Страница полузащищенная
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Магний - это химический элемент с символом  Mg и атомным номером  12. Это блестящее серое твердое вещество, имеющее близкое физическое сходство с другими пятью элементами во втором столбце (группа 2 или щелочноземельные металлы ) периодической таблицы : все Элементы группы 2 имеют одинаковую электронную конфигурацию во внешней электронной оболочке и аналогичную кристаллическую структуру.

Магний - девятый элемент во Вселенной по распространенности. [9] [10] Он образуется в больших стареющих звездах в результате последовательного добавления трех ядер гелия к ядру углерода . Когда такие звезды взрываются как сверхновые , большая часть магния выбрасывается в межзвездную среду, где он может вернуться в новые звездные системы. Магний является восьмым по распространенности элементом в земной коре [11] и четвертым по распространенности элементом на Земле (после железа , кислорода и кремния ), составляя 13% массы планеты и значительную долю всей планеты.мантия . Это третий по распространенности элемент, растворенный в морской воде, после натрия и хлора . [12]

Магний встречается в природе только в сочетании с другими элементами, где он всегда имеет степень окисления +2 . Свободный элемент (металл) может быть произведен искусственно, и он обладает высокой реакционной способностью (хотя в атмосфере он вскоре покрывается тонким слоем оксида, который частично снижает реактивность - см. Пассивацию ). Свободный металл горит характерным ярко-белым светом. В настоящее время металл получают в основном путем электролиза солей магния, полученных из рассола , и в основном используют в качестве компонента алюминиево- магниевых сплавов, иногда называемых магнием или магнием . Магний менее плотен, чем алюминий, а сплав ценится за сочетание легкости и прочности.

Магний является одиннадцатым по массе элементом в организме человека и необходим для всех клеток и примерно 300 ферментов . [13] Ионы магния взаимодействуют с полифосфатными соединениями, такими как АТФ , ДНК и РНК . Сотни ферментов нуждаются в ионах магния для работы. Соединения магния используются в медицине в качестве обычных слабительных , антацидов (например, магнезиального молока ) и для стабилизации аномального нервного возбуждения или спазма кровеносных сосудов в таких условиях, как эклампсия . [13]

Характеристики

Физические свойства

Элементарный магний - это легкий металл серо-белого цвета, плотность которого составляет две трети алюминия. Магний имеет самую низкую температуру плавления (923 K (1202 ° F)) и самую низкую температуру кипения 1363 K (1994 ° F) из всех щелочноземельных металлов.

Чистый поликристаллический магний хрупок и легко ломается по полосам сдвига . Он становится гораздо более пластичным при легировании небольшим количеством других металлов, например, 1% алюминия. [14] Пластичность поликристаллического магния также может быть значительно улучшена за счет уменьшения размера его зерен до прибл. 1 микрон или меньше. [15]

Химические свойства

Общая химия

Он слегка тускнеет при контакте с воздухом, хотя, в отличие от более тяжелых щелочноземельных металлов , бескислородная среда не требуется для хранения, поскольку магний защищен тонким слоем оксида, который довольно непроницаем и трудно удалить.

Магний реагирует с водой при комнатной температуре, хотя он реагирует намного медленнее, чем кальций, аналогичный металл группы 2. При погружении в воду пузырьки водорода медленно образуются на поверхности металла, хотя в порошкообразном виде он реагирует гораздо быстрее. Реакция происходит быстрее при более высоких температурах (см. Меры безопасности ). Обратимая реакция магния с водой может быть использована для хранения энергии и запуска двигателя на основе магния . Магний также экзотермически реагирует с большинством кислот, таких как соляная кислота (HCl), с образованием хлорида металла и газообразного водорода, аналогично реакции HCl с алюминием, цинком и многими другими металлами.

Воспламеняемость

Магний легко воспламеняется , особенно если его измельчить или измельчить на тонкие полоски, хотя его трудно воспламенить в массе или большом количестве. Температура пламени магния и магниевых сплавов может достигать 3100 ° C (5610 ° F), [16] хотя высота пламени над горящим металлом обычно составляет менее 300 мм (12 дюймов). [17] После возгорания такие пожары трудно потушить, потому что горение продолжается в азоте (образуя нитрид магния ), диоксиде углерода (образуя оксид магния и углерод.) и вода (образуя оксид магния и водород, который также воспламеняется от тепла в присутствии дополнительного кислорода). Это свойство использовалось в зажигательном оружии во время бомбардировок городов во время Второй мировой войны , когда единственной практической гражданской защитой было тушение горящей ракеты под сухим песком, чтобы исключить возможность возгорания атмосферы.

Магний также может использоваться в качестве воспламенителя для термитов , смеси порошка оксида алюминия и железа, который воспламеняется только при очень высокой температуре.

Органическая химия

Магнийорганические соединения широко распространены в органической химии . Обычно они встречаются как реактивы Гриньяра . Магний может реагировать с галогеналканами, давая реактивы Гриньяра . Примеры реагентов Гриньяра являются фенилмагнийбромидом и этилмагнийбромид . Эти реагенты Гриньяра функционировать в качестве общего нуклеофила , атакуют электрофильную группу , такие как атом углерода , который присутствует в полярной связи с карбонильной группой.

Важным магнийорганическим реагентом помимо реактивов Гриньяра является антрацен магния с магнием, образующим 1,4-мостик над центральным кольцом. Он используется как источник высокоактивного магния. Родственный аддукт бутадиен- магний служит источником бутадиенового дианиона.

Источник света

При горении на воздухе магний излучает ярко-белый свет с сильными длинами волн ультрафиолета. Магниевый порошок (порошок вспышки ) использовался для освещения объектов на заре фотографии . [18] [19] Позже магниевая нить использовалась в одноразовых фотовспышках с электрическим зажиганием . Магниевый порошок используется в фейерверках и морских ракетах, где требуется яркий белый свет. Он также использовался для различных театральных эффектов [20], таких как молния, [21] вспышки пистолета [22] и сверхъестественные явления. [23]

Вхождение

Магний является восьмым по содержанию элементом земной коры по массе и занимает седьмое место с железом по молярности . [11] Он находится в крупных месторождениях магнезита , доломита и других минералов , а также в минеральных водах, где ионы магния растворимы.

