Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

magnesium

Oprindelige forfattere AAst, Bos, Gram, JKS, JRo-H, OWD og SERa Seneste forfatter Redaktionen

Magnesium afgiver ved afbrænding meget energi, hvilket det hvide lys indikerer. Her ses en blitzpære, magnesiumbånd og magnesiumpulver.

Magnesium afgiver ved afbrænding meget energi, hvilket det hvide lys indikerer. Her ses en blitzpære, magnesiumbånd og magnesiumpulver.

magnesium, grundstof nr. 12, placeret i det periodiske systems 2. gruppe; atomtegn Mg. Magnesium, der er et af de alkaliske jordartsmetaller, er et sølvhvidt, blødt og let metal. Grundstoffet blev opdaget i 1755 af J. Black, der påviste, at magnesia alba (se magnesia) er noget helt andet end kalk på trods af adskillige ligheder. Metallet blev først fremstillet i 1808 af H. Davy.

Ordet magnesium kommer af magnesia og -ium til betegnelse af grundstof.

Rent magnesium reagerer ved stuetemperatur med luftens ilt under dannelse af en beskyttende hinde af magnesiumoxid; ved højere temperatur brænder det under udsendelse af et skærende hvidt lys. I fortyndede syrer opløses det under dannelse af magnesiumsalte og brint.

Geokemi og mineralogi

Magnesium er et lithofilt grundstof, der koncentreres i Jordens kappe og skorpe. Det er det tredjehyppigste grundstof i kappen (efter oxygen og silicium) og udgør ca. 20 % af dennes vægt. Med et gennemsnitsindhold på ca. 2,8 vægtpct. er magnesium et meget almindeligt grundstof i jordskorpen. Det findes ikke frit i naturen, men som tungtopløselige carbonat-, sulfat- og silikatmineraler samt som oxid-, hydroxid-, fosfat-, arsenat-, borat-, nitrat- og oxalatmineraler.

Annonce

Egenskaber
Nummer12
AtomtegnMg
Navnmagnesium
Relativ atommasse24,305
Densitet1,74 g/cm3 (20 °C)
Smeltepunkt648,8 °C
Kogepunkt1107 °C
Opdagelse1755 (J. Black)

Pga. lighed i ionstørrelse kan magnesium erstatte jern(II), cobalt, nikkel og zink. I ultramafiske bjergarter udgør magnesium 35 g/t, i mafiske bjergarter 10 g/t og i sure bjergarter blot 2 g/t, hvilket især skyldes aftagende indhold af olivin og pyroxen fra ultramafiske til sure bjergarter. Magnesium er hovedbestanddelen af mange bjergartsdannende mineraler. Ud over olivin og pyroxen udgør det også hovedbestanddelen af amfiboler, glimmer, talk, asbest og lermineraler. Havvand indeholder 1300 g/t magnesium, flodvand fra under 1 g/t til 50 g/t. Store koncentrationer af magnesium findes i saltbjergarter (evaporitter), især i mineralerne magnesit, epsomit og dolomit. Ved diagenese kan calcium i kalksedimenternes calcit delvis udbyttes med magnesium under dannelse af dolomit. Et eksempel på store bjergartskomplekser, der næsten udelukkende består af dolomit, er Dolomitterne i NØ-Italien. Se tabel over udvalgte mineraler nederst i denne artikel.

Fremstilling og anvendelse

Magnesium udvindes af mineraler som carnallit (KMgCl3∙6H2O) og dolomit (CaMg(CO3)2) samt især af havvand. Gennem en række processer, bl.a. reaktion mellem calcineret dolomit og havvand, frembringes magnesiumklorid. Metallet udtrækkes ved elektrolyse af det smeltede klorid og flyder pga. sin lave densitet oven på smeltebadet, hvorfra det suges op i vakuumbeholdere. Magnesium udvindes desuden fra asbestaffald (magnesiumsilikat), og der sker en stigende genvinding af magnesium og dets legeringer fra skrot. Resurserne af magnesium er nærmest ubegrænsede.

