منیزیم، نماد اتمی Mg، عنصری است که به گروه 2a جدول تناوبی تعلق دارد. این فلزی براق و نقره ای رنگ است که هم قوی و هم سبک است. در واقع سبک ترین عنصر فلزی موجود است. همه اینها برای من بسیار باشکوه به نظر می رسد.

حقایق جالب درباره منیزیم
منیزیم، میلی گرم، هشتمین عنصر فراوان است.
اکسید منیزیم دومین ترکیب فراوان موجود در پوسته زمین است.
به ازای هر کیلومتر مکعب آب دریا، حدود 1.3 میلیارد کیلوگرم منیزیم وجود دارد.
منیزیم در بین تمام عناصر فلزی سبک وزن ترین است.
نام منیزیم از منیزیا، منطقه ای از یونان گرفته شده است. ماده معدنی منیزیم آلبا برای اولین بار در این مکان کشف شد.
خاموش کردن آتش منیزیم بسیار دشوار است و نمی توان آن را با آب خاموش کرد
منیزیم در جدول تناوبی

منیزیم، نماد Mg، دارای عدد اتمی 12 در جدول تناوبی است. این یک فلز خاکی قلیایی در گروه 2 است که زیر بریلیم، بالای کلسیم و سمت راست سدیم قرار دارد. الکترونگاتیوی کم 1.31 دارد و اتم منیزیم دارای پیکربندی الکترونی [Ne] 3s2 یا 1s2 2s2 2p6 3s2 است.

فراوانی منیزیم در طبیعت

منیزیم سومین فلز ساختاری فراوان در پوسته زمین است و یافتن آن در محیط بسیار آسان است. نه تنها در شصت ماده معدنی مختلف وجود دارد، بلکه در آب دریا و زیرزمین نیز یافت می شود. با این حال، در طبیعت رایگان یافت نمی شود. برای به دست آوردن فلز منیزیم خالص باید آن را فرآوری کرد که بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت.

عنصر منیزیم در ستاره‌های بزرگ و پیر از افزودن سه هسته هلیوم به یک هسته کربن تولید می‌شود. وقتی ابرنواخترها منفجر می شوند، بیشتر منیزیم به فضا دفع می شود، جایی که ممکن است بخشی از منظومه های ستاره ای جدید شود.

اثرات منیزیم بر سلامتی

ماده معدنی منیزیم برای انسان بسیار مهم است و برای عملکرد صحیح بدن ضروری است. در حرکت عضلات، استحکام استخوان، سطح قند خون و سلامت قلب و عروق نقش دارد. بزرگسالان حدود 25 گرم منیزیم ذخیره شده دارند و باید روزانه 300 تا 400 میلی گرم مصرف کنند. دستیابی به مصرف ایده آل می تواند با رژیم غذایی پر از غذاهای غنی از منیزیم، از جمله غلات کامل، آجیل، دانه ها و سبزیجات برگ سبز آسان باشد.

کاربردهای منیزیم در دنیای امروز

مشابه تیتانیوم، منیزیم نسبت استحکام به وزن بالایی دارد. این باعث می شود منیزیم برای محصولاتی که باید سبک وزن باشند، انتخابی مطلوب باشد. اینها شامل هواپیما، موتور خودرو و موشک می شود. همچنین می توان آن را در وسایل انفجاری و آتش سوزی یافت، زیرا این عنصر هنگام سوختن در هوا نور سفید بسیار درخشانی تولید می کند.

ترکیبات منیزیم برای مواد نسوز استفاده می شود که برای مقاومت در برابر درجه حرارت بسیار بالا طراحی شده است. مواد نسوز کوره هایی را که برای تولید فلزات، شیشه و سیمان استفاده می شود، خط می کشد.

آلیاژهای منیزیم-آلومینیوم

منیزیم، اگرچه فراوان است، یک فلز گران قیمت است. برای صرفه جویی در هزینه، اغلب با آلومینیوم در یک آلیاژ ترکیب می شود. این دو تیم خوبی هستند زیرا هر دو فلزات سبک وزن با کاربردهای ساختاری فراوان هستند. با این حال، آنها نیز تفاوت های خود را دارند. آلومینیوم جایگزین بسیار ارزان تری برای منیزیم است. پایدارتر و استحکام بیشتری دارد. اما، منیزیم سبک تر است. آلیاژهای منیزیم نیز آسان‌تر تولید می‌شوند، به این معنا که در زمان سریع‌تری جامد می‌شوند. از سوی دیگر، منیزیم بسیار واکنش پذیر است و برای جلوگیری از خوردگی نیاز به پوشش محافظ دارد. علاوه بر این، نرم تر از آلومینیوم است که برای مصارف صنعتی ایده آل نیست. هنگامی که این دو فلز در یک آلیاژ قرار می گیرند، با ترکیب نقاط قوت خود برای تولید آلیاژ بسیار مؤثرتری کار می کنند.

