Магний и его сплавы

гидроксилами  или атомами хлора на концах) смесь  через несколько  часов  дает

белую, очень прочную и легко полирующуюся массу. При изготовлении  ксилолита

к исходной смеси примешивают опилки и т.п.  Кроме  ксилолита,  используемого

главным образом для покрытия полов, на основе магнезиального  цемента  часто

готовят жернова, точильные камни и т.д.

      Белый  амфотерный  гидроксид   магния  очень  малорастворим   в   воде.

Растворенная часть Mg(OH)2  диссоциирована  по  типу  основания  и  является

электролитом  слабой  силы.  Осаждение  Mg(OH)2  в  процессе   нейтрализации

кислого раствора наступает  при  pH=10,5.  Гидроксид  магния  встречается  в

природе (минерал брусит). Помимо кислот,  он  растворим  в  растворах  солей

аммония (что важно для аналитической  химии). Растворение, например, в  NH4Cl

протекает по схеме Mg(OH)2+2NH4Cl ( MgCl2+2NH4OH и обусловлено  образованием

сравнительно  малодиссоциированного гидроксида аммония.

      Для магния  известна  аналогичная   гидроксиду  этоксидная  производная

Mg(OC2H5)2. Она может быть  получена  взаимодействием   амальгамы  магния  со

спиртом  и  представляет  собой  белый  порошок,  растворимый  в  спирте   и

разлагаемый водой.

      Взаимодействием свежеосажденной Mg(OH)2 с 30%-ной H2O2  была  получена

перекись  магния  MgO2.  Это   бесцветное   микрокристаллическое   вещество,

малорастворимое в воде и постепенно разлагающееся  при хранении на воздухе.

      Большинство солей магния хорошо растворимо в воде.  Растворы  содержат

бесцветные  ионы Mg2+,  которые  сообщают  жидкости  горький  вкус.  Соли  Mg

гидролизуются водой только при нагревании раствора.

      Почти  все  галоидные   соли   магния   расплываются   на   воздухе   и

легкорастворимы в воде. Исключением является  MgF2,  растворимость  которого

весьма  мала (0,08 г/л). Большинство солей выделяется  из  растворов  в  виде

кристаллогидратов  (напр.  MgCl2(6H2O).   При   их   нагревании   происходит

отщепление  части галоидоводородной кислоты и  остаются  труднорастворимые  в

воде  основные соли.

      Нитрат магния  легкорастворим  не  только  в  воде,  но  и  в  спирте.

Кристаллизуются  он  обычно  в  виде  Mg(NO3)2(6H2O  (т.  пл.   90оС).   При

нагревании  выше температуры плавления нитрат отщепляет не только воду, но  и

HNO3, а  затем переходит в оксид.

      Для  сульфата  магния  характерен   легкорастворимый   кристаллогидрат

MgSO4(7H2O.   Он   полностью    обезвоживается    при    200оС.    Константа

электролитической диссоциации MgSO4 – 5(103. В природе MgSO4  встречается  в

виде  минералов горькой соли MgSO4(7H2O и  кизерита MgSO4(H2O.  Кизерит  может

служить хорошим материалом для получения MgO и SO2, т.к. при  накаливании  с

углем  разлагается  по  схеме  MgSO4+C+64  ккал=CO+SO2+MgO.   Горькая   соль

применяется в текстильной и бумажной промышленности, а также в медицине.

      С сульфатами некоторых одновалентных  металлов  MgSO4  образет  двойные

соли,  так  называемые   шениты   состава   M2[Mg(SO4)2](6H2O,   где   M   –

одновалентный  катион.  Шенитом  K2[Mg(SO4)2](6H2O   пользуются   иногда   в

качестве  калийного минерального удобрения.

      Почти нерастворимый в  воде  нормальный  карбонат  магния  может  быть

получен только при одновременном присутствии  в  растворе  большого  избытка

CO2. В   противном  случае  осаждаются  также  почти  неростворимые   основные

соли.  Белая  магнезия  –  это  основная   соль   приблизительного   состава

3MgCO3(Mg(OH)2(3H2O.

                               История магния

      Природные  магнийсодержащие  материалы  магнезит  и  доломит   издавна

использовались  в строительстве.

      Во время засухи в Англии  летом  1618  г.  Генри  Уикер   обнаружил  на

пастбище  в  Эпсоме  небольшую  ямку,  заполненную  водой,  которую  животные

отказывались  пить. Позднее  обнаружилось,  что  при  наружном  и  внутреннем

употреблении  эта вода проявляет целебные  свойства.  С  середины  XVII  века

Эпсом приобретает известность как  курорт с источником минеральной  воды.

      Вскоре натуральной соли из  этого  источника  стало  не  хватать,  что

привело к усиленным поискам  ее  искуственного  заменителя.  Каспар  Неуманн

(1683–1757) заявил, что приготовил искусственную  эпсомскую соль  посредством

добавления H2SO4 к водному раствору морской  соли, привозимой  из  Испании  и

Португалии.  Он  отличил  эпсомскую  соль  (MgSO4)  от  “мирабилитовой  соли

Глаубера”  (Na2SO4)  и  указал,  что  “земля   горькой   слабительной   соли

называется magnesia alba (белая магнезия)”, по названию местности  в  горном

районе  Греции, где впервые было обнаружено это соединение.   Магнезию  долго

не могли  отличить  от  извести;  лишь  в  XVIII  в.  немецкий  врач-терапевт

Фридрих Гоффман (1660–1742) установил, что эти  соединения различны.

      Первые попытки выделить металлическую  основу магнезии  в чистом  виде

были  предприняты в начале XIX в. знаменитым  английским  физиком  и  химиком

Гемфри  Дэви (1778–1829), после того, как он подверг  электролизу  едкий  кали

и  едкий  натр  и  получил  металлический  Na  и  K.  Он  решил   попытаться

аналогичным  образом   осуществить   разложение   оксидов   щелочноземельных

металлов  и магнезии. В своих первоначальных опытах Дэви пропускал ток  через

влажные оксиды, предохраняя их от соприкосновения  с  воздухом  слоем  нефти;

однако  при этом металлы сплавлялись  с катодом и их не удавалось  отделить.

      Дэви пробовал применять множество  различных методов,  но  все   они  по

разным  причинам оказывались малоуспешными. Наконец, его постигла удача –  он

смешал  влажную магнезию с оксидом ртути,  поместил  массу  на  пластинку  из

платины и пропустил через нее ток; амальгаму перенес  в  стеклянную  трубку,

нагрел, чтобы удалить ртуть, и получил  новый металл. Тем  же  способом  Дэви

удалось получить барий, калий и стронций.

      Выделив металлическую основу, Дэви назвал новый  металл  magnium,  так

как считал, что слово  magnesium  легко  спутать  с  manganese,  то  есть  с

марганцем. Тем не менее название magnesium вошло  в  употребление  во  многих

языках,  так  что  новый  металл  лишь  короткое  время  был  известен   под

названием, которое дал ему Дэви.  Правда,  русское  название  этого  металла

звучит  очень сходно с первоначальным.

      В компактной форме и в ощутимых  количествах магний был впервые  получен

в 1828 г. Антуаном Александром Брутом  Бусси  (1794–1882)  путем  нагревания

смеси безводного MgCl2 c калием в стеклянной трубке.  В  результате  реакции

калий соединился с хлором, вытесняя магний с образованием KCl и Mg.  С  этих

опытов  начался  первый  этап  металлургии  магния,  который  был  полностью

основан на химических  методах.  По  технологии,  сходной  с  методом  Брута

Бусси, во Франции, Англии и Соединенных  Штатах  работали  небольшие  заводы,

производившие  металлический  магний.  Такое  производство  существовало до

конца прошлого века, пока не был создан электролитический  способ  получения

магния.  Конкурировать  с  ним  химический   способ   не   смог,   поскольку

использовал дорогостоящие восстановители –  металлический  натрий  и  калий,

кроме того,  при  химическом  способе  не  удавалось  создать  периодический

технологический процесс.                       

Не конструкционное применение магния

      Благодаря большому химическому  сродству к  кислороду  магний  способен

отнимать  его у многих  оксидов,  также  как  и  хлор  у  хлоридов.  На  этом

свойстве  магния  основана  магниетермия,  открытая  Бекетовым  как   способ

получения  других  металлов  вытеснением  их  магнием  из  соединений.   Она

приобрела большое значение для современной  металлургии. В  качестве  примера

можно указать, что  магниетермия  стала  основным  способом  в  производстве

таких металлов, как бериллий и титан. С  помощью магниетермии  были  получены

такие  трудновосстанавливаемые  металлы,  как  ванадий,  хром,  цирконий   и

другие.  Магний  используется  для  рафинирования  вторичного  алюминия   от

примеси магния  путем  переплавки  металла  с  жидкими  хлоридными  флюсами,

содержащими криолит. В этом случае магний из металлической  фазы переходит  в

солевую в форме фтористого магния.

      Большая  химическая  активность  магния  по  отношению   к   кислороду

позволяет применять его в  качестве  раскислителя  в  производстве  стали  и

цветного  литья,  а  также  (в  порошкообразном  виде)   для   обезвоживания

органических  веществ (спирта, анилина и др.).

      Важное значение в современной   химической  технологии  получил   синтез

сложных веществ с помощью магнийорганических  соединений.  Таким  путем  был

синтезирован, в частности, витамин А.

      Высокий электроотрицательный электродный потенциал дал  возможность  с

большим эффектом применять  магний  в  качестве  материала  для  анодов  при

катодной  защите от коррозии стальных и железных сооружений,  находящихся  во