12 Mg مغنيسيوم 24.305
فلز قلوي ترابي s-block Period 3 Group 2

مغنيسيوم

Mg · Element 12 · Alkaline earth metals

The metal at the centre of chlorophyll — and the one that burns with a light bright enough to blind a camera.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 24.305 u
ELECTRON CONFIGURATION [Ne] 3s²

البنية

ذرة مغنيسيوم

ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.

سحابة المدارات

القيم المقيسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع مغنيسيوم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.

فيزيائية

الكثافة 1.738 g/cm³ 14%
نقطة الانصهار 923 K 40%
نقطة الغليان 1363 K 33%
الحرارة النوعية 1.023 J/g·K
التوصيل الحراري 156 W/m·K 93%

ذرية

نصف القطر الذري 160 pm 52%
نصف القطر التساهمي 141 pm
نصف قطر فان دير فالس 173 pm

إلكترونية

السالبية الكهربائية 1.31 39%
طاقة التأين 738.1 kJ/mol 59%
الألفة الإلكترونية

الوفرة

الوفرة في القشرة 23300 mg/kg 95%

الهوية

الرمزMg
العدد الذري12
الكتلة الذرية24.305 u
الفئةفلز قلوي ترابي
المستوى الفرعيs
البنية البلوريةبنية بلورية سداسية متراصة بإحكام
حالات الأكسدة+2
الاكتشاف1755
اكتشفهJoseph Black

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق مقياس

How big is a مغنيسيوم atom?

Radius 160 pm — that is 0.16 nm, so about 3125 million of them side by side would span a millimetre.

النطاق الحراري

Solid, liquid, gas — and when

مغنيسيوم is liquid over a 440 K window, from 923 K to 1363 K.

موضعه

موضعه في الجدول

مغنيسيوم sits in period 3, group 2. Everything in group 2 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER الفلزات القلوية الأرضية

All الفلزات القلوية الأرضية

القصة

ما هو مغنيسيوم، وكيف اكتشفناه

فلز خفيف وقوي. ضروري للكلوروفيل ولمئات الإنزيمات.

The discovery of مغنيسيوم

اكتشاف المغنيسيوم وفهمه

النهج المنهجي للسير Humphry Davy

جاء اكتشاف المغنيسيوم في عام 1808 نتيجة مباشرة للنجاح الثوري الذي حققه Humphry Davy مع الصوديوم والبوتاسيوم في العام السابق. وبعد انتصاراته في التحليل الكهربائي، التي أكسبته شهرة دولية، استهدف Davy بصورة منهجية مركبات قلوية ترابية أخرى قد تعطي عناصر فلزية جديدة. وأصبحت Magnesia alba (أكسيد المغنيسيوم)، المعروفة منذ العصور القديمة بخصائصها الطبية، هدفه التالي.

كان Davy قد تعلّم من تجاربه على الصوديوم أن الماء يتداخل مع التحليل الكهربائي، لذلك حضّر أكسيد مغنيسيوم مبللاً بالكاد، وخلطه بأكسيد الزئبق لزيادة التوصيلية. وباستخدام بطاريته القوية المؤلفة من 600 صفيحة — وهي أكثر الأجهزة الكهربائية تقدماً في عصرها — مرّر Davy التيار في الخليط في 9 أكتوبر 1808، أي بعد عام وثلاثة أيام بالضبط من اكتشافه الصوديوم.

محاولات العزل الأولى

على خلاف النجاح الفوري والمثير مع الصوديوم، أثبت المغنيسيوم أنه بعيد المنال ومحبط بصورة كبيرة. أنتجت تجارب Davy المبكرة نقاطاً صغيرة فقط من ملغمة (سبيكة من الزئبق) بدت محتوية على فلز جديد، لكن عزل المغنيسيوم النقي تطلّب تقنيات تتجاوز قدرات أوائل القرن 19. فقد جعلت الفعالية العالية للفلز وألفته الشديدة للأكسجين فصله من الزئبق صعباً للغاية.

