Magnesium

Eigenschaften des Elements

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in bei 25 °C	1,74
Härte nach Mohs und Brinell	2,0; 4,4 · 107
Schallgeschwindigkeit in	4604
Schmelztemperatur in °C	650
spezifische Schmelzwärme in	368
Siedetemperatur in °C	1110
spezifische Verdampfungswärme in	5242,8
Standardentropie S0 in	33
Wärmeleitfähigkeit in bei 27 °C	156
spezifische Wärmekapazität in	1,023
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3
spez. elektrischer Widerstand in	0,0442
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)	1,94

Magnesiumspäne

Schalenmodell

Periode: 3 (M)
Hauptgruppe: II
Außenelektronen: 2

Isotope des Elements

Neben den drei natürlich vorkommenden Isotopen gibt es noch 14 künstliche Radioisotope mit den Massenzahlen 20-36. Die leichteren Isotope (A<24) zerfallen durch

-Strahlung in Na-Isotope, die schwereren (A>26) zerfallen durch

-Strahlung in Al-Isotope.

Energieniveauschema

Weitere Eigenschaften

Magnesium gehört zu den Leichtmetallen. Reines Magnesium ist weich, hat nur eine geringe Festigkeit und ist zudem sehr korrisionsanfällig. Das Metall überzieht sich an Luft mit einer grauen Oxidschicht, die es allerdings vor weiteren Reaktionen schützt. Magnesium ist brennbar. Bei der Verbrennung wird sehr viel Energie in Form von Wärme, aber auch als Lichtenergie abgegeben. Magnesium verbrennt mit einer grellen Flamme. Da Magnesium auch mit chemisch gebundenem Sauerstoff reagiert, kann die Flamme nicht durch Wasser oder Kohlenstoffdioxid gelöscht werden. Mit Säuren reagiert Magnesium zu Magnesiumsalzen und Wasserstoff. Bei Zufuhr von thermischer Energie reagiert Magnesium ebenfalls mit Wasser.

Entdeckung

1755 war es der englische Chemiker JOSEPH BLACK (1728 - 1799), der in Edinburgh (Schottland) das chemische Element Magnesium entdeckte. Magnesiumsalze, wie zum Beispiel das basische Magnesiumcarbonat erhielten damals rein willkürlich die Bezeichnung Magnesia alba, was soviel wie Weiße Magnesia bedeutet. Dies geschah, um diese Magnesiumsalze von der Schwarzen Magnesia, dem Braunstein zu unterscheiden, der auch Magnesia nigra genannt wurde. Die Elementbezeichnung geht auf Magnetgestein zurück, dem die Griechen im Altertum die Bezeichnung magnetis lithos gaben. Übersetzt heiß das «Stein aus Magnesia». Der Name beruht auf seinem Fundort, der griechischen Landschaft Magnesia. Für die Herstellung metallischen Magnesiums in unreiner Form zeichnet einmal mehr SIR HUMPHRY DAVY in London verantwortlich. 1808 gelang ihm das zum ersten Mal durch Elektrolyse. Das neue Metall wurde von DAVY Magnium genannt, da zur damaligen Zeit Mangan als Magnesium bezeichnet wurde. Durch die Reduktion von Magnesiumchlorid mit Kalium gelang es den beiden Chemiker A. B. BUSSY (1794 - 1882) und JUSTUS VON LIEBIG (1803 - 1873) im Jahre 1828 erstmals reines Magnesium zu gewinnen, wobei dies in voneinander unabhängiger Arbeit geschah.

Vorkommen/Herstellung

Für Magnesium wurde ein Massenanteil in der Erdhülle von 1,94 % errechnet. Damit steht das Metall an 8. Stelle der Elementhäufigkeit und zählt gleichzeitig zu den zehn häufigsten Elementen. In reiner Form kommt es in der Natur nicht vor. Seine Verbindungen findet man in der Erdkruste bis in einer Tiefe von 16 Kilometern. Magnesium ist in Form von Magnesiumsalz im Meerwasser enthalten. Sein Anteil am gesamten Salzgehalt des Meeres beträgt dabei etwa 15 %. Schwer lösliche Magnesiumsalze treten oft als mächtige Lagerstätten auf. Ganze Gebirgsmassive werden zum Beispiel von dem Magnesiumdoppelsalz Dolomit gebildet, welches seinen Namen einem Gebirgszug, den Dolomiten, im norditalienischen Tirol, gab. Desweiteren kann man Magnesium als Bittersalz in einigen Mineralquellen, den sogenannten Bitterwässern, finden. Zudem sind Magnesiumverbindungen in fast allen biologischen Lebensformen, also Pflanzen, Tieren und dem Menschen, enthalten. Magnesium wird mithilfe der Schmelzflusselektrolyse aus Magnesiumchlorid hergestellt.

Verwendung

Reines Magnesium findet aufgrund seiner Eigenschaften in der Technik kaum Verwendung. Von Bedeutung ist allerdings seine gute Brennbarkeit, wobei gleichzeitig helles Licht entsteht. Aufgrund dieser Eigenschaft wird es in Pulverform in der Pyrotechnik eingesetzt. Hier dient es als Blitzlicht beim Fotografieren und ist in Feuerwerkskörpern, Leuchtkugeln und in Magnesiumfackeln, wie sie zur Kennzeichnung von Luftangriffszielen verwendet werden, enthalten. Desweiteren wird es als Reduktionsmittel genutzt, um Metalle wie Beryllium, Titan, Uran u. a. aus ihren Oxiden oder Halogeniden zu gewinnen. Für die Herstellung von Magnesiumlegierungen wird die Hauptmenge des gewonnenen Magnesiums aufgewendet. Diese Legierungen zeichnen sich durch eine geringe Dichte, große mechanische Festigkeit sowie Korrisionsbeständigkeit aus. Zudem können sie bei einem nur geringen Kostenaufwand gut verarbeitet werden. Ihren Einsatz finden sie im Flugzeug- und Kraftfahrzeugbau, Maschinenbau, beim Bau von Transportmitteln, Haushaltsmaschinen, Büromaschinen sowie optischen Geräten der Elektrotechnik und Elektronik.

Wichtige Verbindungen

• Magnesiumcarbonat (Herstellung von Wundstreupuder, Zahnpuder- und -pasten, als Gegenmittel bei Vergiftungen mit Säuren, Arsenik und Metallsalzen, zur Herstellung von Pudern und Putzmitteln sowie als Füllstoff in Papieren, Kautschuk und Farben)
• Magnesiumsulfathydrat (Bittersalz)
• Komplexverbindung Chlorophyll (grüner Pflanzenfarbstoff nötig für die Fotosynthese)

Bau

hexagonale Metallkristalle