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Magnesium

Magnesium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Mg (Alchemie: ⚩) und der Ordnungszahl 12. Im Periodensystem der Elemente steht es in der zweiten Hauptgruppe bzw. der 2. IUPAC-Gruppe und gehört damit zu den Erdalkalimetallen.

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Magnesium, Mg, 12
Elementkategorie Erdalkalimetalle
Gruppe, Periode, Block 2, 3, s
Aussehen silbrig weiß
CAS-Nummer

EG-Nummer 231-104-6
ECHA-InfoCard
ATC-Code

A12

Massenanteil an der Erdhülle 1,94 %
Atomar
Atommasse 24,305 (24,304 – 24,307) u
Atomradius (berechnet) 150 (145) pm
Kovalenter Radius 141 pm
Van-der-Waals-Radius 173 pm
Elektronenkonfiguration [Ne] 3s2
1. Ionisierungsenergie 7.646236(4) eV737.75 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 15.035271(6) eV1450.68 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 80.1436(6) eV7732.68 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie 109.2654(12) eV10542.51 kJ/mol
5. Ionisierungsenergie 141.33(3) eV13636 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 1,738 g/cm3 (20 °C)
Mohshärte 2,5
Magnetismus paramagnetisch (Χm = 1,2 · 10−5)
Schmelzpunkt 923 K (650 °C)
Siedepunkt 1383 K (1110 °C)
Molares Volumen 14,00 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungswärme 132 kJ/mol
Schmelzwärme 8,7 kJ·mol−1
Schallgeschwindigkeit 4602 m·s−1 bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität 1023 J·kg−1·K−1
Austrittsarbeit 3,66 eV
Elektrische Leitfähigkeit 22,7 · 106 A·V−1·m−1
Wärmeleitfähigkeit 160 W·m−1·K−1
Chemisch
Oxidationszustände 1, 2
Normalpotential −2,372 V (Mg2+ + 2 e → Mg)
Elektronegativität 1,31 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
23Mg
{syn.} 11,317 s ε 4,057 23Na
24Mg
78,99 % Stabil
25Mg
10,00 % Stabil
26Mg
11,01 % Stabil
27Mg
{syn.} 9,458 min β 2,610 27Al
28Mg
{syn.} 20,91 h β 1,832 28Al
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Spin-
Quanten-
zahl I
γ in
rad·T−1·s−1
Er (1H) fL bei
B = 4,7 T
in MHz
25Mg −5/2 0−1,639 · 107 0,002682 012,26
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert

Pulver

Gefahr

H- und P-Sätze H:260​‐​250
P:222​‐​223​‐​231+232​‐​370+378​‐​422
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Magnesium ist eines der zehn häufigsten Elemente der Erdkruste. Es kommt in zahlreichen Mineralen sowie im Blattgrün der Pflanzen vor.

Inhaltsverzeichnis

Antoine Bussy, erster Hersteller reinen Magnesiums, wenn auch nur in kleinen Mengen

Die Herkunft der Elementbezeichnung wird in der Literatur unterschiedlich dargestellt:

  • von altgriechischμαγνησία λίθος in der Bedeutung „Magnetstein“,
  • von Magnisia, einem Gebiet im östlichen Griechenland,
  • von Magnesia, einer Stadt in Kleinasien auf dem Gebiet der heutigen Türkei.

Allerdings scheinen alle angegebenen Herleitungen etymologisch wiederum von den Magneten bzw. deren eponymen Heros Magnes herzustammen.

Magnesiumverbindungen waren schon Jahrhunderte vor der Herstellung elementaren Magnesiums bekannt und in Gebrauch. Magnesia alba bezeichnete Magnesiumcarbonat, während Magnesia der gebräuchliche Name für Magnesiumoxid war.

Der schottische Physiker und Chemiker Joseph Black war der erste, der Magnesiumverbindungen im 18. Jahrhundert systematisch untersuchte. 1755 erkannte er in seinem Werk De humore acido a cibis orto et Magnesia alba den Unterschied zwischen Kalk (Calciumcarbonat) und Magnesia alba (Magnesiumcarbonat), die zu dieser Zeit oft verwechselt wurden. Er fasste Magnesia alba als Carbonat eines neuen Elements auf. Deswegen wird Black oft als Entdecker des Magnesiums genannt, obwohl er nie elementares Magnesium darstellte.

1808 gewann Sir Humphry Davy Magnesium durch Elektrolyse angefeuchteten Magnesiumhydroxids mit Hilfe einer Voltaschen Säule – allerdings nicht in reiner Form, sondern als Amalgam, da er mit einer Kathode aus Quecksilber arbeitete. So zeigte er, dass Magnesia das Oxid eines neuen Metalls ist, das er zunächst Magnium nannte.

1828 gelang es dem französischen Chemiker Antoine Bussy durch das Erhitzen von trockenem Magnesiumchlorid mit Kalium als Reduktionsmittel, geringe Mengen von reinem Magnesium darzustellen. 1833 stellte Michael Faraday als erster Magnesium durch die Elektrolyse von geschmolzenem Magnesiumchlorid her. Basierend auf diesen Versuchen arbeitete der deutsche Chemiker Robert Wilhelm Bunsen in den 1840er und 1850er Jahren an Verfahren zur Herstellung von Magnesium durch Elektrolyse von Salzschmelzen mit Hilfe des von ihm entwickelten Bunsenelements. 1852 entwickelte er eine Elektrolysezelle zur Herstellung größerer Mengen von Magnesium aus geschmolzenem, wasserfreien Magnesiumchlorid. Dieses Verfahren ist bis heute zur Gewinnung von Magnesium bevorzugt.

Die technische Erzeugung von Magnesium begann 1857 in Frankreich nach einem Verfahren von Henri Etienne Sainte-Claire Deville und H. Caron. Beim sogenannten Deville-Caron-Prozess wird ein Gemisch aus wasserfreiem Magnesiumchlorid und Calciumfluorid mit Natrium reduziert. In England begann die Firma Johnson Matthey um 1860 mit der Magnesiumherstellung nach einem ähnlichen Verfahren. Aufgrund von Fabrikationsschwierigkeiten blieben diese frühen Unternehmungen allerdings unwirtschaftlich.

Weißer Dolomit und gelblicher Magnesit
Blauer und roter Spinell

Magnesium kommt in der Natur wegen seiner Reaktionsfreudigkeit nicht in elementarer Form vor. Als Mineral tritt es überwiegend in Form von Carbonaten, Silicaten, Chloriden und Sulfaten auf. In Form von Dolomit ist ein Magnesiummineral sogar gebirgsbildend, so z. B. in den Dolomiten.

Die wichtigsten Mineralien sind Dolomit CaMg(CO3)2, Magnesit (Bitterspat) MgCO3, Olivin (Mg, Fe)2 [SiO4], Enstatit MgSiO3 und Kieserit MgSO4 · H2O.

Andere Mineralien sind:

In Wasser gelöst, verursacht es zusammen mit dem Calcium die Wasserhärte. Im Meerwasser ist es zu mehr als 1 kg/m³ enthalten.

Stapeln von (noch heißen) Magnesiumbarren

Die Gewinnung von Magnesium erfolgt vorwiegend über zwei Wege:

Der Pidgeon-Prozess ist heute der bedeutendste Herstellungsprozess und wird hauptsächlich in China verwendet.

88 % der weltweiten Magnesiumproduktion findet in China statt, dort wurden 2015 ca. 800.000 t Magnesiummetall produziert. Danach folgen mit jeweils nur wenigen Prozent Marktanteil Russland, Israel und Kasachstan.

Bei der Produktion von 1 kg Magnesium durch den Pidgeon-Prozess entstehen Treibhausgase mit einem CO2-Äquivalent von etwa 31 kg (zum Vergleich: Für 1 kg Stahl entstehen zwischen 0,5 und 2 kg CO2-Äquivalente).

Obwohl Magnesium in mehr als 60 Mineralien enthalten ist, sind nur Dolomit, Magnesit, Brucit, Carnallit, Talk und Olivin von kommerzieller Bedeutung.

Das Mg2+-Kation ist das im Meerwasser am zweithäufigsten vorkommende Kation, was Meerwasser und Meersalz zu attraktiven kommerziellen Quellen für Magnesium macht. Um es zu extrahieren, wird Calciumhydroxid zu Meerwasser gegeben, um einen Niederschlag aus Magnesiumhydroxid zu bilden.

M g C l 2 + C a ( O H ) 2 M g ( O H ) 2 + C a C l 2 {\displaystyle \mathrm {MgCl_{2}+Ca(OH)_{2}\longrightarrow Mg(OH)_{2}+CaCl_{2}} }

Magnesiumhydroxid (Brucit) ist wasserunlöslich und kann abfiltriert und mit Salzsäure zu konzentriertem Magnesiumchlorid umgesetzt werden.

M g ( O H ) 2 + 2 H C l M g C l 2 + 2 H 2 O {\displaystyle \mathrm {Mg(OH)_{2}+2\ HCl\longrightarrow \ MgCl_{2}+2\ H_{2}O} }

Durch Elektrolyse entsteht aus Magnesiumchlorid Magnesium.

Das feste, silbrig glänzende Leichtmetall Magnesium ist etwa ein Drittel leichter als Aluminium. Reinmagnesium hat eine geringe Festigkeit und Härte. Sein E-Modul liegt bei etwa 45 GPa. An Luft überzieht sich Magnesium mit einer Oxidschicht, die im Gegensatz zu Aluminium nicht vollständig deckend ist. Grund dafür ist, dass das Magnesiumoxid ein geringeres Molvolumen als Magnesium selbst hat (MgO: 10,96 cm3/mol, Mg: 13,96 cm3/mol); s. Pilling-Bedworth-Verhältnis.

Dünne Bänder oder Folien lassen sich leicht entzünden. Es verbrennt an der Luft mit einer grellweißen Flamme zu Magnesiumoxid MgO und wenig Magnesiumnitrid Mg3N2. Frisch hergestelltes Magnesiumpulver kann sich an der Luft bis zur Selbstentzündung erwärmen. Gefährliche Reaktionen sind bei höheren Temperaturen, das heißt besonders bei Schmelzflüssigem zu erwarten. Auch in vielen Oxiden wie Kohlenstoffmonoxid, Stickoxid und Schwefeldioxid verbrennt Magnesium.

Mit Wasser reagiert Magnesium unter Bildung von Wasserstoff:

M g + 2 H 2 O M g ( O H ) 2 + H 2 {\displaystyle \mathrm {Mg\ +\ 2\ H_{2}O\ \longrightarrow \ Mg(OH)_{2}\ +\ H_{2}} }
Reaktion von Magnesium mit Wasser

Dabei bildet sich ein schwer löslicher Überzug aus Magnesiumhydroxid, der die Reaktion weitgehend zum Erliegen bringt (Passivierung). Schon schwache Säuren, wie beispielsweise Ammoniumsalze, genügen um die Hydroxidschicht zu lösen, da sie die Hydroxidionen zu Wasser umsetzen und sich lösliche Salze bilden. Ohne Passivierung verläuft die exotherme Reaktion heftig; je feiner der Magnesiumstaub, desto heftiger. Mit Luft bildet der freigesetzte Wasserstoff leicht ein explosionsfähiges Gemisch (Knallgas).

Magnesium reagiert mit Kohlenstoffdioxid exotherm unter Bildung von Magnesiumoxid und Kohlenstoff:

2 M g + C O 2 2 M g O + C {\displaystyle \mathrm {2\ Mg+CO_{2}\longrightarrow 2\ MgO+C} }

Reaktion von Magnesium mit Kohlenstoffdioxid

Daher löscht Kohlendioxid Magnesiumbrände nicht, sondern befeuert sie.

Gegen Fluorwasserstoffsäure und Basen ist es im Gegensatz zum Aluminium relativ beständig. Grund dafür ist die geringe Löslichkeit des als Überzug gebildeten Magnesiumfluorids (MgF2), die eine weitere Bildung von Mg(OH)3-Ionen verhindern.

Es sind insgesamt 21 Isotope zwischen 19Mg und 40Mg des Magnesiums bekannt. Von diesen sind drei, die Isotope 24Mg, 25Mg und 26Mg stabil und kommen in der Natur vor. Das Isotop mit dem größeren Anteil an der natürlichen Isotopenzusammensetzung ist 24Mg mit 78,99 %, 25Mg hat einen Anteil von 10,0 % und 26Mg von 11,01 %. Die langlebigsten instabilen Isotope sind 28Mg, das mit einer Halbwertszeit von 20,915 Stunden unter Betazerfall in 28Al übergeht und 27Mg, das mit einer Halbwertszeit von 9,435 Minuten ebenfalls unter Betazerfall zu 27Al zerfällt. Alle anderen Isotope haben nur kurze Halbwertszeiten von Sekunden oder Millisekunden.

Metallisches Magnesium

Ein Stab aus Magnesium
Produkte aus Magnesium und Magnesiumlegierungen

Magnesiumpulver und -draht wird in Brandsätzen, -bomben und Leuchtmunition, früher auch als Blitzlichtpulver verwendet. Häufig dienen Magnesiumstäbe als Opferanoden, die Teile aus edleren Metallen vor Korrosion schützen.

In der Metallurgie findet Magnesium vielseitige Verwendung,

Magnesium ist Basis einer Gruppe genormter Leichtlegierungen für den Bau von Luft- und Kraftfahrzeugen (deren Schmelzen benötigen eine Abdeckschicht aus geschmolzenem Magnesiumchlorid zum Schutz vor Luftzutritt und Oxidation, s. Schmelzebehandlung), siehe auch Elektron (Werkstoff)

Eine weitere Anwendung sind Fackeln, die unter Wasser brennen.

In der organischen Chemie wird es zur Herstellung von Grignard-Verbindungen genutzt.

Weil sich Magnesium sehr leicht entzündet, wird es auch als Feuerzeug verwendet, dass auch unter widrigen Umständen funktioniert. Die als Fire Starter Kits vertriebenen Magnesiumblöcke werden mit einem Zündstein geliefert, dessen Abrieb sich an der Luft spontan entzündet. Die Prozedur ähnelt der seit der Steinzeit üblichen Methode, ein Feuer mit Feuerstein und Zunder anzuzünden, wobei das Magnesium die Rolle des Zunders übernimmt. Zunächst werden mit einem Messer Späne vom Magnesiumblock abgeschabt und auf oder unter dem eigentlichen Brennmaterial platziert. Anschließend werden durch Schaben am Zündstein (z. B. mit dem Rücken des Messers) Funken möglichst nahe an den Magnesiumspänen erzeugt, um diese zu entzünden.

Magnesiumlegierungen

Die wichtigste Eigenschaft von Magnesiumlegierungen, die ihnen gegenüber Aluminium und seinen Legierungen zu Bedeutung verholfen hat, ist der mit ihnen mögliche Leichtbau. Mit einer Dichte von rund 1,75 g/cm³ ist der Unterschied zu Aluminiumleichtbau mit einer Dichte um 2,75 g/cm³ deutlich. Hinzu kommt, dass der Schmelzbereich zwischen 430 und 630 °C, also energiesparend niedriger liegt. Die mechanischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Härte liegen jedoch deutlich tiefer als bei Aluminiumlegierungen. Die niedere Dichte machte Magnesium schon früh für mobile Anwendungen interessant. Die erste Großanwendung fand schon vor dem Ersten Weltkrieg beim Bau des Gerüstes für die starren Zeppelinluftschiffe statt. In Kraftfahrzeugen nutzte man Magnesiumlegierungen zur Herstellung von Gehäuseteilen sowie zur Herstellung von Felgen für Mobile aller Art. Nach 1930 verwendete man Magnesiumlegierungen zunehmend im Flugzeugbau, denn die mit ihnen möglichen Gewichtseinsparungen, erlaubten energieeffizientere Flüge wie auch höhere Zuladung. All dies führte zu einem raschen Ausbau der Magnesiumerzeugung in Deutschland (Elektron aus der Chemischen Fabrik Griesheim) und nach 1940 auch in den USA. „Elektron“ wurde unmittelbar nach Produktionsanlauf zum markenrechtlich geschützten Namen für die ersten Magnesiumlegierungen.

Andere Verwendungsmöglichkeiten für Magnesiumguss boten sich im Zuge der technischen Entwicklung an, teils kriegsbedingt, teils konstruktiv vorausschauend und zugleich die Legierungen optimierend. Als Werkstoffe auf Magnesiumbasis wurden die Legierungen Mg-Al-, Mg-Mn-, Mg-Si-, Mg-Zn- und schließlich Mg-Al-Zn-Legierungen entwickelt.

Zylinderblock eines BMW-Serie-N52-Motors. Die Außenzonen sind aus Magnesium.

Die Getriebegehäuse des VW Käfers wurde in Millionenauflage aus einer Mg-Si-Legierung gegossen. Heute werden Magnesiumlegierungen nicht allein unter dem Gesichtspunkt Gewichtsersparnis verwendet, sondern sie zeichnen sich zudem durch hohe Dämpfung aus. Dies führt bei Schwingungsbelastung zu einer Verringerung der Vibration und Geräuschemission. Auch aus diesem Grunde sind Magnesiumlegierungen interessante Werkstoffe im Motorenbau, wie überhaupt im Automobilbau geworden. So werden nicht nur Teile des Motors aus Magnesiumlegierung hergestellt, sondern zunehmend auch für den Guss von Motorblöcken das Hybridverfahren/Hybridguss angewendet, erstmals in der Großserie im Alfa Romeo 156, später auch bei BMW (siehe hierzu auch BMW N52).

Kameragehäuse (Samsung NX1) aus einer Magnesium-Legierung gegossen.

Im Druckgießverfahren (siehe auch unter Formguss) lassen sich viele, auch großflächige, dünnwandige Bauteile endabmessungsnah und ohne kostenintensive Nachbearbeitung herstellen, so z. B. Felgen, Profile, Gehäuse, Türen, Motorhauben, Kofferraumdeckel, Handbremshebel und anderes. Nicht nur im Automobilbau, auch im Maschinenbau wird mit Teilen aus Mg-Al-Zn-Legierungen konstruiert.

Die Bestrebungen nach Leichtbau führten bereits zu Ende des 20. Jahrhunderts zu Magnesium-Lithium-Legierungen, noch leichteren Legierungen aus Magnesium mit Zusatz von Lithium.

Magnesiumwerkstoffe in der Medizin

Jüngste Forschungen versprechen ein hohes Entwicklungspotenzial von Magnesiumwerkstoffen als resorbierbares Implantatmaterial (z. B. als Stent) für den menschlichen Körper. Magnesiumwerkstoffe müssen in der Anwendung vor Kontaktkorrosion geschützt werden. Die Korrosionsbeständigkeit gegen normale atmosphärische Einflüsse ist hingegen gut. Das Kontaktkorrosionsverhalten wäre bei einer Verwendung als zeitlich begrenzt einzusetzendes Implantatmaterial ein entscheidender Vorteil, da es sich nach einer bestimmten Zeit gefahrlos auflösen würde. Damit entfielen Risiken und Kosten einer Operation zur Implantatentnahme.

Grundstruktur der Chlorophylle a, b und d. Das Zentralatom ist Magnesium.

Magnesium gehört zu den Essentiellen Stoffen und ist daher für alle Organismen unentbehrlich. Im Blattgrün der Pflanzen, dem Chlorophyll, ist Magnesium zu etwa 2 % enthalten. Dort bildet es das Zentralatom des Chlorophylls. Bei Magnesiummangel vergeilen Pflanzen ebenso wie auch bei Lichtmangel. Auch dem menschlichen Körper muss Magnesium täglich in ausreichender Menge zugeführt werden, um Magnesiummangel vorzubeugen.

Der Körper eines Erwachsenen enthält etwa 20 g Magnesium (zum Vergleich: 1000 g Calcium). Im Blutplasma ist das Magnesium zu 40 % an Proteine gebunden; der normale Serumspiegel beträgt 0,8–1,1 mmol/l. Magnesium ist an circa 300 Enzymreaktionen als Enzymbestandteil oder Coenzym beteiligt. Zudem beeinflussen freie Mg-Ionen das Potential an den Zellmembranen und fungieren als second messenger im Immunsystem. Sie stabilisieren das Ruhepotential von erregbaren Muskel- und Nervenzellen und der Zellen des autonomen Nervensystems. Magnesiummangel löst Ruhelosigkeit, Nervosität, Reizbarkeit, Konzentrationsmangel, Müdigkeit, allgemeines Schwächegefühl, Kopfschmerzen, Herzrhythmusstörungen und Muskelkrämpfe aus. Es kann auch zum Herzinfarkt kommen. Im Bereich Stoffwechsel und Psyche wird vermutet, dass Magnesiummangel Depression und schizophrene Psychosen verstärkt. Ein Magnesiumüberschuss im Blut kann durch exzessive Zufuhr und Nierenfunktionsstörungen auftreten und führt zu Störungen im Nervensystem und Herz.

Die Magnesiumresorption findet zuerst im oberen Dünndarm statt, aber auch im übrigen Verdauungstrakt. Es wird über die Nieren ausgeschieden und ist in unterschiedlichen Mengen in allen Nahrungsmitteln sowie im Trinkwasser enthalten. Die erforderliche Tagesdosis von circa 300 mg wird in der Regel durch eine ausgewogene Ernährung erreicht. Ein erhöhter Bedarf kann über Nahrungsergänzungsmittel oder Medikamente gedeckt werden. Leichter Magnesiummangel ist durch schwere Erkrankung, Schwangerschaft oder Leistungssport möglich. Schwere Mangelzustände treten bei Nierenfunktionsstörungen, langandauerndem Durchfall, chronischen Darmentzündungen, schlecht eingestelltem Diabetes mellitus, Kortikoiden, bestimmten Diuretika oder Alkoholismus mit Fehlernährung auf.

Magnesiumsalze wie etwa Citrat, Gluconat, Aspartat und Aspartathydrochlorid sind in Deutschland als Arzneimittel zugelassen, und zwar in Tages-Dosen von 100 bis 400 mg gegen Mangelzustände und neuromuskuläre Störungen wie beispielsweise Muskelkrämpfe, Migräne oder Schwangerschaftskomplikationen. Nebenwirkungen sind Magen-Darm-Beschwerden und Durchfall, bei Überdosierung auch Müdigkeit und Pulsverlangsamung. Kontraindikationen sind Nierenfunktionsstörung sowie bestimmte Herzrhythmusstörungen.