Хотя магний содержится в более чем 60 минералах , коммерческое значение имеют только доломит , магнезит , брусит , карналлит , тальк и оливин .

Mg2+
Катион является вторым по распространенности катионом в морской воде (примерно массы ионов натрия в данном образце), что делает морскую воду и морскую соль привлекательными коммерческими источниками Mg. Для извлечения магния в морскую воду добавляют гидроксид кальция, чтобы образовался осадок гидроксида магния .

MgCl
2
+ Са (ОН)
2
Mg (OH)
2
+ CaCl
2

Гидроксид магния ( брусит ) нерастворим в воде, его можно отфильтровать и ввести в реакцию с соляной кислотой с образованием концентрированного хлорида магния .

Mg (OH)
2
+ 2 HCl → MgCl
2
+ 2 часа
2
О

Из хлорида магния при электролизе получается магний.

Формы

Сплавы

Магний хрупкий и ломается по полосам сдвига, когда его толщина уменьшается всего на 10% путем холодной прокатки (вверху). Однако после легирования Mg с 1% Al и 0,1% Ca его толщину можно уменьшить на 54% с помощью того же процесса (внизу).

По состоянию на 2013 год потребление магниевых сплавов составляло менее одного миллиона тонн в год по сравнению с 50 миллионами тонн алюминиевых сплавов . Их использование исторически ограничивалось склонностью сплавов Mg к коррозии, ползучести при высоких температурах и возгоранию. [24]

Коррозия

Присутствие железа , никеля , меди и кобальта сильно активизирует коррозию . В более чем следовых количествах эти металлы осаждаются в виде интерметаллических соединений , а места выпадения осадка действуют как активные катодные участки, которые восстанавливают воду, вызывая потерю магния. [24] Контроль количества этих металлов улучшает коррозионную стойкость. Достаточное количество марганца преодолевает коррозионное воздействие железа. Это требует точного контроля над составом, что увеличивает затраты. [24]Добавление катодного яда захватывает атомарный водород в структуре металла. Это предотвращает образование свободного газообразного водорода, важного фактора коррозионных химических процессов. Добавление примерно одной из трехсот частей мышьяка снижает скорость его коррозии в солевом растворе почти в десять раз. [24] [25]

Ползучесть и воспламеняемость при высоких температурах

Исследования показали, что склонность магния к ползучести при высоких температурах устраняется добавлением скандия и гадолиния . Воспламеняемость значительно снижается из-за небольшого количества кальция в сплаве. [24] Недавние исследования показали, что, используя редкоземельные элементы , можно производить магниевые сплавы с температурой воспламенения выше, чем ликвидус магния, а в некоторых случаях потенциально приближать ее к температуре кипения магния. [26]

Соединения

Магний образует множество соединений , важных для промышленности и биологии, в том числе карбонат магния , хлорид магния , магния цитрат , магния гидроксид (молоко магнезии), оксид магния , сульфат магния , сульфат магния и гептагидрата ( английской соли ).

Изотопы

Магний имеет три стабильных изотопа :24
Mg
,25
Mg
и26
Mg
. Все они присутствуют в значительных количествах (см. Таблицу изотопов выше). Около 79% Mg24
Mg
. Изотоп28
Mg
радиоактивен и в 1950-1970-х годах производился на нескольких атомных электростанциях для использования в научных экспериментах. Этот изотоп имеет относительно короткий период полураспада (21 час), и его использование было ограничено временем доставки.

Нуклид 26
Магний
нашел применение в изотопной геологии , как и алюминий.26
Mg
является радиогенным дочерним продуктом26Al , период полураспада которого составляет 717000 лет. Чрезмерное количество стабильного26
Mg
был обнаружен в богатых Ca-Al включениях некоторых углеродистых хондритовых метеоритов . Это аномальное количество объясняется распадом его родительского26
Al
во включениях, и исследователи делают вывод, что такие метеориты образовались в солнечной туманности до26
Ал
распался. Это одни из самых старых объектов Солнечной системы, которые содержат сохранившуюся информацию о ее ранней истории.

Принято строить 26
Mg
/24
Mg
против соотношения Al / Mg. На графике изохронного датирования показано соотношение Al / Mg:27
Al
/24
Mg
. Наклон изохроны не имеет возрастного значения, но указывает начальную26
Al
/27
Соотношение Al в образце в то время, когда системы были отделены от общего резервуара.

Производство

Листы и слитки магния

В 2017 году мировое производство составило примерно 1100 тыс. Тонн, при этом основная часть производилась в Китае (930 тыс. Тонн) и России (60 тыс. Тонн). [27] Китай почти полностью полагается на силикотермический процесс Пиджена (восстановление оксида кремнием при высоких температурах, часто обеспечиваемый ферросилициевым сплавом, в котором железо является лишь наблюдателем в реакциях) для получения металла. [28] Процесс также можно проводить с углем при температуре около 2300 ° C:

2MgO
(s)
+ Si
(s)
+ 2CaO
(s)
→ 2 мг
(грамм)
+ Ca
2
SiO
4 (т)
MgO
(s)
+ C
(s)
Mg
(грамм)
+ CO
(грамм)

В Соединенных Штатах магний получают в основном с помощью процесса Доу , путем электролиза расплавленного хлорида магния из рассола и морской воды . Физиологический раствор, содержащий Mg2+
ионы сначала обрабатывают известью (оксидом кальция) и собирают выпавший гидроксид магния :

Mg2+
(водн.)
+ CaO
(s)
+ H
2
O
Ca2+
(водн.)
+ Mg (OH)
2 (с)

Гидроксида затем превращают в частичный гидрат из хлорида магния путем обработки гидроксида с соляной кислотой и нагреванием продукта:

Mg (OH)
2 (с)
+ 2 HCl → MgCl
2 (водн.)
+ 2 часа
2
О
(l)

Затем соль подвергается электролизу в расплавленном состоянии. На катоде , в Mg2+
ион восстанавливается двумя электронами до металлического магния:

Mg2+
+ 2
е-
→ Mg

На аноде каждая пара Cl-
ионы окисляются до газообразного хлора , высвобождая два электрона для замыкания цепи:

2 Cl-
Cl
2
(г) + 2
е-

Новый процесс, технология твердооксидных мембран, включает электролитическое восстановление MgO. На катоде Mg2+
ион восстанавливается двумя электронами до металлического магния. Электролит - диоксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия (YSZ). Анод - жидкий металл. На YSZ / жидкометаллический анод O2−
окисляется. Слой графита граничит с жидким металлическим анодом, и на этой границе углерод и кислород вступают в реакцию с образованием монооксида углерода. Когда серебро используется в качестве жидкометаллического анода, не требуется углерод-восстановитель или водород, и на аноде выделяется только газообразный кислород. [29] Сообщалось, что этот метод обеспечивает снижение стоимости фунта на 40% по сравнению с методом электролитического восстановления. [30] Этот метод более экологически безопасен, чем другие, потому что при этом выделяется гораздо меньше углекислого газа.

