История применения магния

Наиболее ранней областью применения металлического магния было, по-видимому, использование его в качестве восстановителя.

В 1965 г. Н.Н.Бекетов впервые применил магний для вытеснения с его помощью алюминия из расплавленного криолита. Этот процесс в 80-е годы прошлого века применялся промышленно на первом немецком алюминиевом заводе в Гмелингене.

Несколько позже начали использовать способность порошка магния и тонкой магниевой ленты гореть ослепительно белым пламенем с выделением большого количества тепла. Это свойство магния получило применение в фотографии для моментальных съемок, а также в пиротехнике и для военных целей (для изготовления осветительных ракет). В обоих случаях магний обычно смешивается с веществами, легко отдающими кислород. Ракетный осветительный  состав, например, может содержать 45% Mg, 48% NaNO₃ и 7% связующего органического вещества.

Наиболее важным практическим применением магния было использование его в качестве основы различных легких сплавов. Затем он стал использоваться и в других областях техники, благодаря своим специфическим физико-химическим и механическим свойствам. По мере развития металлургии магния его получали все в более чистом виде, что открывало для этого металла новые области применения.

Физические и химические свойства

Магний – серебристо-белый блестящий металл, сравнительно мягкий и пластичный, хороший проводник тепла и электричества. На воздухе он покрывается тонкой оксидной пленкой, придающей ему матовый цвет. Кристаллическая решетка магния относится к гексагональной системе.

Атомный радиус, Е 1,6

Радиус иона Mg2+, Е 0,74

Энергия ионизации, эв, для Mg0 ® Mg+ 7,64

                                   для Mg+ ® Mg2+ 15,03

Плотность (20 ^oC), г/см3 1,739

Температура плавления., oC 651

Температура кипения, oC 1107

Теплота плавления, кал/г-атом 2100

Теплота испарения, кал/г-атом 31000

Теплота возгонки (при 25 oC), кал/г-атом 35000

Удельная теплоемкость (20 oC), кал/г-град 0,248

Теплопроводность (20 oC), кал/смћсек. Град 0,37

Удельное электрическое сопротивление, Омћсм 4,5ћ10-6

Поперечное сечение захвата тепловых электронов, барн 0,059

Электропроводность (Hg=1) 22

§ 1. Магний и его применение

Магний — широко распространенный в природе элемент, относится к числу «молодых» цветных металлов. Его промышленное производство началось только в годы первой мировой войны.

Магний — светло-серебристый металл. В периодической системе элементов Д.И. Менделеева магний находится во II группе 3-го периода под номером 12. Он типичный представитель группы легких цветных металлов. Плотность магния при 20⁰С составляет 1738 кг/м³. Магний — легколетучий металл. Заметной летучестью при нормальном давлении он обладает уже при температурах около 600°С. Вакуум ускоряет возгонку магния. Во всех химических соединениях магний двухвалентен.

В ряду напряжений магний занимает место среди наиболее электроотрицательных элементов. Его нормальный электродный потенциал равен — 2,38 В.

В сухом воздухе на поверхности металлического магния образуется оксидная пленка, которая хорошо защищает металл от дальнейшей коррозии. Влажная среда заметно снижает коррозионную стойкость магния, особенно при температуре выше 380°С. При взаимодействии с парами воды образуется Mg(OH)₂. Поэтому тушение горящего магния водой недопустимо.

Магний хорошо противостоит действию плавиковой и хромовой кислот и растворов едких щелочей. Он очень устойчив по отношению к минеральным маслам, бензину и керосину. Однако магний хорошо растворяется в большинстве кислот и нестоек в водных растворах солей. Химическая активность магния резко возрастает при увеличении в нем содержания примесей.

Магний в виде порошка или тонкой ленты легко воспламеняется и горит ярким пламенем. В виде слитков он стоек к воспламенению. Загорание компактного магния может произойти при температурах вблизи точки плавления металла (657 °С) или выше ее. Предохраняют расплавленный магний от возгорания с помощью покровных флюсов, изолирующих магний от контакта с кислородом окружающей атмосферы.

Основное количество магния потребляют в виде сплавов. Легирование магния алюминием и цинком повышает механические и технологические, главным образом литейные свойства сплавов, а марганец улучшает их коррозионную стойкость.

Хорошие литейные и механические свойства магниевых сплавов служат основой для их широкого использования в самолето- и автомобилестроении для изготовления сложных и высоконагруженных деталей двигателей.

Значительные количества магния используют в металлургической промышленности. В цветной металлургии его применяют в качестве восстановителя при получении ряда активных металлов (V, Сг, Ti, Zr, U и др.) магниевотермическим способом и при производстве цветного литья. Черная металлургия использует магний при раскислении некоторых марок сталей и в качестве модификатора при получении сверхпрочного чугуна с шаровидными включениями графита.

Способность магния давать при горении яркий свет и высокую температуру используют в военной технике для изготовления осветительных, зажигательных и трассирующих снарядов и авиационных бомб.

Оксид магния является основой широкого ассортимента высококачественных магнезитовых огнеупоров и магнезитового цемента.

Ряд соединений магния используют в резиновой промышленности в качестве наполнителя, для очистки нефтепродуктов, а также в радио- и электротехнике. Природный силикат магния — асбест — широко применяют в качестве электро- и теплоизоляционного материала и для изготовления многочисленных асбоцементных изделий: труб, плит, шифера и др.