كيميائي فلزي في الجدول الدوري ، يرمز له بالحرفين (ما) بالعربية ، باللاتينية وعدده الذري 12 ، ترتيبه بين العناصر من حيث الوفرة في الطبيعة هو الثامن ، ويشكل 2% من القشرة الأرضية.
استخداماته
المغنسيوم كفلز
تستخدم مركبات المغنسيوم , وبالأساس اكسيد المغنسيوم, بصفة عامة لعمل المادة الحرارية في بطانة الأفران و المحولات لإنتاج الحديد والصلب واللافلزات والزجاج والأسمنت.
يستخدم كذلك اكسيد المغنسيوم والمركبات الأخرى في الصناعات الزراعية والكيميائية والإنشائية. وكفلز, فالإستخدام الرئيسي لهذا العنصر هو كإضافة سبـائكية للألومنيوم في سبائك الألومنيوم-منجنيز المستخدمة أساساً في صناعة العبوات الصفيحية للمشروبات.
المغنسيوم, في أنقى صوره, يمكن مقارنته بالألومنيوم, فهو قوي وخفيف, ولذلك يستخدم في العديد من التطبيقات لتصنيع جزء ما بكميات كبيرة, بما فيها أجزاء السيارات والشاحنات. فالعجلات الخاصة فائقة القوة للسيارات المصنوعة من سبيكة مغنسيوم تسمى "عجلات مغنسيوم . ففي 1957 كورڤيت تم تصميمها للسباق, وبـُني جسمها من ألواح مغنسيوم. مسعى پورشه الدءوب لإنقاص وزن سيارات السباق لديها أدى بها لاستعمال هياكل من المغنسيوم في موديلها الشهير 917/053 الذي فاز في سباق لومان عام 1971, ومازال يحتفظ بالرقم القياسي المطلق للمسافة. السيارة موديل 917/30 تميزت أيضاً بهيكل فراغي من المغنسيوم, ساعدها على استغلال مزايا محركها العبقري الذي بلغت قدرته 1100-1500 حصان. فولكس واجن استعملت المغنسيوم في مكونات محركاتها للعديد من السنوات. وفي أكتوبر 2007 طالعت فولكس واجن العالم بخبر طرح سيارة مصنوعة بالكامل من المغنسيوم وتتميز هذه السيارة بأنها سيارة صديقة للبيئة، يتم فيها مراعاة التقليل من إنبعاثات ثاني أكسيد الكربون وكذلك تكون منخفضة الإستهلاك في الوقود ، وأضف لهذا خفة وزن السيارة وسرعتها الفائقة. ومن الجدير بالذكر أن عند البدء في تنفيذ الفكرة كان العائق الأساسي هو إرتفاع سعر السيارة حيث بلغ تقريبا 35 ألف يورو وذلك بسبب خامات المغنسيوم المستخدمة لصنع المحركات وجسم السيارة بالكامل ويدرس حاليا كيفية تخفيض تلك التكاليف لعمل السيارة على نطاق تجاري. وتم تنفيذ نموذج للسيارة من المغنسيوم فجاءت على شكل مركبة فضائية. وأطلقت السيارة التجريبية الأولى من هذا النوع عام 2002، حيث قادها رئيس مجلس الإدارة السابق للشركة فرديناند پيش ، وكان جالساً في المقعد الخلفي خليفته برند پيشيتسريدر. ]
ولمدة طويلة, استخدمت بورشه سبيكة المغنسيوم لصناعة كتلة المحرك لمزايا الوزن. ولقد تجدد الاهتمام بصنع المحركات من المغنسيوم, سيارات كما نرى في موديلات عام 2006 من 325 و 330i. محرك يستعمل حشو من سبيكة ألومنيوم لحوائط الأسطوانات و أقمصة التبريد محاطة بسبيكة مغنسيوم مقاومة للحرارة هى . و قد أعطى استخدام سبيكة المغنسيوم في مهد محرك موديل عام 2006 من سيارة كورڤيت دفعة لتكنولوجيا تصميم أجزاء سيارات تتطلب القوة باستخدام المغنسيوم. و كلا السبيكتين اضافة حديثة لعائلة سبائك المغنسيوم