Соединенные Штаты традиционно были основным мировым поставщиком этого металла, обеспечивая 45% мирового производства даже в 1995 году. Сегодня доля рынка США составляет 7%, за исключением единственного отечественного производителя, американского магния, группы Renco. компания в Юте, созданная из ныне несуществующей Magcorp. [31]

История

Название магний происходит от греческого слова, обозначающего места, относящиеся к племени Магнетов , либо район в Фессалии под названием Магнезия [32], либо Магнезия ад Сипилум , ныне находящийся в Турции. [33] Он связан с магнетитом и марганцем , которые также происходят из этой области и требуют дифференциации как отдельные вещества. См. Марганец для этой истории.

В 1618 году фермер из Эпсома в Англии попытался поить своих коров из колодца. Коровы отказывались пить из-за горького вкуса воды, но фермер заметил, что вода, казалось, лечила царапины и сыпь. Вещество стало известно как соль Эпсома, и его слава распространилась. [34] В конечном итоге он был признан гидратированным сульфатом магния, MgSO.
4
· 7  H
2
O
.

Сам металл был впервые выделен сэром Хамфри Дэви в Англии в 1808 году. Он применил электролиз на смеси магнезии и оксида ртути . [35] Антуан Бюсси подготовил его в последовательной форме в 1831 году. Первым предложением Дэви для названия было магний [35], но теперь используется название магний.

Используется как металл

Необычное применение магния в качестве осветительного источника при wakeskating в 1931 году

Магний является третьим наиболее часто используемым конструкционным металлом после железа и алюминия. [36] Основные области применения магния: алюминиевые сплавы, литье под давлением (легирование цинком ), [37] удаление серы при производстве чугуна и стали, а также производство титана в процессе Кролла . [38] Магний используется в сверхпрочных, легких материалах и сплавах. Например, при введении наночастиц карбида кремния он имеет чрезвычайно высокую удельную прочность. [39]

Исторически магний был одним из основных конструкционных металлов в аэрокосмической отрасли и использовался для немецких военных самолетов еще во время Первой мировой войны и широко для немецких самолетов во время Второй мировой войны. Немцы придумали название « Электрон » для магниевого сплава, термин, который используется до сих пор. В коммерческой авиакосмической промышленности применение магния обычно ограничивалось компонентами двигателей из-за опасности возгорания и коррозии. В настоящее время использование магниевых сплавов в аэрокосмической отрасли увеличивается из-за важности экономии топлива. [40] Продолжаются разработка и испытания новых магниевых сплавов, в частности, Elektron 21, который (в процессе испытаний) доказал свою пригодность для компонентов авиационных двигателей, внутренних частей и планера. [41]Европейское сообщество реализует три проекта по исследованию магния в рамках аэрокосмического приоритета Шести рамочных программ. Недавние разработки в металлургии и производстве позволили магниевым сплавам использовать их в качестве замены алюминия и стальных сплавов в определенных областях применения. [42] [43]

В виде тонких лент магний используется для очистки растворителей ; например, приготовление сверхсухого этанола.

Самолет

  • Компания Wright Aeronautical использовала магниевый картер в авиационном двигателе Wright R-3350 Duplex Cyclone времен Второй мировой войны . Это представляло серьезную проблему для самых ранних моделей тяжелого бомбардировщика Boeing B-29 Superfortress, когда в результате возгорания двигателя в полете загорелся картер двигателя. В результате возгорание достигло температуры 5600 ° F (3100 ° C) и могло оторвать лонжерон крыла от фюзеляжа . [44] [45] [46]

Автомобильная промышленность

Блоки двигателя мотоцикла из сплава магния
  • Mercedes-Benz использовал сплав Elektron в кузове ранней модели Mercedes-Benz 300 SLR ; Эти автомобили участвовали в чемпионате мира по спортивным автомобилям 1955 года, включая победу на Mille Miglia , и в Ле-Мане, где один из них участвовал в катастрофе в Ле-Мане 1955 года, когда на зрителей обрушились горящие осколки электрона.
  • Porsche использовала рамы из магниевого сплава в гонке 917/053 , выигравшей Ле-Ман в 1971 году, и продолжает использовать магниевые сплавы для своих блоков двигателей из-за преимущества в весе.
  • Volkswagen Group уже много лет использует магний в компонентах двигателей. [ необходима цитата ]
  • Mitsubishi Motors использует магний для своих подрулевых лепестков .
  • BMW использовала блоки из магниевого сплава в своем двигателе N52 , в том числе вставку из алюминиевого сплава для стенок цилиндров и рубашек охлаждения, окруженных жаропрочным магниевым сплавом AJ62A. Двигатель использовался во всем мире с 2005 по 2011 год в различных моделях 1, 3, 5, 6 и 7 серий; а также Z4, X1, X3 и X5.
  • Chevrolet использовала магниевый сплав AE44 в Corvette Z06 2006 года .

И AJ62A, и AE44 являются недавними разработками в области жаропрочных магниевых сплавов с низкой ползучестью . Общая стратегия для таких сплавов заключается в образовании интерметаллических выделений на границах зерен , например, путем добавления мишметалла или кальция . [47] Разработка новых сплавов и более низкие затраты, которые делают магний конкурентоспособным по сравнению с алюминием, увеличат количество автомобильных применений.

Электроника

Из-за низкой плотности и хороших механических и электрических свойств магний широко используется для производства мобильных телефонов, портативных и планшетных компьютеров , фотоаппаратов и других электронных компонентов.

Изделия из магния: зажигалка и стружка, точилка, магниевая лента.

Другой

Магний, поскольку он легко доступен и относительно нетоксичен, имеет множество применений:

  • Магний легко воспламеняется, горит при температуре приблизительно 3100 ° C (3370 K; 5610 ° F) [16], а температура самовоспламенения ленты магния составляет приблизительно 473 ° C (746 K; 883 ° F). [48] При горении он излучает интенсивный, яркий белый свет. Высокая температура горения магния делает его полезным инструментом для разжигания аварийных пожаров. Другое использование включает в себя съемку со вспышкой , вспышки, пиротехнику , бенгальские огни фейерверков и трюковые свечи на день рождения. Магний также часто используется для зажигания термитов или других материалов, требующих высокой температуры воспламенения.
    Магниевый поджигатель (в левой руке), используемый с карманным ножом и кремнем для создания искр, которые воспламеняют стружку
  • В виде стружек или лент для приготовления реактивов Гриньяра , используемых в органическом синтезе .
  • В качестве добавки к обычным топливам и при производстве чугуна с шаровидным графитом .
  • В качестве восстановителя для отделения урана и других металлов от их солей .
  • В качестве расходуемого (гальванического) анода для защиты лодок, подземных резервуаров, трубопроводов, подземных сооружений и водонагревателей.
  • Сплавлен цинком для производства цинкового листа, используемого в фотогравировальных пластинах в полиграфической промышленности, стенках сухих аккумуляторных батарей и кровле . [37]
  • Как металл, этот элемент в основном используется в качестве легирующей добавки к алюминию, причем эти алюминиево-магниевые сплавы используются в основном для изготовления банок для напитков , спортивного оборудования, такого как клюшки для гольфа, рыболовные катушки, а также луки и стрелы для стрельбы из лука.
  • Специальные высококачественные автомобильные колеса из магниевого сплава называют « магнитными колесами », хотя этот термин часто неправильно применяют к алюминиевым колесам. Многие производители автомобилей и самолетов изготавливают детали двигателей и кузова из магния.
  • Магниевые батареи были коммерциализированы как первичные батареи и являются активной темой исследований перезаряжаемых батарей .

Меры предосторожности

Воспроизвести медиа
Блок магния, нагретый паяльной лампой до самовозгорания, излучает интенсивный белый свет

Металлический магний и его сплавы могут быть взрывоопасными; они легко воспламеняются в чистом виде в расплавленном состоянии, в виде порошка или ленты. Горящий или расплавленный магний бурно реагирует с водой. При работе с порошкообразным магнием используются защитные очки с защитой для глаз и УФ-фильтры (например, используемые сварщиками), поскольку при сжигании магния образуется ультрафиолетовый свет, который может необратимо повредить сетчатку человеческого глаза. [50]

Магний способен восстанавливать воду и выделять легковоспламеняющийся газообразный водород : [51]

Mg (тв) + 2 H
2
О
(л) → Mg (ОН)2(s) + H
2
(грамм)

Следовательно, вода не может потушить возгорания магния. Образующийся водород усиливает огонь. Сухой песок - эффективное удушающее средство, но только на относительно ровных и плоских поверхностях.

Магний экзотермически реагирует с диоксидом углерода с образованием оксида магния и углерода : [52]

2 мг + CO
2
→ 2 MgO + C (т)

Следовательно, углекислый газ не тушит, а служит топливом для возгорания магния.

Горящий магний можно погасить, используя сухой химический огнетушитель класса D или накрыв огонь песком или магниевым флюсом для удаления его источника воздуха. [53]

Полезные соединения

Соединения магния, прежде всего , оксид магния (MgO) , используются в качестве огнеупорного материала в печи прокладок для производства чугуна , стали , цветные металлы , стекло и цемент . Оксид магния и другие соединения магния также используются в сельскохозяйственной, химической и строительной промышленности. Оксид магния от прокаливания используется в качестве электроизолятора в огнестойких кабелях . [54]

Гидрид магния исследуется как способ хранения водорода.

Магний, вступающий в реакцию с алкилгалогенидом, дает реактив Гриньяра , который является очень полезным инструментом для получения спиртов .

Соли магния входят в состав различных пищевых продуктов , удобрений (магний входит в состав хлорофилла ) и питательных сред для микробов .

Сульфит магния используется при производстве бумаги ( сульфитный процесс ).

Магний фосфат используется для огнестойкой древесины , используемой в строительстве.

Гексафторосиликат магния используется для защиты тканей от моли .

Биологические роли

Механизм действия

Важное взаимодействие между ионами фосфата и магния делает магний незаменимым для основной химии нуклеиновых кислот всех клеток всех известных живых организмов. Более чем 300 ферментам требуются ионы магния для их каталитического действия, включая все ферменты, использующие или синтезирующие АТФ, и те, которые используют другие нуклеотиды для синтеза ДНК и РНК . Молекула АТФ обычно находится в хелате с ионом магния. [55]

Питание

Рацион питания

Примеры источников питания магния ( по часовой стрелке от верхнего левого): отруби кексы , тыквенные семечки , ячмень , гречневая мука , нежирный ванильный йогурт , след смеси , палтус стейки, бараний фасоль , фасоль , соевые бобы и шпинатом

Специи, орехи, злаки , какао и овощи являются богатыми источниками магния. [13] Зеленые листовые овощи, такие как шпинат , также богаты магнием. [56]

Напитки, богатые магнием, - это кофе , чай и какао. [57]

Диетические рекомендации

В Великобритании , то рекомендованные суточные значения для магния являются 300 мг для мужчин и 270 мг для женщин. [58] В США рекомендуемая диета составляет 400 мг для мужчин в возрасте 19–30 лет и 420 мг для пожилых; для женщин 310 мг в возрасте 19–30 лет и 320 мг для пожилых людей. [59]

Дополнение

Доступны многочисленные фармацевтические препараты магния и диетические добавки . В двух исследованиях на людях оксид магния, одна из наиболее распространенных форм в пищевых добавках с магнием из-за высокого содержания магния на вес, был менее биодоступным, чем цитрат , хлорид, лактат или аспартат магния . [60] [61]