Produktion i 1000 t
20062013
Australien 130
Brasilien 140
Canada50
Kina4904900
Kazakhstan20
Israel28
Rusland50370
Slovakiet 200
Spanien 280
Tyrkiet 300
Østrig 220
andre lande12360
i alt6506910
kilde: Mineral Commodity Summaries 2007 og 2015

Smeltet magnesium må ikke komme i kontakt med luften, hvor det vil bryde i brand, og det må derfor under fx omsmeltning og raffinering holdes dækket med tætte, seje slagger og/eller med beskyttelsesgas, hvortil især benyttes tunge gasser som svovldioxid (SO2), argon og svovlhexafluorid (SF6). Sidstnævnte er imidlertid en kraftig drivhusgas og skal af den grund afvikles.

Kommerciel produktion af magnesium begyndte først i 1900-t. og nåede omkring 1980 op over 300.000 t/år; derefter stagnerede produktionen i en periode, men er igen steget med øget efterspørgsel fra bil- og flyindustrien, hvor det lette metal giver endnu bedre styrke-vægt-forhold end aluminium, og hvor bl.a. trykstøbt magnesium kommer til sin ret ved masseproduktion.

Magnesiumlegeringer med aluminium og zink er de mest anvendte og er udmærket korrosionsbestandige. Andre legeringer indeholder mangan, zirconium og sjældne jordarters metaller. Magnesium indgår selv som bestanddel i visse aluminiumlegeringer og i støbejern med kuglegrafit (såkaldt SG-jern), der er stærkt og navnlig sejt i modsætning til almindeligt støbejern. I stål og andre metaller anvendes magnesium som desoxidationsmiddel, og det tjener som reduktionsmiddel ved udvinding af en lang række andre metaller, bl.a. titan, zirconium, uran og beryllium. Magnesiumlegeringer benyttes som anode til korrosionsbeskyttelse af stålkonstruktioner i skibe og offshoreanlæg. Rent magnesium anvendes i pyroteknik, lysbomber og førhen til fotografiske flash samt som hjælpemiddel i organiske synteser (se V. Grignard).

Forbindelser

Magnesiums forbindelser har en række ligheder med forbindelserne af de øvrige alkaliske jordartsmetaller og zink, men også forskelle, især med hensyn til opløseligheder, hvor de har ligheder med lithiumforbindelser. Normalt optræder magnesium i oxidationstrin +2, selv i magnesiumhydrid, MgH2, der kan beskrives som værende opbygget af Mg2+-ioner og hydridioner, H--ioner. I intermetalliske forbindelser kan man imidlertid ikke angive et bestemt oxidationstrin. Magnesiumforbindelser er i almindelighed farveløse. De findes i naturen i store mængder, fx som carbonat i dolomit, der findes som hele bjerge, i en række asbestformer og i saltminer, hvor de kan forekomme som fx carnallit og kieserit. Desuden indeholder havvand betydelige mængder magnesium, bl.a. magnesiumklorid, MgCl2; herfra kan det tungtopløselige magnesiumhydroxid, Mg(OH)2, udvindes ved tilsætning af calciumhydroxid. Magnesiumhydroxid finder anvendelse i bl.a. papirindustrien og til rensning af røggas for svovldioxid og svovltrioxid under dannelse af magnesiumsulfit, MgSO3, og magnesiumsulfat. Endvidere anvendes det til syntese af en række magnesiumsalte, fx magnesiumsulfat og magnesiumklorid. Sidstnævnte er i vandfri form udgangsproduktet for fremstillingen af frit magnesiummetal ved elektrolyse. Opløselighederne af magnesiums simplere salte svarer til lithiumsaltenes. Magnesiumfluorid, MgF2, er således tungtopløseligt i vand, mens de øvrige salte af typen MgX2, hvor X er klor, brom, iod eller nitrat, er letopløselige. En anden tungtopløselig forbindelse er magnesiumammoniumfosfat, MgNH4PO4∙6H2O, der kan anvendes til analyse for enten magnesium eller fosfat. I industrien finder det anvendelse i hurtigtsættende cementer. Opløselige magnesiumforbindelser smager bittert.

Flere magnesiumforbindelser har medicinsk anvendelse. Det letopløselige magnesiumsulfat, MgSO4∙7H2O, også kaldet engelsk salt, bittersalt, bitterjord og Epsomsalt, kan som andre opløselige magnesiumsalte bruges som afføringsmiddel. Magnesiumperklorat, Mg(ClO4)2, er stærkt vandsugende og anvendes som tørringsmiddel. Det må ikke komme i berøring med organiske stoffer, da det på grund af kloratindholdet er stærkt oxiderende og kan forårsage eksplosioner med disse. Magnesiumoxid, MgO (magnesia usta), fremstilles ved opvarmning af enten magnesiumhydroxid eller magnesiumcarbonat, MgCO3, der findes som mineralet magnesit. Magnesiumhydroxidcarbonat (magnesia alba) fældes, når der sættes fx natriumcarbonat til opløste magnesiumsalte. Opvarmes magnesiumcarbonat til ca. 800 °C, fås et findelt pulver af magnesiumoxid, der har medicinsk anvendelse som syreneutraliserende middel. Det kan også anvendes til mørtelformål, da det reagerer med vand. Sammen med en koncentreret opløsning af magnesiumklorid danner det den såkaldte magnesiacement (Sorelcement), der med forskellige fyldstoffer kan bruges til fugning m.m. Opvarmes magnesiumoxid til ca. 1600 °C, antager det en kompakt form (sintermagnesia), der er et velegnet materiale til foring af elektriske ovne og til digler til smeltning af metaller og legeringer med høje smeltepunkter, da det smelter ved 2800 °C og kemisk set er meget stabilt selv ved høje temperaturer.

Intermetalliske forbindelser og legeringer. I metallisk form benyttes magnesium hyppigt som komponent i lette legeringer, især sammen med aluminium, hvor det finder en udstrakt anvendelse i flyindustrien. Det danner mange veldefinerede intermetalliske forbindelser, fx med sammensætninger som MgX2 og Mg2Z, hvor X fx kan være kobber, nikkel, zink eller tin, og hvor Z kan være kobber, nikkel, kviksølv eller bly, foruden mange andre typer.

Metalorganiske forbindelser. Organiske stoffer af typen RBr som fx fenylbromid, C6H5Br, og ethylbromid, C2H5Br, reagerer i vandfri ether med magnesium under dannelse af forbindelser af typen RMgBr, Grignardreagenser. De har en udstrakt anvendelse i organisk kemisk syntese, fx til synteser af alkoholer og syrer.

Ernæring

Magnesium er et livsvigtigt stof, der indgår som aktivator eller cofaktor for mere end 300 enzymer hos mennesket. Kroppen indeholder ca. 25 g magnesium, hvoraf næsten halvdelen findes intracellulært, hovedsagelig i muskler, og resten i skelettet bundet i komplekse salte med fosfat. Magnesium er aktivator for reaktioner, der kræver ATP, fx muskelsammentrækning, natrium-kalium-pumpen og syntese af protein, fedt og nukleinsyrer.

En kostbetinget magnesiummangel kendes ikke hos mennesket, men ved sygdomme i mave-tarm-kanalen kan optagelsen være nedsat, og ved nyresygdomme, alkoholisme og langvarig behandling med vanddrivende lægemidler kan der optræde magnesiummangel, som viser sig ved muskelsvaghed og kramper. Magnesiummangel antages desuden at kunne øge risikoen for åreforkalkning og hjerterytmeforstyrrelser.

Det daglige behov for magnesium er ca. 350 mg for mænd og 280 mg for kvinder, noget mindre for børn. Med kosten får danskerne rigeligt magnesium, der fortrinsvis tilføres fra kornprodukter, mælk, grøntsager og kød.

Plantenæringsstof

Magnesium er et nødvendigt makronæringsstof for planter, hvor det bl.a. indgår som centralatom i klorofylmolekylet. Mange centrale processer i planters energi- og stofomsætning aktiveres af magnesium. Det spiller også en rolle for ribosomernes stabilitet og dermed for proteinsyntesen. Ved magnesiummangel sker en udtalt hæmning af eksporten af fotosynteseprodukter fra blade til rødder og dermed af rodvæksten. Magnesium er mobilt i planter, så mangelsymptomer ses først på ældre blade, der bliver lysegrønne. Senere kan der udvikles klorotiske (se klorose) og nekrotiske (se nekrose) pletter.

Udvalgte mineraler
navnformelkrystal-
system
masse-
fylde (g/cm3)
hård-
hed
farve
olivin(Mg, Fe)2SiO4ortho-
rombisk
3,3-
4,2
6,5-7gul-
grøn-
brun-
sort
granat(Mg, Fe, Mn, Ca)3(Al, Fe, Cr)2Si3O12kubisk3,4-
4,6
6,5-
7,5
farveløs-
grøn-
rød-
brun
ortho-
pyroxen
(Mg, Fe)2Si2O6ortho-
rombisk
3,1-
3,5
5-6farveløs-
grøn-
brun
clino-
pyroxen
(Mg, Fe, Ca)(Mg, Fe)Si2O6monoklin3,3-
3,5
5-7farveløs-
grøn-
brun-
sort
amfibol(Mg, Ca, Fe, Mn)7Si8O22(OH)2ortho-rombisk/
monoklin
2,9-
3,2
5,5grøn-
brun-
sort
cordieritMg2Al4Si5O18ortho-
rombisk
2,67-7,5gul-blå
sapphirin(Mg, Al)8(Al,Si)6O20monoklin/
triklin
4,96,5grøn-blå
chloritoid(Fe, Mg, Mn)2Al4Si2O10(OH)4monoklin/
triklin
3,4-
3,6
6gul-
brun-
grøn
vesuvianitCa10Mg2Al4(SiO4)5-(Si2O7)2(OH)4tetra-
gonal
3,3-
3,5
6,5brun-
grøn-
gul
magnesitMgCO3trigonal34-4,5farveløs-
(gul-
brun)
dolomitCaMg(CO3)2trigonal2,9-33,5-4farveløs-
hvid-
(gul-
sort)
hydro-
magnesit
Mg5(CO3)4(OH)2·4H2Omonoklin2,23,5hvid
kieseritMgSO4·H2Omonoklin2,63,5farveløs-
hvid-
gul
epsomitMgSO4·7H2Oortho-
rombisk
1,72-2,5farveløs-
hvid
polyhalitK2Ca2Mg(SO4)4·2H2Otriklin2,83-3,5hvid-
gul-
grå-
rød
kainitMgSO4KCl·3H2Omonoklin2,13hvid-
gul-
grå
carnallitKMgCl3·6H2Oortho-
rombisk
1,61-2farveløs-
(gul-rød)
boracitMg3B7O13Clortho-
rombisk
2,9-37farveløs-
grøn-
blå
biotitK(Mg, Fe)3(Al, Fe)Si3O10(OH, F)2monoklin2,8-
3,2
2,5-3brun-
sort
brucitMg(OH)2trigonal2,42,5farveløs-
hvid-
grøn
chlorit(Mg, Al, Fe, Mn)4-6(Al, Fe, B, Si)4O10(OH, O)8monoklin/
triklin
2,6-
3,3
2-2,5grøn-
sort
glaukonit(K, Na)(Mg, Fe, Al)2(Si, Al)4O10(OH)2monoklin/
triklin
2,8-
2,9
1-2grøn-
brun
serpentin(Mg, Fe, Ni)3Si2O5(OH)4monoklin/
ortho-
rombisk
2,5-
2,6
3-4grøn-
brun
spinelMgAl2O4kubisk3,58farveløs-
rød
talkMg3Si4O10(OH)2monoklin/
triklin
2,7-
2,8
1hvid-
grøn-
gul-
rød
turmalin(Ca, K, Na)(Mg, Al, Fe, Mn)3(Al, Cr, Fe, V)6O18(O, OH, F)4trigonal3-3,37grøn-
blå-
brun
farver, der skyldes urenheder af fx jernoxid (rød), er sat i parentes

Referér til denne tekst ved at skrive:
Arne Astrup, Ole Bostrup, Niels F. Gram, Jan Kofod Schjørring, John Rose-Hansen, Ove W. Dietrich, Svend Erik Rasmussen: magnesium i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 24. april 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=120513