المقاومة للحرارة العالية و المنخفضة الزحف . الاستراتيجية العامة لمثل تلك السبائك هو تشكيل الرواسب بين الفلزية عند حدود الحبيبات, على سبيل المثال بإضافة السبيكة النادرة وهى سبيكة سيريوم مع فلزات أرضية نادرة أخرى أو كالسيوماستعملت فولكس واگن المغنسيوم في مكونات محركاتها للعديد من السنوات. وفي أكتوبر 2007 فاجئت العالم بنيتها صناعة سيارة بالكامل من المغنسيوم بربع وزن مثيلتها من الصلب ولذلك فهي أسرع ولكن تستهلك وقوداً أقل، أي أنها ستولد ك أ2 أقل ولذلك فهي حقاً سيارة صديقة للبيئة. ومن الجدير بالذكر أن عند البدء في تنفيذ الفكرة كان العائق الأساسي هو إرتفاع سعر السيارة حيث بلغ تقريبا 35 ألف يورو. وذلك بسبب ارتفاع سعر المغنسيوم المنتج بالتحليل المائي من البحر الميت بإسرائيل الذي كانت فولكس واگن تنوي شراءه، عن ضعف سعر المغنسيوم الصيني المنتج عن طريق عملية پيدجن دون فارق في المواصفات التطويرات الحديثة لسبائك المغنسيوم وانخفاض تكلفتها, التي جعلتها منافسة لسبائك الألومنيوم, ستزيد من استخداماتها في صناعة السيارات.
مجال الاستخدامات الثاني للمغنسيوم هو الأجهزة الإلكترونية. فبفضل وزنه الخفيف, وخصائصه الميكانيكية والكهربائية الجيدة, يـُستخدم المغنسيوم على نطاق واسع في تصنيع الهواتف المحمولة والحاسبات المحمولة والكاميرات والأجزاء الإلكترونية الأخرى. بل ويستخدم المغنسيوم لصناعة النسخ الفاخرة من لعبة اليو-يو, مثل .
تاريخياً,كان المغنسيوم أحد الفلزات الرئيسية المستخدمة في انشاءات صناعة الفضاء وقد استخدمته الطائرات الحربية الألمانية منذ الحرب العالمية الأولى وزاد هذا الاستخدام بشكل مضطرد في الحرب العالمية الثانية. وقد صاغ الألمان الاسم 'إلكترون لسبيكة المغنسيوم التي مازالت تستعمل حتى اليوم. وبسبب المخاطر الإنطباعية عن الأجزاء المصنوعة من المغنسيوم في حالة الحريق, فإن استخدام المغنسيوم في صناعة الطيران والفضاء التجارية تم قصرها بصفة عامة على المكونات المرتبطة بالمحرك. وحالياً يتزايد استخدام سبائك المغنسيوم في صناعة الفضاء, والسبب الرئيسي وراء ذلك هو الأهمية المتزايدة لاقتصاديات الوقود والحاجة لتخفيض الوزن. تطوير واختبار سبائك مغنسيوم جديدة وأشهرهم إلكترون 21 الذي اجتاز اختبارات شاملة مطولة في صناعة الفضاء والطيران لمناسبته في كل من مكونات المحرك, والهيكل الجوي. الاتحاد الاوروبي لديه ثلاثة مشاريع لأبحاث وتطوير متعلقة بالمغنسيوم في صناعة الطيران والفضاء في برنامج الهياكل الستة.
- الاستخدامات الإشتعالية: المغنسيوم قابل للإشتعال, ويحترق عند درجة حرارة حوالي 2500 (2200 °م, 4000 °ف), و درجة الإشتعال الذاتي للمغنسيوم هي
- حوالي 744 ك (473 °م, 883 °ف) في الهواء. درجة الحرارة فائقة الإرتفاع التي يشتعل عندها المغنسيوم تجعله أداة طيعة لبدء حرائق الطوارئ أثناء الرحلات الترفيهية خارج المنازل. الاستخدامات الأخرى الشبيهة تتضمن التصوير باستخدام ضوء الفلاش, الشعلات, علم الاشتعال الألعاب النارية الشرارية, والقنابل الحارقة.
- إزالة الكبريت من الحديد والصلب.
- انتاج التيتانيوم
- ألواح في صناعة الطباعة.
- مخلوطاً في سبائك, هذا الفلز هام جداً لصناعة الطائرات و الصواريخ.
- عند استعماله كعنصر سبائكى يحسن الخصائص الميكانيكية و, التصنيعية و اللحامية للألومنيوم.
- عامل مضاف في الدوافع التقليدية ويستخدم في انتاج گرافيت عـُقـَدي في الحديد الزهر.
- عامل مختزل لإنتاج يورانيوم نقي ولإنتاج فلزات أخرى من أملاحها.
- تـُستعمل لإعداد , المفيدين في التخليق العضوي
- لتفاعله بسهولة مع الماء, فيمكن أن يقوم بدور مجفف
في مركبات المغنسيوم
- أيون المغنسيوم ضروري للحياة (انظر المغنسيوم في الأجهزة الحيوية), ولذلك فأملاح المغنسيوم تضاف للأغذية والأسمدة ("ما" هو أحد مكونات الكلوروفيل), و .
- هيدروكسيد المغنسيوم يـُستعمل في لبن المغنسيا, و كلوريده و اكسيده, گلوكوناته و ستراته يستعملوا كإضافات غذائية فموية, و تستعمل كبريتاته (أملاح إپسوم) لأغراض مختلفة في الطب, وغيره (انظر المقالة للمزيد). اضافات المغنسيوم الفموية قيل أن له مفعول علاحي لبعض ).
- بورات المغنسيوم, ساليسيلات المغنسيوم وكبريتات المغنسيوم يـُستخدموا كمطهرات
- بروميد المغنسيوم يستخدم كمهدئ لطيف (وهذا المفعول يعود إلى البروميد, وليس المغنسيوم).
- يستعمل المغنسيت المُكَلَّس لأغراض حرارية مثل الطوب وبطانة الأفران والمحولات.
- مسحوق كربونات المغنسيوم يستعمله أيضاً الرياضيون, مثل لاعبي الجمباز و رافعي الأثقال, ليحسنوا من امساكهم بالأغراض – حصان الجمباز أو
- ستيارات المغنسيوم قابل للاشتعال بدرجة صغيرة مسحوق أبيض مع صفات مزلـِّقة. يـُستخدم في التكنولوجيا الدوائية في صناعة الأقراص, لمنع الأقراص من الالتصاق بالمعدات أثناء عملية ضغط الأقراص (أي, عندما يتم تـُضغط مادة القرص لتصبح في شكل قرص).
- كبريتيت المغنسيوم يستخدم في انتاج الورق (عملية الكبريتيت).
- فوسفات المغنسيوم تستخدم لحماية الخشب من الحريق للإنشاءات.
- سادس فلوروسيليكات المغنسيوم تستخدم في حماية الأنسجة من العتة.
تاريخ
manganese
الاسم ينبع من الكلمة اليونانية لمقاطعة في ثساليا اسمها مغنسيا. وهي ذات علاقة بكلمتي مغنتيتو منجنيز اللتان ينبعان أيضاً من تلك المنطقة, واحتاجتا اسمان مختلفان لتمييز المواد المختلفة. انظر لهذا التاريخ.
المغنسيوم هو سابع أكثر العناصر تواجداً في القشرة الأرضية، بالكتلة، والثامن حسب وتتواجد في الطبيعة في رواسب كبيرة من مغنسيت, دولوميت, وأملاح أخرى, وفي المياه المعدنية, حيث يكون أيون المغنسيوم قابل للذوبان. وفي 1618 حاول مزارع في إبسوم بإنجلترة أن يسقى بقره من بئر. البقر رفض أن يشرب من البئر للطعم المر لماء البئر. المزارع لاحظ بالرغم من ذلك أن مياه ذلك البئر يبدو أنها تشفي الجروح والبثور. شهرة أملاح إبسوم انتشرت. ولاحقاً عـُرف أن مياه البئر تحتوي على كبريتات المغنسيوم المائية, .
