Magnesi

Magnesi (tiếng Việt: Magiê, Latinh: Magnesium) là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Mg và số nguyên tử bằng 12.

"Mg" đổi hướng tới đây. Đối với tên miền, xem .mg.

Magnesi, 12Mg
Quang phổ vạch của magnesi
Tính chất chung
Tên, ký hiệu	Magnesi, Mg
Phiên âm	/mæɡˈniːziəm/ (mag-NEE-zee-əm)
Hình dạng	Ánh kim xám
Magnesi trong bảng tuần hoàn
Be ↑ Mg ↓ Ca Natri ← Magnesi → Nhôm
Số nguyên tử (Z)	12
Khối lượng nguyên tử chuẩn (Ar)	24,3050(6)[1]
Phân loại	kim loại kiềm thổ
Nhóm, phân lớp	2, s
Chu kỳ	Chu kỳ 3
Cấu hình electron	[Ne] 3s2
mỗi lớp	2, 8, 2
Tính chất vật lý
Màu sắc	Ánh kim xám
Trạng thái vật chất	Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy	923 K ​(650 °C, ​1202 °F)
Nhiệt độ sôi	1363 K ​(1091 °C, ​1994 °F)
Mật độ	1,738 g·cm−3 (ở 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng	ở nhiệt độ nóng chảy: 1,584 g·cm−3
Nhiệt lượng nóng chảy	8.48 kJ·mol−1
Nhiệt bay hơi	128 kJ·mol−1
Nhiệt dung	24,869[2] J·mol−1·K−1
Áp suất hơi P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ở T (K) 701 773 861 971 1132 1361
Tính chất nguyên tử
Trạng thái oxy hóa	2, 1 [3], 0[4] ​Base mạnh
Độ âm điện	1,31 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa	Thứ nhất: 737,7 kJ·mol−1 Thứ hai: 1450,7 kJ·mol−1 Thứ ba: 7732,7 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị	thực nghiệm: 160 pm
Bán kính liên kết cộng hóa trị	141±7 pm
Bán kính van der Waals	173 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể	​Lục phương
Vận tốc âm thanh	que mỏng: (Sau khi tôi) 4940 m·s−1 (ở r.t.)
Độ giãn nở nhiệt	24,8[5] µm·m−1·K−1 (ở 25 °C)
Độ dẫn nhiệt	156[6] W·m−1·K−1
Điện trở suất	ở 20 °C: 43,9[7] Ω·m
Tính chất từ	Thuận từ
Độ cảm từ (χmol)	+13,1×10−6 cm3/mol (298 K)[8]
Mô đun Young	45 GPa
Mô đun cắt	17 GPa
Mô đun khối	45[9] GPa
Hệ số Poisson	0,290
Độ cứng theo thang Mohs	1–2,5
Độ cứng theo thang Brinell	44–260 MPa
Số đăng ký CAS	7439-95-4
Lịch sử
Đặt tên	Theo tên Magnesia, Hy Lạp[10]
Phát hiện	Joseph Black (1755[10])
Tách ra lần đầu	Humphry Davy (1808[10])
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Magnesi
Iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP 24Mg 78.99% 24Mg ổn định với 12 neutron 25Mg 10% 25Mg ổn định với 13 neutron 26Mg 11.01% 26Mg ổn định với 14 neutron

Thuộc tính

Magnesi là kim loại tương đối cứng, màu trắng bạc, nhẹ (chỉ nặng khoảng ${\displaystyle {\tfrac {2}{3}}}$ nhôm nếu cùng thể tích) bị xỉn nhẹ đi khi để ngoài không khí. Ở dạng bột, kim loại này bị đốt nóng và bắt lửa khi để vào chỗ ẩm và cháy với ngọn lửa màu trắng. Khi ở dạng tấm dày, nó khó bắt lửa, nhưng khi ở dạng lá mỏng thì nó bắt cháy rất dễ. Khi đã bắt lửa, rất khó dập, nó có thể cháy trong nitơ (tạo ra magnesi nitride) và cả trong carbon dioxide. Magnesi không tan trong nước nhưng nước nóng đun sôi thì có thể hòa tan Magnesi.

Lịch sử

Tên gọi của nó có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, khi chỉ tới một khu vực ở Thessaly gọi là Magnesia. Người Anh Joseph Black nhận ra magnesi là một nguyên tố vào năm 1755, Năm 1808, Sir Humphrey Davy bằng điện phân đã cô lập được kim loại magnesi nguyên chất từ hỗn hợp của magnesia và HgO. Năm 1831, A. A. B. Bussy điều chế được nó trong dạng cố kết. Magnesi là nguyên tố phổ biến thứ 8 trong vỏ Trái Đất. Nó là một kim loại kiềm thổ, vì thế không tồn tại trong tự nhiên ở dạng đơn chất. Nó được tìm thấy trong các khoáng chất như magnesit, dolomit v.v.

