Mg + Cl₂ ⁰ Mg⁺² +Cl₂ ^-

Причина воспламенения - очень большое тепловыделение, как и в случае реакции магния с кислородом. Так при образовании 1 моль хлорида магния из магния и хлора выделяется 642 КДж. При нагревании магний соединяется с серой (MgS), и с азотом (Mg₃ N₂ ). При повышенном давлении и нагревании с водородом магний обра­зует гидрид магния

_{-2 e}

Mg⁰ + H₂ ⁰ Mg⁺² H₂ ^- .

Большое сродство магния к хлору позволило создать новое металлургичес­кое производство - "магниетермию" - получение металлов в результате реакции

MeCln+0,5nMg=Me+0,5nMgCl₂

этим методом получают металлы, играющие очень важную роль в современ­ной технике - цирконий, хром, торий, бериллий. Легкий и прочный "ме­талл космической эры" - титан практически весь получают таким способом.

Сущность производства сводится к следующему: при получении металли­ческого магния электролизом расплава хлорида магния в качестве побоч­ного продукта образуется хлор. Этот хлор используют для получения хло­рида титана (IV) TiCl₄ , который магнием восстанавливается до металли­ческого титана

_-4e

Ti⁺⁴ Cl₄ + 2Mg⁰ Ti⁰ +2Mg⁺² Cl₂

Образовавшийся хлорид магния вновь используется для производства маг­ния и т.д. На основе этих реакций работают титаномагниевые комбинаты. Попутно с титаном и магнием получают при этом и другие продукты, та­кие, как бертолетову соль KClO₃ , хлор, бром и изделия - фибролитовые и ксилитовые плиты, о которых будет сказано ниже. В таком комплексном производстве степень использования сырья, рентабельность производства высока, а масса отходов не велика, что особенно важно для охраны окру­жающей среды от загрязнений.

4. Соединения магния.

Для аналитической химии магния имеют значение его труднорастворимые и особенно внутрикомплексные (бесцветные, окрашенные или флуорисцирую­щие) соединения. Поляризующая способность иона Mg²⁺ невысокая, а по величине кэффициента поляризации, характеризующего количественно де­формируемость иона, магний уступает большинству металлов. Поэтому комплексные соединения магния сравнительно малоустойчивы и образуются, как правило, только в щелочной среде. Тем не менее, они имеют чрезвы­чайно важное значение для аналитической химии магния. Меньшая устойчи­вость некоторых комплексных соединений магния, по сравнению с комплек­сами других металлов, иногда используется для маскирования последних при определении магния титриметрическими, фотометрическими и другими методами.

4.1. Неорганические соединения магния.

Важнейшие соединения магния: оксид, гидроксид и соли магния.

Оксид магния - MgO хорошо знаком тем, кто занимается гимнастикой. На­несенный на ладони порошок оксида магния (магнезии) предохраняет спортсмена от опасности сорваться с гимнастического снаряда (например перекладины).

Оксид магния - легкий, рыхлый порошок белого цвета, легко связывающий воду. На этом и основано его применение гимнастами.

_-4е

2Mg⁰ + C⁺⁴ O₂ 2Mg⁺² O^- + C⁰

_{-4е t}

2Mg⁰ + O₂ ⁰ 2Mg⁺² O^-2

MgO образуется при прокаливании гидроокиси и многих других соединений магния. Окись магния плавится при 2800^о С, растворимость ее в во­де составляет 0,00062 г/100 г при 20^о С. Аморфная окись магния, полученная прокаливанием соединений магния при низких температу­рах, гигроскопична, легко поглощает из воздуха влагу и углекислый газ с образованием основных карбонатов; хорошо растворяется в кислотах и в солях аммония. При прокаливании до 1000^о С и выше образуется кристаллическая окись магния (кубическая сингония), которая теряет способность поглощать влагу и растворяться в кислотах. По литературным данным, прокаленная при 1000^о С окись магния не меняет своего веса, если даже оставить на один час на воздухе. Все же желательно ох­лаждать окись магния при весовых определениях в эксикаторе и взвеши­вать по возможности быстро.

Оксид магния встречается в природе в виде минерала периклаза. Получае­мый прокаливанием природного магнезита оксид магния является исходным продуктом и для получения самого магния, и для получения искусственных строительных материалов ("ксилолит"). В основе ксилолита лежит магне­зиальный цемент, получаемый смешиванием прокаленного оксида магния с 30% раствором хлорида магния. Образование полимерной структуры из ато­мов магния, связанных в цепь -O-Mg-O-Mg-O-, приводит к тому, что смесь через несколько часов образует белую, очень прочную и легко полирующу­юся массу. При изготовлении ксилолита к смеси примешивают древесные опилки и другие наполнители. Ксилолитовые плиты используют для покры­тия полов.