عرض Davy نتائجه الأولية على الجمعية الملكية، معلناً أنه «حصل على دليل واضح على وجود فلز جديد»، لكنه أقرّ بعجزه عن عزله في صورة نقية. وقد أظهر هذا الاعتراف الصادق بنجاح جزئي المعايير العلمية الصارمة التي جعلت عمل Davy موضع احترام كبير في أنحاء أوروبا، حتى في الوقت الذي كانت فيه جيوش Napoleon تخوض معارك ضد القوات البريطانية.

إنجاز Antoine Bussy

تم أول عزل لفلز المغنيسيوم النقي في عام 1831 بفضل العمل البارع للكيميائي الفرنسي Antoine Alexandre Brutus Bussy في École Polytechnique في باريس. طوّر Bussy طريقة كيميائية مبتكرة للاختزال، إذ سخّن كلوريد المغنيسيوم اللامائي مع فلز البوتاسيوم في بوتقة من البلاتين عند درجة حرارة التوهج: MgCl₂ + 2K → Mg + 2KCl.

تطلب نجاح Bussy التغلب على تحديات تقنية متعددة. فقد كان عليه تحضير كلوريد مغنيسيوم لامائي تماماً (إذ إن أي ماء كان سيفسد التفاعل)، والحصول على فلز بوتاسيوم نقي (كان لا يزال باهظ الثمن وصعب الإنتاج)، وإجراء التفاعل في جو خامل لمنع أكسدة الناتج فوراً. وقد أثبتت معداته المصنوعة من البلاتين، رغم تكلفتها، ضرورتها لتحمل درجات الحرارة العالية للتفاعل.

إسهامات Michael Faraday

قدّم Michael Faraday، المساعد السابق لـ Davy الذي أصبح كبير علماء المؤسسة الملكية، إسهامات حاسمة في فهم خصائص المغنيسيوم في ثلاثينيات القرن 19. واستخدم Faraday قوانينه المطوّرة حديثاً للتحليل الكهربائي لتحديد الوزن الذري للمغنيسيوم وإثبات موضعه بين الفلزات القلوية الترابية.

كشفت تجارب Faraday المنهجية عن خصائص المغنيسيوم اللافتة: لهبه الأبيض الساطع، وقدرته على الاحتراق في ثاني أكسيد الكربون (منتجاً كربوناً وأكسيد المغنيسيوم)، وقوته الاختزالية الكبيرة. وقد أثبتت هذه الخصائص لاحقاً أهميتها الحاسمة في تطبيقات المغنيسيوم في التصوير الفوتوغرافي والألعاب النارية وعلم الفلزات.

التطور الصناعي

ظل إنتاج المغنيسيوم التجاري غير عملي حتى عام 1886، عندما طوّر الكيميائيان الألمانيان Robert Bunsen وAugustus Matthiessen طرقاً للتحليل الكهربائي لإنتاج المغنيسيوم من أملاح الكلوريد المنصهرة. وقد أتاحت عمليتهما، التي حُسّنت على مدى عقود، إنتاجاً واسع النطاق جعل المغنيسيوم ميسور التكلفة للتطبيقات الصناعية.

سرّعت الحرب العالمية الأولى تطور المغنيسيوم بصورة كبيرة، إذ دفعت الاحتياجات العسكرية إلى مواد خفيفة الوزن وأجهزة حارقة إلى الابتكار. واستثمرت الحكومتان البريطانية والألمانية بكثافة في قدرات إنتاج المغنيسيوم، مما أدى إلى إنتاج أول مكونات طائرات من سبائك المغنيسيوم، وإلى الفعالية المدمرة للقنابل الحارقة المصنوعة من المغنيسيوم خلال Blitz لندن.

الصلة بالكلوروفيل

ربما جاء أعمق اكتشاف حول المغنيسيوم في عام 1906، عندما أثبت الكيميائي الألماني Richard Willstätter أن جزيئات الكلوروفيل تحتوي على المغنيسيوم في مراكزها. وقد فسّر هذا الاكتشاف سبب إصابة النباتات المحرومة من المغنيسيوم بالكلوروز (الاصفرار)، وأرسى الدور الأساسي للمغنيسيوم في البناء الضوئي، وهي العملية التي تدعم تقريباً كل أشكال الحياة على الأرض.

