Hulp bij leren Periodiek systeem

Magnesium

chemisch-element

12

Mg/Magnesium

Het grijswitte lichtmetaal magnesium behoort tot de aardalkalimetalen. Het komt zowel in de aardkorst als in zeewater veel voor. Magnesium brandt met een zeer fel, wit licht. Het vervult een belangrijke functie in de chemie van het leven. Magnesium is aanwezig in alle cellen en speelt een rol bij allerlei cruciale biochemische processen, van de cellulaire energievoorziening tot DNA-synthese. Het menselijk lichaam bevat 0,027% magnesium. Ieder chlorofyl molecuul (bladgroen) bezit een magnesium-ion.

Symbool

Protonen/elektronen

Groep

Isotopen

²⁴Mg, ²⁵Mg, ²⁶Mg

Periode

Elektronenconfiguratie

[Ne] 3s²

Blok

Elektronencofiguratie Bohr

2,8,2

Bij kamertemperatuur

vast

Elektronegativiteit

1,2 (Pauling)

Dichtheid

1740 kg m^-3

Atoomstraal

160 ^.10^-12m

Smeltpunt

650 ^oC (923 K)

Relatieve atoommassa

24.305

Kookpunt

1090 ^oC (1363 K)

Soortelijke warmte

1026 J kg^-1K^-1

Warmtegeleidingscoëfficiënt

156 W m^-1K^-1

Selecteer

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Lichtkogel

Lichtkogelfakkels zijn gevuld met zuiver magnesiumpoeder. Het verbrandt bij 500 ^oC met een verblindend licht tot magnesiumoxide (in de vorm van witte rook). De benodigde zuurstof is afkomstig van verbindingen als mangaandioxide (MnO₂), kaliumchloraat (KClO₃) en kaliumpermanganaat (KMnO₄). Deze worden met het magnesiumpoeder vermengd.

Velg

De auto-industrie is altijd op zoek naar gewichtsbesparing, omdat lichtere auto’s minder brandstof gebruiken. Je vindt daarom magnesiumlegeringen in velgen, deuren, rem- en koppelingssysteem en luchtinlaat. Het gaat om legeringen met bijvoorbeeld aluminium en zink (resp. 9 % en 1 %) of zeldzame aardmetalen en zirkonium (resp. 3,3 % en 0,7 %). Ook in de wielen van rolstoelen is soms magnesium te vinden.

Vliegtuig

In de luchtvaart is gewichtsbesparing nog belangrijker dan bij auto’s. Magnesium is niet alleen zeer licht maar verbetert ook de materiaaleigenschappen. Het gehalte aan magnesium is afhankelijk van de toepassing. Vliegtuigvleugels bestaan vaak uit legeringen met magnesium (Mg), aluminium (Al) en zink (Zn). Deze legeringen zijn tot 20 % lichter dan puur aluminium en goed bestand tegen corrosie. Ook motoronderdelen, romp, landingsgestel en landingstrap worden van magnesiumlegeringen gemaakt. Ze bestaan uit magnesium met 6 – 10 % aluminium, 1 – 3 % zink en 0,2 % mangaan, of uit magnesium met 3,3 % zeldzame aardmetalen en 0,7 % zirkonium.

Ruimtevaart

Voor de Saturnusraket, gebruikt bij de maanexpedities, werd een legering gebruikt uit magnesium met 14 % lithium en 1,25 % aluminium. De dichtheid van deze legering is slechts 1350 kg/m³ – dat is maar liefst vier keer lichter dan staal.

Racefiets

Hoewel koolstofvezel inmiddels de standaard is geworden voor de vervaardiging van lichte en sterke frames voor racefietsen, zijn er ook frames te koop uit magnesiumlegeringen. De materiaaleigenschappen zorgen onder andere voor hoge controle bij afdalingen.

Turnpoeder

Turnpoeder, ook wel magnesiumpoeder genoemd, bestaat uit basisch magnesiumcarbonaat (Mg(OH)₂.3MgCO₃.3H₂O). Het wordt in blokken in de handel gebracht en bij sporten zoals turnen gebruikt om gladde handen stroef te maken. Het neemt lichaamsvocht op.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

Frame van mobiele telefoon, fototoestel, laptop computer (6 – 10 % Al, 1 – 3 % Zn)
Metaalbescherming (tegen corrosie)
Ontzwaveling van ruw ijzer en staal (ook in legering met Al)
Thermische lans (bijvoorbeeld voor ‘snijden’ van beton)
In krukassen van treinstellen, trams en bussen (Al, Mg)