Ứng dụng

Nó được sử dụng để làm cho hợp kim nhẹ bền, đặc biệt là cho ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, và cũng được sử dụng trong flashbulbs và pháo hoa bởi vì nó đốt cháy với một ngọn lửa trắng rực rỡ.

Các hợp chất của magnesi, chủ yếu là magnesi oxide, được sử dụng như là vật liệu chịu lửa trong các lò sản xuất sắt và thép, các kim loại màu, thủy tinh hay xi măng. Magnesi oxide và các hợp chất khác cũng được sử dụng trong nông nghiệp, công nghiệp hóa chất và xây dựng. Nó được sử dụng để tạo các hợp kim nhôm - magnesi dùng trong sản xuất vỏ đồ hộp, cũng như trong các thành phần cấu trúc của ô tô và máy móc. Ngoài ra magnesi kim loại còn được sử dụng để khử lưu huỳnh từ sắt hay thép.

Các công dụng khác:

• Magnesi, giống như nhôm, là cứng và nhẹ, vì thế nó được sử dụng trong một số các thành phần cấu trúc của các loại xe tải và ô tô dung tích lớn. Đặc biệt, các bánh xe ô tô cấp cao được làm từ hợp kim magnesi được gọi là mag wheels (tiếng Anh, nghĩa là bánh xe magnesi).
• Các tấm khắc quang học trong công nghiệp in.
• Nằm trong hợp kim, nó là quan trọng cho các kết cấu máy bay và tên lửa.
• Khi pha thêm vào nhôm, nó cải thiện các tính chất cơ-lý, làm nhôm dễ hàn và dễ chế tạo hơn.
• Là tác nhân bổ sung trong các chất nổ thông thường và sử dụng trong sản xuất gang cầu.
• Là chất khử để sản xuất urani tinh khiết và các kim loại khác từ muối của chúng.
• Magnesi hydroxide Mg(OH)₂ được sử dụng trong sữa magnesi, magnesi chloride và magnesi sulfat trong các muối Epsom và magnesi citrat được sử dụng trong y tế.
• Magnesi oxide được dùng để tạo ra lò sưởi và lò luyện kim vì nhiệt độ nóng chảy của nó là rất cao.
• Bột magnesi carbonat (MgCO₃) được sử dụng bởi các vận động viên điền kinh như các vận động viên thể dục dụng cụ và cử tạ, để cải thiện khả năng nắm chặt dụng cụ.
• Magnesi stearat là chất bột màu trắng dễ cháy với các thuộc tính bôi trơn. Trong công nghệ dược phẩm nó được sử dụng trong sản xuất các viên thuốc nén, để ngăn cho các viên nén không bị dính vào thiết bị trong quá trình nén thuốc.
• Các sử dụng khác bao gồm đèn flash trong nhiếp ảnh, pháo hoa, bao gồm cả bom cháy.

Nguồn

Kim loại này được sản xuất thông qua điện phân magnesi chloride nóng chảy, thu được từ các nguồn nước mặn, nước suối khoáng hay nước biển. Mặc dù magnesi được tìm thấy trong hơn 60 khoáng chất, nhưng chỉ có dolomit, magnesit, bruxit, cacnalit, bột tan, và olivin là có giá trị thương mại.

Cô lập:

• cathode: Mg²⁺ + 2e^- → Mg
• anode: 2Cl^- → Cl₂ (khí) + 2e^-

Hợp chất trong cơ thể sống

Magnesi hữu cơ là quan trọng cho cả thực vật và động vật. Chất diệp lục (Chlorophyll) là các porphyrin có magnesi ở trung tâm. Khẩu phần dinh dưỡng của người lớn là 300-400 mg/ngày, phụ thuộc vào tuổi tác, giới tính, trọng lượng. Nhiều loại enzyme cần có cation magnesi cho các phản ứng xúc tác của chúng, đặc biệt là các enzyme sử dụng ATP. Không đủ magnesi trong cơ thể sinh ra các chứng co thắt cơ, và nó liên quan đến các chứng bệnh tim mạch (cardiovascular), tiểu đường, huyết áp cao và loãng xương. Sự thiếu hụt cấp tính là hiếm hơn.

Các nguồn thức ăn

Các loại rau xanh như rau bi na (spinach) cung cấp nhiều magnesi vì nguyên tử trung tâm của chất diệp lục là magnesi. Các loại quả hạch, hạt, một số ngũ cốc là nguồn cung cấp magnesi.

Việc ăn uống nhiều loại thức ăn khác nhau sẽ cung cấp tương đối đầy đủ magnesi cho cơ thể.

Magnesi trong các loại lương thực, thực phẩm chế biến quá kỹ thông thường bị mất nhiều magnesi. Ví dụ, bánh mì trắng thông thường có ít magnesi hơn bánh mì đen vì cám và phôi giàu magnesi đã bị loại bỏ khi làm trắng bột mì.

Nước có thể cung cấp magnesi, nhưng lượng magnesi này thường nhỏ và dao động theo nguồn nước. Nước "cứng" chứa nhiều magnesi hơn nước "mềm". Các nghiên cứu về dinh dưỡng không tính đến lượng magnesi này, và do vậy có thể dẫn đến việc tính không đầy đủ lượng magnesi cần thiết cho cơ thể.

Dưới đây là một số loại thức ăn và lượng magnesi chúng có:

• Rau bi na (1/2 chén) = 80 miligam (mg)
• Dầu lạc (2 thìa chè) = 50 mg
• Các loại đậu mắt đen (1/2 chén) = 45 mg
• Sữa, ít béo (1 cup) = 40 mg

Đồng vị

²⁴Mg là đồng vị ổn định có ứng dụng trong địa chất học, tương tự như ²⁶Al.²⁴Mg là sản phẩm phân rã của ²⁶Al, có chu kỳ bán rã 717.000 năm. Sự giàu có của ²⁴Mg ổn định được tìm thấy trong một số thiên thạch chondrit carbon giàu Ca-Al. Sự phổ biến bất thường của ²⁶Mg là do sự phân rã của ²⁶Al trong các thiên thạch này. Vì thế, thiên thạch phải được tạo ra trong tinh vân trước khi ²⁶Al phân rã. Vì điều này, các mảnh vỡ thiên thạch là những vật thể già nhất trong hệ Mặt Trời và chúng chứa thông tin về lịch sử của hệ Mặt Trời trong giai đoạn đầu tiên của nó.

Cảnh báo

Magnesi kim loại và hợp kim là rất dễ cháy trong dạng nguyên chất và dễ chảy khi ở dạng bột. Magnesi phản ứng và giải phóng nhiệt rất nhanh khi tiếp xúc với không khí hay nước và cát, Mg có tính khử rất mạnh, nên có thể "lấy Oxi" từ không những H₂O, CO₂, mà cả trong cát (SiO₂) :

2Mg _(rắn) + SiO_{2 (rắn)} → 2MgO _(rắn) + Si _(rắn)

Cần phải đeo kính khi làm việc với magnesi. Ánh sáng trắng chói lòa của magnesi có thể làm tổn thương mắt. Không được dùng nước để dập ngọn lửa cháy do magnesi, vì nó làm ngọn lửa cháy to hơn, theo phản ứng sau:

Mg _(rắn) + 2H₂O _(lỏng) → Mg(OH)_{2 (dung dịch)} + H_{2 (khí)}

Các bình cứu hỏa chứa dioxide carbon CO₂ cũng không được dùng do magnesi cháy trong carbon dioxide :

2Mg _(rắn) + CO_{2 (khí)} → 2MgO _(rắn) + C _(rắn)

Phải dập lửa bằng các bình cứu hỏa bằng hóa chất khô cấp D (nếu có) hoặc dùng bột phủ vào để dập lửa do Magnesi gây nên

Mức cao nhất theo DRI để hấp thụ magnesi là 350 mg/ngày. Triệu chứng chung của thừa magnesi là tiêu chảy. Không được cấp cho trẻ em các loại hình thuốc chứa magnesi.

Liên kết ngoài

Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Magnesi.

• WebElements.com – Magnesium
• EnvironmentalChemistry.com – Magnesium
• Magnesium Deficiency Lưu trữ 2005-02-16 tại Wayback Machine
• The Magnesium Website
• Magnesium Lưu trữ 2004-12-09 tại Wayback Machine
• Dietary Reference Intake Lưu trữ 2008-05-27 tại Wayback Machine
• Dietary Magnesium Lưu trữ 2007-03-12 tại Wayback Machine

Chú thích

1. “Trọng lượng nguyên tử tiêu chuẩn: Magnesi”.CIAAW.2011
2. Rumble, p. 4.61
3. Bernath, P. F., Black, J. H., & Brault, J. W. (1985). “The spectrum of magnesium hydride” (PDF). Astrophysical Journal. 298: 375. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 11 tháng 1 năm 2012. Truy cập ngày 15 tháng 7 năm 2011.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả (liên kết)
4. Mg(0) has been synthesized in a compound containing a Na₂Mg₂²⁺ cluster coordinated to a bulky organic ligand; see Rösch, B.; Gentner, T. X.; Eyselein, J.; Langer, J.; Elsen, H.; Li, W.; Harder, S. (2021). “Strongly reducing magnesium(0) complexes”. Nature. 592 (7856): 717–721. Bibcode:2021Natur.592..717R. doi:10.1038/s41586-021-03401-w. PMID 33911274. S2CID 233447380
5. Rumble, p. 12.135
6. Rumble, p. 12.137
7. Rumble, p. 12.28
8. Rumble, p. 4.70
9. Gschneider, K. A. (1964). Physical Properties and Interrelationships of Metallic and Semimetallic Elements. Solid State Physics. 16. tr. 308. doi:10.1016/S0081-1947(08)60518-4. ISBN 9780126077162.
10. Rumble, p. 4.19