تاریخچه منیزیم
چه کسی منیزیم را کشف کرد؟

قبل از سال 1755، هیچ کس تفاوت بین منیزیم و کلسیم را نمی دانست. اعتقاد بر این بود که این دو عنصر یک عنصر هستند. یک شیمیدان اسکاتلندی به نام جوزف بلک آزمایشی را برای تشخیص این دو عنصر از یکدیگر انجام داد. چند سال بعد در سال 1808، سر همفری دیوی (که در کشف بور و ید نیز نقش دارد) توانست منیزیم را با گرفتن یک آمالگام منیزیم-جیوه و تبخیر عنصر از آن جدا کند.

برای پرداختن به جزئیات بیشتر، او باتری بزرگی ساخت که می تواند الکتریسیته را از طریق نمکی که آمالگام منیزیم است، هدایت کند. این آمالگام با ساخت خمیری از اکسید منیزیم مرطوب و اکسید جیوه قرمز ساخته شده است. سپس دیوی کمی خوب در خمیر ایجاد کرد و به فلز جیوه اضافه کرد تا به عنوان یک الکترود منفی (و پلاتین به عنوان یک الکترود مثبت) عمل کند. سپس با استفاده از باتری، الکتریسیته را از طریق خمیر عبور داد تا آمالگام را تشکیل دهد. در نهایت، آمالگام گرم شد و منیزیم عنصری توانست جدا شود.

واکنش های منیزیم

فلز منیزیم جامد توسط لایه ای از اکسید محافظت می شود. این لایه اگرچه نازک است اما از واکنش فلز با هوا جلوگیری می کند. چرا می خواهیم از منیزیم در هوا محافظت کنیم؟ فلز منیزیم هنگام قرار گرفتن در معرض هوا می سوزد. سپس با تولید یک شعله سفید درخشان با اکسیژن واکنش می دهد و اکسید منیزیم را تشکیل می دهد.

منیزیم نسبت به فلزات واسطه یا عناصر کمیاب خاکی مانند مولیبدن یا اربیوم واکنش پذیرتر است. به آرامی با آب داغ و به سرعت با بخار واکنش می دهد و به ترتیب هیدروکسید منیزیم و اکسید منیزیم را تشکیل می دهد.

منیزیم در شیمی آلی

کسانی که شیمی آلی خوانده اند احتمالاً با معرف گریگنارد آشنا هستند. معرف گریگنارد محصول واکنش منیزیم با یک آلکیل یا آلکنیل هالید است. این یک هسته دوست و باز قوی است که با ترکیبات پروتیک (پروتیک به معنی پروتون) واکنش می دهد. واکنش های گریگنارد در شیمی آلی مهم هستند زیرا منجر به پیوند کربن-کربن می شود که برای سنتز الکل های مختلف استفاده می شود.

ترکیبات منیزیم

انبوهی از ترکیبات منیزیم وجود دارد که در طبیعت گسترده هستند. تعدادی از آنها کاربرد تجاری مهمی دارند، در حالی که برخی دیگر را می توان در آزمایشگاه استفاده کرد.

اکسیدها

هنگامی که نواری از نوار منیزیم را می سوزانید، نه تنها نور سفید بسیار درخشانی تولید می کند، بلکه پودر سفید رنگی را که بیشتر از اکسید منیزیم، MgO تشکیل شده است، به جا می گذارد.

بررسی کنید که روبان منیزیمی در هنگام گرم شدن چقدر روشن است، از آزمایشگاه آزمایشی شیمی دانشگاه ایالتی اوهایو:

اکسید منیزیم، یک ماده معدنی طبیعی، پودری سفید رنگ و از نظر حرارتی پایدار است. یون های منیزیم و اکسیژن در یک پیوند یونی قوی با هم ترکیب می شوند و آن را در آب نامحلول می کنند. نقطه ذوب بالای 2851.85˚C (5165.33˚F) و پایداری شیمیایی آن را در صنعت دیرگداز مهم می کند. در آستر کوره ها، بوته ها، و یک ماده نسوز متداول است. اکسید منیزیم پایه است و در زمینه پزشکی نیز مفید است. Mag-Caps و Mag-Ox 400 داروهای حاوی اکسید منیزیم هستند که با خنثی کردن اسید اضافی برای درمان سوزش سر دل و ناراحتی معده عمل می کنند. دانش‌آموزان همچنین هنگام خواندن کتاب‌های درسی یا یادداشت‌های خود به اکسید منیزیم تکیه می‌کنند- اکسید منیزیم کاغذ را درمان می‌کند. بدون اکسید منیزیم، کاغذ به دلیل اسیدی بودن پوسیده می شود.

پراکسید منیزیم، MgO2، محصول ترکیب اکسید منیزیم با پراکسید هیدروژن در یک واکنش گرمازا است. این به شکل پودری بی بو و سفید مایل به زرد است. پس از تجزیه، اکسیژن آزاد می کند و در کشاورزی و تصفیه آب مفید است. با اصلاح کمبود منیزیم و با عمل به عنوان منبع اکسیژن، خاک آسیب دیده را “رفع” می کند. پراکسید منیزیم با تنظیم سطح pH و کاهش آلاینده ها آب را تصفیه می کند.

هنگامی که اکسید منیزیم با آب ترکیب می شود، هیدروکسید منیزیم، Mg(OH)2 را تشکیل می دهد. برعکس، با گرم شدن، هیدروکسید منیزیم رطوبت خود را از دست می دهد و دوباره به اکسید منیزیم تبدیل می شود. هیدروکسید منیزیم یک ترکیب معدنی است که در طبیعت به عنوان یک ماده معدنی بروسیت یا از طریق رسوب آب دریا به وجود می آید. در آب نامحلول است و خاصیت ضد اسید و ملین دارد. هنگامی که در آب یا محلول قلیایی معلق می شود، هیدروکسید منیزیم “شیر منیزیم” را تشکیل می دهد. این عامل خنثی کننده اسید به دلیل خاصیت ملین و ضد اسید از نوع اسمزی شناخته شده است. مکانیسم اثر شیر منیزیا با کشیدن یون های هیدروکسید به معده کار می کند که واسطه اسید معده و حفظ آب در روده ها می شود.

سولفید و سولفات منیزیم

سولفات منیزیم، MgSO4، یک نمک حاوی سولفات و سولفات فلز است. این جامد بی رنگ و کریستالی محصول ترکیب هیدروکسید منیزیم با دی اکسید گوگرد و اکسیژن است. در پزشکی کاربردهای زیادی دارد: ضد تشنج، مسدود کننده کانال کلسیم، بیهوشی، عامل توکولیتیک، داروی ضد آریتمی و مسکن است. سولفات منیزیم در زمینه صنعتی نیز مفید است، جایی که به سیمان و کودها اضافه می شود. حتی می تواند غذای چمن خانگی درست کند. اشکال مختلفی از هیدرات های سولفات منیزیم وجود دارد، از جمله کریستال های بی آب، MgSO4، و هپتاهیدرات، MgSO4· 7H2O.

سولفات منیزیم زمانی بیشترین محلول بودن را دارد که به شکل بی آب باشد. هنگامی که کریستال های سولفات منیزیم هگزا هیدرات تا دمای حدود 300 درجه سانتیگراد (572 درجه فارنهایت) حرارت داده می شود به دست می آید. در آزمایشگاه های علمی رایج است، زیرا یک عامل خشک کننده است. هنگامی که در معرض رطوبت قرار می گیرند، کریستال های سولفات منیزیم آب را جذب کرده و به هم می چسبند. سپس این توده از طریق فیلتراسیون حذف می شود.

پس از یک تمرین سخت، ممکن است از درد و درد عضلات رنج ببرید. یکی از راه‌های رایج برای کاهش این درد، خیساندن در حمام نمک اپسوم است. نمک اپسوم ترکیب هپتا هیدرات مصنوعی سولفات منیزیم است. به نظر شبیه نمک خوراکی است، با این تفاوت که بزرگتر و درشت تر است. با این حال، از آن برای چاشنی غذا استفاده نکنید. مصرف بیش از حد این ماده شیمیایی می تواند عواقب جدی از جمله ایست قلبی و برادی آریتمی داشته باشد. در آب، نمک به یون‌های منیزیم و سولفات تجزیه می‌شود که *ظاهراً در طول حمام کردن از طریق پوست شما خیس می‌شود. این به درمان درد عضلات با افزایش سطح منیزیم در خون کمک می کند.

*مطالعات نتایج متفاوتی را در مورد تأثیر حمام نمک اپسوم برای کاهش درد عضلانی نشان داده‌اند.

کربنات

کربنات منیزیم، MgCO3 در سدیم وجود دارد

به عنوان منیزیت. منیزیت یک سنگ کریستالی خاکستری مایل به زرد یا قهوه ای است که در برابر دماهای بسیار گرم مقاوم است. کربنات منیزیم نیز محصول هیدروکسید منیزیم است که دی اکسید کربن و آب را جذب می کند. کربنات منیزیم یک ترکیب غیر آلی، بازی، نامحلول و هیدراته است. این ماده به صورت یک ماده سبک، سفید، شکننده، جامد است که بی بو است. کاربردهای آن بسیار گسترده است: ضد اسید و ملین است. به عنوان کود؛ در ساخت مواد مقاوم در برابر حرارت؛ در لوازم آرایشی برای افزایش شفافیت و تنظیم سطح pH؛ و حتی یک افزودنی غذایی برای اهداف ضد جوش است.