Bei oraler Aufnahme von Magnesiumpräparaten (Tabletten, Kau- oder Lutschtabletten, Granulat zum Auflösen in Flüssigkeit) ist zum einen die Dosierung wichtig. Verschiedene Studien kommen zu dem Ergebnis, dass bei einer Einnahme von 120 mg circa 35 % resorbiert werden, jedoch bei Einnahme einer kompletten Tagesdosis von 360 mg nur noch circa 18 %. Für die Resorption im Körper ist die Form der heute in Medikamenten gebräuchlichen Verbindungen unerheblich, denn sie sind sowohl pharmakologisch als auch biologisch und klinisch äquivalent; organische Salze wie etwa Magnesiumaspartat oder Magnesiumcitrat werden dabei lediglich schneller vom Körper aufgenommen als anorganische Verbindungen. Zum anderen verbleibt das zusätzliche Magnesium nur dann nutzbringend im Körper, wenn auch genug bindende Moleküle im Körper zur Verfügung stehen; dies geschieht durch biochemische Anpassungen erst nach längerer Erhöhung des Magnesiumangebotes bzw. Einnahme über wenigstens vier Wochen.

Magnesiumsulfat („Bittersalz“) war früher als Abführmittel gebräuchlich und wird zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen eingesetzt.

Magnesiumsalze finden in der Alternativmedizin Verwendung.

Lebensmittel

Magnesium dient etwa 300 verschiedenen Proteinen als Cofaktor, vor allem bei ATP- und Nukleinsäure-bindenden Enzymen. Die empfohlene tägliche Zufuhr von Magnesium beträgt beim Menschen je nach Alter und Geschlecht zwischen 24 und 400 mg pro Tag.

Magnesium kommt als Verbindung in vielen Lebensmitteln vor, insbesondere in Vollkornprodukten (zum Beispiel Vollkornbrot, Vollkorn-Nudeln, Vollkorn-Reis, Haferflocken, Cornflakes), Mineralwasser, insbesondere Heilwasser, Leitungswasser ausreichender Wasserhärte, Leber, Geflügel, Speisefisch, Kürbiskernen, Sonnenblumenkernen, Schokolade, Cashewnüssen, Erdnüssen, Kartoffeln, Spinat, Kohlrabi, Beerenobst, Orangen, Bananen, Sesam, Zuckerrübensirup, Milch und Milchprodukten.

Die Gefährlichkeit von elementarem Magnesium hängt stark von der Temperatur und der Teilchengröße ab: kompaktes Magnesium ist bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes ungefährlich, während Magnesiumspäne und -pulver leichtentzündlich sind. Bedingt durch die große Oberfläche können letztere leicht mit dem Sauerstoff der Luft reagieren. Bei sehr feinem Magnesiumpulver besteht die Gefahr der Selbstentzündung; Luft-Pulver-Gemische sind sogar explosionsgefährlich. Phlegmatisierung ist eine die Gefahr herabsetzende Behandlung bei der Verarbeitung von Magnesium-, wie Metallpulvern überhaupt. Geschmolzenes Magnesium entzündet sich ebenfalls von selbst an der Luft. Auch mit vielen anderen Stoffen, beispielsweise Wasser und anderen sauerstoffhaltigen Verbindungen, reagiert feinkörniges oder erhitztes Magnesium. Magnesiumschmelzen bedürfen daher einer permanenten Sicherung gegen Zutritt von Luftsauerstoff. In der Praxis erfolgt dies durch Abdeckung der Schmelze mittels magnesiumchloridreichen Mitteln. Schwefelhexafluorid ist ebenfalls als Oxidationsschutz geeignet. Das früher übliche Abdecken mit elementarem Schwefel wird wegen der starken Belästigung durch entstehendes Schwefeldioxid nicht mehr praktiziert.

Bei Magnesiumbränden treten Temperaturen bis zu etwa 3000 °C auf. Keinesfalls dürfen gängige Löschmittel wie Wasser, Kohlenstoffdioxid, Schaum oder Stickstoff verwendet werden, da Magnesium heftig mit diesen reagiert. Bei Zutritt von Wasser zu einem Magnesiumbrand besteht die akute Gefahr einer Knallgasreaktion.

Für den Brand (Metallbrände) einer Schmelze gilt das Löschprinzip des Erstickens, also die rasche Sauerstoffverdrängung. Im einfachsten Fall durch Abdecken mit trockenem Sand, sonst mittels Aufbringung eines Abdecksalzes für Magnesiumschmelzen. Weiter geeignet sind Löschpulver der Brandklasse D, Magnesiumoxid-Pulver (Magnesia usta/gebrannte Magnesia), notfalls auch trockene rostfreie Graugussspäne.

Bei der Verwendung von Magnesium sind insofern alle gegebenen Sicherheitshinweise genau zu befolgen. Es darf unter keinen Umständen eine explosive Atmosphäre (Magnesiumstaub, Wasserstoff, Aerosole und Dämpfe brennbarer Kühlschmierstoffe) entstehen. Auch die normalen Arbeitsschutzmaßnahmen, wie die Vermeidung von Zündquellen, müssen beachtet werden.

Der Nachweis von Magnesium gelingt am besten mittels Magneson II, Titangelb oder Chinalizarin.

Zum Nachweis mit Magneson II (4-(4-Nitrophenylazo)-1-naphthol) wird die Ursubstanz in Wasser gelöst und alkalisch gemacht. Danach gibt man einige Tropfen einer Lösung des Azofarbstoffs Magneson II hinzu. Bei Anwesenheit von Magnesium-Ionen entsteht ein dunkelblauer Farblack. Andere Erdalkalimetalle sollten vorher durch Fällung als Carbonate entfernt werden.

Zum Nachweis mit Titangelb (Thiazolgelb G) wird die Ursubstanz in Wasser gelöst und angesäuert. Anschließend wird sie mit einem Tropfen der Titangelb-Lösung versetzt und mit verdünnter Natronlauge alkalisch gemacht. Bei Anwesenheit von Magnesium entsteht ein hellroter Niederschlag. Nickel-, Zink-, Mangan- und Cobalt-Ionen stören diesen Nachweis und sollten vorher als Sulfide gefällt werden.

Zum Nachweis mit Chinalizarin wird die saure Probelösung mit zwei Tropfen der Farbstofflösung versetzt. Dann wird verdünnte Natronlauge bis zur basischen Reaktion zugegeben. Eine blaue Färbung oder Fällung zeigt Magnesium an.

Als Nachweisreaktion für Magnesiumsalze kann auch die Bildung von Niederschlägen mit Phosphatsalz-Lösungen herangezogen werden. Die schwermetallfreie, mit Ammoniak und Ammoniumchlorid auf pH 8 bis 9 gepufferte Probelösung wird dazu mit Dinatriumhydrogenphosphatlösung versetzt. Eine weiße, säurelösliche Trübung durch Magnesiumammoniumphosphat MgNH4PO4 zeigt Magnesiumionen an:

M g 2 + + N H 4 + + P O 4 3 M g N H 4 P O 4 {\displaystyle \mathrm {Mg^{2+}+NH_{4}^{+}+PO_{4}^{3-}\ \rightarrow \ MgNH_{4}PO_{4}\downarrow } }

Aus ammoniakalischer Lösung kann Mg2+ auch mit Oxin als schwerlösliche gelbgrünliche Verbindung nachgewiesen werden. Dieser Nachweis eignet sich für den Kationentrennungsgang.

In Verbindungen kommt Magnesium fast ausschließlich als zweiwertiges Kation mit dem Oxidationszustand 2 vor.

Oxide und Hydroxide

Magnesiumoxid (Magnesia) bildet farblose Kristalle in der Natriumchlorid-Struktur. In der Natur kommt es als vulkanisches Mineral Periklas vor. Es sind weiße bis graue, durch Einschlüsse auch dunkelgrüne, glasglänzende reguläre Kristalle.

Magnesiapulver wird Lebensmitteln als Säureregulator oder Trennmittel zugesetzt. Aus Magnesiumoxid-Keramik werden verschiedene hitzebeständige Gegenstände für Labors und Industrie hergestellt.

Magnesiumhydroxid ist ein farbloses, stark basisches Salz und kommt in der Natur als Mineral Brucit vor. Es hat eine trigonale Kristallstruktur in der Raumgruppe P3m1 (Raumgruppen-Nr. 164)Vorlage:Raumgruppe/164 und wird als Speiseölzusatz (zum Abbinden von Schwefeldioxid), als Flockungsmittel für die Abwasseraufbereitung, als Flammschutzmittel in thermoplastischen Kunststoffen (Polyolefinen, Polyvinylchlorid) und Elastomeren sowie als Zusatzstoff in Reinigungsmitteln verwendet. In der Medizin kommt es als Antazidum zur Neutralisierung der Magensäure und als mildes Abführmittel zum Einsatz.

Magnesiumperoxid ist eine feinpulvrige, farblose Verbindung, die eine Pyrit-Kristallstruktur in der Raumgruppe Pa3 (Raumgruppen-Nr. 205)Vorlage:Raumgruppe/205. Es ähnelt Calciumperoxid und setzt durch kontrollierte Reaktion mit wässrigen Lösungen Sauerstoff frei. Es hat verschiedene Anwendungen in der Landwirtschaft, Pharmazie und Kosmetik.

Düngemittel

Bei der Kalkung von Acker- und Grünlandflächen kommt Magnesium in Form von Magnesiumoxid oder Magnesiumcarbonat zum Einsatz, um den Magnesiumentzug des Bodens durch die Pflanzen wieder auszugleichen. Weiterhin wird der Boden-pH-Wert angehoben und die Verfügbarkeit weiterer Nährstoffe verbessert. Hierbei wird die Magnesiumverbindung meist zusammen mit Kalk als magnesium- und calciumhaltiger Mehrnährstoffdünger angewendet. Auch das natürlich als Bobierrit vorkommende Magnesiumphosphat Mg3(PO4)2 (Trimagnesiumphosphat) sowie Magnesiumnitrat werden als Mehrnährstoffdünger verwendet.

Halogenide

Rötlich gefärbter Carnallit

Magnesiumchlorid ist stark hygroskopisch und kommt in der Natur im Mineral Bischofit (MgCl2 · 6 H2O), als Doppelsalz Carnallit (KMgCl3 · 6 H2O), im Meerwasser und in Salzseen vor. Es kristallisiert im trigonalen Kristallsystem in der Raumgruppe R3m (Raumgruppen-Nr. 166)Vorlage:Raumgruppe/166. In der Lebensmitteltechnik wird es als Säureregulator, Festigungsmittel, Geschmacksverstärker, Trägerstoff oder Trennmittel eingesetzt. Magnesiumchlorid-Hexahydrat kann als thermische Batterie Wärmeenergie speichern und wieder abgeben.

Magnesiumfluorid bildet farblose Kristalle, die tetragonal in der Rutilstruktur in der Raumgruppe P42/mnm (Raumgruppen-Nr. 136)Vorlage:Raumgruppe/136 Raumgruppe kristallisieren. Seine optischen Eigenschaften machen es zusammen mit seiner chemischen Stabilität zu einem wichtigen Werkstoff für optische Anwendungen.

Magnesiumbromid und Magnesiumiodid sind ebenfalls hygroskopische Salze, die in eine trigonale Kristallstruktur in der Raumgruppe P3m1 (Raumgruppen-Nr. 164)Vorlage:Raumgruppe/164 aufweisen.

