Periodensystem 
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| Eigenschaften:
Reines Magnesium ist ein silberweiß glänzendes Leichtmetall, das leicht zu bearbeiten ist. An der Luft läuft es infolge Oxidation grau an. Die entstehende Oxidschicht schützt das Metall vor weiterer Korrosion. Magnesium hat einen relativ niedrigen Schmelz- und Siedepunkt. Beim Erhitzen verbrennt es oberhalb von 500°C mit blendend weißer Flamme zu Magnesiumoxid und Magnesiumnitrid: 2 Mg + O2 -----> 2 MgO DHR = -1202 kJ/mol 3 Mg + N2 -----> Mg3N2 DHR = -461 kJ/mol  Magnesium brennt auch in anderen Gasen, in denen Sauerstoff chemisch gebunden ist, z.B. in Kohlenstoffdioxid oder in Schwefeldioxid. Aufgrund dieser Eigenschaft brennen Magnesiumfackeln unter Wasser und können als Unterwasserlicht bei Tauchgängen eingesetzt werden. Brennendes Magnesium erreicht Temperaturen von mehr als 2500°C. Magnesiumbrände dürfen können nicht mit Wasser gelöscht werden. Das Wasser wird dabei teilweise zersetzt, und es erfolgt eine fast explosionsartige Reaktion, da Wasserstoff entsteht. Zum Löschen verwendet man am besten Sand. In siedendem Wasser löst sich Magnesiumpulver unter Bildung von Magnesiumhydroxid und Wasserstoff auf: Mg + 2 H2O -----> Mg(OH)2 + H2 Mit Säuren bilden sich die entsprechenden Salze unter Wasserstoffbildung, z.B. bei der Reaktion mit Salzsäure: Mg + 2 HCl ----> MgCl2 + H2 Laugen greifen Magnesium nicht an. Mit organischen Verbindungen bildet Magnesium Grignard-Verbindungen, die im Labor zur Synthese zahlreicher organischer Stoffe wie Alkohole, Carbonsäuren oder Ketone benötigt werden. |
| Vorkommen:
Das Metall ist ein relativ häufiges Element. Es steht in der Elementhäufigkeit mit einem Anteil von 1,94% an achter Stelle. In elementarer Form kommt es in der Natur nicht vor. Die häufigsten Magnesiumverbindungen finden sich in den Silicaten, z.B. im Olivin oder im Serpentin. Das Mineral Dolomit, aus dem die Dolomiten gebildet sind, ist ein Calcium-Magnesiumcarbonat. Das wichtigste Magnesiumerz stellt der Magnesit (Magnesiumcarbonat) dar:  In den Meeren machen die Magnesiumsalze, z.B. Magnesiumchlorid etwa 15% des Salzgehalts aus. Manche Mineralquellen führen Bittersalz (Magnesiumsulfat) in Lösung. Magnesiumsalze spielen vor allem bei den Pflanzen im Stoffwechsel ein bedeutende Rolle. Sie dienen zum Aufbau des Chlorphylls und ermöglichen so die Fotosynthese. |
| Geschichtliches:
Obwohl Magnesiumverbindungen schon lange bekannt sind und als Heilmittel eingesetzt wurden (z.B. Bittersalz gegen Verstopfungen), erkannte erst der englische Chemiker Joseph Black (1728-1799) im Jahre 1755 den Elementcharakter des Metalls. Sir Humphry Davy stellte 1808 durch Schmelzfluss-Elektrolyse von Magnesiumerde (MgO/Mg(OH)2) reines Magnesium dar. Das chemische Symbol "Mg" schlug J.J. Berzelius im Jahre 1814 vor.  |
| Herstellung:
Zur Herstellung von reinem Magnesium sind zwei Verfahren von Bedeutung. Das bedeutendere ist die Herstellung durch Schmelzflusselektrolyse von wasserfreiem Magnesiumchlorid, das nach dem sogenannten DOW-Verfahren aus Meerwasser gewonnen wir. Durch Zugabe von Kalkmilch fällt aus dem Meerwasser unlösliches Magnesiumhydroxid aus: MgCl2 + Ca(OH)2 -----> Mg(OH)2 + CaCl2 Das Magnesiumhydroxid wird mit Salzsäure zu Magnesiumchlorid umgewandelt: Mg(OH)2 + 2 HCl -----> MgCl2 + 2 H2O Nach einem Verfahren der IG-Farben kann das Magnesiumhydroxid durch Calcinieren, bzw. durch kräftiges Erhitzen zunächst in Magnesiumoxid und dann unter Zusatz von Kohle und Chlor in Schachtöfen zu Magnesiumchlorid umgesetzt werden: I.) Mg(OH)2 -----> MgO + H2O II.) MgO + C + Cl2 -----> MgCl2 + CO Die nachfolgende Schmelzflusselektrolyse erfolgt bei ca. 800°C und 5-7 Volt unter Zusatz von Kaliumchlorid und Calciumchlorid zur Schmelzpunkterniedrigung. Die Herstellung von Magnesium ist relativ energieaufwendig, für 1kg Magnesium werden 18 kWh Energie benötigt. An den Graphitanoden entsteht Chlor, das wieder verwendet werden kann (s.o.). An den Eisenkathoden sammelt sich flüssiges Magnesium, das abgesaugt wird. Die Gesamtreaktion der Elektrolyse stellt sich wie folgt dar: MgCl2 -----> Mg + Cl2 Nach dem zweiten Verfahren wird Magnesium durch die thermische Reduktion von Magnesiumoxid hergestellt. Der Prozess findet in Elektroöfen bei ca. 2000°C statt. Als Reduktionsmittel eignen sich Koks und Calciumcarbid: MgO + CaC2 -----> Mg + CaO + 2 C Ein Teil des benötigten Magnesiums wird auch durch Recycling aus Altmetallschrott gewonnen. Das Recycling-Magnesium kommt in Press-Zylindern oder Barren in den Handel:  |
| Verwendung:
Reines Magnesium findet in der Technik aufgrund der geringen Härte und der hohen Korrosionsanfälligkeit kaum Verwendung. Magnesiumlegierungen, z.B. mit Aluminium, zeichnen sich jedoch durch ihre geringe Dichte, ihre hohe Festigkeit und ihre Korrosionsbeständigkeit aus. Daher werden diese zum Bau von Kraftfahrzeugen, Flugzeugen, Schiffen und Maschinenbauteilen häufig eingesetzt. Die NASA verwendete für die Saturn-V-Rakete eine Magnesiumlegierung mit 84,75% Magnesium, 14% Lithium und 1,25% Aluminium. Gelegentlich findet sich das Leichtmetall auch in Gebrauchsgegenständen wie Spitzer oder hochwertigen Fotostativen:  Früher diente Magnesiumpulver in einem Gemisch mit Kaliumpermanganat zur Herstellung von Blitzlichtpulver. Heute wird es noch in Feuerwerkskörpern und in Leuchtmunition zur Erzeugung von sehr hellem, weißem Licht eingesetzt. Magnesium eignet sich auch in besonderem Maße als Reduktionsmittel zur Herstellung von Metallen aus ihren Oxiden oder Halogeniden, z.B. von Titan oder Uran. |
| Copyright: Thomas Seilnacht |