أظهر عمل Willstätter، الذي أكسبه جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1915، أن الحجم والشحنة المثاليين للمغنيسيوم يمكّنانه من التناسق مع حلقة البورفيرين في الكلوروفيل، مع بقائه مرناً بما يكفي لعمليات نقل الإلكترونات السريعة اللازمة في البناء الضوئي. وقد ربط هذا الاكتشاف وفرة المغنيسيوم الكونية بكيمياء الحياة الأساسية، موضحاً كيف أدّى التخليق النووي النجمي إلى تكوين العناصر الضرورية للتعقيد البيولوجي.

الاستخدامات

فيما يُستخدم مغنيسيوم

التطبيقات الصناعية والتجارية

هندسة الطيران والفضاء

أحدثت سبائك المغنيسيوم ثورة في تصميم الطائرات بفضل نسبة قوتها الاستثنائية إلى وزنها، إذ إنها أخف بنسبة 35% من الألومنيوم مع الحفاظ على قوة مماثلة. تحقق سبيكة AZ91D (9% ألومنيوم، 1% زنك) مقاومة شد تبلغ 250 MPa، بينما لا يتجاوز وزنها 1.81 g/cm³، مما يجعلها مثالية لأغطية محركات الطائرات، وعلب ناقل الحركة، والمكونات الهيكلية.

تستخدم المروحيات الحديثة على نطاق واسع علب التروس ومحاور الدوارات المصنوعة من سبائك المغنيسيوم، حيث يؤدي خفض الوزن مباشرة إلى تحسين سعة الحمولة وكفاءة استهلاك الوقود. وتضم مروحية Sikorsky UH-60 Black Hawk أكثر من 800 رطل من مكونات المغنيسيوم، ولا سيما في غلاف علبة التروس الرئيسية. وتشمل تطبيقات الفضاء هياكل الأقمار الصناعية ومكونات محركات الصواريخ، حيث يكون لكل غرام أهمية في المهام المدارية.

صناعة السيارات

يتبنى مصنعو السيارات بشكل متزايد الصب بالقالب من المغنيسيوم لصنع المستويات الفرعية للمحركات، وأغطية ناقل الحركة، وهياكل المقاعد، للوفاء بمعايير كفاءة استهلاك الوقود. ويضم محرك N52 من BMW علبة مرفق مركبة من المغنيسيوم والألومنيوم، تقلل وزن المحرك بمقدار 10 kg مقارنة بالبدائل المصنوعة من الحديد، مما يحسن الاقتصاد في استهلاك الوقود بنسبة 3-5%.

توفر عجلات القيادة المصنوعة من المغنيسيوم امتصاصًا أفضل للصدمات وتقلل إجهاد السائق أثناء الرحلات الطويلة. ويؤدي الاتجاه نحو المركبات الكهربائية إلى تسريع استخدام المغنيسيوم، إذ تزيد المركبات الأخف مدى البطارية. وتستخدم Model S من Tesla مكونات مغنيسيوم في هيكل دعم لوحة القيادة وهياكل المقاعد، مما يسهم في معدلات الكفاءة اللافتة للمركبة.

الإلكترونيات والتكنولوجيا

تستفيد الإلكترونيات الاستهلاكية من خصائص المغنيسيوم في الحجب الكهرومغناطيسي وقدرته على تبديد الحرارة. وتستخدم الحواسيب المحمولة أغطية من سبائك المغنيسيوم توفر توصيلًا حراريًا أفضل بنسبة 75% من البدائل البلاستيكية، مع توفير حماية فائقة من التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) للمكونات الحساسة.

تستخدم الكاميرات الاحترافية مثل سلسلة Canon EOS-1D هياكل من سبائك المغنيسيوم لتحقيق المتانة والعزل ضد العوامل الجوية. وتتيح قابلية تشغيل المادة الممتازة استخدام أشكال هندسية معقدة لحوامل العدسات والمكونات الهيكلية الداخلية. ويستخدم مصنعو الهواتف الذكية سبائك المغنيسيوم بشكل متزايد في الهياكل الداخلية، مما يوفر سلامة هيكلية مع تقليل تأثير الوزن في عمر البطارية.