Weitere anorganische Verbindungen

Magnesiumcarbonat kommt in der Natur in großen Mengen als Magnesit (Bitterspat) vor. Es kristallisiert trigonal in der Raumgruppe R3c (Raumgruppen-Nr. 167)Vorlage:Raumgruppe/167. In der Lebensmittelindustrie wird es als Säureregulator, Trägerstoff oder Trennmittel zugesetzt. Es wird beim Klettern und Turnen eingesetzt und ist auch unter den Namen Magnesia und Chalk bekannt. Die Athleten trocknen sich dann darin vor dem Übungsbeginn die Handinnenflächen, damit ihre Haut beim Umfassen der Holme von Barren oder der Eisenstangen von Reck oder Langhantel nicht zu stark haftet. Außerdem hat es medizinische und industrielle Anwendungen.

Magnesiumnitrat ist ein farbloses, hygroskopisches Salz, das gut löslich in Wasser ist. Das Hexahydrat (Mg(NO3)2 · 6 H2O) besitzt eine monokline Kristallstruktur mit der Raumgruppe P21/c (Raumgruppen-Nr. 14)Vorlage:Raumgruppe/14. Es wird als Dünger, Latentwärmespeicher (als Hexahydrat) oder in der Keramikindustrie eingesetzt.

Magnesiumsulfat-Heptahydrat (Mg(SO4) · 7 H2O) ist bekannt als Mineral Epsomit (Bittersalz). Es bildet farblose Kristalle, die ein rhombisch pseudotetragonales Kristallgitter ausbilden. Die Kristalle blühen oft in faserigen Aggregaten aus und bilden Stalaktiten. Es wird für Düngemittel, als Trocknungsmittel und für medizinische Anwendung verwendet.

Magnesiumphosphate (Magnesiumdihydrogenphosphat (Mg(H2PO4)2), Magnesiumhydrogenphosphat (MgHPO4) und Magnesiumphosphat (Mg3(PO4)2)) werden in der Industrie als keramischer Rohstoff und als Flammschutzmittel verwendet. In der Lebensmittelindustrie werden sie als Futtermittelzusatz, Abführmittel und Lebensmittelzusatz eingesetzt. Lebensmitteln werden sie als Säureregulator oder Trennmittel zugesetzt.

Spinell ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Oxide und Hydroxide mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung MgAl2O4 und ist damit chemisch gesehen ein Magnesium-Aluminat. Es kristallisiert isotyp mit Magnetit im kubischen Kristallsystem in der Raumgruppe Fd3m (Raumgruppen-Nr. 227)Vorlage:Raumgruppe/227.

Dolomit ist ein sehr häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Carbonate und Nitrate mit der chemischen Zusammensetzung CaMg[CO3]2 und ist damit chemisch gesehen ein Calcium-Magnesium-Carbonat. Es kristallisiert im trigonalen Kristallsystem in der Raumgruppe R3 (Raumgruppen-Nr. 148)Vorlage:Raumgruppe/148.

Magnesiumhydrid kann als Wasserstoff- und Energiespeicher eingesetzt werden. Durch Wasserstoff, der aus Magnesiumhydrid freigesetzt wird, kann ein Metallschaum mit interessanten Eigenschaften, der leichter als Wasser ist, erzeugt werden.

Weitere interessante kristalline Magnesiumverbindungen sind zum Beispiel Magnesiumdiborid, Magnesiumcarbid, Magnesiumnitrid, Magnesiumsulfid, Magnesiumsilicid, Magnesiumgermanid, Magnesiummetasilicat, Magnesiumtitanoxid und Magnesiumpolonid.

Magnesiumorganyle

Magnesiumorganyle sind metallorganische Verbindungen, in denen eine Bindung zwischen Magnesium und Kohlenstoff existiert. Unter den Magnesiumorganylen kommt Grignard-Verbindungen (R-Mg-X) die weitaus größte Bedeutung zu. Eine deutlich untergeordnete Rolle spielen binäre Magnesiumorganyle sowie Alkenylmagnesiumhalogenide.

Organylmagnesiumhalogenide

Hauptartikel: Grignard-Verbindungen

Organylmagnesiumhalogenide (meist Grignard-Verbindung genannt) werden im Direktverfahren durch die Reaktion von Organylhalogeniden mit Magnesiumspänen gewonnen. Grignard-Verbindungen stehen in Lösung im Schlenk-Gleichgewicht. Sie reagieren unter Halogen-Organyl-Substitution zu Elementorganylen:

Allgemein: E X n + n R M g X E R n + n M g X 2 {\displaystyle \mathrm {EX_{n}+n\ RMgX\longrightarrow ER_{n}+n\ MgX_{2}} }

z. B. : B i C l 3 + 3 R M g X B i R 3 + 3 M g X 2 {\displaystyle \mathrm {BiCl_{3}+3\ RMgX\longrightarrow BiR_{3}+3\ MgX_{2}} }

oder unter Addition von Organylen mit Mehrfachbindungssystemen:

Allgemein: A = B + R M g X R - A - B - M g H 2 O R - A - B - H + M g ( O H ) X {\displaystyle \mathrm {A{\text{=}}B+RMgX\longrightarrow R{\text{-}}A{\text{-}}B{\text{-}}Mg{\xrightarrow {H_{2}O}}R{\text{-}}A{\text{-}}B{\text{-}}H+Mg(OH)X} }

z. B.: R C N + R M g X R 2 C = N M g X H 2 O R 2 C = N H + M g ( O H ) X {\displaystyle \mathrm {RC\equiv N+RMgX\longrightarrow R_{2}C{\text{=}}NMgX{\xrightarrow {H_{2}O}}R2C{\text{=}}NH+Mg(OH)X} }

Binäre Magnesiumorganyle

Binäre Magnesiumorganyle (R2Mg, auch Magnesium-diorganyle genannt) können auf verschiedene Art erzeugt werden:

R 2 H g + M g R 2 M g + H g {\displaystyle \mathrm {R_{2}Hg+Mg\longrightarrow R_{2}Mg+Hg} }
2 R M g X + 2 1 , 4 - D i o x a n R 2 M g + M g X 2 ( 1 , 4 - D i o x a n ) 2 {\displaystyle \mathrm {2\ RMgX+2\ 1,4{\text{-}}Dioxan\longrightarrow R_{2}Mg+MgX_{2}(1,4{\text{-}}Dioxan)_{2}\downarrow } }
Auch Magnesacyclen (cyklische Alkane mit einem Magnesium im Ring) sind mit Hilfe von 1,4-Dioxan darstellbar.
R M g X + L i R R 2 M g + L i X {\displaystyle \mathrm {RMgX+LiR\longrightarrow R_{2}Mg+LiX} }
  • durch Hydromagnesierung (Addition von MgH2 an 1-Alkene):
M g H 2 + 2 C H 2 = C H R M g R 2 {\displaystyle \mathrm {MgH_{2}+2\ CH_{2}{\text{=}}CHR'\longrightarrow MgR_{2}} }
Das erzeugte Magnesium-Butadien, auch (2-Buten-1,4-diyl)magnesium genannt, kann als Quelle für Butadien-Anionen in weiteren Synthesen dienen. Analog dazu wird das orangegelbe Magnesiumanthracen dargestellt. Magnesiumanthracen kann anschließend als Katalysator für Hydrierung von Magnesium benutzt werden.

Alkenylmagnesiumhalogenide

Alkine reagieren im Rahmen der sogenannten Carbomagnesierung mit Alkinen zu Alkenylmagnesiumhalogeniden:

Weitere organische Verbindungen

Magnesiumhydrogencitrat und Trimagnesiumdicitrat sind Magnesiumsalze der Citronensäure. Magnesiumcitrat wird als Arzneimittel eingesetzt.

Magnesiummonoperoxyphthalat ist ein Desinfektionsmittel zur Flächendesinfektion.

Magnesiumstearat ist das Magnesiumsalz der Stearinsäure und gehört zu den Kalkseifen. Es besteht aus einem Magnesium-Ion und zwei langkettigen Stearat-Ionen.

Wiktionary: Magnesium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
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Magnesium
magnesium, chemisches, element, symbol, ordnungszahl, sprache, beobachten, bearbeiten, chemisches, element, elementsymbol, alchemie, ordnungszahl, periodensystem, elemente, steht, zweiten, hauptgruppe, iupac, gruppe, gehört, damit, erdalkalimetallen, eigenscha. Magnesium chemisches Element mit dem Symbol Mg und der Ordnungszahl 12 Sprache Beobachten Bearbeiten Magnesium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Mg Alchemie 14 und der Ordnungszahl 12 Im Periodensystem der Elemente steht es in der zweiten Hauptgruppe bzw der 2 IUPAC Gruppe und gehort damit zu den Erdalkalimetallen Eigenschaften Ne 3s2 12 Mg PeriodensystemAllgemeinName Symbol Ordnungszahl Magnesium Mg 12Elementkategorie ErdalkalimetalleGruppe Periode Block 2 3 sAussehen silbrig weissCAS Nummer 7439 95 4EG Nummer 231 104 6ECHA InfoCard 100 028 276ATC Code A12 CCMassenanteil an der Erdhulle 1 94 1 Atomar 2 Atommasse 24 305 24 304 24 307 3 uAtomradius berechnet 150 145 pmKovalenter Radius 141 pmVan der Waals Radius 173 pmElektronenkonfiguration Ne 3s21 Ionisierungsenergie 7 646 236 4 eV 4 737 75 kJ mol 5 2 Ionisierungsenergie 15 035 271 6 eV 4 1 450 68 kJ mol 5 3 Ionisierungsenergie 80 1436 6 eV 4 7 732 68 kJ mol 5 4 Ionisierungsenergie 109 2654 12 eV 4 10 542 51 kJ mol 5 5 Ionisierungsenergie 141 33 3 eV 4 13 636 kJ mol 5 Physikalisch 2 Aggregatzustand festKristallstruktur hexagonalDichte 1 738 g cm3 20 C 6 Mohsharte 2 5Magnetismus paramagnetisch Xm 1 2 10 5 7 Schmelzpunkt 923 K 650 C Siedepunkt 1383 K 8 1110 C Molares Volumen 14 00 10 6 m3 mol 1Verdampfungswarme 132 kJ mol 8 Schmelzwarme 8 7 kJ mol 1Schallgeschwindigkeit 4602 m s 1 bei 293 15 KSpezifische Warmekapazitat 1023 1 J kg 1 K 1Austrittsarbeit 3 66 eV 9 Elektrische Leitfahigkeit 22 7 106 A V 1 m 1Warmeleitfahigkeit 160 W m 1 K 1Chemisch 2 Oxidationszustande 1 10 2Normalpotential 2 372 V Mg2 2 e Mg 11 Elektronegativitat 1 31 Pauling Skala IsotopeIsotop NH t1 2 ZA ZE MeV ZP23Mg syn 11 317 s e 4 057 23Na24Mg 78 99 Stabil25Mg 10 00 Stabil26Mg 11 01 Stabil27Mg syn 9 458 min b 2 610 27Al28Mg syn 20 91 h b 1 832 28AlWeitere Isotope siehe Liste der IsotopeNMR Eigenschaften Spin Quanten zahl I g in rad T 1 s 1 Er 1H fL bei B 4 7 T in MHz25Mg 5 2 0 1 639 107 0 002682 0 12 26SicherheitshinweiseGHS Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung EG Nr 1272 2008 CLP 13 ggf erweitert 12 Pulver GefahrH und P Satze H 260 250P 222 223 231 232 370 378 422 12 Soweit moglich und gebrauchlich werden SI Einheiten verwendet Wenn nicht anders vermerkt gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen Magnesium ist eines der zehn haufigsten Elemente der Erdkruste Es kommt in zahlreichen Mineralen sowie im Blattgrun der Pflanzen vor Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Vorkommen 3 Gewinnung und Darstellung 4 Eigenschaften 5 Isotope 6 Verwendung 6 1 Metallisches Magnesium 6 2 Magnesiumlegierungen 6 2 1 Magnesiumwerkstoffe in der Medizin 7 Physiologie 7 1 Lebensmittel 8 Gefahren und Schutzmassnahmen 9 Nachweis 10 Verbindungen 10 1 Oxide und Hydroxide 10 1 1 Dungemittel 10 2 Halogenide 10 3 Weitere anorganische Verbindungen 10 4 Magnesiumorganyle 10 4 1 Organylmagnesiumhalogenide 10 4 2 Binare Magnesiumorganyle 10 4 3 Alkenylmagnesiumhalogenide 10 5 Weitere organische Verbindungen 11 Weblinks 12 EinzelnachweiseGeschichte Antoine Bussy erster Hersteller reinen Magnesiums wenn auch nur in kleinen Mengen Die Herkunft der Elementbezeichnung wird in der Literatur unterschiedlich dargestellt von altgriechisch magnhsia li8os in der Bedeutung Magnetstein von Magnisia einem Gebiet im ostlichen Griechenland von Magnesia einer Stadt in Kleinasien auf dem Gebiet der heutigen Turkei Allerdings scheinen alle angegebenen Herleitungen etymologisch wiederum von den Magneten bzw deren eponymen Heros Magnes herzustammen Magnesiumverbindungen waren schon Jahrhunderte vor der Herstellung elementaren Magnesiums bekannt und in Gebrauch Magnesia alba bezeichnete Magnesiumcarbonat wahrend Magnesia der gebrauchliche Name fur Magnesiumoxid war Der schottische Physiker und Chemiker Joseph Black war der erste der Magnesiumverbindungen im 18 Jahrhundert systematisch untersuchte 1755 erkannte er in seinem Werk De humore acido a cibis orto et Magnesia alba den Unterschied zwischen Kalk Calciumcarbonat und Magnesia alba Magnesiumcarbonat die zu dieser Zeit oft verwechselt wurden Er fasste Magnesia alba als Carbonat eines neuen Elements auf Deswegen wird Black oft als Entdecker des Magnesiums genannt obwohl er nie elementares Magnesium darstellte 1808 gewann Sir Humphry Davy Magnesium durch Elektrolyse angefeuchteten Magnesiumhydroxids mit Hilfe einer Voltaschen Saule allerdings nicht in reiner Form sondern als Amalgam da er mit einer Kathode aus Quecksilber arbeitete So zeigte er dass Magnesia das Oxid eines neuen Metalls ist das er zunachst Magnium nannte 1828 gelang es dem franzosischen Chemiker Antoine Bussy durch das Erhitzen von trockenem Magnesiumchlorid mit Kalium als Reduktionsmittel geringe Mengen von reinem Magnesium darzustellen 1833 stellte Michael Faraday als erster Magnesium durch die Elektrolyse von geschmolzenem Magnesiumchlorid her Basierend auf diesen Versuchen arbeitete der deutsche Chemiker Robert Wilhelm Bunsen in den 1840er und 1850er Jahren an Verfahren zur Herstellung von Magnesium durch Elektrolyse von Salzschmelzen mit Hilfe des von ihm entwickelten Bunsenelements 1852 entwickelte er eine Elektrolysezelle zur Herstellung grosserer Mengen von Magnesium aus geschmolzenem wasserfreien Magnesiumchlorid Dieses Verfahren ist bis heute zur Gewinnung von Magnesium bevorzugt Die technische Erzeugung von Magnesium begann 1857 in Frankreich nach einem Verfahren von Henri Etienne Sainte Claire Deville und H Caron Beim sogenannten Deville Caron Prozess wird ein Gemisch aus wasserfreiem Magnesiumchlorid und Calciumfluorid mit Natrium reduziert In England begann die Firma Johnson Matthey um 1860 mit der Magnesiumherstellung nach einem ahnlichen Verfahren Aufgrund von Fabrikationsschwierigkeiten blieben diese fruhen Unternehmungen allerdings unwirtschaftlich Vorkommen Weisser Dolomit und gelblicher Magnesit Blauer und roter Spinell Magnesium kommt in der Natur wegen seiner Reaktionsfreudigkeit nicht in elementarer Form vor Als Mineral tritt es uberwiegend in Form von Carbonaten Silicaten Chloriden und Sulfaten auf In Form von Dolomit ist ein Magnesiummineral sogar gebirgsbildend so z B in den Dolomiten Die wichtigsten Mineralien sind Dolomit CaMg CO3 2 Magnesit Bitterspat MgCO3 Olivin Mg Fe 2 SiO4 Enstatit MgSiO3 und Kieserit MgSO4 H2O Andere Mineralien sind Serpentin Mg3 Si2O5 OH 4 Talk Mg3 Si4O10 OH 2 Sepiolith Mg4 Si6O15 OH 2 Schonit K2Mg SO4 2 6 H2O Carnallit KMgCl3 6 H2O Spinell MgAl2O4 In Wasser gelost verursacht es zusammen mit dem Calcium die Wasserharte Im Meerwasser ist es zu mehr als 1 kg m enthalten Gewinnung und Darstellung Stapeln von noch heissen Magnesiumbarren Die Gewinnung von Magnesium erfolgt vorwiegend uber zwei Wege Durch Schmelzflusselektrolyse von geschmolzenem Magnesiumchlorid in Downs Zellen Downs Zellen bestehen aus grossen eisernen Trogen die von unten beheizt werden Als Anoden dienen von oben eingelassene Graphitstabe die an den Spitzen von einer ringformigen Kathode umgeben sind Das metallische Magnesium sammelt sich auf der Salzschmelze und wird abgeschopft Das entstehende Chlorgas sammelt sich im oberen Teil der Zelle und wird wieder verwendet zur Herstellung von Magnesiumchlorid aus Magnesiumoxid Zur Schmelzpunkterniedrigung des Magnesiumchlorids wird der Salzschmelze Calcium und Natriumchlorid zugesetzt Durch thermische Reduktion von Magnesiumoxid Pidgeon Prozess In einem Behalter aus Chrom Nickel Stahl wird gebrannter Dolomit Schwerspat und ein Reduktionsmittel wie Ferrosilicium eingefullt Anschliessend wird evakuiert Abpumpen des Gases und auf 1160 C erhitzt Das dampfformige Magnesium kondensiert am wassergekuhlten Kopfstutzen ausserhalb des Ofens Das chargenweise gewonnene Magnesium wird durch Vakuumdestillation weiter gereinigt Der Pidgeon Prozess ist heute der bedeutendste Herstellungsprozess und wird hauptsachlich in China verwendet 88 der weltweiten Magnesiumproduktion findet in China statt dort wurden 2015 ca 800 000 t Magnesiummetall produziert Danach folgen mit jeweils nur wenigen Prozent Marktanteil Russland Israel und Kasachstan 15 Bei der Produktion von 1 kg Magnesium durch den Pidgeon Prozess entstehen Treibhausgase mit einem CO2 Aquivalent von etwa 31 kg zum Vergleich Fur 1 kg Stahl entstehen zwischen 0 5 und 2 kg CO2 Aquivalente 16 Obwohl Magnesium in mehr als 60 Mineralien enthalten ist sind nur Dolomit Magnesit Brucit Carnallit Talk und Olivin von kommerzieller Bedeutung Das Mg2 Kation ist das im Meerwasser am zweithaufigsten vorkommende Kation was Meerwasser und Meersalz zu attraktiven kommerziellen Quellen fur Magnesium macht Um es zu extrahieren wird Calciumhydroxid zu Meerwasser gegeben um einen Niederschlag aus Magnesiumhydroxid zu bilden M g C l 2 C a O H 2 M g O H 2 C a C l 2 displaystyle mathrm MgCl 2 Ca OH 2 longrightarrow Mg OH 2 CaCl 2 Magnesiumhydroxid Brucit ist wasserunloslich und kann abfiltriert und mit Salzsaure zu konzentriertem Magnesiumchlorid umgesetzt werden M g O H 2 2 H C l M g C l 2 2 H 2 O displaystyle mathrm Mg OH 2 2 HCl longrightarrow MgCl 2 2 H 2 O Durch Elektrolyse entsteht aus Magnesiumchlorid Magnesium EigenschaftenDas feste silbrig glanzende Leichtmetall Magnesium ist etwa ein Drittel leichter als Aluminium Reinmagnesium hat eine geringe Festigkeit und Harte Sein E Modul liegt bei etwa 45 GPa An Luft uberzieht sich Magnesium mit einer Oxidschicht die im Gegensatz zu Aluminium nicht vollstandig deckend ist Grund dafur ist dass das Magnesiumoxid ein geringeres Molvolumen als Magnesium selbst hat MgO 10 96 cm3 mol Mg 13 96 cm3 mol s Pilling Bedworth Verhaltnis Dunne Bander oder Folien lassen sich leicht entzunden Es verbrennt an der Luft mit einer grellweissen Flamme zu Magnesiumoxid MgO und wenig Magnesiumnitrid Mg3N2 Frisch hergestelltes Magnesiumpulver kann sich an der Luft bis zur Selbstentzundung erwarmen Gefahrliche Reaktionen sind bei hoheren Temperaturen das heisst besonders bei Schmelzflussigem zu erwarten Auch in vielen Oxiden wie Kohlenstoffmonoxid Stickoxid und Schwefeldioxid verbrennt Magnesium Mit Wasser reagiert Magnesium unter Bildung von Wasserstoff M g 2 H 2 O M g O H 2 H 2 displaystyle mathrm Mg 2 H 2 O longrightarrow Mg OH 2 H 2 Reaktion von Magnesium mit Wasser Dabei bildet sich ein schwer loslicher Uberzug aus Magnesiumhydroxid der die Reaktion weitgehend zum Erliegen bringt Passivierung Schon schwache Sauren wie beispielsweise Ammoniumsalze genugen um die Hydroxidschicht zu losen da sie die Hydroxidionen zu Wasser umsetzen und sich losliche Salze bilden Ohne Passivierung verlauft die exotherme Reaktion heftig je feiner der Magnesiumstaub desto heftiger Mit Luft bildet der freigesetzte Wasserstoff leicht ein explosionsfahiges Gemisch Knallgas Magnesium reagiert mit Kohlenstoffdioxid exotherm unter Bildung von Magnesiumoxid und Kohlenstoff 17 2 M g C O 2 2 M g O C displaystyle mathrm 2 Mg CO 2 longrightarrow 2 MgO C Reaktion von Magnesium mit Kohlenstoffdioxid Daher loscht Kohlendioxid Magnesiumbrande nicht sondern befeuert sie Gegen Fluorwasserstoffsaure und Basen ist es im Gegensatz zum Aluminium relativ bestandig Grund dafur ist die geringe Loslichkeit des als Uberzug gebildeten Magnesiumfluorids MgF2 die eine weitere Bildung von Mg OH 3 Ionen verhindern IsotopeEs sind insgesamt 21 Isotope zwischen 19Mg und 40Mg des Magnesiums bekannt Von diesen sind drei die Isotope 24Mg 25Mg und 26Mg stabil und kommen in der Natur vor Das Isotop mit dem grosseren Anteil an der naturlichen Isotopenzusammensetzung ist 24Mg mit 78 99 25Mg hat einen Anteil von 10 0 und 26Mg von 11 01 Die langlebigsten instabilen Isotope sind 28Mg das mit einer Halbwertszeit von 20 915 Stunden unter Betazerfall in 28Al ubergeht und 27Mg das mit einer Halbwertszeit von 9 435 Minuten ebenfalls unter Betazerfall zu 27Al zerfallt Alle anderen Isotope haben nur kurze Halbwertszeiten von Sekunden oder Millisekunden 18 VerwendungMetallisches Magnesium Ein Stab aus Magnesium Produkte aus Magnesium und Magnesiumlegierungen Magnesiumpulver und draht wird in Brandsatzen bomben und Leuchtmunition fruher auch als Blitzlichtpulver verwendet Haufig dienen Magnesiumstabe als Opferanoden die Teile aus edleren Metallen vor Korrosion schutzen In der Metallurgie findet Magnesium vielseitige Verwendung z B als Reduktionsmittel im Kroll Prozess zur Gewinnung von Titan als Reduktionsmittel zur Gewinnung von Uran Kupfer Nickel Chrom und Zirconium als Bestandteil von Aluminiumlegierungen der Gruppen AlSiMg und AlMg als Magnesiumgranulat zur Entschwefelung von Eisen und Stahl als Zuschlagstoff fur Kugelgraphitguss Magnesium ist Basis einer Gruppe genormter Leichtlegierungen fur den Bau von Luft und Kraftfahrzeugen deren Schmelzen benotigen eine Abdeckschicht aus geschmolzenem Magnesiumchlorid zum Schutz vor Luftzutritt und Oxidation s Schmelzebehandlung siehe auch Elektron Werkstoff Eine weitere Anwendung sind Fackeln die unter Wasser brennen In der organischen Chemie wird es zur Herstellung von Grignard Verbindungen genutzt Weil sich Magnesium sehr leicht entzundet wird es auch als Feuerzeug verwendet dass auch unter widrigen Umstanden funktioniert Die als Fire Starter Kits vertriebenen Magnesiumblocke werden mit einem Zundstein geliefert dessen Abrieb sich an der Luft spontan entzundet Die Prozedur ahnelt der seit der Steinzeit ublichen Methode ein Feuer mit Feuerstein und Zunder anzuzunden wobei das Magnesium die Rolle des Zunders ubernimmt Zunachst werden mit einem Messer Spane vom Magnesiumblock abgeschabt und auf oder unter dem eigentlichen Brennmaterial platziert Anschliessend werden durch Schaben am Zundstein z B mit dem Rucken des Messers Funken moglichst nahe an den Magnesiumspanen erzeugt um diese zu entzunden Magnesiumlegierungen Die wichtigste Eigenschaft von Magnesiumlegierungen die ihnen gegenuber Aluminium und seinen Legierungen zu Bedeutung verholfen hat ist der mit ihnen mogliche Leichtbau Mit einer Dichte von rund 1 75 g cm ist der Unterschied zu Aluminiumleichtbau mit einer Dichte um 2 75 g cm deutlich Hinzu kommt dass der Schmelzbereich zwischen 430 und 630 C also energiesparend niedriger liegt Die mechanischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Harte liegen jedoch deutlich tiefer als bei Aluminiumlegierungen Die niedere Dichte machte Magnesium schon fruh fur mobile Anwendungen interessant Die erste Grossanwendung fand schon vor dem Ersten Weltkrieg beim Bau des Gerustes fur die starren Zeppelinluftschiffe statt In Kraftfahrzeugen nutzte man Magnesiumlegierungen zur Herstellung von Gehauseteilen sowie zur Herstellung von Felgen fur Mobile aller Art Nach 1930 verwendete man Magnesiumlegierungen zunehmend im Flugzeugbau denn die mit ihnen moglichen Gewichtseinsparungen erlaubten energieeffizientere Fluge wie auch hohere Zuladung All dies fuhrte zu einem raschen Ausbau der Magnesiumerzeugung in Deutschland Elektron aus der Chemischen Fabrik Griesheim und nach 1940 auch in den USA Elektron wurde unmittelbar nach Produktionsanlauf zum markenrechtlich geschutzten Namen fur die ersten Magnesiumlegierungen Andere Verwendungsmoglichkeiten fur Magnesiumguss boten sich im Zuge der technischen Entwicklung an teils kriegsbedingt teils konstruktiv vorausschauend und zugleich die Legierungen optimierend Als Werkstoffe auf Magnesiumbasis wurden die Legierungen Mg Al Mg Mn Mg Si Mg Zn und schliesslich Mg Al Zn Legierungen entwickelt Zylinderblock eines BMW Serie N52 Motors Die Aussenzonen sind aus Magnesium Die Getriebegehause des VW Kafers wurde in Millionenauflage aus einer Mg Si Legierung gegossen Heute werden Magnesiumlegierungen nicht allein unter dem Gesichtspunkt Gewichtsersparnis verwendet sondern sie zeichnen sich zudem durch hohe Dampfung aus Dies fuhrt bei Schwingungsbelastung zu einer Verringerung der Vibration und Gerauschemission Auch aus diesem Grunde sind Magnesiumlegierungen interessante Werkstoffe im Motorenbau wie uberhaupt im Automobilbau geworden So werden nicht nur Teile des Motors aus Magnesiumlegierung hergestellt sondern zunehmend auch fur den Guss von Motorblocken das Hybridverfahren Hybridguss angewendet erstmals in der Grossserie im Alfa Romeo 156 spater auch bei BMW siehe hierzu auch BMW N52 Kameragehause Samsung NX1 aus einer Magnesium Legierung gegossen Im Druckgiessverfahren siehe auch unter Formguss lassen sich viele auch grossflachige dunnwandige Bauteile endabmessungsnah und ohne kostenintensive Nachbearbeitung herstellen so z B Felgen Profile Gehause Turen Motorhauben Kofferraumdeckel Handbremshebel und anderes Nicht nur im Automobilbau auch im Maschinenbau wird mit Teilen aus Mg Al Zn Legierungen konstruiert Die Bestrebungen nach Leichtbau fuhrten bereits zu Ende des 20 Jahrhunderts zu Magnesium Lithium Legierungen noch leichteren Legierungen aus Magnesium mit Zusatz von Lithium Magnesiumwerkstoffe in der Medizin Jungste Forschungen versprechen ein hohes Entwicklungspotenzial von Magnesiumwerkstoffen als resorbierbares Implantatmaterial z B als Stent fur den menschlichen Korper Magnesiumwerkstoffe mussen in der Anwendung vor Kontaktkorrosion geschutzt werden Die Korrosionsbestandigkeit gegen normale atmospharische Einflusse ist hingegen gut Das Kontaktkorrosionsverhalten ware bei einer Verwendung als zeitlich begrenzt einzusetzendes Implantatmaterial ein entscheidender Vorteil da es sich nach einer bestimmten Zeit gefahrlos auflosen wurde Damit entfielen Risiken und Kosten einer Operation zur Implantatentnahme Physiologie Grundstruktur der Chlorophylle a b und d Das Zentralatom ist Magnesium Magnesium gehort zu den Essentiellen Stoffen und ist daher fur alle Organismen unentbehrlich Im Blattgrun der Pflanzen dem Chlorophyll ist Magnesium zu etwa 2 enthalten Dort bildet es das Zentralatom des Chlorophylls Bei Magnesiummangel vergeilen Pflanzen ebenso wie auch bei Lichtmangel Auch dem menschlichen Korper muss Magnesium taglich in ausreichender Menge zugefuhrt werden um Magnesiummangel vorzubeugen Der Korper eines Erwachsenen enthalt etwa 20 g Magnesium zum Vergleich 1000 g Calcium Im Blutplasma ist das Magnesium zu 40 an Proteine gebunden der normale Serumspiegel betragt 0 8 1 1 mmol l Magnesium ist an circa 300 Enzymreaktionen als Enzymbestandteil oder Coenzym beteiligt Zudem beeinflussen freie Mg Ionen das Potential an den Zellmembranen und fungieren als second messenger im Immunsystem Sie stabilisieren das Ruhepotential von erregbaren Muskel und Nervenzellen und der Zellen des autonomen Nervensystems Magnesiummangel lost Ruhelosigkeit Nervositat Reizbarkeit Konzentrationsmangel Mudigkeit allgemeines Schwachegefuhl Kopfschmerzen Herzrhythmusstorungen und Muskelkrampfe aus Es kann auch zum Herzinfarkt kommen 19 Im Bereich Stoffwechsel und Psyche wird vermutet dass Magnesiummangel Depression und schizophrene Psychosen verstarkt Ein Magnesiumuberschuss im Blut kann durch exzessive Zufuhr und Nierenfunktionsstorungen auftreten und fuhrt zu Storungen im Nervensystem und Herz Die Magnesiumresorption findet zuerst im oberen Dunndarm statt aber auch im ubrigen Verdauungstrakt 20 Es wird uber die Nieren ausgeschieden und ist in unterschiedlichen Mengen in allen Nahrungsmitteln sowie im Trinkwasser enthalten Die erforderliche Tagesdosis von circa 300 mg wird in der Regel durch eine ausgewogene Ernahrung erreicht Ein erhohter Bedarf kann uber Nahrungserganzungsmittel oder Medikamente gedeckt werden Leichter Magnesiummangel ist durch schwere Erkrankung Schwangerschaft oder Leistungssport moglich Schwere Mangelzustande treten bei Nierenfunktionsstorungen langandauerndem Durchfall chronischen Darmentzundungen schlecht eingestelltem Diabetes mellitus Kortikoiden bestimmten Diuretika oder Alkoholismus mit Fehlernahrung auf 21 Magnesiumsalze wie etwa Citrat Gluconat Aspartat und Aspartathydrochlorid sind in Deutschland als Arzneimittel zugelassen und zwar in Tages Dosen von 100 bis 400 mg gegen Mangelzustande und neuromuskulare Storungen wie beispielsweise Muskelkrampfe Migrane oder Schwangerschaftskomplikationen Nebenwirkungen sind Magen Darm Beschwerden und Durchfall bei Uberdosierung auch Mudigkeit und Pulsverlangsamung Kontraindikationen sind Nierenfunktionsstorung sowie bestimmte Herzrhythmusstorungen Bei oraler Aufnahme