Determinarea magneziului prin analiză instrumentală

Introducere

Magneziul este elementul chimic din tabelul periodic al elementelor care are simbolul Mg si numarul atomic 12. Magneziul este al optulea element si al treilea metal dupa aluminiu si fier ca abundenta in scoarta solida terestra, formand aproximativ 2% din masa acesteia. Magneziul este al treilea ca si componenta in sarurile dizolvate in apa marii.

Denumirea este de origine greacă, Magnesia fiind numele unei regiuni din Tessalia. Englezul Joseph Black a identificat pentru prima oară magneziul ca element în anul 1755, Sir Humphrey Davy a obţinut pentru prima dată magneziu pur în 1808, dintr-un amestec de oxid de magneziu şi HgO, iar A.A.B. Bussy l-a preparat într-o formă legată in 1831. Magneziul este un metal alcalino-pământos şi de aceea nu se întâlneşte decât combinat cu alte elemente. Se găseşte în zăcăminte mari de magnezit (carbonat de magneziu), dolomit şi alte minerale de exemplu talc.

Caracteristici principale

Magneziul este un metal foarte rezistent, de culoare alb-argintie, foarte uşor (cu o treime mai uşor decât aluminiul) şi care devine uşor mat în contact cu aerul. În soluţie, formează ioni de Mg2+. Este uşor de aprins când este sub formă de fâşii subţiri. Odată aprins, arde cu o flacără albă, foarte luminoasă şi este greu de stins, fiind capabil să ardă la interacţiunea cu azotul şi dioxidul de carbon.

Utilizare

Compuşi ai magneziului, în principal oxidul de magneziu, sunt utilizaţi ca material refractar pentru cuptoarele din industria siderurgică - la producerea fontei şi oţelului, industria metalelor neferoase, a sticlei şi a cimentului. Oxidul de magneziu şi alţi compuşi sunt de asemenea utilizaţi în agricultură (ca fertilizatori), chimie şi industria construcţiilor. Aliajul magneziu-aluminiu este utilizat în principal la conservarea băuturilor. Aliajele magneziului sunt de asemenea utilizate ca şi componente ale structurii automobilelor. O altă utilizare o reprezintă îndepărtarea sulfurilor de pe fier si oţeluri.

Alte utilizări:

- Magneziul, ca şi aluminiul, este rezistent şi uşor, deci este folosit la construcţia autovehiculelor de mare volum.

- Combinat în aliaje, este esenţial în construcţia avioanelor şi rachetelor.

- Aliat cu aluminiul, îi îmbunătăţeşte acestuia caracteristicile mecanice, de prelucrare şi de sudare.

- Agent reducător pentru producerea uraniului pur şi a altor metale din sărurile lor.

- Hidroxidul său este folosit în "laptele de magneziu", clorura şi sulfatul de magneziu în săruri Epsom, iar citraţii săi în medicină.

- Pudra de carbonat de magneziu este folosită de sportivi – gimnaste, halterofili.

- Stearatul de magneziu este o pudră albă, cu proprietăţi de ungere. În industria farmaceutică este folosit în procesul de fabricare a tabletelor.

- Este folosit de asemenea în pirotehnie şi la fabricarea bombelor incendiare.

Resurse

Deşi magneziul se găseşte în peste 60 de minerale, numai dolomitul, magnezitul, brucitul, carnalitul, talcul şi olivina au importanţă economică. În Statele Unite, acest metal se obţine în principal prin electroliza clorurii de magneziu din apa de mare şi lacuri sărate.

catod: Mg2+ + 2e- → Mg

anod: 2Cl- → Cl2 (gaz) + 2e-

Până în 1995, Statele Unite erau cel mai mare producător de magneziu, furnizând 45% din producţia mondială. Astăzi, China a preluat supremaţia, cu 60% din producţia mondială. China foloseste o metodă complet diferită de obţinere a magneziului şi anume dezoxidarea silicotermică.

Preparare

Magneziul poate fi obtinut prin diferite metode. Astfel, prin tratarea dolomitului calcinat, cu apa de mare se indeparteaza calciul. Prin schimb de ioni, echilibrul fiind favorabil din cauza solubilitatii mai mari a hidroxidului de calciu in comparatie cu hidroxidul de magneziu:

Ca(OH)2*Mg(OH)2 + Mg = 2Mg(OH)2 + Ca

O metoda tehnica importanta pentru prepararea magneziului este electroliza carnalitului anhidru topit la 700 – 8000 C. In loc de carnalit se poate folosi si clorura de magneziu anhidra in amestec cu CaCl2 si NaCl. La catodul celulei electrolitice (care este de fier) se separa magneziul care, fiind usor, se ridica la suprafata topiturii de unde poate fi scos cu linguri speciale. La anod (care este de grafit) se separa clorul, care este aspirat

Magneziul obtinut are puritatea 98 -99 % Mg; purificarea lui se face prin retopire in cuptoare electrice.

Insemnatate tehnica au dobandit in ultimul timp procedeele termice pentru obtinerea magneziului, din care mai importante sunt procedeele carbotermice si silicotermice. Dupa primul procedeu, oxidul de magneziu este redus cu carbune la temperatura arcului electric (peste 20000 C):

MgO +C = Mg + CO

In al doilea procedeu, oxidul de magneziu este redus cu siliciu. In acest scop, dolomitul in amestec cu siliciu sau ferosiliciu, este incalzit intr-un cuptor electric la 1200 – 13000 C sub vid inaintat: