऐंठन की स्थिति (उदाहरण के लिए, टेटनस या विषाक्तता के साथ) से निपटने के लिए, मैग्नीशियम सल्फेट के इंट्रामस्क्युलर इंजेक्शन का उपयोग किया जाता है। एक अन्य मैग्नीशियम दवा - मैग्नीशियम कार्बोनेट एमजीसीओ - को गैस्ट्रिक जूस की बढ़ी हुई अम्लता के साथ-साथ नाराज़गी के लिए मौखिक प्रशासन के लिए अनुशंसित किया जाता है। इस पदार्थ का उपयोग पाउडर के रूप में किया जाता है, यह टूथ पाउडर का भी हिस्सा है।

एक वयस्क में मैग्नीशियम की आवश्यकता प्रति दिन शरीर के वजन के प्रति 1 किलो प्रति लगभग 10 मिलीग्राम है। तेजी से बढ़ते बच्चे के शरीर में 1 किलो वजन बढ़ने पर 25 मिलीग्राम मैग्नीशियम बरकरार रहता है।

लेकिन जीवित जीव में मैग्नीशियम के कई रहस्य अभी तक वैज्ञानिक नहीं सुलझा पाए हैं। इन्हें सुलझाने के लिए वैज्ञानिक प्रयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, यह पता चला कि जिन कुत्तों के भोजन में मैग्नीशियम की कमी थी, उनमें मायोकार्डियल रोधगलन विकसित हो गया। गायों के आहार में कैल्शियम और मैग्नीशियम की अधिकता से मादा संतान पैदा होती है। यह लंबे समय से पाया गया है कि मुर्गी के अंडे का छिलका जितना मजबूत होता है, अंडे देने वाली मुर्गियों के भोजन में मैग्नीशियम उतना ही अधिक होता है।

धात्विक मैग्नीशियम के अनुप्रयोग का मुख्य क्षेत्र इसके आधार पर विभिन्न प्रकाश मिश्र धातुओं का उत्पादन है। मैग्नीशियम में अन्य धातुओं की थोड़ी मात्रा मिलाने से इसके यांत्रिक गुणों में नाटकीय रूप से परिवर्तन होता है, जिससे मिश्र धातु को महत्वपूर्ण कठोरता, ताकत और संक्षारण प्रतिरोध मिलता है। इलेक्ट्रॉन नामक मिश्र धातु में विशेष रूप से मूल्यवान गुण होते हैं। वे तीन प्रणालियों से संबंधित हैं: Mg--Al--Zn, Mg--Mn और Mg--Zn--Zr। सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले Mg-Al-Zn प्रणाली के मिश्र धातु हैं, जिनमें 3 से 10% Al और 0.2 से 3% Zn होता है। मैग्नीशियम मिश्र धातुओं का लाभ उनका कम घनत्व (लगभग 1.8 ग्राम/सेमी) है। इनका उपयोग मुख्य रूप से रॉकेट प्रौद्योगिकी और विमान उद्योग के साथ-साथ ऑटो, मोटरसाइकिल और उपकरण बनाने में किया जाता है। मैग्नीशियम मिश्र धातुओं का नुकसान आर्द्र वातावरण और पानी, विशेषकर समुद्री जल में संक्षारण के प्रति कम प्रतिरोध है।

शुद्ध मैग्नीशियम का उपयोग धातु विज्ञान में किया जाता है। कुछ धातुएँ, विशेष रूप से टाइटेनियम, मैग्नीशियम थर्मल विधि द्वारा प्राप्त की जाती हैं। कुछ स्टील्स और अलौह मिश्र धातुओं के उत्पादन में, मैग्नीशियम का उपयोग उनसे ऑक्सीजन और सल्फर को हटाने के लिए किया जाता है। कार्बनिक संश्लेषण उद्योग में मैग्नीशियम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसकी सहायता से कार्बनिक यौगिकों के विभिन्न वर्गों के साथ-साथ ऑर्गेनोलेमेंट यौगिकों से संबंधित असंख्य पदार्थ प्राप्त होते हैं। ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ मैग्नीशियम पाउडर के मिश्रण का उपयोग प्रकाश और आग लगाने वाले रॉकेट के निर्माण में किया जाता है।