Карбонат магния (MgCO₃ ) - бесцветное кристаллическое вещество, труднораствори­мое в воде - растворимость его 0,0094 г/100г при 18^о С. Карбонат из водных растворов выделяется лишь в присутствии большого избытка ок­сида углерода (IV) CO₂ ; обычно образуются основные карбонаты. Из них основной карбонат 3MgCO₃ *Mg(OH)₂ *3H₂ O - соединение, труднорастворимое в воде (0,04 г/100г), но растворимое в солях аммония. При 900-1000^о С разлагается с образованием окиси магния. При пропускании уг­лекислого газа через водную взвесь карбоната магния происходит его растворение, благодаря образованию кислой соли (гидрокарбоната).

MgCO₃ +CO₂ +H₂ O Mg(HCO₃ )₂

Двойной карбонат магния и кальция MgCO₃ *CaCO₃ - доломит - самое расп­ространенное природное соединение магния, образует огромные залежи, в которых минерал часто бывает окрашен примесями в более или менее тем­ные цвета. Карбонаты магния - магнезит и доломит широко применяют для изготовления огнеупорных материалов путем обжига их до оксидов. Такие материалы идут, например, на обкладку внутренней поверхности конверте­ров для производства стали. Полуобожженный доломит - смесь MgO и CaCO₃ используют для изготовления строительных плит и в качестве добавки в почву и воду для уменьшения их кислотности.

Искусственно приготовленный основной карбонат магния является исходным материалом для приготовления других соединений магния, он растворяется в кислотах гораздо быстрее, чем магнезит. Кроме того, его применяют как составную часть пудры, зубных порошков, а так же как наполнитель в производстве красок, бумаги и резины.

Сульфат магния MgSo ₄

Из кислот магний выделяет водород:

Mg + H₂ SO₄ = MgSO₄ +H₂

MgSO₄ , в отличии от труднорастворимых сульфатов щелочноземельных металлов легко растворим в воде; растворимость 36,6 г MgSO₄ /100 г при 18^о С. Образует кристаллогидраты с 1,2,3,5,6,7 и 12 молекулами воды,из которых важнейшими являются моногидрат (кизерит) и гептагидрат (горькая соль). Кизерит MgSO₄ * H₂ O обезвоживается при 320-300^о С. Безводный MgSO₄ при температуре 1100-1200^о С частично разлагается на MgO, SO₂ и O₂ . Кизерит встречается в природе в виде приме­сей в месторождениях калийных солей и карналлита. Интересно, что нес­мотря на значительную растворимость сульфата магния, кизерит очень мед­ленно переходит в раствор. Поэтому при выщелачивании калийных солей остается в осадке в виде похожей на песок массы, которую перерабатыва­ют в горькую соль. Горькая соль MgSO₄ *7H₂ O в природе содержится в оса­дочных породах, остающихся после высыхания озер, а также кристаллизу­ется из вод минеральных источников. На воздухе постепенно выветривает­ся. Применяется для пропитки марли с целью снижения ее горючести, как наполнитель в производстве бумаги и в медицине - как слабительное. Сульфат магния гидролизуется очень слабо: 0,2N раствор его при 25^о С показывает степень гидролиза 0,0047%.

Перхлорат магния

Mg(ClO₄ )₂ - "ангидрон", дает гидраты с 2,4,6 молекулами воды. Раство­римость в воде 99,6 г/100г при 25^о С. Безводный перхлорат магния очень сильно поглощает влагу; выше 250^о С он разлагается. Ис­пользуется как осушитель органических веществ и газов.

Гидроокись магния

2MgO+2H₂ O=2Mg(OH)₂ выделяется при действии щелочей на растворы солей магния в виде объемистого студенистого осадка. Гидроо­кись магния - слабое основание, легко растворяется в кислотах, из воз­духа поглощает углекислый газ. Растворимость ее в воде зависит от степени старения, для свежеосажденной гидроокиси магния составляет 7,0*10 -4 моль/л.

Хлорид магния

_-2е

Mg⁰ + Cl₂ ⁰ Mg⁺² Cl₂ ^-

образует гидраты с 1,2,4,6 молекулами воды. Растворимость его в воде 54,5 г/100г при 20^о С (в расчете на безводную соль). Хлорид магния с хлоридами щелочных металлов образует двойные соли, важнейшие из них - карналлит

MgCl₂ *KCl₂ *6H₂ O.