Le magnésium métallique présente des propriétés. Le magnésium est un métal important pour l'industrie et la vie humaine

Le magnésium est un métal brillant blanc argenté, relativement mou et ductile, un bon conducteur de chaleur et d'électricité. Presque 5 fois plus léger que le cuivre, 4,5 fois plus léger que le fer; même l'aluminium est 1,5 fois plus lourd que le magnésium. Le magnésium fond à une température de 651 ° C, mais dans des conditions normales, il est assez difficile de le faire fondre: chauffé à l'air à 550 ° C, il s'enflamme et brûle instantanément avec une flamme aveuglante. Il est facile d'allumer une bande de feuille de magnésium avec une allumette ordinaire, et dans une atmosphère de chlore, le magnésium s'enflamme spontanément même à température ambiante. Lorsque le magnésium brûle, beaucoup de rayons ultraviolets et de chaleur sont libérés - pour chauffer un verre d'eau glacée à ébullition, il vous suffit de brûler 4 g de magnésium.

Le magnésium est situé dans les principaux sous-groupes du deuxième groupe du D.I. Mendeleev. Son numéro de série est 12, son poids atomique est 24.312. La configuration électronique de l'atome de magnésium à l'état non excité 1S 2 2S 2 P 6 3S 2; les électrons de la couche externe sont la valence, conformément à ce magnésium présente la valence II. La réactivité est étroitement liée à la structure des couches électroniques de l'atome de magnésium. En raison de la présence de seulement deux électrons sur la coque externe, l'atome de magnésium est enclin à les abandonner facilement pour obtenir une configuration stable à huit électrons; le magnésium est donc chimiquement très actif.

Dans l'air, le magnésium s'oxyde, mais le film d'oxyde formé pendant cela protège le métal d'une oxydation supplémentaire. Le potentiel électronique normal du magnésium en milieu acide est de -2,37V, en milieu alcalin - 2,69V. Dans les acides dilués, le magnésium se dissout déjà dans le froid. Il est insoluble dans l'acide fluorhydrique en raison de la formation d'un film de fluorure de MgF 2, difficilement soluble dans l'eau; dans l'acide sulfurique concentré, il est presque insoluble. Le magnésium se dissout facilement lorsqu'il est exposé à des solutions de sels d'ammonium. Les solutions alcalines n'ont aucun effet sur lui. Le magnésium est fourni aux laboratoires sous forme de poudre ou de ruban adhésif. Si vous mettez le feu à une bande de magnésium, elle brûle rapidement avec un flash aveuglant, développant une température élevée. Les flashs au magnésium sont utilisés en photographie, dans la fabrication de fusées éclairantes. Le point d'ébullition du magnésium est de 1107 environ C, la densité \u003d 1,74 g / cm 3, le rayon de l'atome est de 1,60 nm.

Propriétés chimiques du magnésium.

Les propriétés chimiques du magnésium sont assez particulières. Il prend facilement l'oxygène et le chlore de la plupart des éléments, n'a pas peur des alcalis caustiques, de la soude, du kérosène, de l'essence et des huiles minérales. Le magnésium n'interagit presque pas avec l'eau froide, mais lorsqu'il est chauffé, il se décompose avec la libération d'hydrogène. A cet égard, il occupe une position intermédiaire entre le béryllium, qui ne réagit pas du tout avec l'eau, et le calcium, qui interagit facilement avec lui. La réaction est particulièrement intense avec de la vapeur d'eau chauffée au-dessus de 380 ° C:

Mg 0 (tv) + H 2 + O (gaz) Mg +2 O (tv) + H 2 0 (gaz).

Le produit de cette réaction étant l'hydrogène, il est clair que l'extinction du magnésium brûlé avec de l'eau est inacceptable: la formation d'un mélange explosif d'hydrogène avec de l'oxygène et une explosion peuvent se produire. La combustion de magnésium et de dioxyde de carbone ne peut pas être éteinte: le magnésium le réduit en carbone libre -4e

2Mg 0 + C +4 O 2 2Mg +2 O + C 0,

Vous pouvez arrêter l'accès à l'oxygène pour brûler du magnésium en le recouvrant de sable, bien que le magnésium interagisse également avec l'oxyde de silicium (IV), mais avec beaucoup moins de dégagement de chaleur:

2Mg 0 + Si +4 O 2 \u003d 2Mg +2 O + Si 0

cela détermine la possibilité d'utiliser du sable pour la trempe du silicium. Le danger d'inflammation du magnésium lors d'un chauffage intense est l'une des raisons pour lesquelles son utilisation en tant que matériau technique est limitée.

Dans la série de tensions électrochimiques, le magnésium est bien à gauche de l'hydrogène et réagit activement avec les acides dilués pour former des sels. Le magnésium présente certaines particularités dans ces réactions. Il ne se dissout pas dans l'acide fluorhydrique, sulfurique concentré et dans un mélange d'acides sulfurique et nitrique, qui dissout d'autres métaux presque aussi efficacement que "aqua regia" (un mélange de HCl et HNO 3). La résistance du magnésium à la dissolution dans l'acide fluorhydrique s'explique simplement: la surface du magnésium est recouverte d'un film de fluorure de magnésium MgF 2, insoluble dans l'acide fluorhydrique. La résistance du magnésium à l'acide sulfurique suffisamment concentré et à son mélange avec l'acide nitrique est plus difficile à expliquer, bien que dans ce cas la raison réside dans la passivation de la surface du magnésium. Le magnésium n'interagit pratiquement pas avec les solutions d'alcalis et d'hydroxyde d'ammonium.

Il n'y a pas de surprise dans cette réaction. Cette réaction est essentiellement la même que la réaction de déplacement de l'hydrogène des acides par des métaux. Dans une définition, un acide est une substance qui se dissocie pour former des ions hydrogène.

Lorsque le magnésium est chauffé dans une atmosphère halogène, il se produit une inflammation et la formation de sels d'halogénure.

La cause de l'inflammation est un dégagement de chaleur très élevé, comme dans le cas de la réaction du magnésium avec l'oxygène. Ainsi, lorsque 1 mole de chlorure de magnésium est formée à partir de magnésium et de chlore, 642 KJ sont libérés. Lorsqu'il est chauffé, le magnésium se combine avec le soufre (MgS) et l'azote (Mg 3 N 2). Sous pression élevée et chauffage avec de l'hydrogène, le magnésium forme de l'hydrure de magnésium

La forte affinité du magnésium pour le chlore a permis de créer une nouvelle production métallurgique - "magnésiumthermie" - la production de métaux à la suite de la réaction

MeCln + 0,5 nMg \u003d Me + 0,5 nMgCl 2

cette méthode produit des métaux qui jouent un rôle très important dans la technologie moderne - zirconium, chrome, thorium, béryllium. "Métal de l'ère spatiale" léger et durable - presque tout le titane est obtenu de cette manière.

