Magnesium

Hööftartikel: Isotopen vun Magnesium
Iso	VN	t_½	VO	VE (MeV)	VP
²³Mg	nee	11,317 s	ε	4,057	²³Na
²⁴Mg	78,99 %	Mg is mit 12 Neutronen bestännig.
²⁵Mg	10,0 %	Mg is mit 13 Neutronen bestännig.
²⁶Mg	11,01 %	Mg is mit 14 Neutronen bestännig.
²⁷Mg	nee	9,458 min	β^-	2,610	²⁷Al
²⁸Mg	nee	20,91 h	β^-	1,832	²⁸Al

Magnesium is en cheemsch Element ut dat Periodensystem mit de Atomtall 12 un dat Atomteken Mg. De Chemie vun’t Element warrt bestimmt dör de beiden butensten Elektronen. Vun wegen disse Valenzelektronen warrt Magnesium to de cheemsch Serie vun de Eerdalkalimetallen rekent. Magnesium hett an de Eerdkrust en Andeel vun 1,4 % un is dormit dat achtfakenste Element.

Historie

För de Afkunft vun den Naam vun’t Element gifft dat in de Literatur ünnerscheedliche Ansätz: Een Möglichkeit is, dat dat vun dat ooltgreeksche μαγνησιη λιθός mit de Bedüden „Magnetsteen“ afstammt. De tweete Verkloren is en Afleiden vun dat oostgreeksche Rebeet Magnesia, wiel de drüdde Möglichkeit dorvun utgeiht, dat dat Woort vun de Stadt Magnesia in Lüttasien op dat Rebeet vun de hüütige Törkie afleddt is.

Magnesiumverbinnen weern al bekannt un in Bruuk, Johrhunnerte bevör dat elementare Magnesium opdeckt weer. Magnesia alba weer de Beteken för Magnesiumcarbonat, wieldat Magnesia de Naam för Magnesiumoxid weer.

De schottsch Physiker un Chemiker Joseph Black weer de eerste, de in’t 18. Johrhunnert Magnesiumverbinnen systemaatsch ünnersocht hett. 1755 bericht he in sien Wark De humore acido a cibis orto et Magnesia alba över den Ünnerscheed twüschen Kalk (Calciumcarbonat) un Magnesia alba (Magnesiumcarbonat), de to de Tiet faken verwesselt worrn sünd. He hett Magnesia alba as rein Carbonat vun en nee’ Element opfaat, weswegen Black faken as de Opdecker vun’t Magnesium betekent warrt, ofschoonst he sülvst keen elementar Magnesium dorstellt hett.

1808 hett Sir Humphry Davy Magnesium dör Elektrolys vun fuchtig maakt Magnesiumhydroxid wunnen mit Help vun en Voltaasch Süül, aver nich in reine Form, man as Amalgam, wiel he mit en Kathood ut Quecksülver arbeidt hett. So hett he wiest, dat Magnesia dat Oxid vun en nee’ Metall is, wat he toeerst Magnium nöömt harr.

De franzöösch Chemiker Antoine Bussy hett 1828 dröög Magnesiumchlorid mit Kalium as Redukschoonsmiddel hitt maakt un künn op dissen Weg lütte Mengden vun rein Magnesium dorstellen. 1833 hett Michael Faraday as eerster dör de Elektrolys vun smölt Magnesiumchlorid Magnesium herstellt. Op dissen Versöök hett denn de düütsche Chemiker Robert Wilhelm bunsen opboot un arbeidt in de 1840er un 1850er Johren an Verfohren to’n Herstellen vun Magnesium dör Elektrolys vun Soltsmölten mit Help vun dat vun em utklamüstert Bunsenelement. 1852 entwickel he en Elektrolyszell to’n Herstellen vun gröttere Mengden Magnesium ut smölt, waterfree Magnesiumchlorid.

De technisch Herstellen vun Magnesium füng füng 1857 in Frankriek an na en Verfohren vun Henri Etienne Sainte-Claire Deville un H. Caron. Bi den so nöömten Deville-Caron-Vörgang warrt en Mischen ut waterfree Magnesiumchlorid un Calciumfluorid mit Natrium reduzeert. In England füng de Firma Johnson-Matthey üm 1860 rüm mit de Magnesiumprodukschoon na en liek Verfohren an. Vun wegen Problemen mit de Fabrikatschoon sünd disse fröhen Ünnernehmen aver unweertschopplich bleven.

Vörkamen

Magnesium reageert bannig good un kummt dorüm in de Natur nich elementar vör. As Mineral is dat Element faken in Carbonaten, Silikaten, Chloriden oder Sulfaten antofinnen. As Dolomit is een vun de Magnesium-Mineralen sogor bargenbillend, as dat t. B. in de Dolomiten de Fall is.

De bedüdensten Mineralen sünd Dolomit CaMg(CO₃)₂, Magnesit (Bitterspat) MgCO₃, Olivin (Mg, Fe)₂ [SiO₄], Enstatit MgSiO₃ und Kieserit MgSO₄ · H₂O.

annere Magnesium-Mineralien sünd:

Serpentin Mg₃[Si₂O₅] (OH)₄
Talk Mg₃[Si₄O₁₀] (OH)₂
Meerschuum Mg₄[Si₆O₁₅] (OH)₂
Schönit K₂Mg(SO₄)₂ · 6 H₂O
Carnallit KMgCl₃ · 6 H₂O
Spinell MgAl₂O₄

In Water oplöst billt Magnesium tohopen mit dat Calcium de Waterhard. Seewater bragt dorvun mehr as 1 kg/m³.

Winnen un Dorstellen

Magnesiumstaff mit en Koppermünt to’n Gröttenvergliek

Magnesium kann vör allen op twee Weeg wunnen warrn:

Dör Smöltflussleektrolys vun smölt Magnesiumchlorid in Downs-Zellen: Downs-Zellen sünd grote iesern Tröög, de vun ünnern hitt maakt warrt. Vun baven inlaten Graphitstääv dennt as Anoden. An de Spitzen sünd se vun ringförmige Kathoden ümgeven. Dat metallsche Magnesuim sammelt sik op de Soltsmölt un warrt afschöppt. Chlorgas entsteiht dorbi ok, wat sik denn in’n böveren Deel vun de Zell sammelt un wedder to’n Herstellen vun Magnesiumchlorid ut Magnesiumoxid bruukt warrt. Üm den Smöltpunkt sieter to maken, warrt to de Smölt vun dat Magnesiumchlorid Calcium- oder Natriumchlorid bigeven.

Dör thermisch Redukschoon vun Magnesiumoxid (Pidgeon-Vörgang): Dorto warrt brennten Dolomit, Sworspat tohopen mit en Redukschoonsmiddel as Ferrosilizium, Koks oder Calciumcarbid in en Fatt ut Chrom-Nickel-Stahl füllt. Denn warrt evakueert, d. h. dat Gas warrt afpumpt, un op 1160 °C hitt maakt. Dat Magneisium warrt dorbi gasförmig, un kondenseert an’n mit Water afköhlten Koppstutten buten den Aven. Dat chargenwies wunnene Magnesium warrt dör en Vakuumdestillatschoon wieter reinigt.

De Pidgeon-Vörgang un eenige annere Verfohren to’n Herstellen speelt vundaag aver blots noch en lütte Rull. Hüüt warrt in’t Johr ruchweg 400.000 t Magnesium tüügt.^[1]

Egenschoppen

Magnesium is en fast, sülvrig-blank Lichtmetall, dat ungefäähr en Drüddel weniger DIcht hett as Aluminium. An de Luft billt sik an de Böverflach vun’t Metall en schulende Oxidschicht, in Water billt sik en swor lösliche Magnesiumhydroxidschicht, de bi högere Temperaturen aver nich bestännig is. De Hydroxidschicht warrt ok vun swacke Süren un Ammoniumsolten angrepen. In’n Gegendeel to’n Aluminium is dat aver teemlich bestännig gegenöver Fluorwaterstoffsüür un Laugen.

Frisch maakt Magensiumpulver warrt an de Luft warm un kann vun sülvst tünnert. Dünne Bänner oder Folien un Magnesium künnt licht ansteken warrn. Dat Metall verbrennt mit en grellwitte Flamm to Magnesiumoxid MgO un en beten Magnesiumnitrid Mg₃N₂, wenn dat dorbi de Luft utsett is. Magnesiuem verbennt aver ok in vele Oxiden as in Kohlenstofmonoxid, Stickoxid un Sweveldioxid.

Sünners fien verdeelt Magnesium reageert ok bi siete Temperatuern al mit Water, wobi Waterstoff freesett warrt. Bi en grote spezifische Böverflach (Spöön, Stoff) kann soveel Waterstoff freesett warrn, dat sik mit de Luft en explosionsgefährlich Mischen (Knallgas) billn kann. Gefährliche Reakschonen sünd vör allen bi högere Temperaturen, also bi smöltfletig un brennend Magnesium wohrschienlich.

Rein Magnesium lett sik blots slecht geten un wiest blots en siete Fastigkeit un Hard op. De Mohshard liggt bi 2,5.