في انجلترا, عزل السير همفري ديفي بالتحليل المائي فلز المغنسيوم النقي عام 1808 من خليط المغنسيا و , و حضـّره "أ. بوسى في صيغة متسقة عام 1831. أول اسم اقترحه ديفي للفلز كان مغنيوم, إلا أن الاسم استقر على مغنسيوم.
مصادره
بالرغم من تواجد المغنسيوم في أكثر من 60 معدن, فقط الدولوميت, المغنسيت, البروسيت, الكرناليت, التلك, و اولڤين لهم أهمية تجارية.
في الولايات المتحدة يُستخرج هذا الفلز أساساً بواسطة التحليل المائي كلوريد المغنسيوم المصهور من ماء الملح, الآبار, و مياه البحر:
كانت الولايات المتحدة تقليدياً المورِّد الرئيسي في العالم لهذا الفلز, بتوريدها 45% من انتاج العالم وذلك حتى عام 1995. واليوم, فنصيب الولايات المتحدة من السوق العالمية هو 7%, مع بقاء مـُنتـِج محلي واحد فقط,, وهي شركة مولودة من الشركة المنحلة وبحلول عام 2005 أصبحت الصين المورِّد المسيطر, بتوريدها 60% من الانتاج العالمي, الذي كان 4% عام 1995. وعلى العكس من عملية التحليل الكهربي المشروحة آنفاً, تعتمد الصين بدرجة شبه كاملة على طريقة مختلفة لاستخراج الفلز من خاماته,(الاختزال الحرارى بالسيليكون).
المغنسيوم من ماء البحر
الأيون الموجب Mg2+ هو ثاني أكثر الأيونات الموجبة وفرةً في ماء البحر (يتوافر بنسبة نحو 12% من كتلة الصوديوم فيه), مما يجعل ماء البحر وملح البحر مصدراً تجارياً جذاباً للمغنسيوم. ولاستخراج المغنسيوم, تـُضاف كربونات الكالسيوم إلى ماء البحر لتكوين راسب كربونات المغنسيوم.
MgCl2 + CaCO3 → MgCO3 + CaCl2
كربونات المغنسيوم لا تقبل الذوبان في الماء ولذلك يمكن ترشيحها, وتتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك للحصول على كلوريد المغنسيوم المركز.
MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + CO2 + H2O
من كلوريد المغنسيوم, التحليل الكهربي يبنج المغنسيوم.
- انظر أيضاً: تصنيف:أملاح المغنسيوم
البيولوجيا
أيونات المغنسيوم أساسية لكيمياء حياة الحمض النووي الأساسية, ولذلك فهي هامة لكل الخلايا لجميع العضيات الحية. النباتات لها استخدام اضافي للمغنسيوم في كون الكلوروفيلات پورفيرينات متمركزة حول المغنسيوم. ويحتاج العديد من الإنزيمات إلى وجود إنزيمات المغنسيوم لإداء عملهم المساعد , وخاصة الإنزيمات التي تستعمل ثلاثي فوسفات الأدنوسين , أو اولئك الذين يستخدمون نيوكلوتيدات أخرى لتخليق دنا ورنا. نقص المغنسيوم في النباتات يسبب اصفرار في نهاية الموسم بين عروق الأوراق, خاصة في الأوراق القديمة, ويمكن اصلاح ذلك برش أملاح إپسوم (التي تـُرشــّح بسرعة), أو بدلاً من ذلك حجر جيري دولوميتي مفتت إلى التربة.