von Magnesiumpraparaten Tabletten Kau oder Lutschtabletten Granulat zum Auflosen in Flussigkeit ist zum einen die Dosierung wichtig Verschiedene Studien kommen zu dem Ergebnis dass bei einer Einnahme von 120 mg circa 35 resorbiert werden jedoch bei Einnahme einer kompletten Tagesdosis von 360 mg nur noch circa 18 22 Fur die Resorption im Korper ist die Form der heute in Medikamenten gebrauchlichen Verbindungen unerheblich denn sie sind sowohl pharmakologisch als auch biologisch und klinisch aquivalent organische Salze wie etwa Magnesiumaspartat oder Magnesiumcitrat werden dabei lediglich schneller vom Korper aufgenommen als anorganische Verbindungen 20 Zum anderen verbleibt das zusatzliche Magnesium nur dann nutzbringend im Korper wenn auch genug bindende Molekule im Korper zur Verfugung stehen dies geschieht durch biochemische Anpassungen erst nach langerer Erhohung des Magnesiumangebotes bzw Einnahme uber wenigstens vier Wochen 20 Magnesiumsulfat Bittersalz war fruher als Abfuhrmittel gebrauchlich und wird zur Behandlung von Herzrhythmusstorungen 23 eingesetzt Magnesiumsalze finden in der Alternativmedizin Verwendung Siehe auch Orthomolekulare Medizin und Schussler Salze Lebensmittel Magnesium dient etwa 300 verschiedenen Proteinen als Cofaktor vor allem bei ATP und Nukleinsaure bindenden Enzymen Die empfohlene tagliche Zufuhr von Magnesium betragt beim Menschen je nach Alter und Geschlecht zwischen 24 und 400 mg pro Tag 24 Magnesium kommt als Verbindung in vielen Lebensmitteln vor insbesondere in Vollkornprodukten zum Beispiel Vollkornbrot Vollkorn Nudeln Vollkorn Reis Haferflocken Cornflakes Mineralwasser insbesondere Heilwasser Leitungswasser ausreichender Wasserharte Leber Geflugel Speisefisch Kurbiskernen Sonnenblumenkernen Schokolade Cashewnussen Erdnussen Kartoffeln Spinat Kohlrabi Beerenobst Orangen Bananen Sesam Zuckerrubensirup Milch und Milchprodukten Gefahren und SchutzmassnahmenDie Gefahrlichkeit von elementarem Magnesium hangt stark von der Temperatur und der Teilchengrosse ab kompaktes Magnesium ist bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes ungefahrlich wahrend Magnesiumspane und pulver leichtentzundlich sind Bedingt durch die grosse Oberflache konnen letztere leicht mit dem Sauerstoff der Luft reagieren Bei sehr feinem Magnesiumpulver besteht die Gefahr der Selbstentzundung Luft Pulver Gemische sind sogar explosionsgefahrlich Phlegmatisierung ist eine die Gefahr herabsetzende Behandlung bei der Verarbeitung von Magnesium wie Metallpulvern uberhaupt Geschmolzenes Magnesium entzundet sich ebenfalls von selbst an der Luft Auch mit vielen anderen Stoffen beispielsweise Wasser und anderen sauerstoffhaltigen Verbindungen reagiert feinkorniges oder erhitztes Magnesium Magnesiumschmelzen bedurfen daher einer permanenten Sicherung gegen Zutritt von Luftsauerstoff In der Praxis erfolgt dies durch Abdeckung der Schmelze mittels magnesiumchloridreichen Mitteln Schwefelhexafluorid ist ebenfalls als Oxidationsschutz geeignet Das fruher ubliche Abdecken mit elementarem Schwefel wird wegen der starken Belastigung durch entstehendes Schwefeldioxid nicht mehr praktiziert Bei Magnesiumbranden treten Temperaturen bis zu etwa 3000 C auf Keinesfalls durfen gangige Loschmittel wie Wasser Kohlenstoffdioxid Schaum oder Stickstoff verwendet werden da Magnesium heftig mit diesen reagiert Bei Zutritt von Wasser zu einem Magnesiumbrand besteht die akute Gefahr einer Knallgasreaktion Fur den Brand Metallbrande einer Schmelze gilt das Loschprinzip des Erstickens also die rasche Sauerstoffverdrangung Im einfachsten Fall durch Abdecken mit trockenem Sand sonst mittels Aufbringung eines Abdecksalzes fur Magnesiumschmelzen Weiter geeignet sind Loschpulver der Brandklasse D Magnesiumoxid Pulver Magnesia usta gebrannte Magnesia notfalls auch trockene rostfreie Graugussspane Bei der Verwendung von Magnesium sind insofern alle gegebenen Sicherheitshinweise genau zu befolgen Es darf unter keinen Umstanden eine explosive Atmosphare Magnesiumstaub Wasserstoff Aerosole und Dampfe brennbarer Kuhlschmierstoffe entstehen Auch die normalen Arbeitsschutzmassnahmen wie die Vermeidung von Zundquellen mussen beachtet werden NachweisDer Nachweis von Magnesium gelingt am besten mittels Magneson II Titangelb oder Chinalizarin Zum Nachweis mit Magneson II 4 4 Nitrophenylazo 1 naphthol wird die Ursubstanz in Wasser gelost und alkalisch gemacht Danach gibt man einige Tropfen einer Losung des Azofarbstoffs Magneson II hinzu Bei Anwesenheit von Magnesium Ionen entsteht ein dunkelblauer Farblack Andere Erdalkalimetalle sollten vorher durch Fallung als Carbonate entfernt werden Zum Nachweis mit Titangelb Thiazolgelb G wird die Ursubstanz in Wasser gelost und angesauert Anschliessend wird sie mit einem Tropfen der Titangelb Losung versetzt und mit verdunnter Natronlauge alkalisch gemacht Bei Anwesenheit von Magnesium entsteht ein hellroter Niederschlag Nickel Zink Mangan und Cobalt Ionen storen diesen Nachweis und sollten vorher als Sulfide gefallt werden Zum Nachweis mit Chinalizarin wird die saure Probelosung mit zwei Tropfen der Farbstofflosung versetzt Dann wird verdunnte Natronlauge bis zur basischen Reaktion zugegeben Eine blaue Farbung oder Fallung zeigt Magnesium an Als Nachweisreaktion fur Magnesiumsalze kann auch die Bildung von Niederschlagen mit Phosphatsalz Losungen herangezogen werden Die schwermetallfreie mit Ammoniak und Ammoniumchlorid auf pH 8 bis 9 gepufferte Probelosung wird dazu mit Dinatriumhydrogenphosphatlosung versetzt Eine weisse saurelosliche Trubung durch Magnesiumammoniumphosphat MgNH4PO4 zeigt Magnesiumionen an M g 2 N H 4 P O 4 3 M g N H 4 P O 4 displaystyle mathrm Mg 2 NH 4 PO 4 3 rightarrow MgNH 4 PO 4 downarrow Aus ammoniakalischer Losung kann Mg2 auch mit Oxin als schwerlosliche gelbgrunliche Verbindung nachgewiesen werden Dieser Nachweis eignet sich fur den Kationentrennungsgang VerbindungenIn Verbindungen kommt Magnesium fast ausschliesslich als zweiwertiges Kation mit dem Oxidationszustand 2 vor Oxide und Hydroxide Magnesiumhydroxid in Form eines Brucit Kristalls Magnesiumoxid Magnesia bildet farblose Kristalle in der Natriumchlorid Struktur In der Natur kommt es als vulkanisches Mineral Periklas vor Es sind weisse bis graue durch Einschlusse auch dunkelgrune glasglanzende regulare Kristalle Magnesiapulver wird Lebensmitteln als Saureregulator oder Trennmittel zugesetzt Aus Magnesiumoxid Keramik werden verschiedene hitzebestandige Gegenstande fur Labors und Industrie hergestellt Magnesiumhydroxid ist ein farbloses stark basisches Salz und kommt in der Natur als Mineral Brucit vor Es hat eine trigonale Kristallstruktur in der Raumgruppe P3 m1 Raumgruppen Nr 164 Vorlage Raumgruppe 164 und wird als Speiseolzusatz zum Abbinden von Schwefeldioxid als Flockungsmittel fur die Abwasseraufbereitung als Flammschutzmittel in thermoplastischen Kunststoffen Polyolefinen Polyvinylchlorid und Elastomeren sowie als Zusatzstoff in Reinigungsmitteln verwendet In der Medizin kommt es als Antazidum zur Neutralisierung der Magensaure und als mildes Abfuhrmittel zum Einsatz 25 Magnesiumperoxid ist eine feinpulvrige farblose Verbindung die eine Pyrit Kristallstruktur in der Raumgruppe Pa3 Raumgruppen Nr 205 Vorlage Raumgruppe 205 Es ahnelt Calciumperoxid und setzt durch kontrollierte Reaktion mit wassrigen Losungen Sauerstoff frei Es hat verschiedene Anwendungen in der Landwirtschaft Pharmazie und Kosmetik 26 Dungemittel Bei der Kalkung von Acker und Grunlandflachen kommt Magnesium in Form von Magnesiumoxid oder Magnesiumcarbonat zum Einsatz um den Magnesiumentzug des Bodens durch die Pflanzen wieder auszugleichen Weiterhin wird der Boden pH Wert angehoben und die Verfugbarkeit weiterer Nahrstoffe verbessert Hierbei wird die Magnesiumverbindung meist zusammen mit Kalk als magnesium und calciumhaltiger Mehrnahrstoffdunger angewendet 27 Auch das naturlich als Bobierrit vorkommende Magnesiumphosphat Mg3 PO4 2 Trimagnesiumphosphat 28 sowie Magnesiumnitrat 29 werden als Mehrnahrstoffdunger verwendet Halogenide Rotlich gefarbter Carnallit Magnesiumchlorid ist stark hygroskopisch und kommt in der Natur im Mineral Bischofit MgCl2 6 H2O als Doppelsalz Carnallit KMgCl3 6 H2O im Meerwasser und in Salzseen vor Es kristallisiert im trigonalen Kristallsystem in der Raumgruppe R3 m Raumgruppen Nr 166 Vorlage Raumgruppe 166 In der Lebensmitteltechnik wird es als Saureregulator Festigungsmittel Geschmacksverstarker Tragerstoff oder Trennmittel eingesetzt Magnesiumchlorid Hexahydrat kann als thermische Batterie Warmeenergie speichern und wieder abgeben 30 Magnesiumfluorid bildet farblose Kristalle die tetragonal in der Rutilstruktur in der Raumgruppe P42 mnm Raumgruppen Nr 136 Vorlage Raumgruppe 136 Raumgruppe kristallisieren Seine optischen Eigenschaften machen es zusammen mit seiner chemischen Stabilitat zu einem wichtigen Werkstoff fur optische Anwendungen 31 Magnesiumbromid und Magnesiumiodid sind ebenfalls hygroskopische Salze die in eine trigonale Kristallstruktur in der Raumgruppe P3 m1 Raumgruppen Nr 164 Vorlage Raumgruppe 164 aufweisen 32 Weitere anorganische Verbindungen Magnesiumcarbonat kommt in der Natur in grossen Mengen als Magnesit Bitterspat vor Es kristallisiert trigonal in der Raumgruppe R3 c Raumgruppen Nr 167 Vorlage Raumgruppe 167 In der Lebensmittelindustrie wird es als Saureregulator Tragerstoff oder Trennmittel zugesetzt Es wird beim Klettern und Turnen eingesetzt und ist auch unter den Namen Magnesia und Chalk bekannt 33 Die Athleten trocknen sich dann darin vor dem Ubungsbeginn die Handinnenflachen damit ihre Haut beim Umfassen der Holme von Barren oder der Eisenstangen von Reck oder Langhantel nicht zu stark haftet Ausserdem hat es medizinische und industrielle Anwendungen Magnesiumnitrat ist ein farbloses hygroskopisches Salz das gut loslich in Wasser ist 34 Das Hexahydrat Mg NO3 2 6 H2O besitzt eine monokline Kristallstruktur mit der Raumgruppe P21 c Raumgruppen Nr 14 Vorlage Raumgruppe 14 Es wird als Dunger Latentwarmespeicher als Hexahydrat oder in der Keramikindustrie eingesetzt Epsomit Magnesiumsulfat Heptahydrat Magnesiumsulfat Heptahydrat Mg SO4 7 H2O ist bekannt als Mineral Epsomit Bittersalz Es bildet farblose Kristalle die ein rhombisch pseudotetragonales Kristallgitter