L'essence de la production se résume à ce qui suit: lors de l'obtention de magnésium métallique par électrolyse d'une fonte de chlorure de magnésium, le chlore se forme comme sous-produit. Ce chlore est utilisé pour obtenir du chlorure de titane (IV) TiCl 4, qui est réduit par le magnésium en titane métallique

Ti +4 Cl 4 + 2Mg 0 Ti 0 + 2Mg +2 Cl 2

Le chlorure de magnésium résultant est réutilisé pour la production de magnésium, etc. Les usines de titane-magnésium fonctionnent sur la base de ces réactions. En cours de route, avec le titane et le magnésium, d'autres produits sont obtenus, tels que le sel de Berthollet KClO 3, le chlore, le brome et des produits - panneaux de fibrolite et de xylite, qui seront discutés ci-dessous. Dans une production aussi complexe, le degré d'utilisation des matières premières, la rentabilité de la production est élevée et la masse de déchets n'est pas importante, ce qui est particulièrement important pour protéger l'environnement de la pollution.

DOMAINES D'APPLICATION DU MAGNÉSIUM.

Le magnésium est utilisé sous forme de plaques métalliques pour la protection contre la corrosion des navires et des pipelines. L'effet protecteur du «protecteur» de magnésium est dû au fait qu'un circuit électrique est créé à partir d'une structure en acier et d'un protecteur de magnésium (le magnésium se situe à gauche dans la série électrochimique de tensions que le fer). Le protecteur de magnésium est détruit; la partie principale en acier de la structure est préservée. En métallurgie, le magnésium est utilisé comme «désoxydant» - une substance qui lie les impuretés nocives dans la fonte du fer. L'ajout de 0,5% de magnésium à la fonte augmente considérablement la ductilité de la fonte et sa résistance à la traction. Le magnésium est également utilisé dans la fabrication de certaines cellules électrochimiques.

Les alliages de magnésium jouent un rôle très important dans la technologie. Il existe toute une famille d'alliages de magnésium avec le nom général «électron». Ils sont à base de magnésium en combinaison avec de l'aluminium (10%), du zinc (jusqu'à 5%), du manganèse (1-2%). De petits ajouts d'autres métaux confèrent diverses propriétés précieuses à «l'électron». Mais la propriété principale de tous les types "d'électrons" est leur légèreté (1,8 g / cm 3) et leurs excellentes propriétés mécaniques. Ils sont utilisés dans les branches de la technologie où la légèreté est particulièrement appréciée: dans les avions et les fusées. DANS dernières années de nouveaux alliages magnésium-lithium stables à l'air à très faible densité (1,35 g / cm 3) ont été créés. Leur utilisation en technologie est très prometteuse. Le prix des alliages de magnésium n'est pas seulement dû à leur légèreté. Leur capacité thermique est 2 à 2,5 fois supérieure à celle de l'acier. Les équipements en alliages de magnésium chauffent moins que l'acier. Un alliage d'aluminium à haute teneur en magnésium (5-30%) est également utilisé. Cet alliage «magnalite» est plus dur et plus résistant que l'aluminium, plus facile à traiter et à polir. Le nombre de métaux avec lesquels le magnésium forme des alliages est important. D'après le schéma illustrant la règle de Hume-Rothery, il est clair que le magnésium ne se mélange pas dans une fusion avec son voisin, le béryllium, qui est proche en position dans le tableau périodique. En raison de la forte différence de distances interatomiques, il ne forme pas non plus d'alliages avec du magnésium avec du fer.

Parmi les composés oxygénés du Mg, il faut noter l'oxyde de magnésium MgO, également appelé magnésie brûlée. Il est utilisé dans la fabrication de briques réfractaires, car son point de fusion est de 2800 o C. La magnésie brûlée est également utilisée dans la pratique médicale.

Les silicates de magnésium sont intéressants - le talc 3MgO * 4SiO 2 * H 2 O et l'amiante CaO * MgO * 4SiO 2, qui ont une résistance élevée au feu. L'amiante a une structure fibreuse, de sorte qu'il peut être filé et transformé en combinaison pour travailler à des températures élevées. Les carbonates et silicates de magnésium sont insolubles dans l'eau.

L'intérêt pour le magnésium et les alliages qui en découlent est dû, d'une part, à une combinaison de propriétés importantes pour une utilisation pratique, et, d'autre part, aux grandes matières premières du magnésium. Le champ d'application des alliages de magnésium et de magnésium aux propriétés chimiques spéciales est large, par exemple dans les alimentations électriques et pour les protecteurs pour protéger les structures en acier de la corrosion.

Dans la CEI, ainsi qu'à l'étranger, il existe de grandes réserves de matières premières minérales de magnésium, propices à son extraction. Ce sont des gisements de sels solides contenant du magnésium, ainsi que des saumures provenant d'un certain nombre de lacs salés. De plus, le magnésium peut être extrait de l'eau de mer. Ainsi, le magnésium ne fait pas face au problème de l'épuisement des matières premières, qui devient de plus en plus important pour de nombreux autres métaux industriels importants. Bien que le magnésium soit l'un des principaux métaux industriels, sa production reste nettement inférieure à la production d'aluminium et d'acier.

Un examen de sa production et de sa consommation dans les pays capitalistes développés et en développement donne une orientation précise aux besoins de l'industrie en magnésium. Après la Seconde Guerre mondiale et jusqu'au début des années 70 du XX siècle, il y a eu une croissance continue de la production et de la consommation de magnésium, puis sa stabilisation a eu lieu. Le plus gros producteur de magnésium des pays capitalistes sont les États-Unis, dont la part dans la production totale est légèrement supérieure à 50%.

Les alliages structuraux de magnésium ne sont qu'un domaine d'application du magnésium, et non le plus important en termes de volume. Le magnésium est largement utilisé comme réactif chimique dans de nombreux procédés métallurgiques. En particulier, il est utilisé en métallurgie ferreuse pour le traitement de la fonte en vue de sa désulfuration. En général, ces dernières années, il y a eu une tendance à une utilisation accrue du magnésium comme réactif chimique. Une quantité importante de magnésium est utilisée pour obtenir du titane, et il est nécessaire de rechercher des moyens d'augmenter l'efficacité de son utilisation à ces fins. Il existe également un intérêt significatif pour le magnésium et ses alliages comme accumulateurs d'hydrogène.

Il existe un certain biais contre les alliages de magnésium de la part des consommateurs en ce qui concerne leur risque d'incendie, leur faible résistance à la corrosion et leur sensibilité accrue aux concentrateurs de contraintes. Ce préjugé doit être surmonté. Parallèlement, il convient de poursuivre les travaux visant à améliorer les caractéristiques de service des alliages de magnésium, en particulier à augmenter leur résistance à la corrosion.

Le magnésium est un métal répandu dans la nature et d'une grande importance biogénique pour l'homme. Il fait partie intégrante d'un grand nombre de divers minéraux, eau de mer, eaux hydrothermales.

Propriétés

Métal argenté brillant, très léger et ductile. Non magnétique, conductivité thermique élevée. Dans des conditions normales à l'air, il se recouvre d'un film d'oxyde. Lorsqu'il est chauffé au-dessus de 600 ° C, le métal brûle avec le dégagement d'une grande quantité de chaleur et de lumière. Il brûle dans le dioxyde de carbone et réagit activement avec l'eau, il est donc inutile de l'éteindre en utilisant les méthodes traditionnelles.

Le magnésium n'interagit pas avec les alcalis, réagit avec les acides en libérant de l'hydrogène. Résistant aux halogènes et à leurs composés; par exemple, n'interagit pas avec le fluor, l'acide fluorhydrique, le chlore sec, l'iode, le brome. Ne s'effondre pas sous l'influence des produits pétroliers. Le magnésium n'est pas résistant à la corrosion, cet inconvénient est corrigé en ajoutant de petites quantités de titane, manganèse, zinc, zirconium à l'alliage.

Le magnésium est essentiel à la santé des systèmes cardiovasculaire et nerveux, à la synthèse des protéines et à l'absorption du glucose, des graisses et des acides aminés par l'organisme. L'orotate de magnésium (vitamine B13) joue un rôle important dans le métabolisme, normalise l'activité cardiaque, empêche le dépôt de cholestérol sur les parois des vaisseaux sanguins, augmente l'efficacité du corps des athlètes, non inférieure en efficacité aux stéroïdes.

Le magnésium est obtenu de différentes manières, à partir de minéraux naturels et d'eau de mer.

Application

La majeure partie du magnésium extrait est utilisée pour la production d'alliages structurels de magnésium, qui sont demandés dans les industries de l'aviation, de l'automobile, du nucléaire, de la chimie, du raffinage du pétrole et de la fabrication d'instruments. Les alliages de magnésium se caractérisent par leur légèreté, leur résistance, leur rigidité spécifique élevée et leur bonne usinabilité. Ils sont non magnétiques, excellents pour dissiper la chaleur et ont une résistance aux vibrations 20 fois plus élevée que l'acier allié. Les alliages de magnésium sont utilisés pour la fabrication de réservoirs pour le stockage d'essence et de produits pétroliers, de pièces de réacteurs nucléaires, de marteaux-piqueurs, de tuyaux pneumatiques, de wagons; réservoirs et pompes pour travailler avec de l'acide fluorhydrique, pour stocker le brome et l'iode; cas d'ordinateurs portables et d'appareils photo.
- Le magnésium est largement utilisé pour obtenir certains métaux par réduction (vanadium, zirconium, titane, béryllium, chrome, etc.); pour donner à l'acier et à la fonte de meilleures propriétés mécaniques, pour le nettoyage de l'aluminium.
- Dans sa forme pure, il fait partie de nombreux semi-conducteurs.
- Dans l'industrie chimique, le magnésium en poudre est utilisé pour le séchage matière organique, par exemple, l'alcool, l'aniline. Les composés organomagnésiens sont utilisés dans la synthèse chimique complexe (par exemple, pour obtenir de la vitamine A).
- La poudre de magnésium est demandée dans les fusées en tant que carburant à haut pouvoir calorifique. Dans les affaires militaires - dans la production de roquettes éclairantes, de munitions traceurs, de bombes incendiaires.
- Le magnésium pur et ses composés sont utilisés pour la fabrication de puissantes sources de courant chimiques.
- L'oxyde de magnésium est utilisé pour la fabrication de creusets et de fours métallurgiques, de briques réfractaires, dans la fabrication de caoutchouc synthétique.
- Les cristaux de fluorure de magnésium sont demandés dans l'optique.
- L'hydrure de magnésium est une poudre solide contenant un pourcentage important d'hydrogène, qui s'obtient facilement par chauffage. La substance est utilisée comme "stockage" de l'hydrogène.
- Maintenant moins souvent, mais avant, la poudre de magnésium était largement utilisée dans les lampes de poche chimiques.
- Les composés de magnésium sont utilisés pour le blanchiment et la gravure des tissus, pour la fabrication de matériaux calorifuges, de types spéciaux de briques.
- Le magnésium fait partie de nombreux médicaments, à usage interne et externe (bischofite). Il est utilisé comme anticonvulsivant, laxatif, sédatif, cardiaque, antispasmodique, pour réguler l'acidité du suc gastrique, comme antidote contre les intoxications acides, comme désinfectant pour l'estomac, pour traiter les blessures et les articulations.
- Le stéarate de magnésium est utilisé dans les industries pharmaceutique et cosmétique comme charge pour les comprimés, poudres, crèmes, ombres à paupières; dans l'industrie alimentaire, il est utilisé comme additif alimentaire E470, ce qui empêche l'agglomération des produits.

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Les composés de magnésium sont connus de l'homme depuis très longtemps. La magnésite (en grec Magnhsia oliqV) était un minéral doux, blanc et savonneux (stéatite ou talc) trouvé dans la région de magnésie en Thessalie. Lorsque ce minéral a été calciné, une poudre blanche a été obtenue, connue sous le nom de magnésie blanche.

En 1695, N. Gro, évaporant l'eau minérale de la source d'Epsom (Angleterre), obtint du sel, qui avait un goût amer et un effet laxatif (MgSO 4 · 7H 2 O). Quelques années plus tard, il s'est avéré qu'en interagissant avec la soude ou la potasse, ce sel forme une poudre blanche, la même que celle qui se forme lorsque la magnésite est calcinée.

En 1808, le chimiste et physicien anglais Humphrey Davy, par électrolyse de magnésie blanche légèrement humidifiée avec de l'oxyde de mercure comme cathode, obtint un amalgame d'un nouveau métal capable de former de la magnésie blanche. Ils l'ont appelé magnésium. Davy obtint le métal contaminé et le magnésium pur ne fut isolé qu'en 1829 par le chimiste français Bussy Antoine (1794–1882).

Distribution du magnésium dans la nature et son extraction industrielle.

Le magnésium se trouve dans les roches cristallines sous forme de carbonates ou de sulfates insolubles et (sous une forme moins accessible) sous forme de silicates. L'évaluation de son contenu total dépend fortement du modèle géochimique utilisé, en particulier, des rapports pondéraux des roches volcaniques et sédimentaires. Des valeurs de 2 à 13,3% sont actuellement utilisées. La valeur la plus acceptable est peut-être de 2,76%, ce qui place le magnésium à la sixième place après le calcium (4,66%), par rapport au sodium (2,27%) et au potassium (1,84%).

De vastes zones terrestres telles que les Dolomites en Italie sont principalement composées du minéral dolomitique MgCa (CO 3) 2. Il existe également des minéraux sédimentaires: magnésite MgCO 3, epsomite MgSO 4 · 7H 2 O, carnallite K 2 MgCl 4 · 6H 2 O, langbéinite K 2 Mg 2 (SO 4) 3.

Il existe des gisements de dolomite dans de nombreuses autres régions, y compris les régions de Moscou et de Leningrad. De riches gisements de magnésite ont été découverts dans l'Oural moyen et dans la région d'Orenbourg. Dans la région de Solikamsk, un plus gros gisement carnallite. Les silicates de magnésium sont représentés par le minéral basalte olivine (Mg, Fe) 2 (SiO 4), stéatite (talc) Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2, amiante (chrysotile) Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 et mica. Le spinelle MgAl 2 O 4 appartient aux pierres précieuses.