المغنسيوم هو مكون أساسي للغذاء البشري الصحي ونقصه يسبب عدداً من الأمراض. ويتواجد المغنسيوم في العديد من الأطعمة الشائعة إلا أن الدراسات تبين معاناة الكثيرين من نقص المغنسيوم. المغنسيوم الزائد في الدم يتم ترشيحه في الكلى, ولهذا السبب فإنه من الصعب أن يعاني المرء من جرعة زائدة من المغنسيوم من مصادره الغذائية وحدها إلا أن هناك عدد من عقاقير الإضافات المغنسيوم التي تجعل تعاطي جرعة زائدة خطراً محتملاً, وخصوصاً في الأشخاص الذين يعانون من مشاكل في الوظائف البولية, ولكن يمكن حدوث ]
النظائر
للمغنسيوم ثلاث نظائر مستقرة: 24Mg, 25Mg, 26Mg. وثلاثتهم متواجدون بكميات كبيرة (انظر جدول النظائر أعلاه). فنحو 79% من المغنسيوم هو 24Mg. والنظير 28Mg مشع وفي الخمسينات إلى السبعينات كان يـُنتج تجارياً في العديد من المفاعلات النووية لتوليد الطاقة للاستخدام في التجارب العلمية. ولهذا النظير نصف عمر قصير نسبياً (21 ساعة) ولذلك فاستخدامه كان يحده زمن النقل.
وجد استخداماً في الجيولوجيا النظائرية, مثل دور الألومنيوم. هو , الذي له نصف عمر قدره 717,000 سنة. إثراءات كبيرة من Mg مستقر لوحظت في في بعض النيازك . التوافر الشاذ للنظير يـُعزى إلى اضمحلال النظير الوالد. ولذلك, فالنيزك حتماً قد تشكل في السديم الشمسي قبل أن يضمحل Al. ولذلك, فهذه الشظايا هي بين أقدم الأشياء في النظام الشمسي وقد احتفظت بمعلومات عن تاريخها المبكر.
ومن المعتاد رسم أمام نسبة ففي رسم , فنسبة المرسومة هي . ميل ليس له أهمية عـُمرية, إلا أنه يوضح النسبة المبدئية في العينة عند وقت فصل الأنظمة من مستودع مشترك.
محاذير
فلز المغنسيوم وسبائكه قابلون للاشتعال بدرجة كبيرة في صيغتهم النقية سواءً كان مصهوراً, مسحوقاً أو على شكل شريط. المغنسيوم المشتعل أو المصهور يتفاعل بعنف مع الماء. مسحوق المغنسيوم يشكل خطر انفجار. ويجب على المتعاملين مع المغنسيوم ارتداء نظارات واقية, وإذا كان مشتعلاً, فالنظارات يجب أن يكون عليها مرشـِّح تقيل للآشعة فوق البنفسجية, مماثلة لتلك المستخدمة في عمليات اللحام. الضوء الأبيض الساطع (بما فيه الآشعة فوق البنفسجية) الناتج عن اشتعال المغنسيوم يمكن أن يلحق ضرراً دائماً بشبكية العين, مثل حروق لحام القوس.[1]
يجب ألا يـُستخدم الماء في إطفاء حرائق المغنسيوم, لأنه يستطيع انتاج هيدروجين الذي يزيد من اضطرام النار, حسب التفاعل التالي:[1]
- Mg (s) + 2 H2O (g) → Mg(OH)2 (s) + H2 (g)
- أو بالكلمات:
- مغنسيوم (صلب) + بخار ماء → هيدروكسيد المغنسيوم (صلب) + هيدروجين (غاز)
طفايات الحريق المستعملة لثاني اكسيد الكربون يجب ألا يستعملوا كذلك, لأن المغنسيوم يمكن أن يشتعل في ثاني اكسيد الكربون (مكوناً اكسيد المغنسيوم, MgO, و كربون).[1] طفايات الحريق الكيماوية الجافة من النمط د هي ما يجب استعماله إذا توافرت, وإلا فيجب تغطية النار بالرمل أو flux مسبك المغنسيوم. والطريقة السهلة لإطفاء حرائق فلزية صغيرة هي بوضع كيس پولي إثيلين مملوء بالرمل الجاف فوق النار. حرارة النار ستذيب الكيس والرمل سينساب على النار ليخمدها.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق