Магний

Магний

Магний (хим.), Magnesium, Mg=24 (Собственно Mg = 24, 015 из опытов Шеерера с Маршаном, по введении поправок. Более новые опыты Мариньяка (1884), путем изучения весовых отношений при превращении окиси М. в сернокислый М. и обратно, дали Mg = 24, 376 при 0 =16.). В конце XVII в. стала известна горькая соль; она была открыта в минеральном источнике Эпсома (Англия); употребление ее, под именем английской или эпсомской соли, скоро распространилось. В начале XVIII в. сделалось известным другое соединение М. – белая магнезия (magnesia alba), лекарственное же средство, названное почему-то, в противоположность черной магнезии (m. nigra); под именем последней разумели в то время пиролузит, так назыв. перекись марганца (Braunstein). Блэк показал (1775), что белая магнезия есть соединение «постоянного газа» (угольного ангидрида) с особой «землей» (окисью металла), которую он и назвал магнезией; ее назвали также горькоземом (Bittererde) и нашли в асбесте и тальке (Talkerde). М. образует с кислородом единственное соединение MgO и, будучи очень распространен (О распространении М. сравнительно с кальцием в природе см. статью Н. Н. Любавина. в «Журн. Русского Физ.– Химич. Общ.», 1892) в природе, является в виде солей, отвечающих этой окиси; вот главные, богатые им, минералы: магнезит MgCO3 ; доломит, изоморфное смешение углекислых М. и кальция в разнообразных пропорциях (MgCa)CO3; кизерит MgSO4.H2O; каинит MgSO4 KCl6H20; карналит MgCl2 KCl 6H2O; силикаты – аcбест (MgCa)SiO3, тальк H2Mg3(SiO3)4, а также авгит, оливин, роговая обманка, турмалин, серпентин и др. ; горькая соль MgSO4 7H20 и хлористый М. MgCI2 содержатся в морской воде и в воде многих соляных источников; кизерит, каинит, карналит находятся в некоторых соляных залежах (Стассфурт), остатках когда-то бывших морей. Первые опыты получения металлического М. принадлежат Г. Дэви (1808), который действовал на окись М. парами калия, но не получил М. в чистом виде. В новейшее время показано, что здесь легко идет обратная реакция. Более успешные результаты были получены при действии калия (или натрия) на безводный хлористый М., а также при электролизе последнего; эти два пути и служат теперь для фабричного получения; современная дешевизна М. зависит от введения электролитического способа. По способу Девилля, расплавляют безводный хлористый М., к которому для легкоплавкости прибавляют поваренной соли и плавикового шпата, в закрытом тигле, затем бросают потребное количество мелконарезанного натрия; М. выделяется в виде порошка и всегда содержит азотистый М.; продукт плавят и перегоняют при белом калении в закрытом тигле, через дно которого проходит пароотводная трубка (как при перегонке цинка). По этому способу работают заводы в Бостоне, в Манчестере. Электролиз производится в заводских размерах в Гемелингене. Материалом служит обезвоженный карналит; он расплавляется в тигле из литой стали с крышкой, через которую пропущен анод – уголь в бездонном шамотовом цилиндре, – а самый тигель играет роль катода; хлор отводится по трубке, соединенной с верхней частью шамотового цилиндра. Для разложения требуется 6 – 8 вольт; на лошаде-час добывают 40 – 45 граммов металла. Добытый электролизом М. начинает вытеснять английский продукт, добываемый химическим путем.

Металлический М. – серебристо-белый металл; в сухом воздухе не изменяется, во влажном – покрывается тонким слоем гидрата окиси; он ковок, но маловязок; проволока из него готовится выдавливанием подогретого металла через соответственное отвepстиe из стального цилиндра с поршнем; прокаткой такой проволоки получают ленту М.; удельный вес = 1,75 (Девилль и Карон), температура плавится немного ниже 800° (В. и А. Мейер), точка кипения около 1100°(Дитт); теплоемкость = 0,2456 – 0,2509 при 0°– 75° (Лоренц). Исследовать спектр М. нельзя так легко, как для щелочных и прочих щелочно-земельных металлов; платиновая проволока, смоченная раствором хлористого М. в пламени Бунзеновой горелки, покрывается слоем нелетучей окиси, и окраски пламени не возникает; необходимо или пользоваться пламенем гремучего газа, которое делается цветным, если ввести в него чистый хлористый М. (даже окись), или получать искры от вторичной спирали близ поверхности водного раствора той же соли; спектр М. характеризуется двумя зелеными линиями; более яркая из них Mg(отвечает линии b солнечного спектра; Mg(– совпадает с группой между b и F, ближе к синей части спектра; спектр от индукционных искр, действующих на MgCl2, линию Mg(имеет очень яркую и кроме того еще линию Mg(между D и Е солнечного спектра, близко к желтой части; Mg(в этом спектре оказывается слабой. Практические применения М. ограничиваются почти исключительно употреблением его как осветительного материала в различных специальных случаях; в форме ли порошка, брошенного на воздух, или ленты, зажженный, даже просто спичкой, он горит ослепительным светом; яркость находится, конечно, в связи с большой теплотой горения, которая для молекулярного веса в граммах (Mg, 0) = 144 больш. калорий (Томсен), и с трудноплавкостью образующейся в виде мелкого порошка окиси; энергия горения настолько велика, что зажженная в воздухе лента продолжает гореть в углекислом газе, причем выделяется уголь (Подобно ZnO в CdO окись М. претерпевает диссоциацию (Н. М. Morse и J. White jun., 1890) при накаливании с металлическим М.; присутствие свободного металла необходико, смесь MgO и Mg помещена была в трудноплавкой трубке на железном листе; кислород, выкачанный насосом Шпренгеля, содержал небольшое количество СО2, образовавшейся, очевидно, из угля железной пластинки. При накаливании смеси МgO и Mg в атмосфере водорода до 6,42% М. превращается в MgH (Cl. Wincler), что может быть объяснено нахождением металла в состоянии выделения, потому что ни МgО, ни Mg при накаливании в водороде водородистого М. не дают). Магниевый свет чаще всего применяется в фотографии, для чего употребляются особые лампы, в которых сжигается равномерно разматывающаяся лента металла; сжигают и просто более или менее длинные куски ее без вся кой лампы, зажимая их в расщепленную лучинку; для моментальных снимков употребляют порошкообразный М., вдувая его по трубке в спиртовое бесцветное пламя; лучшие результаты получают, если порошок М. предварительно смешан с богатыми кислородом веществами (бертолетова соль, селитра, хромпик, марганцевокислый калий) и сверх того с горючими материалами (сернистая сурьма, сернистое олово); подобные смеси горят очень ярко и быстро. Магниевый свет предложен и для сигнальных огней (Применялись англичанами во время войны с абиссанским негусом Феодором); его можно видеть в море на раcстоянии 45 км.; для этой цели существуют также специальные лампы. Фотометрические измерения показали (Бунзен), что проволока диаметром в 0,297 мм. светит, как 74 четвериковые стеариновые свечи. Изучение световой способности пламени М. (F. Rоgere, 1892) показало, что 13,5 % всей лучистой энергии его представляет собою световую энергию, тогда как для свечи, аргантовой горелки эта величина равна почти 1,5 %; так как около 75 % тепла, освобождающегося при горении М., превращается в лучистую энергию, то почти 10 % всей энергии горения идет на свет; при светильном газе на световую энергию идет только 0,25 %). Свет М. богат химически действующими лучами; он вызывает напр. взрыв смеси водорода и хлора; это же обусловливает его применимость к фотографии. В лабораторной практике металлический М. нашел важное применение как сильный восстановитель. Борный ангидрид и кремнезем легко восстановляются М. (Филсон и Гейтер). Даже как лекционный опыт рекомендуется (Н. Н. Бекетов и А. Д. Чириков) реакция, при которой смесь порошков кремнезема и М., сравнительно слабонагретая, превращается в кремнистый М., смешанный с металлическим и кремнекислым М.; продукт реакции с разведенной соляной кислотой выделяет водородистый кремний и водород. При нагревании смеси BaCO3 + C + ЗMg происходит вспышка (Макен), причем образуется углеродистый барий ВаС2, выделяющий с водой, содержащей НСl, ацетилен. Широкое применение имел М. в опытах К. Винклера с получением водородистых металлов из окисей при накаливании последних в атмосфере водорода с порошком М. За трудностью иметь цинк, несодержащий мышьяка, М. с удобством можно применять для добывания чистого водорода, а также в приборе Марша при судебно-медицинских испытаниях и пр. М. легко дает различные сплавы со свинцом, цинком; при подогревании со ртутью легко превращается в амальгаму, в виде которой разлагает воду при обыкновенной температуре подобно амальгаме натрия; в момент выделения, при высокой температуре, соединяется с водородом в MgH (К. Винклер). М. принадлежит числу немногих элементов, прямо соединяющихся (при нагревании) с азотом. Азотистый М. – Mg3N2,зеленовато-желтый порошок, всегда присутствует в металлическом Mg, неочищенном перегонкой. Лорд Рэлей и проф. Рамзай пользовались М. для отделения аргона от азота воздуха. Азотистый М. легко разлагается водой по уравнению:

Mg3N2 + 3Н20 = 3MgO + 2H2N. О способности соединяться с кислородом сказано выше. В хлоре и парах брома М. загорается только при нагревании; что касается иода и серы, то их можно даже перегонять над М.; сера при более сильном нагревании дает MgS, растворимый в воде с желтым цветом и разлагаемый ею на Mg0 и H2S, если последний может удаляться из раствора. На воду М. почти не действует, даже при кипячении. С разведенными кислотами, даже с водн. раствором углекислоты, реагирует весьма быстро при выделении водорода, превращаясь в соответственные соли; из крепкой азотной кислоты выделяет окись азота, а на смесь ее с крепкой серной кислотой не действует вовсе, также и на одну последнюю. Из растворов солей тяжелых металлов М. осаждает то эти металлы, то гидраты окисей и выделяет водород.

Обычные соединения (соли М.) М. бесцветны. Окись MgO образуется при более или менее сильном нагревании магниевых солей тех кислот, ангидриды которых летучи; в больших количествах готовят ее под именем жженой магнезии (m. usta) из углекислого М. (m. alba); она почти нерастворима в воде (1 в. ч. в 55000), безвкусна, но влажная синит лакмус; при продолжительном накаливании делается тяжелее и тверже, удельный вес меняется от 3,1932 до 3,6699, смотря по температуре, при которой велось накаливание (350° и белое каление – Дитт); в пламени гремучего газа спекается и приобретает твердость (чертит стекло); в электрической печи легко плавится (Муасан) и при застывании кристаллизуется (уд. вес 3,654); кристаллизуется также при сильном накаливании в токе хлористого водорода – в виде кубов или октаэдров; если подвергать такой операции смесь MgO и Fe2O3, то вместе с черными октаэдрами магноферрита MgFe2O4. Соответственный состав имеет шпинель МgАl2О4, кристаллиpующаяся также в октаэдрах, красные шпинели содержат окись хрома, синие – закись кобальта, то и другое в малых количествах. Сплавляя окиси М. и аллюминия (с прибавкою окислов Со, Сr) с борной кислотой и удаляя часть последней сильным прокаливанием, получают искусственно шпинель (Эбельмен) образуются слабо окрашенные октаэдры периклаза, состав которого – изоморфная смесь (Mg, Fе)O. Гидрат Mg(OH)2 получается при действии едких щелочей на растворы солей М. и встречается в природе в виде бруцита; при слабом калении теряет всю воду. Окись М. употребляется для приготовления огнеупорвых тиглей, при так назыв. бессемеровании на основном поде ; идет на приготовление «штифтов» для Друммондова света, а также в медицине.

Хлористый М., MgCI2, получается в больших количествах из залежей Стассфурта; эта соль очень растворима в воде и из горячего насыщенного раствора кристаллизуется в виде игол и столбов – MgCI2 6H2O; при сушении она вместе с водой теряет и НСl MgCl26H2O = MgO + 5H2O + 2HCI;

Безводную соль можно получить, пользуясь способностью MgC2 образовать двойные соли: прибавляют к раствору его нашатыря, по выпаривании выделяется MgCl2 NH4Cl 6H20; эта двойная соль, как и другие двойные соли М., напр. карналит MgCl2 KCl 6H2 легко теряет воду при нагревании, а затем при накаливании улетает и нашатырь, a MgCl2 остается в расплавленном виде (темп. пл. около 700°) и по охлаждении распадается на листочки с перламутровым блеском. Хлористый М. употребляется при обработке хлопчатобумажных тканей, а также для получения искусственных камней – с кварцем и растворимым стеклом; водный раствор – хорошее огнегасительное средство, а также употребляется для поливки улиц, чтобы сохранить дольше влагу. Так как окись М. основание слабое, то существуют для этого металла основные соли. Если смешать магнезию с крепким раствором MgCl2 то тестообразная смесь через несколько часов застывает в твердую массу хлорокиси, способную к полировке; обожженный магнезит, с прибавкой Mg(OH)2 и MgCI2 – материал для магнезиальных кирпичей (Magnesiaziegel), обладающих весьма высокой огнеупорностью и основными свойствами. Если 1 вес. часть свежепрокаленной MgO смешать с 50 вес. част. насыщенного раствора MgCl2 и долго нагревать в закрытом сосуде, то выделяются иглы состава Mg(OH)CI + 4Mg(OH)2 + 5Н2O. MgBr2 и MgJ2 – подобны MgCI2 ; MgF2 – селлаит, беcцветные квадратные кристаллы – нерастворим в воде.

Серномагнезиальная соль известна в виде кизерита MgSO4 горькой соли MgSO47H2O; последняя очень растворима в воде, а кизерит трудно. Кизерит представляет кристаллы ромбической системы; горькая соль при охлаждении крепкого горячего раствора выделяется в виде четырехгранных столбов ромбической же системы; изоморфна с (Zn, NH)SO47H2O; она легко теряет 6Н2O, ниже 150°, седьмой пай Н2О теряет выше 200°; горькая соль образует кроме того изоморфные смешения с железным купоросом FeSO47H2O, а потому она диморфна; известны также кристаллы состава MgSO4 6H2O – MgSO4 образует также двойные соли типа M2SO4 MgSO4 6H2O, одноклиномерной системы. Безводный MgSO4 растворяется в горячей крепкой серной кислоте; по охлаждении осаждаются блестящие пластинки состава MgSO4H2SO4 или Mg(HSO4)2. Горькая соль употребляется при выделке хлопчатобумажных тканей, как и MgCl2; кизерит употребляют для производства глауберовой и сернокалиевой солей; он идет также на удобрение полей под клевер (вместо гипса).

Азотномагнезиальная соль Mg(NO3)2 6H2O встречается растворенною в грунтовых водах городов и в маточных растворах при добыче силитры.

Фосфорномагнезиальная соль Mg3(PO4)2 нерастворима в воде; встречается в малых количествах в меле, в костях. Характерна двойная соль (NH4)MgPO46H2O, которая осаждается в виде мелких кристаллов, если к содержащему аммиак раствору какойлибо соли М. в смеси с NH4CI прибавить раствора ортофосфорной кислоты или ее соли; она применяется в анализе при количественном определении М.: после прокаливания она превращается в пиросоль Mg2P2O7 которая и взвешивается. Нерастворимость этой двойной соли тем более характерна, что магнезиальные соли других обычных кислот, в отличие от солей прочих щелочно-земельных металлов – бария, стронция, кальция – дают с аммонийными солями растворимые двойные соли. Эти отношения в аналитической химии дают возможность выделить М. в особую подгруппу второй группы металлов.

Углемагнезиальная соль. В магнезите имеем нормальный состав MgCO3. Магнезит растворяется в воде, содержащей углекислоту, и в тем большей степени, чем выше давление, под которым углекислый газ растворен: очевидно, растворение совершается вследствие образования растворимой кислой соли MgHCO3, как для кальция. Подобный раствор при стоянии на воздухе при обыкн. темп., причем часть углекислоты улетает, выделяет кристаллическую среднюю соль MgCO33H2O. Но и здесь склонность образовать основные соли ясна: если прибавить к раствору горькой соли раствор Na2CO3 и нагревать, пока осадок будет кристаллическим, то состав этого осадка оказывается таким: 2MgCO3 + Mg(OH)2 + 2Н2О; продажная белая магнезия (m. alba levissima) имеет состав 3MgCO3 + Mg(OH)2 + 2 до 3Н2О; существует еще другой сорт, более плотный (m. a. ponderosa). Пo атомному весу, М. принадлежит к 2-й группе периодич. системы; малая основность его окиси определяет его принадлежность к менее основной подгруппе, вместе с цинком.

С. С. Колотов.

В медицине применяются: окись (жженная магнезия), сернокислая соль (горькая или английская соль), углекислая (magnesia alba) и лимоннокислая, луженая магнезия употребляется при изжоге, ненормальном брожении в желудке для связывания кислот, как слабое слабительное, а также как противоядие при отравлении минеральными кислотами, алкалоидами, и как составная часть официального противоядия мышьяка. Горькая или английская – слабительное, наряду с глауберовой солью, только менее ее раздражает кишечник. Лимоннокислый магний переносится относительно лучше других слабительных солей, кроме того, приятного вкуса. Из него приготовляется слабительный лимонад, а с прибавлением шипучего порошка и сахара – шипучая лимоннокислая магнезия. Сернокислая соль в очень большом количестве содержится в минеральных водах Пюльна, Зейдлица, Киссенгена, Мариенбада, Франценсбада, Карлсбад и др.

А.