Magnesium

Eigenschaften des Elements

Einordnung in das Periodensystem
der Elemente und Eigenschaften
Atombau
Ordnungszahl: 1212 Protonen
12 Elektronen
3. Periode3 besetzte Elektronenschalen
II. Hauptgruppe2 Außenelektronen
Elektronenkonfiguration im GrundzustandNe 3s2
Elektronegativität1,2
Ionisierungsenergie in eV7,646
häufigste Oxidationszahlen2
Atommasse des Elements in u24,31
Atomradius in 10- 1 0m1,60
Ionenradius in 10- 1 0m0,65
Aggregatzustand im Normalzustandfest

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in Bild bei 25 °C1,74
Härte nach Mohs und Brinell2,0; 4,4 · 107
Schallgeschwindigkeit in Bild4604
Schmelztemperatur in °C650
spezifische Schmelzwärme in Bild368
Siedetemperatur in °C1110
spezifische Verdampfungswärme in Bild5242,8
Standardentropie S0 in Bild33
Wärmeleitfähigkeit in Bild bei 27 °C156
spezifische Wärmekapazität in Bild1,023
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3 Bild 
spez. elektrischer Widerstand in Bild0,0442
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre,
Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)
1,94

Bild
Magnesiumspäne

Schalenmodell

Bild

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

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

Bild-Strahlung in Al-Isotope.

Ordnungs-
zahl Z
Massen-
zahl A
Atommasse in uHäufigkeit
in %
122423,985 04279,0%
 2524,985 83910,0%
 2625,982 59311,0%

Energieniveauschema

Bild

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

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