मैग्नीशियम ऑक्साइड MgO आमतौर पर प्राकृतिक मैग्नेसाइट MgCO को कैल्सीन करके प्राप्त किया जाता है। यह एक सफेद ढीला पाउडर है जिसे बर्न मैग्नीशिया के नाम से जाना जाता है। इसके उच्च गलनांक (लगभग 3000°C) के कारण, मैग्नीशियम ऑक्साइड का उपयोग दुर्दम्य क्रूसिबल, पाइप और ईंटों की तैयारी के लिए किया जाता है।

घुलनशील मैग्नीशियम लवण पर क्षार की क्रिया द्वारा मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड Mg(OH) थोड़ा घुलनशील सफेद अवक्षेप के रूप में प्राप्त होता है। बेरिलियम हाइड्रॉक्साइड के विपरीत, मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड में केवल मूल गुण होते हैं, जो मध्यम शक्ति का आधार होता है।

मैग्नीशियम सल्फेट MgSO * 7HO, या कड़वा नमक, समुद्री जल में पाया जाता है। क्षारीय पृथ्वी धातुओं के सल्फेट्स के विपरीत, यह पानी में अत्यधिक घुलनशील है।

मैग्नीशियम क्लोराइड MgCl * 6HO रंगहीन, अत्यधिक घुलनशील क्रिस्टल बनाता है जो हवा में घुल जाते हैं। कच्चे टेबल नमक की हाइज्रोस्कोपिसिटी इसमें थोड़ी मात्रा में मैग्नीशियम क्लोराइड के मिश्रण के कारण होती है।

घुलनशील मैग्नीशियम लवण पर सोडा की क्रिया के तहत, औसत नमक नहीं, बल्कि मूल कार्बोनेट का मिश्रण प्राप्त होता है। इस मिश्रण का उपयोग चिकित्सा में श्वेत मैग्नेशिया के नाम से किया जाता है।

मैग्नीशियम हाइड्रॉक्सोक्लोराइड MgOHCl का अत्यधिक औद्योगिक महत्व है। तकनीकी उत्पाद मैग्नीशियम ऑक्साइड को मैग्नीशियम क्लोराइड के सांद्रित जलीय घोल के साथ मिलाकर प्राप्त किया जाता है और इसे मैग्नेशिया सीमेंट कहा जाता है। ऐसा मिश्रण थोड़ी देर के बाद सख्त हो जाता है, एक घने सफेद, आसानी से पॉलिश किए गए द्रव्यमान में बदल जाता है। जमने को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि हाइड्रोक्सोक्लोराइड, शुरू में समीकरण के अनुसार बनता है:

एमजीओ + एमजीसीएल + एचओ = 2एमजीओएचसीएल (5.1)

फिर यह --Mg--O--Mg--O--Mg-- प्रकार की श्रृंखलाओं में पोलीमराइज़ होता है, जिसके सिरे पर क्लोरीन परमाणु या हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं।

बाइंडर के रूप में मैग्नेशिया सीमेंट का उपयोग मिलस्टोन, ग्राइंडस्टोन और विभिन्न प्लेटों के निर्माण में किया जाता है। ज़ाइलोलाइट नामक चूरा के साथ इसके मिश्रण का उपयोग फर्श को ढंकने के लिए किया जाता है।

प्राकृतिक मैग्नीशियम सिलिकेट का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है: टैल्क 3MgO * 4SiO * HO और विशेष रूप से एस्बेस्टस CaO * 3MgO * 4SiO। उत्तरार्द्ध, इसकी अग्नि प्रतिरोध, कम तापीय चालकता और रेशेदार संरचना के कारण, एक उत्कृष्ट गर्मी-इन्सुलेट सामग्री है।