الألعاب النارية والتطبيقات العسكرية

يجعل الاحتراق الأبيض الساطع للمغنيسيوم (3,100°C) منه مادة أساسية للشعلات العسكرية، وأجهزة إشارات الطوارئ، ومسحوق الفلاش الفوتوغرافي. وتحترق شعلات الاستغاثة البحرية بخليط من المغنيسيوم والسترونتيوم ينتج ضوءًا أحمر شديدًا يمكن رؤيته على بُعد أميال، بينما تستخدم شعلات مقاعد القذف في الطائرات مغنيسيوم نقيًا لتحقيق أقصى شدة إضاءة.

تستخدم تطبيقات اللحام بالثرميت مسحوق المغنيسيوم مصدرًا للاشتعال لخليط أكسيد الحديد والألومنيوم، فتصل إلى درجات حرارة كافية للحام قضبان السكك الحديدية. وينتج التفاعل الطارد للحرارة: 3Mg + Fe₂O₃ → 3MgO + 2Fe حرارة كافية لصهر الفولاذ، مما يجعل الإصلاحات الميدانية ممكنة في المواقع النائية.

المعالجة الفلزية

يعمل المغنيسيوم عاملًا مختزلًا قويًا لإنتاج الفلزات المتخصصة، بما في ذلك التيتانيوم والزركونيوم والهافنيوم واليورانيوم. وتختزل عملية Pidgeon أكسيد المغنيسيوم باستخدام السيليكون الحديدي عند 1,200°C تحت تفريغ، منتجةً 80% من الإمداد العالمي من المغنيسيوم. وتتطلب هذه العملية تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة وجوًا خاملًا لمنع الأكسدة.

يعتمد إنتاج حديد الغرافيت الكروي (الحديد المطيل) على إضافات المغنيسيوم لتحويل رقائق الغرافيت إلى عقد كروية، مما يحسن الخصائص الميكانيكية بدرجة كبيرة. وتؤدي إضافة 0.03-0.08% من المغنيسيوم إلى الحديد المنصهر إلى إنتاج حديد مطيل ذي مقاومة شد تتجاوز 700 MPa، ويستخدم في أعمدة مرفق السيارات، والأنابيب، ومكونات الآلات الثقيلة.

التطبيقات الصيدلانية والطبية

تؤدي مركبات المغنيسيوم أدوارًا محورية في تصنيع المستحضرات الصيدلانية والعلاجات الطبية. ويعمل ستيرات المغنيسيوم مادةً مزلقة في تصنيع الأقراص، إذ تمنع المكونات من الالتصاق بالمعدات، مع ضمان ثبات وزن القرص ومعدلات ذوبانه. وتحتوي أكثر من 95% من الأقراص الصيدلانية على ستيرات المغنيسيوم.

تمثل غرسات المغنيسيوم القابلة للتحلل الحيوي تقنية طبية ثورية للتطبيقات العظمية. وتذوب هذه الغرسات تدريجيًا في سوائل الجسم، مما يلغي الحاجة إلى إزالتها جراحيًا، مع تعزيز التئام العظام. وتجعل التوافقية الحيوية للمغنيسيوم وخصائصه الميكانيكية المشابهة للعظم البشري منه مادة مثالية لأجهزة التثبيت المؤقتة، والدعامات، والبراغي الجراحية.

الاستخدامات الشائعة في الحياة اليومية

الصحة والتغذية

  • المكملات الغذائية: Nature Made Magnesium، NOW Foods magnesium glycinate
  • مضادات الحموضة: Milk of Magnesia (Phillips')، Rolaids، Maalox
  • المُليّنات: أملاح إبسوم (كبريتات المغنيسيوم) لتخفيف الإمساك
  • التغذية الرياضية: مشروبات تعويض الشوارد، ومكملات التعافي
  • الاستخدامات الموضعية: بخاخات زيت المغنيسيوم، ونقع الحمام لتخفيف آلام العضلات