Une grande quantité de magnésium se trouve dans les eaux des mers et des océans et dans les saumures naturelles ( cm... CHIMIE DE L'HYDROSPHÈRE). Dans certains pays, ils sont la matière première pour la production de magnésium. En termes de teneur en éléments métalliques dans l'eau de mer, il vient juste après le sodium. Chaque mètre cube d'eau de mer contient environ 4 kg de magnésium. Le magnésium est également présent dans l'eau douce, causant, avec le calcium, sa dureté.

Le magnésium se trouve toujours dans les plantes, car il fait partie des chlorophylles.

Caractérisation d'une substance simple et production industrielle de magnésium métallique.

Le magnésium est un métal brillant blanc argenté, relativement mou, ductile et malléable. Sa résistance et sa dureté sont minimes pour les spécimens coulés, plus élevées pour les spécimens pressés.

Dans des conditions normales, le magnésium est résistant à l'oxydation en raison de la formation d'un film d'oxyde solide. Cependant, il réagit activement avec la plupart des non-métaux, en particulier lorsqu'il est chauffé. Le magnésium s'enflamme en présence d'halogènes (en présence d'humidité), formant les halogénures correspondants, et brûle avec une flamme éblouissante dans l'air, se transformant en oxyde MgO et nitrure Mg 3 N 2:

2Mg (q) + 02 (g) \u003d 2MgO (q); DG ° \u003d –1128 kJ / mol

3 Mg (q) + N 2 (t) \u003d Mg 3 N 2 (q); DG ° \u003d –401 kJ / mol

Malgré le bas point de fusion (650 ° C), il est impossible de faire fondre le magnésium à l'air.

Sous l'action de l'hydrogène sous une pression de 200 atm à 150 ° C, le magnésium forme l'hydrure MgH 2. Le magnésium ne réagit pas avec l'eau froide, mais déplace l'hydrogène de l'eau bouillante et forme de l'hydroxyde Mg (OH) 2:

Mg + 2H 2 O \u003d Mg (OH) 2 + H 2

A la fin de la réaction, la valeur du pH (10,3) de la solution saturée d'hydroxyde de magnésium résultante correspond à l'équilibre:

Dans ce dernier cas, le mélange résultant de monoxyde de carbone et de vapeur de magnésium doit être rapidement refroidi avec un gaz inerte pour empêcher une réaction inverse.

La production mondiale de magnésium approche les 400 000 tonnes par an. Les principaux producteurs sont les États-Unis (43%), les pays de la CEI (26%) et la Norvège (17%). Ces dernières années, la Chine a fortement augmenté les exportations de magnésium. L'un des plus grands producteurs de magnésium en Russie est l'usine de titane-magnésium de Berezniki (région de Perm) et l'usine de magnésium de Solikamsk. La production de magnésium est également en cours de développement dans l'Asbestos.

Le magnésium est le matériau de structure le plus léger utilisé dans échelle industrielle... Sa densité (1,7 g cm –3) est inférieure aux deux tiers de celle de l'aluminium. Les alliages de magnésium pèsent quatre fois moins que l'acier. De plus, le magnésium est parfaitement traité et peut être coulé et refait par toutes les méthodes de travail des métaux standard (laminage, estampage, étirage, forgeage, soudage, brasage, rivetage). Par conséquent, son principal domaine d'application est en tant que métal de construction léger.

Les alliages de magnésium contiennent généralement plus de 90% de magnésium, ainsi que 2 à 9% d'aluminium, 1 à 3% de zinc et 0,2 à 1% de manganèse. La rétention de la résistance à des températures élevées (jusqu'à 450 ° C) est sensiblement améliorée lorsqu'il est allié avec des métaux des terres rares (par exemple, le praséodyme et le néodyme) ou le thorium. Ces alliages peuvent être utilisés pour les carters de moteurs de voitures ainsi que pour les fuselages et les trains d'atterrissage des avions. Le magnésium est utilisé non seulement dans l'aviation, mais aussi pour la fabrication d'escaliers, de passerelles de quai, de plates-formes de chargement, de convoyeurs et d'ascenseurs, ainsi que dans la fabrication d'équipements photographiques et optiques.

Jusqu'à 5% de magnésium sont ajoutés à l'aluminium industriel pour améliorer les propriétés mécaniques, la soudabilité et la résistance à la corrosion. Le magnésium est également utilisé pour la protection cathodique d'autres métaux contre la corrosion, comme désoxygénant et comme agent réducteur dans la production de béryllium, de titane, de zirconium, d'hafnium et d'uranium. Des mélanges de poudre de magnésium avec des oxydants sont utilisés en pyrotechnie pour la préparation de compositions d'éclairage et incendiaires.

Composés de magnésium.

L'état d'oxydation prédominant (+2) du magnésium est dû à sa configuration électronique, à ses énergies d'ionisation et à sa taille atomique. L'état d'oxydation (+3) est impossible, puisque la troisième énergie d'ionisation du magnésium est de 7733 kJ mol –1. Cette énergie est beaucoup plus élevée que ce qui peut être compensé par la formation de liaisons supplémentaires, même si elles sont majoritairement covalentes. Les raisons de l'instabilité des composés du magnésium à l'état d'oxydation (+1) sont moins évidentes. Une estimation de l'enthalpie de formation de tels composés montre qu'ils doivent être stables par rapport à leurs éléments constitutifs. La raison pour laquelle les composés de magnésium (I) ne sont pas stables est la valeur beaucoup plus élevée de l'enthalpie de formation des composés de magnésium (II), qui devrait conduire à une disproportionation rapide et complète:

Mg (q) + Cl 2 (g) \u003d MgCl 2 (q);

ré H° échantillon \u003d –642 kJ / (mol MgCl 2)

2Mg (q) + Cl 2 (g) \u003d 2MgCl (q);

ré H° échantillon \u003d –250 kJ / (2 mol MgCl)

2MgCl (q) \u003d Mg (q) + MgCl 2 (q);

ré H° disproportion \u003d -392 kJ / (2 mol MgCl)

Si une voie synthétique est trouvée qui rend la disproportionation difficile, de tels composés peuvent être obtenus. Il existe des preuves de la formation de particules de magnésium (I) lors de l'électrolyse sur des électrodes de magnésium. Ainsi, lors de l'électrolyse du NaCl, de l'hydrogène est libéré sur l'anode en magnésium, et la quantité de magnésium perdue par l'anode correspond à une charge de +1,3. De même, dans l'électrolyse d'une solution aqueuse de Na 2 SO 4, la quantité d'hydrogène libéré correspond à l'oxydation de l'eau par des ions magnésium dont la charge correspond à +1,4.

La plupart des sels de magnésium sont très solubles dans l'eau. Le processus de dissolution s'accompagne d'une hydrolyse mineure. Les solutions résultantes ont un environnement faiblement acide:

2+ + H 2 O + + H 3 O +

Les composés de magnésium avec de nombreux non-métaux, y compris le carbone, l'azote, le phosphore et le soufre, sont hydrolysés de manière irréversible par l'eau.