Bruuk

Metallsch Magnesium

De Bruuk vun metallsch Magnesium warrt bestimmt dör de Anlaag good to reageern. So warrt Magnesiumband un -draht in (Foto-)Blitzlampen btw. fröher as Blitzlichpulver bruukt, Magnesiumpulver finnt Verwennen in Brandsätz, -bomben un in Lüchtmunitschoon, aver ok as Tosatz in Füerstenen bi Füertüüg. Faken warrt Magnesiumstääv as Opperanoden insett, üm Dele ut eddlere Metallen vör de Korrosion to schulen.

In de Metallurgie warrt dat as veelsitig Redukschoonsmiddel brukkt, t. B.

in’n Kroll-Vörgang toVn Herstellen vun Titan,
as Redukschoonsmiddel bi’t Herstellen vun Uran, Kopper, Nickel, Chrom un Zirkon,
as Magnesiumgranulat to’n Insweveln vun Iesen und Stahl,
as Toslagstoff för den Kugelgraphitgaat,
as Brennstoff för Fackeln, de ünner Water brennt.

In de orgaanschen Chemie warrt Magnesium bi de Produkschoon vun Grignard-Verbinnen insett.

Wieldat Magnesium bannig licht tünnert, warrt dat ok as robust Füertüüch verwennt. Disse as Fire Starter Kits verköfften Magnesiumblöck hebt op de een Siet en langen Staff. De Afriev, jüst as de Füersteen bi’t Füertüüch, tünnert mit den Luftsuerstoff. De Vörgang is teemlich liek as de Methood, de in de Steentiet anwennt worrn is, üm mit Füersteen un Tünner Füer to maken, wobi hier dat Magnesium de Rull vun den Tünner innimmt. Toeerst warr mit en Messer lange dünne Spöön vun den Metallblock afmaakt un op dat egentlich Brennmaterial brocht. Dorna warrt dör Rieven an de Rüchsiet Funken möglichst dicht an de Magensiumspöön tüügt, so dat dat tünnern deit.

Magnesiumlegeeren

För de Magnesiumlegeeren, de begäng sünd, liggt dat Smöltrebeet twüschen 430 un 630 °C. För de Warkstofftechnik sünd vör allen Mg-Al-, Mg-Mn-, Mg-Si-, Mg-Zn- un sünners Mg-Al-Zn-Legeeren wichtig. De bedüdenste Anwennen is dat har maken vun Aluminiumlegeeren dör en Tosatz vun Magnesium vun bit to 5%. Dorbi verbetert sik ok de Egenschoppen bi’t Schweißen. Anwennt warrt disse Legeeren t. B. för Verpacken as de Dosen för Drinken.

In de letzten Johrteihnten is versocht worrn, Aluminium dör Magnesium uttotuschen vun wegen dat sietere Gewicht. Bi lieke Belastborkeit sünd de Bodelen ut Magnesiumlegeeren lichter as welke ut Kunststoff. Dorüm is Magnesium al lang för mobile Anwennen intressant. 1909 sünd Möglichkeiten för den Bruuk op en Luftschipputsellen vörstellt worrn. För Autos sünd Magnesiumlegeeren bi de Herstellen vun Gehüüsdele un bi’t Herstellen vun Felgen för Grootfohrtüüg bruukt worrn. Siet de 1930er Johren weern se denn düchtig in’n düütschen Flegerbo insett. Dat mögliche Insporen vun gewicht jüst ok bi de Flegermotoren hett in de USA ANfang vun de 1940er Johren to en stark Anstiegen vun’n Megnesiumafbo föhrt. Vundaag warrt ok Fohrtüüchstellen un Rumpdele vun Flegers, as ok Motorrööd- un Fohrraddele ut Magnesiumlegeeren maakt.

De Dreihgehüsen vun Motoren vun’n VW-Käver bestünn ut Mg-Si-Legeeren. Hüüt warrt in’n Maschinenbo vör allen Mg-Al-Zn-Legeeren insett. Dör dat Druckgeten laat sik vele Bodelen mit dat Maat, as dat an’n End bruukt warrt, herstellen ahn grote Naharbeiten, as t. B. Felgen, Profilen, Motorhuven, Handbremshevel un Dreihgehüsen (Motorblock). Dele vun’t 3-Liter-Auto VW Lupo un vun jümmer mehr annere Marken warrt ut Magensiumlegeeren maakt.

Magnesiumlegeeren wiest sik dör en hoge Dämpen ut. Dat föhrt dorto, dat bi Swingbelasten, weniger Vibratschonen un Luudemisschonen tostannen kamt. Ok dat is en Grund, worüm Magnesiumlegeeren intressante Warkstoffen sünd.