المنتجات المنزلية

  • إشعال النار: أدوات إشعال النار للتخييم، ومشاعل الطوارئ
  • منتجات التنظيف: شريط المغنيسيوم لتنظيف المصارف
  • منتجات الاستحمام: حمامات أملاح إبسوم للاسترخاء
  • البستنة: كبريتات المغنيسيوم لتغذية النباتات
  • التصوير الفوتوغرافي: مسحوق الفلاش لإحداث مؤثرات خاصة

الإلكترونيات الاستهلاكية

  • أجهزة الكمبيوتر المحمولة: هياكل Apple MacBook Pro وThinkPad X1 Carbon
  • الكاميرات الاحترافية: تصنيع هيكلَي Canon EOS-1D وNikon D6
  • الهواتف الذكية: هياكل داخلية داعمة، ومصارف حرارية
  • أجهزة الألعاب: هياكل وحدات التحكم، وأنظمة الألعاب المحمولة
  • معدات الصوت: هياكل الميكروفونات الاحترافية، ومكونات مكبرات الصوت

تطبيقات السيارات

  • العجلات: عجلات من سبائك المغنيسيوم خفيفة الوزن للسيارات الرياضية
  • مكونات المحرك: أحواض الزيت، وأغطية الصمامات، ومجمعات السحب
  • الأجزاء الداخلية: هياكل المقاعد، ودعائم لوحة القيادة، وعجلات القيادة
  • معدات السلامة: مشاعل الطوارئ، وعلامات مخاطر الطريق
  • الصيانة: قضبان الأنود للحماية من تآكل سخانات المياه

الاستخدامات الصناعية والمهنية

  • البناء: سلالم خفيفة الوزن، ومكونات السقالات
  • التصنيع: مكونات أدوات الآلات، وأدوات القياس الدقيقة
  • الطيران: مكونات الطائرات الخاصة، وهياكل الطائرات المسيّرة
  • التطبيقات البحرية: أنودات هياكل القوارب، ومكونات اليخوت
  • المعدات الرياضية: هياكل الدراجات، وأجزاء سيارات السباق، وعصي الهوكي

الزراعة والبيئة

  • الأسمدة: كبريتات المغنيسيوم لتغذية المحاصيل
  • أعلاف الحيوانات: مكملات أكسيد المغنيسيوم للماشية
  • معالجة المياه: ضبط الرقم الهيدروجيني في الأنظمة البلدية
  • تحسين التربة: جير الدولوميت للترب الحمضية
  • تطبيقات البيوت الزجاجية: محاليل المغذيات للزراعة المائية

مصدره

وجوده الطبيعي

23300 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 95% of elements

الوجود الطبيعي والتكوّن

وفرة القشرة الأرضية

يحتل المغنيسيوم المرتبة الثامنة بين أكثر العناصر وفرةً في القشرة الأرضية، إذ تبلغ نسبته 2.3% من حيث الكتلة، ويحتل المرتبة الثالثة بين أكثر العناصر وفرةً في مياه البحر، بتركيز يبلغ 1,290 جزءًا في المليون. وتعكس هذه الوفرة دور المغنيسيوم مكوّنًا رئيسيًا في وشاح الأرض، حيث تسود معادن الأوليفين ((Mg,Fe)₂SiO₄) والبيروكسين في أعلى 400 كيلومتر من باطن كوكبنا.

يوضح تدرّج التركيز من لبّ الأرض (حيث لا يوجد مغنيسيوم تقريبًا) مرورًا بالوشاح السيليكاتي (25% من المغنيسيوم) وصولًا إلى صخور القشرة كيف أدّى التمايز الكوكبي إلى تركيز العناصر الأخف في الطبقات الخارجية. ويجعل نصف القطر الأيوني للمغنيسيوم (0.72 Å) وشحنته (+2) مناسبًا تمامًا للتناسق السداسي في معادن السيليكات.

رواسب المعادن الرئيسية

يتكوّن الأوليفين، وهو أكثر المعادن الحاملة للمغنيسيوم وفرةً، عندما تتبلور الصهارات الغنية بالمغنيسيوم عند درجات حرارة مرتفعة (1,200-1,800°C). وتوفر رواسب الأوليفين الرئيسية في معقّد أوهيم في النرويج وبَك كريك في كارولاينا الشمالية مصادر للمغنيسيوم من الدرجة الصناعية. وقد تكوّنت هذه الرواسب من تداخلات فوق مافية غنية بتركيبات الوشاح البدائي.

تمثل رواسب المتبخرات مصدرًا مهمًا آخر للمغنيسيوم، ولا سيما حوض زِشْتاين الواقع تحت شمال أوروبا وحوض بيرميان في تكساس. وقد تكوّنت هذه الرواسب قبل 250 مليون سنة عندما تبخرت أحواض بحرية محدودة، فركّزت كلوريد المغنيسيوم وكبريتاته إلى مستويات التشبع. ويواصل الاستخراج الحديث من البحر الميت وبحيرة الملح الكبرى عملية التركيز الطبيعية هذه.

البيئة البحرية

تحتوي مياه البحر على 53 مليون طن من المغنيسيوم لكل كيلومتر مكعب، وتحافظ على ذلك دورات جيوكيميائية حيوية معقدة تشمل وارد الأنهار، والدوران الحراري المائي، والامتصاص الحيوي. وتتبادل الأنظمة الحرارية المائية عند حيود وسط المحيط باستمرار المغنيسيوم بين مياه البحر والصخور البازلتية الساخنة، فتحافظ على تراكيز المغنيسيوم المحيطية عبر الزمن الجيولوجي.

تستخدم الكائنات البحرية المغنيسيوم على نطاق واسع في عمليات التمعدن الحيوي. إذ تُدخل الطحالب المرجانية والمنخربات المغنيسيوم في تراكيب كربونات الكالسيوم، فتكوّن الكالسيت عالي المغنيسيوم الذي يسجل كيمياء المحيطات القديمة. وتزيل هذه العمليات الحيوية كميات كبيرة من المغنيسيوم من مياه البحر، مع تكوين رواسب جيرية واسعة غنية بالمغنيسيوم.

التخليق النووي النجمي

يتكوّن المغنيسيوم من خلال احتراق الكربون في النجوم الضخمة (>8 كتل شمسية) عندما تتجاوز درجات حرارة اللب 600 مليون كلفن. ويتضمن مسار التفاعل الرئيسي اندماج نوى الكربون-12 لتكوين النيون-20، الذي يلتقط بعد ذلك جسيمات ألفا لإنتاج المغنيسيوم-24، وهو أكثر نظائر المغنيسيوم وفرةً (79% من المغنيسيوم الطبيعي).

تُخلّق المستعرات العظمى من النوع II المغنيسيوم بصورة انفجارية من خلال عمليات احتراق الأكسجين، حيث تخضع نوى الأكسجين-16 لتفاعلات اندماج سريعة عند درجات حرارة تتجاوز 1.5 مليار كلفن. وتنثر هذه الانفجارات النجمية المغنيسيوم في أنحاء المجرات، فتغني الوسط بين النجمي الذي تتكوّن منه أجيال لاحقة من النجوم والكواكب.

الأنظمة الحيوية

تحتوي جزيئات الكلوروفيل على المغنيسيوم في مراكزها، مما يجعل عملية البناء الضوئي مستحيلة من دون هذا العنصر. وينسّق كل جزيء كلوروفيل أيون مغنيسيوم واحدًا مع أربع ذرات نيتروجين في بنية حلقة البورفيرين، مما يتيح امتصاص الضوء عند أطوال موجية محددة (430 nm و662 nm للكلوروفيل a).

تتطلب فسيولوجيا الإنسان 400-420 mg من المغنيسيوم يوميًا لأكثر من 300 تفاعل إنزيمي، بما في ذلك تخليق ATP، وتخليق البروتين، وانقباض العضلات. ويؤثر نقص المغنيسيوم في 10-30% من سكان العالم، مسببًا تقلصات عضلية، وعدم انتظام ضربات القلب، وزيادة خطر الإصابة بهشاشة العظام. وتوفر الخضروات الورقية الخضراء والمكسرات والحبوب الكاملة أغنى المصادر الغذائية.

الاستخراج التجاري

تهيمن عملية بيدجون على إنتاج المغنيسيوم عالميًا، إذ تختزل الدولوميت (CaMg(CO₃)₂) بالسيليكون الحديدي عند 1,200°C تحت التفريغ: 2MgO + 2CaO + FeSi → 2Mg + Ca₂SiO₄ + Fe. وقد طُوّرت هذه العملية في كندا خلال الحرب العالمية الثانية، وتنتج 80% من فلز المغنيسيوم في العالم، ولا سيما في الصين التي تستأثر بـ87% من الإنتاج العالمي.

يوفر الاستخراج الكهربائي من مياه البحر مسارًا بديلًا، ولا سيما في المناطق التي تتوافر فيها كهرباء رخيصة بوفرة. وتستخلص عملية دو هيدروكسيد المغنيسيوم من مياه البحر باستخدام الجير، ثم تحوّله إلى كلوريد المغنيسيوم للتحليل الكهربائي. ويمكن لهذا النهج المتجدد نظريًا أن يوفر كمية غير محدودة من المغنيسيوم، إذ تحتوي مياه البحر على ما يكفي لأكثر من 4 مليارات سنة وفق معدلات الاستهلاك الحالية.

التعامل

السلامة

معلومات السلامة والتعامل

مخاطر الحريق والانفجار

خطر حريق شديد: يحترق معدن المغنيسيوم بضوء أبيض شديد عند درجة حرارة 3,100°C، منتجًا درجات حرارة عالية بما يكفي لصهر الفولاذ. لا يمكن إطفاء حرائق المغنيسيوم بالماء (الذي يتحلل مكوِّنًا هيدروجينًا قابلًا للانفجار)، أو ثاني أكسيد الكربون، أو طفايات الحريق الكيميائية القياسية. استخدم طفايات حرائق من الفئة D تحتوي على كلوريد الصوديوم أو الغرافيت أو مساحيق متخصصة لإخماد حرائق المغنيسيوم.

مخاطر المسحوق: يشكل المغنيسيوم المقسم إلى دقائق خطر انفجار شديدًا، إذ تبلغ طاقة الاشتعال الدنيا 40 millijoules فقط. يمكن أن تنفجر سحب غبار المغنيسيوم عندما تتجاوز التراكيز 0.02 oz/ft³. حافظ على رطوبة أعلى من 65% لتقليل تراكم الكهرباء الساكنة، وتأكد من التأريض السليم لجميع المعدات التي تتعامل مع مسحوق المغنيسيوم.

آثار الاستنشاق والجهاز التنفسي

حمى أبخرة المعادن: يسبب استنشاق أبخرة أكسيد المغنيسيوم حمى أبخرة المعادن، مع ظهور أعراض تشمل القشعريرة والحمى والغثيان وصعوبة التنفس بعد 4-12 ساعة من التعرض. ورغم أنها لا تسبب ضررًا دائمًا، فقد تستمر الأعراض لمدة 24-48 ساعة. يبلغ حد التعرض المسموح به وفق OSHA لأبخرة أكسيد المغنيسيوم 15 mg/m³.

الحماية التنفسية: استخدم أجهزة تنفس معتمدة من NIOSH مزودة بمرشحات P100 عندما يكون غبار المغنيسيوم أو أبخرته موجودًا أو محتمل الوجود. وفّر تهوية موضعية للعادم تحافظ على سرعات التقاط تبلغ 100-200 feet per minute عند نقاط تولد الغبار.

الاعتبارات البيولوجية والغذائية

عنصر غذائي أساسي: يحتاج البالغون إلى 400-420 mg من المغنيسيوم يوميًا لتحقيق الوظائف الفسيولوجية السليمة. تشمل أعراض النقص تقلصات العضلات وعدم انتظام ضربات القلب وتغيرات الشخصية وزيادة خطر الإصابة بهشاشة العظام. ومع ذلك، يمكن أن تسبب المكملات المفرطة (>5,000 mg يوميًا) الإسهال والغثيان وتقلصات البطن.