Hydrure de magnésium composition MgH 2 est un polymère avec des atomes d'hydrogène en pont. Le nombre de coordination du magnésium qu'il contient est de 4. Cette structure entraîne une forte diminution de la stabilité thermique du composé. L'hydrure de magnésium est facilement oxydé par l'oxygène atmosphérique et l'eau. Ces réactions s'accompagnent d'une importante libération d'énergie.

Nitrure de magnésium Mg 3 N 2. Forme des cristaux jaunâtres. L'hydrolyse du nitrure de magnésium forme de l'hydrate d'ammoniaque:

Mg 3 N 2 + 8H 2 O \u003d 3 Mg (OH) 2 + 2NH 3 · H 2 O

Si l'hydrolyse du nitrure de magnésium est réalisée en milieu alcalin, il ne se forme pas d'hydrate d'ammoniaque, mais de l'ammoniac gazeux est libéré. L'hydrolyse en milieu acide conduit à la formation de cations magnésium et ammonium:

Mg 3 N 2 + 8H 3 O + \u003d 3 Mg 2+ + 2NH 4 + + 8H 2 O

Oxyde de magnésium Le MgO est appelé magnésie brûlée. Il est obtenu par calcination de la magnésite, de la dolomite, du carbonate de magnésium basique, de l'hydroxyde de magnésium et de la calcination du bischofite MgCl 2 6H 2 O dans une atmosphère de vapeur d'eau.

La réactivité de l'oxyde de magnésium dépend de la température de sa production. L'oxyde de magnésium préparé à 500–700 ° C est appelé magnésie légère. Il réagit facilement avec les acides dilués et l'eau pour former les sels correspondants ou l'hydroxyde de magnésium, et absorbe le dioxyde de carbone et l'humidité de l'air. L'oxyde de magnésium obtenu à 1200–1600 ° C est appelé magnésie lourde. Il est résistant à l'acide et à l'eau.

L'oxyde de magnésium est largement utilisé comme matériau résistant à la chaleur. Il se distingue à la fois par une conductivité thermique élevée et de bonnes propriétés d'isolation électrique. Par conséquent, cette connexion est utilisée dans les radiateurs isolants pour le chauffage local.

Des grades plus légers de magnésie sont utilisés pour préparer le ciment de magnésie et matériaux de construction sur sa base, et également comme agent de vulcanisation dans l'industrie du caoutchouc.

L'hydroxyde de magnésium Mg (OH) 2 forme des cristaux incolores. La solubilité de ce composé est faible (2 · 10 –4 mol / L à 20 ° C). Il peut être transformé en solution par l'action des sels d'ammonium:

Mg (OH) 2 + 2NH 4 Cl \u003d MgCl 2 + 2NH 3 H 2 O

L'hydroxyde de magnésium est thermiquement instable et se décompose lorsqu'il est chauffé:

Mg (OH) 2 \u003d MgO + H 2 O

A l'échelle industrielle, l'hydroxyde de magnésium est obtenu par précipitation à la chaux à partir d'eau de mer et de saumures naturelles.

L'hydroxyde de magnésium est une base douce qui, sous forme de solution aqueuse (lait de magnésium), est largement utilisée pour réduire l'acidité gastrique. Dans le même temps, malgré sa douceur, le Mg (OH) 2 neutralise les acides 1,37 fois plus que l'hydroxyde de sodium NaOH et 2,85 fois plus que le bicarbonate de sodium NaHCO 3.

Il est également utilisé pour la production d'oxyde de magnésium, le raffinage du sucre, la purification de l'eau dans les chaudières et comme composant de dentifrices.

Carbonate de magnésium Le MgCO 3 forme des cristaux incolores. Il se produit naturellement sous forme anhydre (magnésite). De plus, les penta-, tri- et monohydrates de carbonate de magnésium sont connus.

La solubilité du carbonate de magnésium en l'absence de dioxyde de carbone est d'environ 0,5 mg / l. En présence d'un excès de dioxyde de carbone et d'eau, le carbonate de magnésium se transforme en bicarbonate soluble et lors de l'ébullition processus inverse... Le carbonate et le bicarbonate réagissent avec les acides pour libérer du dioxyde de carbone et former les sels correspondants. Lorsqu'il est chauffé, le carbonate de magnésium, sans fondre, se décompose:

MgCO 3 \u003d MgO + CO 2

Ce processus est utilisé pour produire de l'oxyde de magnésium. De plus, le carbonate de magnésium naturel est une matière première pour la production de magnésium métallique et de ses composés. Il est également utilisé comme engrais et pour réduire l'acidité du sol.

De la poudre de carbonate de magnésium en vrac est versée entre les doubles parois du stockage d'oxygène liquide. Cette isolation est bon marché et fiable.

Sulfate de magnésium Le MgSO 4 est connu à l'état anhydre ainsi que sous forme de divers hydrates. La kiesérite MgSO 4 · H 2 O, l'epsomite MgSO 4 · 7H 2 O et l'hexahydrate MgSO 4 · 6H 2 O sont présentes dans la nature.

En médecine, on utilise du sulfate de magnésium heptahydraté MgSO 4 · 7H 2 O, communément appelé sel anglais ou sel amer. Ce composé a un effet laxatif. Avec des perfusions intramusculaires ou intraveineuses, le sulfate de magnésium soulage les convulsions, réduit le vasospasme.

Le sulfate de magnésium est utilisé dans l'industrie du textile et du papier comme mordant pour la teinture, ainsi que comme agent alourdissant pour le coton et la soie et comme charge de papier. Il sert de matière première pour la production d'oxyde de magnésium.

Nitrate de magnésium Les Mg (NO 3) 2 sont des cristaux hygroscopiques incolores. La solubilité dans l'eau à 20 ° C est de 73,3 g pour 100 g. L'hexahydrate cristallise à partir de solutions aqueuses. Au-dessus de 90 ° C, il est déshydraté en monohydrate. Ensuite, l'eau est séparée par hydrolyse partielle et décomposition en oxyde de magnésium. Ce procédé est utilisé dans la synthèse d'oxyde de magnésium de haute pureté. Le nitrate de magnésium est utilisé pour obtenir des nitrates d'autres métaux, ainsi que divers composés de magnésium. De plus, le nitrate de magnésium est inclus dans les engrais complexes et les mélanges pyrotechniques.

Perchlorate de magnésium Mg (ClO 4) 2 forme des cristaux incolores très hygroscopiques. Il est facilement soluble dans l'eau (99,6 g pour 100 g) et les solvants organiques. L'hexahydrate cristallise à partir de solutions aqueuses. Les solutions concentrées de perchlorate de magnésium dans des solvants organiques et ses solvats avec des molécules d'agent réducteur sont explosives.

Le perchlorate de magnésium partiellement hydraté, contenant 2 à 2,5 molécules d'eau, est commercialisé sous le nom commercial d'anhydrone. Pour obtenir du perchlorate de magnésium anhydre, il est séché sous vide à 200-300 ° C. Il est utilisé comme déshydratant de gaz. Il absorbe non seulement la vapeur d'eau, mais également l'ammoniac, la vapeur d'alcool, l'acétone et d'autres substances polaires.