فسفات

فسفات منیزیم، Mg3(PO4)2، نمکی از منیزیم و فسفات است. این یک اسید خمیر مایه کند اثر است که گروهی از اسیدها است که به تشکیل سیستم های خمیر مایه شیمیایی کمک می کند. به یک قرص نان تازه فکر کنید – ترد، سبک و مطبوع است. بدون عامل مایه خمیر، گازهای داخل خمیر هرگز آزاد نمی شود و در نتیجه نان افسرده می شود. آن را با جوش شیرین مقایسه کنید! بنابراین، فسفات منیزیم در صنعت نانوایی رو به افزایش است، به این معنی که ما نان و شیرینی های خوشمزه تری می خوریم.

این ماده معدنی در استخوان‌های انسان، سنگ معدن و دانه‌های گیاهان وجود دارد و خود را به صورت پودر کریستالی و سفید رنگ نشان می‌دهد. در محلول های نمکی محلول است و هنگامی که با آب واکنش می دهد، اسید فسفریک و هیدروکسید منیزیم را تشکیل می دهد. کاربردهای فسفات منیزیم فراتر از محصولات پخته شده است: چوب را می پوشاند تا نسوز کند و به عنوان یک مکمل غذایی برای تقویت استخوان ها، مبارزه با خستگی و تنظیم عملکرد ماهیچه ها استفاده می شود.

جداسازی منیزیم

همانطور که گفته شد، منیزیم یک فلز بسیار فراوان است. اما هرگز به صورت خالص یافت نمی شود و باید از ترکیبات آن جدا شود. چند روش برای تصفیه منیزیم وجود دارد که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت:

الکترولیز

برای استخراج منیزیم از سنگ معدن دولومیت و منیزیت، آنها باید یک فرآیند الکتروشیمیایی را طی کنند. ابتدا دولومیت را خرد کرده و با آب دریا مخلوط می کنند. همانطور که این مخلوط گرم می شود، هیدروکسید منیزیم نامحلول جدا می شود و به پایین فرو می رود. سپس فیلتر شده و با اسید هیدروکلریک ترکیب می شود تا کلرید منیزیم تشکیل شود. سپس این ترکیب جدید خشک شده و الکترولیز می شود تا منیزیم آزاد شود.

فرآیند کبوتر

دکتر لوید فرآیند Pidgeon را برای تولید فلز منیزیم خالص اختراع کرد. این فرآیند کاهش حرارتی را مثال می زند. مرحله اول خرد کردن سنگ معدن دولومیت و کلسینه کردن آنها با برشته کردن آنها در دمای بالا است. با این کار کربن از ترکیب آزاد می شود. در مرحله بعد، یک عامل کاهنده، فروسیلیس مورد نیاز است. خرد شده و با دولومیت کلسینه شده مخلوط می شود. سپس، توده ها، یا محفظه های کاهش، با این مخلوط پر می شوند. در نهایت، مخزن حرارت داده می شود تا تاج هایی از کریستال های فلزی منیزیم خام در بالا تشکیل شود.

حالت های اکسیداسیون منیزیم

منیزیم در حالت عنصری خود دارای عدد اکسیداسیون 0 است. با این حال، ترکیبات منیزیم تقریبا همیشه در حالت اکسیداسیون +2 هستند.

خواص عنصر منیزیم
نماد منیزیم: Mg
نقطه ذوب: 923 K; 650 درجه سانتیگراد؛ 1202 درجه فارنهایت
نقطه جوش: 1363 K; 1090 درجه سانتیگراد؛ 1994 درجه فارنهایت
چگالی: 1.74 گرم بر سانتی متر مکعب
وزن اتمی: 24.305
عدد اتمی: 12
الکترونگاتیوی: 1.31
طبقه بندی: فلز قلیایی
فراوانی طبیعی در پوسته زمین: 2%
پیکربندی پوسته الکترونی: [Ne] 3s2
ایزوتوپ ها: منیزیم-24
به طور طبیعی در مواد معدنی یافت می شود: منیزیم در 60 ماده معدنی از جمله منیزیت و دولومیت یافت می شود.
سمیت: غیر سمی
منیزیم را از کجا بخرم؟

فلز منیزیم را می توان از آمازون و فروشگاه های تخصصی خریداری کرد.