التداخلات الدوائية: يمكن أن تتداخل مكملات المغنيسيوم مع امتصاص المضادات الحيوية (التتراسيكلين والكينولونات)، وقد تعزز تأثير أدوية ضغط الدم. استشر مقدمي الرعاية الصحية قبل تناول مكملات المغنيسيوم مع الأدوية الموصوفة.

بروتوكولات التعامل الصناعي

معدات الوقاية الشخصية: ارتدِ نظارات واقية مزودة بواقيات جانبية، وملابس مقاومة للهب، وقفازات جلدية عند التعامل مع المغنيسيوم الصلب. تجنب الأقمشة الاصطناعية التي قد تنصهر وتلتصق بالجلد أثناء حرائق الوميض.

متطلبات التخزين: خزّن المغنيسيوم في أماكن باردة وجافة بعيدًا عن المواد المؤكسدة والأحماض ومصادر المياه. استخدم حاويات محكمة الإغلاق مع مواد مجففة لمسحوق المغنيسيوم. حافظ على درجات حرارة التخزين أقل من 30°C لمنع الاحتراق التلقائي للمساحيق الدقيقة.

التحكم في الكهرباء الساكنة: أَرْضِ جميع المعدات، واستخدم حاويات موصلة للكهرباء، وحافظ على رطوبة نسبية أعلى من 65%، وأزل مصادر الاشتعال عند التعامل مع مسحوق المغنيسيوم أو تشغيل سبائك المغنيسيوم آليًا.

إجراءات الاستجابة للطوارئ

حرائق المغنيسيوم: أخلِ المنطقة فورًا، واتصل بقسم الإطفاء موضحًا أن الحادث هو "حريق معدن المغنيسيوم"، ولا تحاول الإخماد إلا إذا كنت مدربًا على استخدام عوامل الإطفاء المناسبة من الفئة D. اترك الحرائق الصغيرة تخمد نفسها مع حماية المواد المحيطة بحواجز حرارية.

ملامسة الجلد/العين: أزل جزيئات المغنيسيوم بحذر من دون فرك (لمنع انغراس الشظايا)، واغسل بكمية غزيرة من الماء لمدة 15+ دقيقة، واطلب العناية الطبية عند وجود أي حروق أو جزيئات معدنية منغرزة. أزل العدسات اللاصقة إذا كان من السهل نزعها.

التعرض بالاستنشاق: انقل المصاب إلى هواء نقي فورًا، وراقب ظهور أعراض حمى أبخرة المعادن المتأخرة، ووفر أكسجينًا إضافيًا إذا كان متاحًا، واطلب تقييمًا طبيًا عند التعرض الشديد. قد لا تظهر الأعراض لعدة ساعات.

الابتلاع: لا تحفز القيء. اشطف الفم بالماء، وأعطِ كميات صغيرة من الماء إذا كان الشخص واعيًا، واطلب العناية الطبية فورًا. يمكن أن تتفاعل كميات كبيرة من المغنيسيوم المعدني مع حمض المعدة، منتجة غاز الهيدروجين.

إجابات سريعة

مغنيسيوم: أسئلة شائعة

What is مغنيسيوم?

مغنيسيوم (symbol Mg) is element 12 on the periodic table, a فلز قلوي ترابي in period 3, group 2. The metal at the centre of chlorophyll — and the one that burns with a light bright enough to blind a camera. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of مغنيسيوم?

مغنيسيوم's ground-state electron configuration is [Ne] 3s², giving 3 occupied shells holding 2, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of مغنيسيوم?

مغنيسيوم melts at 923 K (649.9 °C) and boils at 1363 K (1089.9 °C).

What is the atomic mass of مغنيسيوم?

The standard atomic weight of مغنيسيوم is 24.305 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is مغنيسيوم?

مغنيسيوم has a density of 1.738 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of مغنيسيوم is about 1.7× heavier.

What is the electronegativity of مغنيسيوم?

مغنيسيوم has a Pauling electronegativity of 1.31. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered مغنيسيوم, and when?

مغنيسيوم was discovered in 1755 by Joseph Black. It is named after magnesia, a district of Thessaly.

How common is مغنيسيوم on Earth?

مغنيسيوم makes up about 2.33% of the Earth's crust — one of the most abundant elements there is.