Le perchlorate de magnésium est utilisé comme catalyseur d'acylation de Friedel - Crafts, et également comme agent oxydant en microanalyse.

Fluorure de magnésium Le MgF 2 est légèrement soluble dans l'eau (0,013 g dans 100 g à 25 ° C). Il se produit naturellement sous la forme du minéral selaite. Le fluorure de magnésium est obtenu en faisant réagir du sulfate ou un oxyde de magnésium avec de l'acide fluorhydrique ou du chlorure de magnésium avec du fluorure de potassium ou d'ammonium.

Le fluorure de magnésium est un composant de fondants, verres, céramiques, émaux, catalyseurs et mélanges pour produire du mica artificiel et de l'amiante. De plus, c'est un matériau optique et laser.

Chlorure de magnesium Le MgCl 2 est l'un des sels de magnésium les plus importants sur le plan industriel. Sa solubilité est de 54,5 g pour 100 g d'eau à 20 ° C. Des solutions aqueuses concentrées de chlorure de magnésium dissolvent l'oxyde de magnésium. A partir des solutions obtenues, MgCl 2 · mMg (OH) 2 · nH 2 O. Ces composés entrent dans la composition des ciments de magnésie.

Le chlorure de magnésium forme des hydrates cristallins avec 1, 2, 4, 6, 8 et 12 molécules d'eau. Avec l'augmentation de la température, le nombre de molécules d'eau de cristallisation diminue.

Dans la nature, le chlorure de magnésium se présente sous forme de minéraux bischofite MgCl 2 6H 2 O, de chloromagnésite MgCl 2 et également de carnallite. On le trouve dans l'eau de mer, la saumure des lacs salés et certaines saumures souterraines.

Le chlorure de magnésium anhydre est utilisé dans la production de magnésium métallique et d'oxyde de magnésium, et l'hexahydrate est utilisé pour obtenir des ciments de magnésie. Une solution aqueuse de chlorure de magnésium est utilisée comme réfrigérant et antigel. Il sert de moyen contre le givrage des aérodromes des aérodromes, des rails et des points de chemin de fer, ainsi que contre le gel du charbon et des minerais. Le bois est imprégné d'une solution de chlorure de magnésium pour lui conférer une résistance au feu.

Bromure de magnésium Le MgBr 2 est facilement soluble dans l'eau (101,5 g pour 100 g à 20 ° C). À partir de solutions aqueuses, il cristallise de –42,7 à 0,83 ° C sous forme de décahydrate, à des températures plus élevées - sous forme d'hexahydrate. Il forme de nombreux solvates cristallins tels que MgB 2 6ROH (R \u003d Me, Et, Pr), MgBr 2 6Me 2 CO, MgBr 2 3Et 2 O, ainsi que MgBr 2 nNH 3 ( n = 2–6).

Composés complexes de magnésium... Dans les solutions aqueuses, l'ion magnésium existe sous la forme d'un complexe aqua 2+. Dans un solvant non aqueux, tel que l'ammoniac liquide, l'ion magnésium forme des complexes avec les molécules de solvant. Les solvates de sel de magnésium cristallisent généralement à partir de telles solutions. On connaît plusieurs complexes halogénures de type MX 4 2– où X est un anion halogénure.

Parmi les composés complexes du magnésium, les chlorophylles, qui sont des complexes porphyrines modifiés du magnésium, sont d'une importance particulière. Ils sont vitaux pour la photosynthèse des plantes vertes.

Composés organomagnésiens... De nombreux composés contenant des liaisons métal-carbone ont été obtenus pour le magnésium. En particulier, de nombreuses recherches sont consacrées aux réactifs de Grignard RMgX (X \u003d Cl, Br, I).

Les réactifs de Grignard sont les composés organométalliques de magnésium les plus importants et sont probablement les réactifs organométalliques les plus utilisés. Cela est dû à leur facilité de production et à leur polyvalence synthétique. Il a été établi qu'en solution, ces composés peuvent contenir une variété de particules chimiques en équilibre mobile.

Les réactifs de Grignard sont généralement obtenus en ajoutant lentement un halogénure organique à une suspension de copeaux de magnésium dans un solvant approprié avec une agitation vigoureuse et une absence totale d'air et d'humidité. La réaction commence généralement lentement. Il peut être initié par un petit cristal d'iode qui détruit la couche protectrice sur la surface métallique.

Les réactifs de Grignard sont largement utilisés pour la synthèse d'alcools, d'aldéhydes, de cétones, d'acides carboxyliques, d'esters et d'amides et sont probablement les réactifs les plus importants pour créer des liaisons carbone-carbone, ainsi que des liaisons entre les atomes de carbone et d'autres éléments (azote, oxygène, soufre, etc. etc.).

Les composés R 2 Mg se décomposent généralement lors du chauffage. A l'état cristallin, ils ont la structure de polymères linéaires avec des groupes alkyle de pontage. Le composé MgMe 2 est un polymère non volatil, stable jusqu'à ~ 250 ° C, insoluble dans les hydrocarbures et seulement légèrement soluble dans l'éther. Le composé MgEt 2 et les homologues supérieurs sont très similaires au MgMe 2, mais ils se décomposent à une température plus basse (175–200 ° С), formant l'alcène correspondant et le MgH 2 par la réaction inverse de leur préparation. MgPh 2 leur est similaire; il est insoluble dans le benzène, se dissout dans l'éther avec la formation du complexe monomère MgPh 2 · 2Et 2 O et se décompose à 280 ° C avec formation de Ph 2 et de magnésium métallique.

Le rôle biologique du magnésium.

Les feuilles vertes des plantes contiennent des chlorophylles, qui sont des complexes de porphyrine contenant du magnésium impliqués dans la photosynthèse.

Le magnésium est également étroitement impliqué dans les processus biochimiques des organismes animaux. Les ions magnésium sont nécessaires à l'initiation des enzymes responsables de la conversion des phosphates, du transfert de l'influx nerveux et du métabolisme des glucides. Ils sont également impliqués dans la contraction musculaire initiée par les ions calcium.

Il y a plusieurs années, des scientifiques de l'Université du Minnesota aux États-Unis ont découvert que les coquilles d'œufs sont plus résistantes plus elles contiennent du magnésium.

Un corps adulte pesant 65 kg contient environ 20 g de magnésium (principalement sous forme d'ions). La majeure partie est concentrée dans les os. Le liquide intracellulaire contient des complexes de magnésium avec l'ATP et l'ADP.

Les besoins quotidiens en cet élément sont de 0,35 g. Avec une alimentation monotone, un manque de légumes et de fruits verts, ainsi que l'alcoolisme, une carence en magnésium se produit souvent. Les abricots, les pêches et le chou-fleur sont particulièrement riches en magnésium. On le trouve également dans le chou ordinaire, les pommes de terre et les tomates.

Les statistiques indiquent que les résidents des régions au climat plus chaud ont moins souvent des spasmes des vaisseaux sanguins que les habitants du Nord. On pense que la raison en est les habitudes alimentaires dans les régions froides. Ils mangent moins de fruits et de légumes, ce qui signifie qu'ils consomment moins de magnésium.

Des études menées par des biologistes français ont montré que les personnes fatiguées ont moins de magnésium dans leur sang que celles qui se sont reposées. On pense qu'une alimentation riche en magnésium devrait aider les médecins à lutter contre une maladie aussi grave que le surmenage.

Elena Savinkina

DÉFINITION

Magnésium - le douzième élément du tableau périodique. Désignation - Mg du latin "magnésium". Situé dans la troisième période, groupe IIA. Fait référence aux métaux. La charge nucléaire est de 12.

Le magnésium est abondant dans la nature. Il se produit en grande quantité sous forme de carbonate de magnésium, formant les minéraux magnésite MgCO 3 et dolomite MgCO 3 × CaCO 3. Le sulfate et le chlorure de magnésium font partie des minéraux KCl × MgSO 4 × 3H 2 O et de la carnallite KCl × MgCl 2 × 6H 2 O. L'ion Mg 2+ est contenu dans l'eau de mer, ce qui lui confère un goût amer. La quantité totale de magnésium dans la croûte terrestre est d'environ 2% (masse).

En tant que substance simple, le magnésium est un blanc argenté (Fig. 1), un métal très léger. Dans l'air, il change peu, car il se recouvre rapidement d'une fine couche d'oxyde, ce qui le protège d'une oxydation supplémentaire.

Figure: 1. Magnésium. Apparence.

Poids atomique et moléculaire du magnésium

Le poids moléculaire relatif d'une substance (M r) est un nombre qui montre combien de fois la masse d'une molécule donnée est supérieure à 1/12 de la masse d'un atome de carbone, et la masse atomique relative d'un élément (Ar) est le nombre de fois que la masse moyenne des atomes d'un élément chimique est supérieure à 1/12 masse d'un atome de carbone.

Etant donné qu'à l'état libre, le magnésium existe sous la forme de molécules de Mg monatomiques, les valeurs de ses poids atomique et moléculaire coïncident. Ils sont égaux à 24,304.

Isotopes de magnésium

On sait que dans la nature, le magnésium peut être trouvé sous la forme de trois isotopes stables 24 mg (23,99%), 25 mg (24,99%) et 26 mg (25,98%). Leurs nombres de masse sont respectivement 24, 25 et 26. Le noyau de l'isotope de magnésium 24 Mg contient douze protons et douze neutrons, et les isotopes 25 Mg et 26 Mg ont le même nombre de protons, treize et quatorze neutrons, respectivement.

Il existe des isotopes artificiels du magnésium avec des nombres de masse de 5 à 23 et de 27 à 40.

Ions magnésium

Au niveau d'énergie externe de l'atome de magnésium, il y a deux électrons, qui sont la valence:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2.

En raison de l'interaction chimique, les manies donnent leurs électrons de valence, c.-à-d. est leur donneur et se transforme en un ion chargé positivement:

Mg 0 -2e → Mg 2+.

Molécule et atome de magnésium

À l'état libre, le magnésium existe sous forme de molécules de Mg monoatomiques. Voici quelques-unes des propriétés qui caractérisent l'atome et la molécule de magnésium:

Alliages de magnésium

Le principal domaine d'application du magnésium métallique est la production de divers alliages légers sur sa base. L'addition de petites quantités d'autres métaux au magnésium modifie considérablement ses propriétés mécaniques, conférant à l'alliage une dureté, une résistance et une résistance à la corrosion significatives.

Les alliages appelés électrons ont des propriétés particulièrement précieuses. Ils appartiennent à trois systèmes: Mg-Al-Zn, Mg-Mn et Mg-Zn-Zr. Les alliages les plus utilisés du système Mg-Al-Zn, contenant de 3 à 10% d'aluminium et de 0,2 à 3% de zinc. L'avantage des alliages de magnésium est leur faible densité (environ 1,8 g / cm 3).

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

Le groupe IIA ne contient que des métaux - Be (béryllium), Mg (magnésium), Ca (calcium), Sr (strontium), Ba (baryum) et Ra (radium). Les propriétés chimiques du premier représentant de ce groupe - le béryllium - sont très différentes des propriétés chimiques du reste des éléments de ce groupe. Ses propriétés chimiques sont à bien des égards encore plus similaires à celles de l'aluminium qu'à d'autres métaux du groupe IIA (ce que l'on appelle la «similitude diagonale»). Le magnésium diffère également nettement de Ca, Sr, Ba et Ra dans les propriétés chimiques, mais il a toujours des propriétés chimiques beaucoup plus similaires avec eux qu'avec le béryllium. En raison de la similitude significative des propriétés chimiques du calcium, du strontium, du baryum et du radium, ils sont combinés en une seule famille, appelée terre alcaline les métaux.

Tous les éléments du groupe IIA appartiennent à s-éléments, c'est-à-dire contiennent tous leurs électrons de valence sur s-sous-niveau. Ainsi, la configuration électronique de la couche d'électrons externe de tous les éléments chimiques d'un groupe donné a la forme ns 2 où n - numéro de la période dans laquelle se trouve l'élément.

En raison des particularités de la structure électronique des métaux du groupe IIA, ces éléments, en plus de zéro, sont capables de n'avoir qu'un seul état d'oxydation égal à +2. Les substances simples formées par les éléments du groupe IIA, avec participation à d'éventuelles réactions chimiques, ne peuvent être oxydées, c'est-à-dire donner des électrons:

Ме 0 - 2e - → Ме +2

Le calcium, le strontium, le baryum et le radium sont extrêmement réactifs. Les substances simples qu'ils forment sont des agents réducteurs très puissants. Le magnésium est également un puissant agent réducteur. L'activité réductrice des métaux obéit aux lois générales de la loi périodique de D.I. Mendeleev et augmente le sous-groupe.

Interaction avec des substances simples

avec de l'oxygène

Sans chauffage, le béryllium et le magnésium ne réagissent ni avec l'oxygène atmosphérique ni avec l'oxygène pur du fait qu'ils sont recouverts de films protecteurs minces constitués respectivement d'oxydes de BeO et de MgO. Leur stockage ne nécessite aucune méthode particulière de protection contre l'air et l'humidité, contrairement aux métaux alcalino-terreux, qui sont stockés sous une couche de liquide inerte pour eux, le plus souvent du kérosène.

