Magnezijum i njegova jedinjenja

1. Uvod

Magnezijum je 1808 godine otkrio Sir Humphry Dary iz engleske. Ime mu potiče od grčkog naziva za magnezijum oksid (MgO) – Magnesi alba. Zastupljen je u zemljinoj kori u količini od 2.74 %, i predstavlja najlakši metal koji se može upotrebljavati kao konstrukcioni metak.
Pripada grupi zemljeno alkalnih metala, gustina mu je 1738 kg/m , a tvrdoća 2.5 , dok mu je boja srebrno bela. Čist magnezijum se kao mašinski konstrukcioni materijal normalno ne primenjuje jer su mu mehanička vojstva nepovoljna i neotporan je na koroziju.

Po podacima iz 2013. godine, potrošnja legura magnezija je bila manja od milion tona na godišnjem nivou, za razliku od 50 miliona tona potrošenih legura aluminija. U prošlosti, upotreba njegovih legura je bila ograničena zbog njihovih osobina da korodiraju, izdržljivosti na visokim temperaturama i zapaljivosti. Istraživanjem i razvojem nauke o materijalima smanjena je tendencija magnezija da izdrži visoke temperature uključivanjem u njegove legure skandija i gadolinija, dok je zapaljivost magnezija smanjena dodavanje malehnih količina kalcija u legure.
Prisustvo željeza, nikla, bakra i kobalta dosta pridonosi nastanku korozije. To se dešava zbog njihove niske granice rastvorljivosti u čvrstim tijelima (u vrlo malehnim procentima oni se istalože kao međumetalni spojevi) i zato što se ponašaju kao aktivna katodna mjesta koja redukuju vodu i uzrokuju gubitak magnezija. Smanjenjem udjela ovih metala poboljšava se otpornost na koroziju. Dodavanje dovoljne količine mangana u velikoj mjeri ponišava korozivne efekte željeza. Međutim, ova procedura zahtijeva vrlo preciznu kontrolu nad sastavom legure čime se uvećavaju troškovi.
Dodavanje katodnog otrova hvata atome vodonika unutar strukture metala. Time se onemogućava formiranje slobodnog gasa vodonika koji je neophodan za korozivne hemijske procese. Dodavanje oko 0,3% arsena smanjuje brzinu korozije u otopinama soli za faktor blizu 10.
2. Osobine atoma magnezijuma

Elementarni magnezij je čvrst, srebrenast metal, veoma malehne gustoće (dvije trećine gustoće aluminija). Lahko oksidira na zraku. Slično kao i kod aluminija proces korozije magnezija se zaustavlja zbog pasivizacije. Međutim, za razliku od drugih alkalnih metala, za čuvanje magnezija nije neophodna okolina bez kisika, jer se pasivizirani sloj vrlo teško uklanja. Kao i njegov komšija iz periodnog sistema, kalcij, čist magnezij veoma lahko reaguje sa vodom pri sobnoj temperaturi gradeći hidroksid, mada se ta reakcija odvija daleko sporije nego kod kalcija. Kada se potopi u vodu, na površini magnezija pojavljuju se mjehurići vodonika, mnogo brže ako je magnezij u prahu. Na višim temperaturama, reakcija je mnogo brža. Sposobnost magnezija da reagira s vodom može biti iskorištena za proizvodnju energije i pokretanje mašina na bazi magnezija. Magnezij reagira i egzotermički sa većinom kiselina, poput hlorovodonične kiseline (HCl). Kao i sa aluminijom, cinkom i mnogim drugim metalima, reakcija sa hlorovodoničnom kiselinom daje hloride metala i otpušta vodonik kao gas.
Magnezij je izuzetno zapaljiv metal, iako ga je lahko zapaliti ako je u obliku praha ili izrezan u tanke pločice, mnogo teže ga je zapaliti u obliku većeg, kompaktnijeg predmeta. Jednom zapaljen, vrlo teško se može ugasiti, a može da gori i u atmosferi dušika (stvarajući magnezij nitrid), ugljik dioksida (dajući magnezij oksid i ugljik) te u vodi (dajući magnezij oksid i vodonik). Ova osobina se koristila u zapaljivom oružju u Drugom svjetskom ratu, naročito u zapaljivim avionskim bombama. Jedina odbrana od požara kod takve vrste bombe bila je gašenje vatre suhim pijeskom da bi se onemogućio dotok kisika. Sagorijevajući u zraku, magnezij proizvodi bliješteće bijelo svjetlo kao i snažno ultraljubičasto. Prah magnezija se nekad koristio kao izvor osvjetljenja u ranim danima fotografije. Kasnije, magnezijeve trake su se koristile za električno pobuđivanje sijalica za bliceve. Prah magnezija se koristi za proizvodnju vatrometa te za signalne pomorske baklje gdje se traži blještava bijela svjetlost. Temperatura plamena magnezija i njegovih legura može dostići oko 3100°C, ali je visina koju dostiže plamen iznad gorućeg metala obično manja od 300 mm. Magnezij se može koristiti i kao izvor paljenja termita, mješavine aluminija i praha željezo oksida koji je drugim načinima vrlo teško zapaliti. Ova osobina magnezija se manifestira zbog velike specifične toplote magnezija, po čemu je četvrti među metalima.
Spojevi magnezija su uglavnom u obliku bijelih kristala. Većina ih je rastvorljiva u vodi, kojoj magnezij ion Mg2+ daje kiseli, opor ukus. Manje količine rastvorenih iona magnezija doprinose oporosti i ukusu prirodnih voda. Ioni magnezija u većim količinama su ionski laksativi, a ponekad se u ove svrhe koristi i magnezij sulfat (poznat i kao epsom so). Takozvano mlijeko magnezije je vodena suspenzija nekog od malobrojnih nerastvorljivih magnezijevih spojeva, magnezij hidroksida. Svoj naziv duguje nerastvorenim česticama koje zbog kojih izgleda poput mlijeka. Mlijeko magnezije je blaga baza koja se često koristi kao antacid sa laksativnim popratnim efektima. Kationi Mg2+ spadaju u V analitičku grupu kationa.