ausbilden Die Kristalle bluhen oft in faserigen Aggregaten aus und bilden Stalaktiten Es wird fur Dungemittel als Trocknungsmittel und fur medizinische Anwendung verwendet Magnesiumphosphate Magnesiumdihydrogenphosphat Mg H2PO4 2 Magnesiumhydrogenphosphat MgHPO4 und Magnesiumphosphat Mg3 PO4 2 werden in der Industrie als keramischer Rohstoff und als Flammschutzmittel verwendet In der Lebensmittelindustrie werden sie als Futtermittelzusatz Abfuhrmittel und Lebensmittelzusatz eingesetzt Lebensmitteln werden sie als Saureregulator oder Trennmittel zugesetzt Spinell ist ein haufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Oxide und Hydroxide mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung MgAl2O4 und ist damit chemisch gesehen ein Magnesium Aluminat 35 Es kristallisiert isotyp mit Magnetit im kubischen Kristallsystem in der Raumgruppe Fd3 m Raumgruppen Nr 227 Vorlage Raumgruppe 227 36 Dolomit ist ein sehr haufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Carbonate und Nitrate mit der chemischen Zusammensetzung CaMg CO3 2 und ist damit chemisch gesehen ein Calcium Magnesium Carbonat Es kristallisiert im trigonalen Kristallsystem in der Raumgruppe R3 Raumgruppen Nr 148 Vorlage Raumgruppe 148 37 Magnesiumhydrid kann als Wasserstoff und Energiespeicher eingesetzt werden Durch Wasserstoff der aus Magnesiumhydrid freigesetzt wird kann ein Metallschaum mit interessanten Eigenschaften der leichter als Wasser ist erzeugt werden Weitere interessante kristalline Magnesiumverbindungen sind zum Beispiel Magnesiumdiborid Magnesiumcarbid Magnesiumnitrid Magnesiumsulfid Magnesiumsilicid Magnesiumgermanid Magnesiummetasilicat Magnesiumtitanoxid und Magnesiumpolonid Magnesiumorganyle Magnesiumorganyle sind metallorganische Verbindungen in denen eine Bindung zwischen Magnesium und Kohlenstoff existiert Unter den Magnesiumorganylen kommt Grignard Verbindungen R Mg X die weitaus grosste Bedeutung zu Eine deutlich untergeordnete Rolle spielen binare Magnesiumorganyle sowie Alkenylmagnesiumhalogenide Organylmagnesiumhalogenide Hauptartikel Grignard Verbindungen Organylmagnesiumhalogenide meist Grignard Verbindung genannt werden im Direktverfahren durch die Reaktion von Organylhalogeniden mit Magnesiumspanen gewonnen 38 Grignard Verbindungen stehen in Losung im Schlenk Gleichgewicht Sie reagieren unter Halogen Organyl Substitution zu Elementorganylen 39 Allgemein E X n n R M g X E R n n M g X 2 displaystyle mathrm EX n n RMgX longrightarrow ER n n MgX 2 z B B i C l 3 3 R M g X B i R 3 3 M g X 2 displaystyle mathrm BiCl 3 3 RMgX longrightarrow BiR 3 3 MgX 2 oder unter Addition von Organylen mit Mehrfachbindungssystemen Allgemein A B R M g X R A B M g H 2 O R A B H M g O H X displaystyle mathrm A text B RMgX longrightarrow R text A text B text Mg xrightarrow H 2 O R text A text B text H Mg OH X z B R C N R M g X R 2 C N M g X H 2 O R 2 C N H M g O H X displaystyle mathrm RC equiv N RMgX longrightarrow R 2 C text NMgX xrightarrow H 2 O R2C text NH Mg OH X Binare Magnesiumorganyle Binare Magnesiumorganyle R2Mg auch Magnesium diorganyle genannt konnen auf verschiedene Art erzeugt werden 40 durch Transmetallierung beispielsweise von Quecksilberdiorganylen R 2 H g M g R 2 M g H g displaystyle mathrm R 2 Hg Mg longrightarrow R 2 Mg Hg dd durch Dismutation bei der Verschiebung des Schlenk Gleichgewichtes mit Hilfe von 1 4 Dioxan 41 2 R M g X 2 1 4 D i o x a n R 2 M g M g X 2 1 4 D i o x a n 2 displaystyle mathrm 2 RMgX 2 1 4 text Dioxan longrightarrow R 2 Mg MgX 2 1 4 text Dioxan 2 downarrow dd Auch Magnesacyclen cyklische Alkane mit einem Magnesium im Ring sind mit Hilfe von 1 4 Dioxan darstellbar durch Metathese von Grignard Verbindungen mit Lithium OrganylenR M g X L i R R 2 M g L i X displaystyle mathrm RMgX LiR longrightarrow R 2 Mg LiX dd durch Hydromagnesierung Addition von MgH2 an 1 Alkene 42 M g H 2 2 C H 2 C H R M g R 2 displaystyle mathrm MgH 2 2 CH 2 text CHR longrightarrow MgR 2 durch die Anlagerung von elementarem Magnesium an C C Doppelbindungen bei einigen ungesattigten Kohlenwasserstoffen wie 1 3 Butadien oder Anthracen Metalladdition Moglich ist beispielsweise die Reaktion von 1 3 Butadien in Tetrahydrofuran bei Raumtemperatur 43 Das erzeugte Magnesium Butadien auch 2 Buten 1 4 diyl magnesium genannt kann als Quelle fur Butadien Anionen in weiteren Synthesen dienen Analog dazu wird das orangegelbe Magnesiumanthracen dargestellt 44 Magnesiumanthracen kann anschliessend als Katalysator fur Hydrierung von Magnesium benutzt werden Alkenylmagnesiumhalogenide Alkine reagieren im Rahmen der sogenannten Carbomagnesierung mit Alkinen zu Alkenylmagnesiumhalogeniden 45 Weitere organische Verbindungen Strukturformel von Magnesiumstearat Magnesiumhydrogencitrat und Trimagnesiumdicitrat sind Magnesiumsalze der Citronensaure Magnesiumcitrat wird als Arzneimittel eingesetzt 46 Magnesiummonoperoxyphthalat ist ein Desinfektionsmittel zur Flachendesinfektion Magnesiumstearat ist das Magnesiumsalz der Stearinsaure und gehort zu den Kalkseifen Es besteht aus einem Magnesium Ion und zwei langkettigen Stearat Ionen Weblinks Wiktionary Magnesium Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Commons Magnesium Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien Wikibooks Praktikum Anorganische Chemie Magnesium Lern und Lehrmaterialien Wikibooks Wikijunior Die Elemente Elemente Magnesium Lern und Lehrmaterialien Verbrennung von Magnesium engl Einzelnachweise a b Harry H Binder Lexikon der chemischen Elemente S Hirzel Verlag Stuttgart 1999 ISBN 3 7776 0736 3 Die Werte fur die Eigenschaften Infobox sind wenn nicht anders angegeben aus www webelements com Magnesium entnommen IUPAC Angegeben ist der von der IUPAC empfohlene Standardwert da die Isotopenzusammensetzung dieses Elements ortlich schwanken kann ergibt sich fur das mittlere Atomgewicht der in Klammern angegebene Massenbereich Standard Atomic Weights Revised 2013 a b c d e Eintrag zu magnesium in Kramida A Ralchenko Yu Reader J und NIST ASD Team 2019 NIST Atomic Spectra Database ver 5 7 1 Hrsg NIST Gaithersburg MD doi 10 18434 T4W30F https physics nist gov asd Abgerufen am 11 Juni 2020 a b c d e Eintrag zu magnesium bei WebElements https www webelements com abgerufen am 11 Juni 2020 N N Greenwood A Earnshaw Chemie der Elemente 1 Auflage VCH Weinheim 1988 ISBN 3 527 26169 9 S 136 David R Lide Hrsg CRC Handbook of Chemistry and Physics 90 Auflage Internet Version 2010 CRC Press Taylor and Francis Boca Raton FL Magnetic Susceptibility of the Elements and Inorganic Compounds S 4 144 Die Werte dort sind auf g mol bezogen und in cgs Einheiten angegeben Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete masseinheitslose SI Wert a b Yiming Zhang Julian R G Evans Shoufeng Yang Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks In Journal of Chemical amp Engineering Data Band 56 2011 S 328 337 doi 10 1021 je1011086 Ludwig Bergmann Clemens Schaefer Rainer Kassing Lehrbuch der Experimentalphysik Band 6 Festkorper 2 Auflage Walter de Gruyter 2005 ISBN 3 11 017485 5 S 361 A Stasch C Jones Stable dimeric magnesium I compounds from chemical landmarks to versatile reagents In Dalton Transactions Band 40 2011 S 5659 5672 doi 10 1039 C0DT01831G David R Lide Hrsg CRC Handbook of Chemistry and Physics 90 Auflage Internet Version 2010 CRC Press Taylor and Francis Boca Raton FL Electrochemical Series S 8 22 a b Eintrag zu Magnesium Pulver nicht stabilisiert in der GESTIS Stoffdatenbank des IFA abgerufen am 9 August 2016 JavaScript erforderlich Eintrag zu Magnesium im Classification and Labelling Inventory der Europaischen Chemikalienagentur ECHA abgerufen am 1 August 2016 Hersteller bzw Inverkehrbringer konnen die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern Definition von Zeichen 26A9 Hex als Magnesium im Unicode Standard Version 5 2 PDF 291 kB U S Geological Survey Mineral Commodity Summaries January 2016 Volker Hasenberg Lebenszyklusanalyse und okologische Bewertung der Magnesiumherstellung PE INTERNATIONAL Werkstoff Forum intelligenter Leichtbaum 24 April 2012 Hannover Messe The Reaction Between Magnesium and CO2 Purdue University abgerufen am 15 Juni 2016 G Audi F G Kondev Meng Wang W J Huang S Naimi The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties In Chinese Physics C 41 2017 S 030001 doi 10 1088 1674 1137 41 3 030001 Volltext F Y Li B Chaigne Delalande u a Second messenger role for Mg2 revealed by human T cell immunodeficiency In Nature Band 475 Nummer 7357 Juli 2011 S 471 476 doi 10 1038 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Sasada Nobumasa Satoh Noriyuki Kawaichi Kenji Negoro A Convenient Preparation of Pure Dialkylmagnesium from a Grignard Reagent In Chemistry Letters Band 16 1987 S 2299 2300 doi 10 1246 cl 1987 2299 Borislav Bogdanovic Magnesium anthracene systems and their application in synthesis and catalysis In Accounts of chemical research Band 21 Nummer 7 Juli 1988 S 261 267 doi 10 1021 ar00151a002 K Fujita Y Ohnuma H Yasuda H Tani Magnesium butadiene addition compounds Isolation structural analysis and chemical reactivity In Journal of Organometallic Chemistry Band 113 Nummer 3 Juni 1976 S 201 213 doi 10 1016 S0022 328X 00 87329 5 Ramsden H E 63 US Patent 1967 3 354 190 Eintrag zu Magnesium organische Verbindungen In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 26 Mai 2014 Franz v Bruchhausen Siegfried Ebel Eberhard Hackenthal Ulrike Holzgrabe Hagers Handbuch der Pharmazeutischen Praxis Folgeband 5 Stoffe L Z Springer Verlag 2013 ISBN 978 3 642 58388 9 S 86 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche Periodensystem der Elemente H HeLi Be B C N O F NeNa Mg Al Si P S Cl ArK Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br KrRb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I XeCs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At RnFr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts OgAlkalimetalle Erdalkalimetalle Lanthanoide Actinoide Ubergangsmetalle Metalle Halbmetalle Nichtmetalle Halogene Edelgase Chemie unbekannt Normdaten Sachbegriff GND 4128915 8 OGND AKS LCCN sh85079651 NDL 00567385Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Magnesium amp oldid 214496789, wikipedia, wiki, deutsches

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