Physiologie

Magnesium is en Mineralstoff, den Minschen, Deerten un Planten to’n Leven bruukt un ahn den se nich torechtkommt.

De Organismus vun Minschen un Deerten kann Magnesium – as meist all Mineralstoffen – nich sülvst produzeeren, un is dorüm essentiell. Dorüm mutt Magnesium Dag för Dag den Lief mit dat Eten toföhrt warrn, dormit dat nich to en Magnesiummangel kummt. Dat Element is in ünnerscheedlich Mengden in all Levensmiddel un ok in Water binnen.

Bi de Planten is Magnesium to ruchweg 2 % in dat Blattgröön, dat so nöömte Chlorophyll, binnen. Magnesium is dat Middelatom vun dat Chlorophyll un dormit bannig wichtig. Planten mit Magnesiummangel warrt welk.

De Lief vun en utwassen Minschen bargt rund 20 g Magnesium (to’n Vergliek: 1000 g Calcium). In’t Bloodplasma is dat Magnesium to 40 % an Proteinen bunnen. De normale Serumspegel liggt bi 0,8 bit 1,1 mmol/l. As Bestanddeel vun Enzymen oder as Coenzym is dat Lichtmetall an ruchweg 300 Enzymreakschonen bedeeligt. Butendem hebbt fre’e Mg-Ionen Influss op dat Potential an de Zellmembranen. Se hollt dat Rohpotential vun anreegbor Muskel- un Nervenzellen bestännig as ok de Zellen vun’t autonome Nervensystem. Bi Minschen löst Magnesiummangel Rohlosigkeit, Nervosität, Drievbarkeit, Koppweh, Konzentratschoonsunvermögen, allgemeen Geföhl vun Mööd un Swackheit, Hartrhythmusstören un Muskelrammen ut. Op dat Rebeet vun Psyche un Stoffwessel warrt annahmen, dat ok Depressionen un schizophrene Psachosen dör Magnesiummangel duller warrn künnt. Dör den Mangel kann dat ok to’n Hartinfarkt kamen.

An’n Dag bruukt de Minsch üm un bi 300 mg Magnesium, de normalerwies bi en utwagen Eten mit Vullkoornbroot, Nööt un Gröntüüch (Spinat, Kohlrabi) afdeckt warrt. En högeren Bruuk kann över Tosatzmiddel un Medikamenten deckt warrn. En lichten Magnesiummangel kann vun swore Krankheiten, vun en Swangerschap oder vun Leistungssport kamen. Swore Mangeltostännen künnt tostanenn kamen, wenn de Neren nich richtig arbeidt, bi lang anhollend Dörfall oder chronisch Darmsweren, bi slecht instellten Diabetes mellitus oder dör Kortikoiden, sünnere Diuretika oder dör verkehrte Nohren bi Alkoholismus.

In Düütschland sünd Magnesiumsolten as Zitraten un Aspartaten as Heelmiddel tolaten in Dosen vun 100 bit 400 mg anvn Dag gegeMangeltostännen un neuromuskuläär Stören as t. B. Muskelrammen, Migrään oder Komplikatschonen bi de Swangerschap. Vör- oder Nadelen vun de enkelten Soltverbund sind nich bekannt. Magnesium warrt in’n Darm opnahmen un över de Neren wedder utscheedt. Nevenwirken sünd Magen-Darm-Lasten un Dörfall, bi to grote Dosis ok Mööd un en sieteren Puls. Bi Stören vun de Nerenfunkschoon un sünnere Oorden vun Hartrhythmusstören schall man dat nich innehmen.

Ok in de Alternativmedizin warrt Magnesiumsolten insett. Mehr dorto ünner Orthomolekular Medizin un Schüßler-Solten. Fröher weer Magnesiumsulfat („Bittersolt“) begäng as Afföhrmiddel.

Bi Magnesiummiddel (Tabletten, Kau- oder Lutschtabletten, Granulat) is bi dat Innehmen över’n Mund de Doseeren bannig wichtig. Studien (t. B. J. Clin. Invest. 88 (1991) 396-402) hebbt wiest, dat bi en Innahm vun 120 mg ruchweg 35% opnahmen warrt, bi’t Innehmen vun de Dosis för’n helen Dag vun 360 mg blots noch ungefäähr 18 %. Ok de Form vun de Verbinnen, in de dat Magnesium opnahmen warrt, is vun Bedüden. Orgaansch Solten as Magnesiumaspartat oder Magnesiumcitrat warrt allgemeen beter opnahmen as anorgaansch Verbinnen.

