Магний - поистине удивительный металл, скрывающий множество загадок. Заглянув в электронную структуру его атома, мы откроем для себя уникальные особенности этого химического элемента.
История открытия магния
Впервые магний был выделен в чистом виде английским химиком Гемфри Дэви в 1808 году методом электролиза расплава оксида магния и ртути. Однако еще в 1755 году английский врач Чарльз Галон описал соли магния, обнаруженные им в минеральных источниках, в частности в знаменитых эпсомских солях. Почему же тогда элемент получил название магний, а не "эпсомий" или "галоний"?
Все дело в том, что минерал магнезит, содержащий оксид магния, встречается в больших количествах в районе древнегреческого города Магнезия. Уже в античные времена из магнезита научились производить лекарства и косметические средства, поэтому название "магнезия" закрепилось за соединениями магния.
Магний же представляет собой серебристо-белый металл, который горит ярким белым пламенем, образуя при этом оксиды и нитриды.
Помимо электролиза, еще в XIX веке магний получали методом термического восстановления его оксидов углем или кремнием при высокой температуре. Этот процесс открыл австрийский химик Антон Рупрехт.
Электронная структура и свойства магния
Электронная формула атома магния выглядит следующим образом: 1s2 2s2 2p6 3s2. Это означает, что в электронной оболочке атома магния находится 12 электронов. Они распределены по энергетическим уровням и подуровням строго определенным образом.
- На первом энергетическом уровне расположены 2 электрона (подуровень 1s)
- На втором уровне - 8 электронов (2 на подуровне 2s и 6 на подуровне 2p)
- На третьем уровне - 2 электрона (подуровень 3s)
Благодаря такому строению электронных оболочек, магний проявляет типичные металлические свойства. Электроны с внешнего подуровня 3s легко отдать, поэтому магний образует катион Mg2+, отдавая 2 электрона. Это основа его химической активности.
В чистом виде магний - это металл с плотностью 1,738 г/см3, температурой плавления 650°C. Он пластичен, хорошо поддается механической обработке и используется для производства различных сплавов.
Химические реакции магния
Магний электронная формула объясняет его высокую химическую активность как восстановителя. Магний вступает в реакции с кислородом, галогенами, серой, азотом и другими элементами.
Например, при горении на воздухе магний реагирует с кислородом:
Mg + O2 = MgO
При этом выделяется яркий белый свет и много тепла. А раскаленный магний бурно реагирует даже с таким инертным газом как углекислый:
Mg + CO2 = MgO + CO + Q
Где Q - выделившееся тепло.
Особенно энергично магний взаимодействует с водой. Эту реакцию можно представить уравнением:
Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2 + Q
При этом выделяется водород и происходит сильный нагрев смеси. Такое свойство магния используется, к примеру, в пиротехнике для создания зажигательных и осветительных устройств.
А в органическом синтезе находят применение реактивы Гриньяра на основе галогенидов магния. Они позволяют проводить различные реакции присоединения с образованием углеводородных производных.
Применение соединений магния
Соединения магния находят широкое применение в промышленности и медицине. Оксид магния MgO используется для производства жаростойкой футеровки печей. А бромид магния MgBr2 применяют как электролит в химических источниках тока.
Также магний электронная формула обуславливает возможность применения его металла и солей в фотографии для изготовления вспышек, в пиротехнике для создания зажигательных и осветительных устройств.
Магний в живых организмах
Магний играет важнейшую биологическую роль, являясь одним из ключевых макроэлементов, необходимых для жизнедеятельности растений, животных и человека. Он входит в состав многих ферментов, участвует в синтезе белка, регулирует углеводный и энергетический обмен.
У человека суточная потребность в магнии составляет 300-400 мг в сутки. При графическая нехватке этого элемента могут наблюдаться нарушения со стороны нервной, сердечно-сосудистой, костной и других систем организма. Избыток магния также опасен, вызывая угнетение ЦНС.
Источники магния для организма
Для восполнения потребности в магнии рекомендуется употреблять продукты, богатые этим элементом: тыквенные и кунжутные семечки, грецкие орехи, отруби. Также выпускаются специальные формула витаминно-минеральных комплексов с содержанием солей магния.
Однако при их приеме важно контролировать дозировку и не превышать суточную норму потребления магния, чтобы избежать передозировки этого элемента.
Будущее магния
Интенсивно ведутся разработки по созданию новых источников тока на основе магния, таких как магний-серные или магний-воздушные аккумуляторы, которые должны превзойти литий-ионные по емкости и экологичности.
Также ведутся работы по синтезу новых легких и прочных магний электронная формула сплавов на основе этого металла. Учитывая уникальные физико-химические особенности магния, заложенные в его электронной и графической формуле, можно предположить, что в будущем нас ожидает еще немало открытий, связанных с этим удивительным элементом.
