Magnez

Magnez (Mg, ) – pierwiastek chemiczny, metal ziem alkalicznych (druga grupa główna układu okresowego). Ma trzy stabilne izotopy: , oraz .

Magnez po raz pierwszy został uznany za pierwiastek przez Josepha Blacka (1755), zaś wyodrębniony w formie czystej w 1808 roku przez Humphry’ego Davy’ego, który nadał mu łacińską nazwę. Polską nazwę zaproponował Filip Neriusz Walter.

Występowanie Magnez jest jednym z najpospolitszych pierwiastków, występuje w skorupie ziemskiej w ilości 2,74% pod postacią minerałów: dolomitu, magnezytu, kizerytu, biszofitu, karnalitu, kainitu i . W wodzie morskiej występuje w ilości około 0,12%, w postaci roztworu soli . Nie występuje w postaci pierwiastkowej.

Otrzymywanie thumb|left|Kryształy magnezu otrzymane w procesie Pidgeon Magnez można otrzymać poprzez redukcję tlenku magnezu lub metodami elektrochemicznymi. Do elektrolizy stosuje się stopione sole: karnalit lub chlorek magnezu z topnikami, np. fluorytem lub mieszaniną NaCl i . W metodach termicznych jako reduktory stosuje się węgiel lub karbid w temperaturze ok. :

lub krzem w reakcji z tlenkami magnezu i wapnia pochodzącymi z wyprażenia dolomitu (w metodzie tej uzyskuje się magnez o dużej czystości):

Zamiast czystego krzemu stosuje się także żelazokrzem. W celu ochrony przed ponownym utlenieniem proces prowadzi się w próżni lub w atmosferze redukującej (wodór lub gaz ziemny).

Związki Najważniejszymi związkami magnezu są tlenek, wodorotlenek oraz sole. Roztwory wodne, w których występuje duże stężenie jonów , mają gorzki smak.

Siarczan magnezu, tzw. sól gorzka, znajduje zastosowanie jako środek przeczyszczający, a w formie bezwodnej – jako środek suszący.

Właściwości fizyczne i chemiczne Magnez jest srebrzystobiałym metalem, który staje się kowalny w wysokiej temperaturze, dość łatwo utlenia się na powietrzu, ale podobnie jak w przypadku glinu, proces korozji jest hamowany przez pasywację. W przeciwieństwie do glinu (PBR = 1,28) magnez ma jednak niekorzystny współczynnik Pillinga i Bedwortha (PBR = 0,80), w efekcie powłoka pasywacyjna jest mniej skuteczna.

Pasywacji ulega także w stężonym (98%) kwasie siarkowym (doniesiono jednak o opornym rozpuszczaniu się magnezu w stęż. (Bunsen), z wydzielaniem (Liebig) lub i S (A. Ditte)) i wobec par jodu (brak reakcji do temp. ). Pasywacyjna warstwa trudnorozpuszczalnego fluorku magnezu chroni go też przed działaniem kwasu fluorowodorowego.

Powoli reaguje z gorącą wodą (> 70 °C), tworząc wodorotlenek magnezu. Jest całkowicie odporny na działanie alkaliów, natomiast energicznie reaguje z kwasami z wytworzeniem odpowiednich soli i wydzieleniem wodoru. W analizie jakościowej kationy należą do V grupy.

Jest substancją palną, temperatura zapłonu wynosi ok. 760 °C. Pył magnezowy jest piroforyczny, jego temperatura samozapłonu wynosi ok. 470 °C. Magnez w powietrzu spala się oślepiającym białym płomieniem o temperaturze 3000–3100 °C. Produktem głównym jest tlenek, któremu towarzyszy :

Spalanie podtrzymywane jest także w atmosferze pary wodnej i dwutlenku węgla:

(sadza)

Magnez rozpuszcza się po podgrzaniu w metanolu i etanolu z wytworzeniem odpowiednich alkoholanów. Reakcje te inicjowane są przez jod, a inhibowane przez wodę w ilości powyżej 1%. Wykorzystywane są do otrzymywania alkoholanów oraz do uzyskiwania tzw. absolutnego etanolu, tj. produktu o bardzo niskiej zawartości wody:

Magnez reaguje też z halogenkami organicznymi z wytworzeniem związków Grignarda: R-X + Mg → R-Mg-X (X = Cl, Br, I)

Zastosowanie Magnez metaliczny wykorzystuje się w chemii organicznej do otrzymywania związków Grignarda, oraz w postaci prętów do ochrony przed korozją pojemnościowych podgrzewaczy wody, wykonanych ze stali (anoda magnezowa montowana wewnątrz zbiornika).

Stopy magnezu są wykorzystywane w przemyśle lotniczym i kosmicznym, tam gdzie stopy tytanu i glinu są za ciężkie. Stopy magnezu z litem mają jedną z najniższych gęstości i korzystny stosunek wytrzymałości mechanicznej do masy. W podobnych zastosowaniach wykorzystywane są także magnale (stopy glinu z magnezem) oraz elektrony (stopy magnezu, glinu, cynku, manganu i krzemu).

Ze stopów magnezowych wykonuje się obudowy niektórych urządzeń elektronicznych i precyzyjnych, np. obudowy notebooków, kamer filmowych i video oraz aparatów fotograficznych.

Znaczenie biologiczne Magnez wchodzi w skład chlorofilu. Jony magnezu odgrywają rolę w utrzymywaniu ciśnienia osmotycznego krwi i innych tkanek, oraz utrzymywaniu właściwej struktury rybosomów. Jest składnikiem kości, obniża stopień uwodnienia koloidów komórkowych, uczestniczy w przekazywaniu sygnałów w układzie nerwowym.

Objawy niedoboru magnezu u roślin: więdnięcie, chloroza liści, zahamowanie fotosyntezy.

Objawy niedoboru u człowieka Zapotrzebowanie na magnez u osób dorosłych wynosi 300–400 mg na dobę i, chociaż w naturalnym środowisku bogato występuje w spożywanych przez człowieka pokarmach, jest go coraz mniej w wyniku nawożenia chemicznego gleby związkami zawierającymi potas oraz stosowania nadmiernej ilości konserwantów. Inne przyczyny niedoboru magnezu to: nadużywanie alkoholu, stosowanie hormonalnych środków antykoncepcyjnych, stres, spożywanie dużych ilości tłuszczów, niewydolność nerek.

Magnez bierze udział w licznych procesach zachodzących w organizmie, a zakres objawów jego niedoboru jest szeroki.

zwiększenie pobudliwości nerwowo-mięśniowej oraz osłabienia i nieprawidłowości pracy serca, czego efektem są: drgania jednej z powiek, czy też częściowo górnych warg

bolesne skurcze łydek uczucia odrętwienia i mrowienia w kończynach objaw Raynauda wzmożone wypadanie włosów łamanie się paznokci próchnica zębów rozdrażnienia, lęki, stan zagubienia zespół niespokojnych nóg zaburzenie depresyjne trudności w koncentracji zaburzenia snu, nocne poty bóle głowy, mdłości nagłe zawroty głowy kołatanie serca, arytmii nadciśnienie miażdżyca biegunka , cukrzyca typu II kamica nerkowa bolesne miesiączkowanie rzucawka okołoporodowa,

astma oskrzelowa migrena zespół metaboliczny

Suplementacja magnezem może mieć wiele korzystnych skutków dla zdrowia w tych schorzeniach i objawach.

Magnez a depresja Przypuszczalnie niedobór magnezu w diecie może prowadzić do depresji. Poziom tego pierwiastka był istotnie mniejszy w płynie mózgowo-rdzeniowym osób z lekooporną depresją grożącą samobójstwem oraz pobranym od osób, które popełniły samobójstwo. Poziom magnezu w mózgu nie jest skorelowany bezpośrednio z jego poziomem w surowicy krwi. Jego nieinwazyjny pomiar w mózgu jest możliwy przy użyciu spektroskopii rezonansu magnetycznego 31P in vivo, gdyż przesunięcia chemiczne sygnałów atomu fosforu β nukleozydotrifosforanów można skorelować ze stężeniem wolnych jonów . Zawartość magnezu w mózgu osób z lekooporną depresją była istotnie mniejsza niż u osób zdrowych. Metoda pomiaru poziomu magnezu w mózgu in vivo metodą MRI opublikowana została w roku 2008 i wymaga potwierdzenia w badaniach klinicznych.

Chlorek magnezu u osób z cukrzycą typu II i niedoborem magnezu już w niewielkich dawkach był tak skuteczny w leczeniu objawów depresyjnych, jak silny lek przeciwdepresyjny – imipramina. Opisywano przypadki, w których suplementacja rozpuszczalną formą magnezu (4 × 125–300 mg jonów dziennie) nawet w ciągu mniej niż 7 dni zniosła objawy kliniczne depresji. Z niektórych badań wynika, że skuteczna terapia farmakologicznymi środkami przeciwdepresyjnymi przebiega ze wzrostem poziomu magnezu w organizmie.

Przedawkowanie Nadmiar magnezu z organizmu jest usuwany przez nerki. Istnieje pewna możliwość przedawkowania preparatów magnezu. Ryzyko to dotyczy szczególnie pacjentów starszych, ze znacznie upośledzoną funkcją nerek. Możliwe objawy obejmują niedociśnienie, spowolnienie akcji serca – bradykardia, niewydolność oddechowa, osłabienie odruchów – hiporefleksja, opisano śmierć osoby w podeszłym wieku po przyjęciu bardzo dużej ilości związków magnezu w celu ułatwienia wypróżnienia.

Magazynowanie Ponad połowa magnezu znajduje się w kościach, jedna czwarta w mięśniach szkieletowych, jedna czwarta rozmieszczona jest w całym organizmie, przeważnie w układzie nerwowym i w narządach o dużej aktywności metabolicznej, jak: mięsień sercowy, wątroba, przewód pokarmowy, nerki, gruczoły wydzielania wewnętrznego i zewnętrznego, układ hemolimfatyczny.

Źródła magnezu w pożywieniu Poniżej przedstawiono zawartość magnezu w 100 g poszczególnych produktów:

+ Wykaz zawartości magnezu w 100g poszczególnych produktów Produkt Kategoria Stan/forma przygotowania zawartość magnezu % maks. dobowego zapotrzebowania otręby pszenne zboże surowe 611 mg 153%dynia warzywapestki 593 mg 148%kakao gorzkie 16% kakao i pochodne n/a 420 mg 105%orzechy brazylijskie orzechy i nasiona surowe 377 mg 94% słonecznik warzywa nasiona 359 mg 90%majeranek przyprawy surowy 346 mg 86%migdały orzechy i nasiona surowe 270 mg 67%oregano przyprawy suszone 270 mg 67%curry przyprawy proszek 254 mg 63% otręby owsiane zboże surowe 235 mg 59% tymianek przyprawy suszony 220 mg 55%kasza gryczana zbożesucha218 mg 54%soja warzywasucha216 mg 54% fasola biała warzywa sucha 170 mg 42% czekolada gorzka kakao i pochodne – 170 mg 42% orzechy pistacjowe orzechy i nasiona surowe 158 mg 39% orzechy laskowe orzechy i nasiona surowe 140–160 mg 35-40% płatki owsiane zboże suche 130 mg 32% groch warzywa surowy 124 mg 31%ciecierzyca warzywasurowa120 mg 30%ryż brązowy zbożesurowy110 mg 27% szczaw warzywa surowy 103 mg 26% orzechy włoskie orzechy i nasiona surowe 100 mg 25% soja warzywa gotowana 86 mg 21% szpinak warzywa surowy 79 mg 20% botwina warzywa surowa 73 mg 18%bazylia przyprawy świeża 64 mg 16% fasola biała warzywa gotowana 63 mg 16% karczochy warzywa surowe 60 mg 15% koper warzywa surowy 55 mg 14% pietruszka warzywa surowa 55 mg 14% rukola warzywa surowa 47 mg 12% jarmuż warzywa surowy 47 mg 12% karczochy warzywa gotowane 42 mg 10% makrela ryby surowa 30 mg 7% dorsz ryby surowy 30 mg 7%

Łatwo rozpuszczalne związki magnezu (mleczan, , chlorek, siarczan, cytrynian, lub ), jak i nierozpuszczalne (węglan, tlenek, wodorotlenek) wchodzą w skład wielu suplementów diety. Poszczególne związki różnią się znacznie ilością zawartego w nich jonu (kilka – kilkanaście procent), dlatego do porównywania dawkowania preparatów brana jest pod uwagę zawartość samego jonu . Preparaty związków łatwo rozpuszczalnych mają lepszą biodostępność, są jednak droższe. Niewielką dostępność związków nierozpuszczalnych można poprawić poprzez przygotowanie ich zawiesiny w wodzie (np. w postaci tabletek musujących, które jednak zawierają istotną ilość sodu). Dodatek witaminy B6 potęguje działanie preparatów magnezu.

Źródłem magnezu w diecie może być wschodnioazjatycka przyprawa nigari, w której ok. 95% stanowi .

Uwagi

Przypisy

Bibliografia

Izotopy https://web.archive.org/web/20050531122740/http://amdc.in2p3.fr/nubase/Nubase2003.pdf

Kategoria:Pierwiastki chemiczne