Be, Mg, Ca, Sr lors de la combustion dans l'oxygène forment des oxydes de composition MeO et Ba - un mélange d'oxyde de baryum (BaO) et de peroxyde de baryum (BaO 2):

2Mg + O 2 \u003d 2MgO

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

2Ba + O 2 \u003d 2BaO

Ba + O 2 \u003d BaO 2

Il convient de noter que lors de la combustion de métaux alcalino-terreux et de magnésium dans l'air, la réaction de ces métaux avec l'azote dans l'air se produit également comme un effet secondaire, ce qui entraîne également la formation de nitrures de formule générale Me 3 N 2 en plus des composés de métaux avec de l'oxygène.

aux halogènes

Le béryllium réagit avec les halogènes uniquement à des températures élevées, et le reste des métaux du groupe IIA - déjà à température ambiante:

Mg + I 2 \u003d MgI 2 - iodure de magnésium

Ca + Br 2 \u003d CaBr 2 - bromure de calcium

Ba + Cl 2 \u003d BaCl 2 - chlorure de baryum

avec des non-métaux des groupes IV-VI

Tous les métaux du groupe IIA réagissent lorsqu'ils sont chauffés avec tous les non-métaux des groupes IV-VI, mais en fonction de la position du métal dans le groupe, ainsi que de l'activité des non-métaux, un degré de chauffage différent est nécessaire. Étant donné que le béryllium est le plus inerte chimiquement parmi tous les métaux IIA, lors de la réalisation de ses réactions avec des non-métaux, il est nécessaire de surtempérature plus élevée.

Il est à noter que la réaction des métaux avec le carbone peut former des carbures de nature différente. Distinguer les carbures appartenant aux méthanides et les dérivés du méthane considérés conditionnellement, dans lesquels tous les atomes d'hydrogène sont remplacés par du métal. Comme le méthane, ils contiennent du carbone à l'état d'oxydation -4, et lors de leur hydrolyse ou de leur interaction avec des acides non oxydants, l'un des produits est le méthane. Il existe également un autre type de carbures - les acétylénures, qui contiennent l'ion C 2 2-, qui est en fait un fragment de la molécule d'acétylène. Les carbures du type acétylène lors de l'hydrolyse ou de l'interaction avec des acides non oxydants forment l'acétylène comme l'un des produits de réaction. Quel type de carbure - méthanure ou acétylène - est obtenu par l'interaction de tel ou tel métal avec le carbone dépend de la taille du cation métallique. Avec des ions métalliques de petit rayon, des méthanides sont généralement formés avec des ions de plus grande taille, les acétylénures. Dans le cas des métaux du deuxième groupe, le méthanide est obtenu par l'interaction du béryllium avec le carbone:

Les autres métaux du groupe II A forment des acétylénures avec du carbone:

Les métaux du groupe IIA forment des siliciures avec du silicium - composés du type Me 2 Si, avec de l'azote - nitrures (Me 3 N 2), phosphore - phosphures (Me 3 P 2):

à l'hydrogène

Tous les métaux alcalino-terreux réagissent avec l'hydrogène lorsqu'ils sont chauffés. Pour que le magnésium réagisse avec l'hydrogène, le chauffage seul, comme dans le cas des métaux alcalino-terreux, ne suffit pas; en plus d'une température élevée, une pression accrue d'hydrogène est également nécessaire. Le béryllium ne réagit en aucun cas avec l'hydrogène.

Interaction avec des substances complexes

avec de l'eau

Tous les métaux alcalino-terreux réagissent activement avec l'eau pour former des alcalis (hydroxydes métalliques solubles) et de l'hydrogène. Le magnésium réagit avec l'eau uniquement lors de l'ébullition, car lorsqu'il est chauffé, le film d'oxyde protecteur de MgO se dissout dans l'eau. Dans le cas du béryllium, le film d'oxyde protecteur est très résistant: l'eau ne réagit avec lui ni à l'ébullition, ni même à la chaleur rouge:

avec des acides non oxydants

Tous les métaux du sous-groupe principal du groupe II réagissent avec les acides non oxydants, car ils sont dans la ligne d'activité à gauche de l'hydrogène. Cela forme le sel de l'acide correspondant et de l'hydrogène. Exemples de réactions:

Be + H 2 SO 4 (dil.) \u003d BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr \u003d MgBr 2 + H 2

Ca + 2CH 3 COOH \u003d (CH 3 COO) 2 Ca + H 2

avec des acides oxydants

- acide nitrique dilué

Tous les métaux du groupe IIA réagissent avec l'acide nitrique dilué. Dans ce cas, les produits de réduction à la place de l'hydrogène (comme dans le cas des acides non oxydants) sont les oxydes d'azote, principalement l'oxyde nitrique (I) (N 2 O), et dans le cas de l'acide nitrique hautement dilué, le nitrate d'ammonium (NH 4 NO 3):

4Ca + 10HNO 3 ( brisé .) \u003d 4Ca (NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4Mg + 10HNO 3 (mal cassé) \u003d 4Mg (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

- acide nitrique concentré

L'acide nitrique concentré passive le béryllium à des températures ordinaires (ou basses), c.-à-d. ne réagit pas avec elle. Lors de l'ébullition, la réaction est possible et se déroule principalement selon l'équation:

Le magnésium et les métaux alcalino-terreux réagissent avec l'acide nitrique concentré pour former une large gamme de différents produits de réduction de l'azote.

- acide sulfurique concentré

Le béryllium est passivé avec de l'acide sulfurique concentré, c'est-à-dire ne réagit pas avec lui dans des conditions normales, cependant, la réaction se déroule pendant l'ébullition et conduit à la formation de sulfate de béryllium, de dioxyde de soufre et d'eau:

Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Le baryum est également passivé par l'acide sulfurique concentré en raison de la formation de sulfate de baryum insoluble, mais réagit avec lui lorsqu'il est chauffé; le sulfate de baryum se dissout lorsqu'il est chauffé dans l'acide sulfurique concentré en raison de sa conversion en hydrogénosulfate de baryum.

Le reste des métaux du groupe IIA principal réagit avec l'acide sulfurique concentré dans toutes les conditions, y compris au froid. La réduction du soufre peut se produire en SO 2, H 2 S et S, en fonction de l'activité du métal, de la température de réaction et de la concentration d'acide:

Mg + H 2 SO 4 ( fin .) \u003d MgSO 4 + SO 2 + H 2 O

3Mg + 4H 2 SO 4 ( fin .) \u003d 3MgSO 4 + S ↓ + 4H 2 O

4Ca + 5H 2 SO 4 ( fin .) \u003d 4CaSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

avec des alcalis

Le magnésium et les métaux alcalino-terreux n'interagissent pas avec les alcalis et le béryllium réagit facilement à la fois avec des solutions alcalines et avec des alcalis anhydres pendant la fusion. Dans ce cas, lorsque la réaction est effectuée en solution aqueuse, l'eau participe également à la réaction, et les produits sont des tétrahydroxobéryllates de métaux alcalins ou alcalino-terreux et de l'hydrogène gazeux:

Être + 2KOH + 2H 2 O \u003d H 2 + K 2 - tétrahydroxobéryllate de potassium

Lorsque la réaction est effectuée avec un alcali solide pendant la fusion, il se forme des béryllates de métaux alcalins ou alcalino-terreux et de l'hydrogène

Be + 2KOH \u003d H 2 + K 2 BeO 2 - béryllate de potassium

avec des oxydes

Les métaux alcalino-terreux, ainsi que le magnésium, peuvent réduire les métaux moins actifs et certains non-métaux de leurs oxydes lorsqu'ils sont chauffés, par exemple:

La méthode de réduction des métaux de leurs oxydes avec du magnésium est appelée chaleur de magnésium.