Метаболизм

В организме взрослого человека содержится 22–26 граммов магния [13] [62], из которых 60% находится в скелете , 39% внутриклеточно (20% в скелетных мышцах) и 1% внеклеточно. [13] Уровни сыворотки обычно составляют 0,7–1,0 ммоль / л или 1,8–2,4 мэкв / л. Уровни магния в сыворотке могут быть нормальными даже при дефиците внутриклеточного магния. Механизмы поддержания уровня магния в сыворотке крови варьируются в зависимости от абсорбции через желудочно-кишечный тракт и почечной экскреции. Внутриклеточный магний связан с внутриклеточным калием . Повышенный уровень магния снижает уровень кальция [63] и может предотвратить гиперкальциемию или вызвать гипокальциемию в зависимости от исходного уровня. [63]Условия как низкого, так и высокого потребления белка препятствуют абсорбции магния, равно как и количество фосфатов , фитатов и жиров в кишечнике. Непоглощенный диетический магний выводится с калом; абсорбированный магний выводится с мочой и потом. [64]

Обнаружение в сыворотке и плазме

Статус магния можно оценить путем измерения концентрации магния в сыворотке и эритроцитах в сочетании с содержанием магния в моче и кале , но внутривенные тесты с магнием более точны и практичны. [65] Удержание 20% или более введенного количества указывает на дефицит. [66] Нет биомаркер был создан для магния. [67]

Концентрация магния в плазме или сыворотке может контролироваться на предмет эффективности и безопасности у тех, кто получает лекарство терапевтически , для подтверждения диагноза у потенциальных жертв отравления или для помощи в судебно-медицинском расследовании в случае смертельной передозировки. Новорожденные дети матерей, которые получали сульфат магния парентерально во время родов, могут проявлять токсичность при нормальном уровне магния в сыворотке. [68]

Дефицит

Низкий уровень магния в плазме ( гипомагниемия ) является обычным явлением: он обнаруживается у 2,5–15% населения в целом. [69] С 2005 по 2006 год 48 процентов населения США потребляли меньше магния, чем рекомендовано в рекомендуемой диете . [70] Другими причинами являются повышенная почечная или желудочно-кишечная потеря, повышенный внутриклеточный сдвиг и антацидная терапия ингибиторами протонной помпы. Большинство из них протекает бессимптомно, но могут возникать симптомы, относящиеся к нервно-мышечной , сердечно-сосудистой и метаболической дисфункции. [69] Алкоголизм часто связан с дефицитом магния. Хронически низкий уровень магния в сыворотке крови связан с:метаболический синдром , сахарный диабет 2 типа , фасцикуляция и гипертония. [71]

Терапия

  • Внутривенное введение магния рекомендовано в Руководстве ACC / AHA / ESC 2006 по ведению пациентов с желудочковыми аритмиями и предотвращению внезапной сердечной смерти пациентам с желудочковой аритмией, связанной с пуантами torsades , у которых наблюдается синдром удлиненного интервала QT ; и для лечения пациентов с аритмией, вызванной дигоксином. [72]
  • Сульфат магния - внутривенно - используется для лечения преэклампсии и эклампсии . [73] [74]
  • Гипомагниемия, в том числе вызванная алкоголизмом, обратима пероральным или парентеральным введением магния в зависимости от степени дефицита. [75]
  • Имеются ограниченные доказательства того, что добавки с магнием могут играть роль в профилактике и лечении мигрени . [76]

Другие терапевтические применения, отсортированные по типу магниевой соли, включают:

  • Сульфат магния в виде гептагидрата, называемого английской солью, используется в качестве соли для ванн , слабительного средства и хорошо растворимого удобрения . [77]
  • Гидроксид магния , взвешенный в воде, используется в молоке как антациды магнезии и слабительные средства .
  • Хлорид , оксид , глюконат , малат , оротат , глицинат, аскорбат и цитрат магния используются в качестве пероральных добавок магния.
  • Магний борат , магний салицилат , и сульфат магния используется в качестве антисептиков .
  • Бромид магния используется как мягкое седативное средство (это действие связано с бромидом , а не магнием).
  • Стеарат магния представляет собой легковоспламеняющийся белый порошок со смазочными свойствами. В фармацевтической технологии он используется в фармакологическом производстве для предотвращения прилипания таблеток к оборудованию при прессовании ингредиентов в форму таблеток.
  • Порошок карбоната магния используется спортсменами, такими как гимнасты , тяжелоатлеты и альпинисты, для устранения пота ладоней, предотвращения прилипания и улучшения сцепления с гимнастическими предметами, подъемными перекладинами и скалолазанием.

Передозировка

Передозировка из пищевых источников в одиночку маловероятно , потому что избыток магния в крови быстро фильтруются в почках , [69] и передозировка, скорее всего , в присутствии нарушенной функцией почек. Несмотря на это, мегадозотерапия привела к смерти маленького ребенка [78] и тяжелой гипермагниемии у женщины [79] и молодой девушки [80] , у которых были здоровые почки. Наиболее частые симптомы передозировки - тошнота , рвота и диарея ; другие симптомы включают гипотонию , спутанность сознания, замедленное сердцебиение и дыхание.частота, дефицит других минералов, кома , сердечная аритмия и смерть от остановки сердца . [63]

Функция в растениях

Растениям необходим магний для синтеза хлорофилла , необходимого для фотосинтеза . Магний в центре порфиринового кольца в хлорофилле действует так же, как железо в центре порфиринового кольца в геме . Дефицит магния в растениях вызывает в конце сезона пожелтение между жилками листьев, особенно на старых листьях, и может быть исправлено путем внесения в почву эпсомской соли (которая быстро выщелачивается ) или измельченного доломитового известняка .

Смотрите также

  • Список стран по производству магния
  • Магниевое масло

Рекомендации

  1. Рамбл, стр. 4,61
  2. ^ Бернат, П.Ф .; Блэк, Дж. Х. и Браулт, Дж. У. (1985). «Спектр гидрида магния» (PDF) . Астрофизический журнал . 298 : 375. Bibcode : 1985ApJ ... 298..375B . DOI : 10.1086 / 163620 .
  3. Рамбл, стр. 12,135
  4. Рамбл, стр. 12,137
  5. Рамбл, стр. 12,28
  6. Рамбл, стр. 4,70
  7. ^ Gschneider, К. (1964). Физические свойства и взаимосвязь металлических и полуметаллических элементов . Физика твердого тела. 16 . п. 308. DOI : 10.1016 / S0081-1947 (08) 60518-4 . ISBN 9780126077162.
  8. ^ a b c Рамбл, стр. 4,19
  9. ^ Housecroft, CE; Шарп, AG (2008). Неорганическая химия (3-е изд.). Прентис Холл. С. 305–06. ISBN 978-0-13-175553-6.
  10. ^ Эш, Рассел (2005). Топ-10 всего за 2006 год: полная книга списков . Dk Pub. ISBN 978-0-7566-1321-1. Архивировано из оригинала 5 октября 2006 года.
  11. ^ a b «Изобилие и форма самых распространенных элементов в континентальной коре Земли» (PDF) . Проверено 15 февраля 2008 года . Cite journal requires |journal= (help)
  12. ^ Anthoni, J Floor (2006). «Химический состав морской воды» . seafriends.org.nz .
  13. ^ a b c d e «Информационный бюллетень о диетических добавках: магний» . Управление диетических добавок Национального института здоровья США. 11 февраля 2016 . Проверено 13 октября +2016 .
  14. ^ Sandlöbes, S .; Friák, M .; Korte-Kerzel, S .; Pei, Z .; Neugebauer, J .; Раабе, Д. (2017). «Магниевый сплав, не содержащий редкоземельных элементов, с повышенной собственной пластичностью» . Научные отчеты . 7 (1): 10458. Bibcode : 2017NatSR ... 710458S . DOI : 10.1038 / s41598-017-10384-0 . PMC 5585333 . PMID 28874798 .  
  15. ^ Цзэн, Чжоран; Не, Цзянь-Фэн; Сюй, Ши-Вэй; Эй Джей Дэвис, Крис; Бирбилис, Ник (2017). «Суперформируемый чистый магний при комнатной температуре» . Nature Communications . 8 (1): 972. Bibcode : 2017NatCo ... 8..972Z . DOI : 10.1038 / s41467-017-01330-9 . PMC 5715137 . PMID 29042555 .  
  16. ^ a b Dreizin, Эдвард Л .; Берман, Чарльз Х. и Вичензи, Эдвард П. (2000). «Конденсированные модификации при горении частиц магния на воздухе». Scripta Materialia . 122 (1–2): 30–42. CiteSeerX 10.1.1.488.2456 . DOI : 10.1016 / S0010-2180 (00) 00101-2 . 
  17. ^ Справочник DOE - Учебник по самопроизвольному нагреву и пирофорности . Министерство энергетики США . Декабрь 1994. с. 20. DOE-HDBK-1081-94. Архивировано из оригинального 15 апреля 2012 года . Проверено 21 декабря 2011 года .
  18. ^ Hannavy, Джон (2013). Энциклопедия фотографии девятнадцатого века . Рутледж. п. 84. ISBN 978-1135873271.
  19. ^ Scientific American: Дополнение . 48 . Манн и компания. 1899. с. 20035.
  20. ^ Рекламный щит . Nielsen Business Media, Inc. 1974. стр. 20 .
  21. ^ Альтман, Рик (2007). Звук немого кино . Издательство Колумбийского университета. п. 41. ISBN 978-0231116633.
  22. ^ Линдси, Дэвид (2005). Безумие в процессе становления: триумфальный взлет и безвременное падение американских изобретателей шоу . iUniverse. п. 210. ISBN 978-0595347667.
  23. ^ Маккормик, Джон; Пратасик, Бенни (2005). Популярный театр кукол в Европе, 1800–1914 . Издательство Кембриджского университета. п. 106. ISBN 978-0521616157.
  24. ^ a b c d e Додсон, Брайан (29 августа 2013 г.). «Прорыв в производстве нержавеющего магния - хорошие перспективы для обрабатывающей промышленности» . Gizmag.com . Проверено 29 августа 2013 года .
  25. ^ Birbilis, N .; Уильямс, G .; Гусиева, К .; Samaniego, A .; Гибсон, Массачусетс; МакМюррей, HN (2013). «Отравление коррозией магнием». Электрохимические коммуникации . 34 : 295–298. DOI : 10.1016 / j.elecom.2013.07.021 .
  26. ^ Czerwinski, Франк. «Контроль возгорания и воспламеняемости магния для аэрокосмической промышленности». Наука о коррозии 86 (2014): 1-16.
  27. ^ Брей, Э. Ли (февраль 2019) Металлический магний . Сводки по минеральным ресурсам, Геологическая служба США
  28. ^ «Обзор магния» . Китайская магниевая корпорация . Дата обращения 8 мая 2013 .
  29. ^ Пал, Удай Б .; Пауэлл, Адам С. (2007). «Использование твердооксидно-мембранной технологии в электрометаллургии». JOM . 59 (5): 44–49. Bibcode : 2007JOM .... 59e..44P . DOI : 10.1007 / s11837-007-0064-х . S2CID 97971162 . 
  30. ^ Derezinski, Стив (12 мая 2011). «Электролиз магния с твердой оксидной мембраной (SOM): масштабные исследования и разработки для легких транспортных средств» (PDF) . MOxST. Архивировано из оригинального (PDF) 13 ноября 2013 года . Проверено 27 мая 2013 года .
  31. Варди, Натан. «Человек со многими врагами» . Forbes . Проверено 30 января 2021 года .
  32. ^ «Магний: историческая справка» . webelements.com . Проверено 9 октября 2014 .
  33. ^ languagehat (28 мая 2005 г.). «МАГНИТ» . languagehat.com . Проверено 18 июня 2020 .
  34. Эйнсворт, Стив (1 июня 2013 г.). «Глубокая ванна Эпсома». Медсестра по рецепту . 11 (6): 269. DOI : 10,12968 / npre.2013.11.6.269 .
  35. ^ a b Дэви, Х. (1808). «Электрохимические исследования разложения земли; с наблюдениями за металлами, полученными из щелочноземельных металлов, и за амальгамой, полученной из аммиака» . Философские труды Лондонского королевского общества . 98 : 333–370. Bibcode : 1808RSPT ... 98..333D . DOI : 10.1098 / rstl.1808.0023 . JSTOR 107302 . 
  36. ^ Сигал, Дэвид (2017). Материалы для 21 века . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0192526090.
  37. ^ Б Бейкер, Хью ДР; Avedesian, Майкл (1999). Магний и магниевые сплавы . Парк материалов, Огайо: информационное общество материалов. п. 4. ISBN 978-0871706577.
  38. ^ Ketil Амундсен; Terje Kr. Ауне; Пер Бакке; Ханс Р. Эклунд; Johanna Ö. Хаагенсен; Карлос Николас; и другие. (2002). «Магний». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a15_559 . ISBN 978-3527306732.
  39. ^ «Исследователи UCLA создают сверхпрочный металлический магний» . ucla.edu.
  40. ^ Aghion, E .; Бронфин, Б. (2000). «Развитие магниевых сплавов к 21 веку». Форум по материаловедению . 350–351: 19–30. DOI : 10,4028 / www.scientific.net / MSF.350-351.19 . S2CID 138429749 . 
  41. ^ Bronfin, B .; и другие. (2007). «Спецификация Электрон 21». В Kainer, Карл (ред.). Магний: Материалы 7-й Международной конференции по магниевым сплавам и их применению . Вайнхайм, Германия: Wiley. п. 23. ISBN 978-3527317646.
  42. Шу, Донг Вэй и Ирам Раза Ахмад. «Магниевые сплавы: альтернатива алюминию в конструкциях». В Advanced Materials Research, vol. 168, стр. 1631-1635. Trans Tech Publications Ltd, 2011 г.
  43. ^ Магниевый сплав как более легкая альтернатива алюминиевому сплаву , Phys.org, 29 ноября 2017 г.
  44. ^ Dreizin, Эдвард Л .; Берман, Чарльз Х .; Вичензи, Эдвард П. (2000). «Конденсированные модификации при горении частиц магния на воздухе». Scripta Materialia . 122 (1–2): 30–42. CiteSeerX 10.1.1.488.2456 . DOI : 10.1016 / S0010-2180 (00) 00101-2 . 
  45. Дорр, Роберт Ф. (15 сентября 2012 г.). Миссия в Токио: американские летчики, которые повели войну в самое сердце Японии . С. 40–41. ISBN 978-1610586634.
  46. ^ Журнал AAHS . 44–45. Американское историческое авиационное общество. 1999 г.
  47. Луо, Алан А. и Пауэлл, Боб Р. (2001). «Ползучесть при растяжении и сжатии сплавов на основе магния, алюминия и кальция» (PDF) . Лаборатория материалов и процессов, Центр исследований и разработок General Motors. Архивировано из оригинального (PDF) 28 сентября 2007 года . Проверено 21 августа 2007 года . Cite journal requires |journal= (help)
  48. ^ «Магний (порошок)» . Международная программа химической безопасности (IPCS) . IPCS INCHEM. Апрель 2000 . Проверено 21 декабря 2011 года .
  49. ^ Магний . Сигма Олдрич
  50. ^ "Безопасность науки: Глава 8" . Правительство Манитобы . Проверено 21 августа 2007 года .
  51. ^ «Химия: Таблица Менделеева: магний: данные химической реакции» . webelements.com . Источник +26 Июня 2006 .
  52. ^ «Реакция между магнием и CO 2 » . Университет Пердью . Дата обращения 15 июня 2016 .
  53. ^ Кот, Артур Э. (2003). Эксплуатация систем противопожарной защиты . Джонс и Бартлетт Обучение. п. 667. ISBN 978-0877655848.
  54. ^ Линсли, Тревор (2011). «Свойства проводников и изоляторов». Основные электромонтажные работы . п. 362. ISBN. 978-0080966281.
  55. Перейти ↑ Romani, Andrea, MP (2013). «Глава 3. Магний в здоровье и болезнях». В Астрид Сигель; Гельмут Сигель; Роланд К.О. Сигель (ред.). Взаимосвязь между ионами эссенциальных металлов и болезнями человека . Ионы металлов в науках о жизни. 13 . Springer. С. 49–79. DOI : 10.1007 / 978-94-007-7500-8_3 . ISBN 978-94-007-7499-5. PMID  24470089 .
  56. ^ «Магний в диете» . MedlinePlus, Национальная медицинская библиотека США, Национальные институты здравоохранения. 2 февраля 2016 . Проверено 13 октября +2016 .
  57. ^ Gropper, Sareen S .; Смит, Джек Л .; Карр, Тимоти П. (5 октября 2016 г.). Продвинутое питание и метаболизм человека . Cengage Learning. ISBN 978-1-337-51421-7.
  58. ^ «Витамины и минералы - Прочее - Выбор NHS» . Nhs.uk. 26 ноября 2012 . Проверено 19 сентября 2013 года .
  59. ^ «Магний» , стр. 190–249 в «Диетические рекомендуемые дозы кальция, фосфора, магния, витамина D и фторида». Национальная академия прессы. 1997 г.
  60. ^ Фироз М; Грабер М (2001). «Биодоступность коммерческих препаратов магния в США». Magnes Res . 14 (4): 257–262. PMID 11794633 . 
  61. ^ Линдберг JS; Зобиц ММ; Пойндекстер JR; Пак CY (1990). «Биодоступность магния из цитрата магния и оксида магния». J Am Coll Nutr . 9 (1): 48–55. DOI : 10.1080 / 07315724.1990.10720349 . PMID 2407766 . 
  62. ^ Сари NE, Mervaala E, Karppanen H, Khawaja JA, Lewenstam A (апрель 2000). «Магний. Обновленная информация о физиологических, клинических и аналитических аспектах». Clin Chim Acta . 294 (1-2): 1-26. DOI : 10.1016 / S0009-8981 (99) 00258-2 . PMID 10727669 . 
  63. ^ a b c «Магний» . Umm.edu . Медицинский центр Университета Мэриленда. 7 мая 2013 г. Архивировано из оригинала 16 февраля 2017 года . Проверено 19 сентября 2013 года .
  64. ^ Вестер ПО (1987). «Магний». Являюсь. J. Clin. Nutr . 45 (5 Suppl): 1305–1312. DOI : 10.1093 / ajcn / 45.5.1305 . PMID 3578120 . 
  65. ^ Arnaud MJ (2008). «Обновленная информация об оценке магниевого статуса» . Br. J. Nutr . 99 Приложение 3: S24 – S36. DOI : 10.1017 / S000711450800682X . PMID 18598586 . 
  66. ^ Роб PM; Дик К; Блей Н; Сейферт Т; Brinckmann C; Höllriegel V; и другие. (1999). «Можно ли действительно измерить дефицит магния с помощью краткосрочного теста на загрузку магния?» . J. Intern. Med . 246 (4): 373–378. DOI : 10.1046 / j.1365-2796.1999.00580.x . PMID 10583708 . S2CID 6734801 .  
  67. Перейти ↑ Franz KB (2004). «Функциональный биологический маркер необходим для диагностики дефицита магния». J Am Coll Nutr . 23 (6): 738S – 741S. DOI : 10.1080 / 07315724.2004.10719418 . PMID 15637224 . S2CID 37427458 .  
  68. ^ BASELT, R. (2008). Удаление токсичных наркотиков и химических веществ в человеке (8-е изд.). Биомедицинские публикации. С. 875–877. ISBN 978-0962652370.
  69. ^ a b c Аюк Дж .; Gittoes NJ (март 2014 г.). «Современный взгляд на клиническую значимость гомеостаза магния». Анналы клинической биохимии . 51 (2): 179–188. DOI : 10.1177 / 0004563213517628 . PMID 24402002 . S2CID 21441840 .  
  70. ^ Rosanoff, Андреа; Уивер, Конни М; Грубый, Роберт К. (март 2012 г.). «Неоптимальный статус магния в Соединенных Штатах: недооцениваются ли последствия для здоровья?» (PDF) . Обзоры питания . 70 (3): 153–164. DOI : 10.1111 / j.1753-4887.2011.00465.x . PMID 22364157 .  
  71. ^ Гейгер H; Ваннер С. (2012). «Магний в болезни» (PDF) . Clin почки J . 5 (Приложение 1): i25 – i38. DOI : 10.1093 / ndtplus / sfr165 . PMC 4455821 . PMID 26069818 .   
  72. ^ Zipes DP; Camm AJ; Borggrefe M; и другие. (2012). "Руководство ACC / AHA / ESC 2006 г. по ведению пациентов с желудочковой аритмией и профилактике внезапной сердечной смерти: отчет Целевой группы Американского колледжа кардиологов / Американской кардиологической ассоциации и Комитета по практическим рекомендациям Европейского общества кардиологов (письменный комитет для разработки рекомендаций по ведению пациентов с желудочковой аритмией и профилактике внезапной сердечной смерти): разработан в сотрудничестве с Европейской ассоциацией сердечного ритма и Обществом сердечного ритма » . Тираж . 114 (10): e385 – e484. DOI : 10.1161 / CIRCULATIONAHA.106.178233 . PMID 16935995 . 
  73. ^ Джеймс MF (2010). «Магний в акушерстве». Лучшая практика Res Clin Obstet Gynaecol . 24 (3): 327–337. DOI : 10.1016 / j.bpobgyn.2009.11.004 . PMID 20005782 . 
  74. ^ Эйзер, AG; Чиполла, MJ (2009). «Сульфат магния для лечения эклампсии: краткий обзор» . Инсульт . 40 (4): 1169–1175. DOI : 10.1161 / STROKEAHA.108.527788 . PMC 2663594 . PMID 19211496 .  
  75. Перейти ↑ Giannini, AJ (1997). Наркотики злоупотребления (второе изд.). Лос-Анджелес: ISBN компании Physician Management Information Co. 978-0874894998.
  76. ^ Teigen л, Боес CJ (2014). «Основанный на фактах обзор пероральных добавок магния в профилактическом лечении мигрени». Цефалгия (обзор). 35 (10): 912–922. DOI : 10.1177 / 0333102414564891 . PMID 25533715 . S2CID 25398410 . Существует множество доказательств, демонстрирующих связь между статусом магния и мигренью. Магний, вероятно, играет роль в развитии мигрени на биохимическом уровне, но роль пероральных добавок магния в профилактике и лечении мигрени еще предстоит полностью выяснить. В настоящее время количество доказательств в пользу перорального приема магния ограничено.  
  77. ^ Говарикер, Васант; Кришнамурти, вице-президент; Говарикер, Судха; Дханоркар, Маник; Паранджапе, Кальяни (8 апреля 2009 г.). Энциклопедия удобрений . п. 224. ISBN 978-0470431764.
  78. ^ Макгуайр, Джон; Кулкарни, Мона Шах; Баден, Харрис (февраль 2000 г.). «Смертельная гипермагниемия у ребенка, получавшего мегавитаминную / мегаминеральную терапию» . Педиатрия . 105 (2): E18. DOI : 10.1542 / peds.105.2.e18 . PMID 10654978 . Дата обращения 1 февраля 2017 . 
  79. ^ Контани М; Hara A; Охта S; Икеда Т (2005). «Гипермагниемия, вызванная массивным приемом катарсиса у пожилой женщины без ранее существовавшей почечной дисфункции» . Междунар. Med . 44 (5): 448–452. DOI : 10.2169 / internalmedicine.44.448 . PMID 15942092 . 
  80. ^ Куцал, Эбру; Айдемир, Джумхур; Элдес, Нилуфер; Демирель, Фатьма; Полат, Реджеп; Таспынар, Озан; Кулах, Эйюп (февраль 2000 г.). «Тяжелая гипермагниемия в результате чрезмерного проглатывания катарсиса у ребенка без почечной недостаточности». Педиатрия . 205 (2): 570–572. DOI : 10,1097 / PEC.0b013e31812eef1c . PMID 17726419 . 

Цитированные источники

  • Рамбл, Джон Р., изд. (2018). CRC Справочник по химии и физике (99-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . ISBN 978-1-1385-6163-2.

внешняя ссылка

  • Магний в Периодической таблице видео (Ноттингемский университет)
  • Подкаст «Химия в своем элементе» (MP3) от Королевского химического общества « Мир химии : магний»
  • «Магний - универсальный и часто упускаемый из виду элемент: новые перспективы с упором на хроническую болезнь почек» . Clin почки J . 5 (Приложение 1). Февраль 2012 г.