In verbindingen

Antiklonteringsmiddel (o.a. voor zout)	MgHPO₄
Badzout	MgSO₄
Bladbemesting	Mg(NO₃)₂
Cosmetica	Mica, talk
Dieetzout	Mg-citraat
Geneesmiddel
- tegen allergie, kramp en astma	Mg-gluconaat
- tegen matheid, voor het opwekken van de eetlust	MgO₂
- laxeermiddel	MgCl₂
- activeren van enzymen	Div. org. Mg-verb
Keramiek	Mg₂SiO_4 ,MgO
Leerlooien	MgSO₄
Levensmiddelentoevoeging
- E 580	Mg-gluconaat
- E 572	Mg-stearaat
Meststof	MgCO_3,MgNH₄PO_4,MgO, MgSO₄
Ontdooiingsmiddel (de-icer)	MgCl₂
Ontzwavelen van gassen	Mg(OH)₂
Stabilisator voor crème en zalf	Mg-stearaat
Vlamwerend middel (onder andere in textiel)	MgSO₄
Vloeimiddel voor het solderen van lichte metalen	MgF_2 ,MgSiF₆
Waterzuivering (vlokmiddel)	Mg(OH)_2,MgSO₄

Naam & ontdekking

Naam

Magnesium is genoemd naar Magnesia, een gebied in de Griekse provincie Thessalië en ook de naam van het daar gevonden magnesiumhoudende mineraal (magnesiumoxide). In het Nederlands is dit bekend als ‘bitteraarde‘. Ook de naam magneet is afkomstig van Magnesia.

Ontdekking

In 1755 ontdekte de Frans-Schotse natuur- en scheikundige Joseph Black (foto) magnesium als nieuw element in magnesia. Het onderscheidde zich van de bekende stoffen kalk, kali en gips.

Voorkomen

Magnesium speelt een belangrijke rol in de natuur. Het is aanwezig in alle cellen en speelt een rol bij allerlei cruciale biochemische processen, van de cellulaire energievoorziening tot DNA-synthese. Het menselijk lichaam bevat 0,027% magnesium. Ieder chlorofyl molecuul (bladgroen) bevat een magnesium-ion.

Na de voor de hand liggende elementen waterstof, zuurstof, chloor en natrium is magnesium het meest voorkomende element in zeewater, met een aandeel van 0,13%. Bij indampen ontstaan onder andere de zouten magnesiumchloride (MgCl₂) en magnesiumbromide (MgBr₂). Ook in zoutmeren is magnesium te vinden.

Magnesium behoort tot de top tien van elementen in de aardkorst. Het staat op plaats zeven met een aandeel van 2,33 %.

Het komt voor in vele mineralen, zoals in:

Bischofiet	MgCl₂.6H₂O
Boraciet	Mg₃B₇O₁₃Cl
Bruciet	Mg(OH)₂
Carnalliet	KMgCl₃.6H₂O
Dolomiet	CaMg(CO₃)₂
Epsomiet	MgSO₄.7H₂O
Kieseriet	MgSO₄.H₂O
Langbeiniet	K₂Mg₂(SO₄)₃
Magnesiet (foto)	MgCO₃(ook wel bitterspaat genoemd)
Mica	{Na,K,Ca,Mg}{Al,Mg,Fe,Li}_2-3{Si,Al}₄O₁₀{OH,F}₂
Sellaite	MgF₂
Serpentijn	(Mg,Fe⁺²,Ni)₃Si₂O₅(OH)₄
Spinel	MgAl₂O₄
Tachyhydriet	CaMg₂Cl₆.12H₂O
Talk of speksteen	Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂

In zoutmijnen is magnesium aanwezig in de dubbelzouten kainiet (MgSO₄. KCl.3H₂O) en carnalliet (KCl.MgCl₂.6H₂O).

Winning

De belangrijkste wingebieden van magnesium – meestal in de vorm van mineralen, maar ook uit zeewater – worden gevonden in Turkije, China, de Verenigde Staten van Amerika, Noord-Korea, Slowakije, Rusland, Kazachstan, Oekraïne, Oostenrijk, Griekenland, India, Spanje, Brazilië, Rwanda, Democratische Republiek Congo, Australië, Canada, Frankrijk, Italië, Palestijn, Jordanië en Noorwegen. De EU heeft met de Critical Raw Materials Act in 2022 magnesium en talk op de lijst van schaarse en strategische grondstoffen gezet.

Bereiding

Vroeger

De Britse scheikundige Humphry Davy isoleerde magnesium in 1808 via elektrolyse van gesmolten magnesiumzouten (waaronder watervrij magnesiumchloride).

Tegenwoordig

Magnesium wordt gewonnen uit mineralen of uit zeewater.

Mineralen zoals dolomiet (MgCa(CO₃)_2,foto) worden eerst omgezet in magnesiumoxide. Zeewater geeft het magnesium prijs via de toevoeging van kalk, waardoor magnesiumhydroxide neerslaat. Dat wordt vervolgens omgezet in magnesiumchloride of -oxide.

Het magnesiumoxide is in magnesium om te zetten via reductie in een elektrische oven met silicium bij 1100 °C. Uit magnesiumchloride is het magnesium vrij te maken via elektrolyse in gesmolten toestand (bij 700 ^oC).

Zuivering van het verkregen ruwe magnesium vindt plaats via destillatie in vacuüm of in een atmosfeer van argon.

Bekijk foto’s en filmpjes