Levensmiddel

Magensium is in vele Levensmiddel binnen, sünners in de nafolgenden:

Vullkoornprodukten (Vullkoornbroot, Ries, Cornflakes, Vullkoornnudeln)
Mineralwater
Lebber
Fedderveeh
Fisch
Kantüffeln
Grööntüüch
Beerenaft
Appelsinen
Bananen
Sesam
Melkprodukten
Haverflocken

Gefahren un Schuul

Wo gefährlich Magnesium is, hangt stark af vun de Temperatur un vun de Deelkengrött. Kompakt Magnesium is ungefährlich solang de Temperatur ünner den Smöltpunkt blievt. Magensiumspöön un -pulver tünnert licht, wieldat se licht mit den Suerstoff ut de Luft reageeren künnt vunwegen de grote Böverflach. Je fiener dat Pulver is, ümso grötter is de Gefahr, dat dat vun sülvst tünnert. Mischen ut Luft un Pulver künnt sogor explodeeren. Ok fletig Magnesium tünnert an de Luft vun sülvst. Fienkörnig oder hitt maakt Magnesium reageert aver ok mit vele annere Stoffen, t. B. mit Water oder annere Verbinnen, de Suerstoff bargt.

Wenn Magensium verbrennt, kamt dorbi Temperaturen bit to ruchweg 3000 °C tostannen. Magnesiumfüer dröff nicht mit normale Löschmiddel angahn warrn as Water, Kohlenstoffdioxid, Löschschuum oder Stickstoff, wiel hitt Magnesium to’n Deel direkt dormit reageert. Sünners Water is dorbi düchtig gefährlich, wiel sik dorbi Waterstoff billn deit, wat denn en Knallgasreakschoon to’n Naklapp hebben kann. Dat Löschen passert dör Sticken (Verdrängen vun’n Suerstoff) mit Löschmiddel, de egens för Metallbrännen dor sünd. Dat sünd to’n Bispeel Löschpulver vun de Brandklass D, drögen Sand, Magnesiumoxid-Pulver, dröge rostfree Graugaatspöön, Argon un spezielle Afdecksolten för Magnesiumsmölten.

Bi’t Verwennen vun Magnesium sünd eenige Sekerheitshenwiesen to achten. Spöön un Stoff mööt hinnert oder foorts wegmaakt warrn. Dat Magnesium sülvst mutt dröög blieven. En Atmosphäär, de explodeeren kann (Magnesiumstoff, Waterstoff, Aerosolen un Dämp vun brennbore Köhlsmeerstoffen) mööt hinnert warrn. Ok mutt dorop acht warrn, dat keen apen Füer in de Neeg kummt.

Nawies

De Nawies vun Magnesium geiht an’n Besten över Magenson II, Titangeel oder Chinalizarin.

To’n Nawies mit Magneson II (4-(4-Nitrophenylazo)-1-naphthol) warrt de Proov in Water löst un alkalisch maakt. Dorna gifft man en poor Drapens vun en Lösen mit den Azofarvstoff Magneson II dorto. Wenn Magnesium-Ionen dor sünd, kummt en düsterblau Farvlack tostannen. Annere Eerdalkalimetallen schüllt vörher as Karbonaten utfällt warrn.

To’n Nawies mit Titangeel (Thiazolgeel G) warrt de Proov in Water löst un ansüürt. Dorna warrt en poor Drapens vun de Titangeel-Lösen tosett un mit Natronlaug alkalisch maakt. Is Magnesium in de Lösen entstieht dorbi en hellroden Nedderslag. Nickel-, Zink-, Mangan- un Kobaltionen stört dissen Nawies un mööt vörher as Sulfiden utfällt warrn.

To’n Nawies mit Chinalizarin warrt de sure Proovlösen mit twee Drapens vun de Farvstofflösen versett. Denn warrt verdünnte Natronlaug togeven bit to de basischen Reakschoon. En blau Farven oder Utfällen wiest op Magnesium hen.

As Nawiesreakschoon för Magnesiumsolten kann ok de Billn vun Nedderslääg mit Phosphatsolt-Lösen nütt warrn. De swormetallfre’e Proovlösen warrt mit Ammoniak un Ammoniumchlorid op en pH-Weert bun 8 bit 9 puffert un denn mit Dinatriumhydrogenphosphatlösen versett. Magnesiumionen warrt dorbi as en witt Indröven dör Magnesiumammoniumphosphat (MgNH₄PO₄), de in Süür löslich is, anwiest:

$\mathrm {Mg^{2+}+NH_{4}^{+}+PO_{4}^{3-}\ \rightarrow \ MgNH_{4}PO_{4}\downarrow .}$