12 Mg مغنيسيوم 24.305
فلز قلوي ترابي المستوى الفرعي s الدورة 3 المجموعة 2

مغنيسيوم

Mg · العنصر 12 · فلز قلوي ترابي

الفلز الموجود في مركز الكلوروفيل — وهو أيضاً الفلز الذي يحترق بضوء ساطع يكفي لإعماء كاميرا.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 24.305 u
التوزيع الإلكتروني[Ne] 3s²
11Na كل العناصر الـ118 13Al

البنية

ذرة مغنيسيوم

ليس مخططًا لنقاط على حلقات — بل عينة مونتِ كارلو من كثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل غلاف فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين لدالة الموجة، وهذا ما يجعل الترابط ممكنًا.

سحابة المدار

القيم المقاسة

ورقة الخصائص

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

الفيزيائية

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

الذرية

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

الإلكترونية

الكهروسلبية 1.31 39%
طاقة التأين 738.1 kJ/mol 59%
الألفة الإلكترونية —

الوجود

الوفرة في القشرة 23300 mg/kg 95%

الهوية

الرمزMg
العدد الذري12
الكتلة الذرية24.305 u
الفئةفلز قلوي ترابي
المستوى الفرعيs
البنية البلوريةمعبأ سداسيًا بإحكام
حالات الأكسدة+2
سنة الاكتشاف1755
اكتشفهJoseph Black

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

الحجم، وفق المقياس

ما حجم ذرة مغنيسيوم؟

نصف القطر 160 pm — أي 0.16 nm، ولذلك فإن نحو 3.13 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.

المدى الحراري

صلب، سائل، غاز — ومتى

يكون مغنيسيوم سائلًا ضمن مجال 440 K، من 923 K إلى 1363 K.

موضعه

موضعه في الجدول

تقع مغنيسيوم في الدورة 3، والمجموعة 2. تشترك جميع العناصر في المجموعة 2 في العدد نفسه من الإلكترونات الخارجية، ولذلك تتصرف بطريقة متشابهة جدًا.

عناصر الفلزات القلوية الترابية الأخرى

4Be 20Ca 38Sr 56Ba 88Ra
جميع عناصر الفلزات القلوية الترابية

القصة

ماهيّة مغنيسيوم وكيف اكتشفناه

فلز خفيف وقوي. ضروري للكلوروفيل ولمئات الإنزيمات.

اكتشاف مغنيسيوم

اكتشاف المغنيسيوم وفهمه

النهج المنهجي للسير همفري ديفي

جاء اكتشاف المغنيسيوم في عام 1808 مباشرةً نتيجة النجاح الثوري الذي حققه همفري ديفي مع الصوديوم والبوتاسيوم في العام السابق. فبعد انتصاراته التحليلية الكهربائية التي أكسبته شهرة دولية، استهدف ديفي بصورة منهجية مركبات قلوية ترابية أخرى قد تنتج عناصر فلزية جديدة. وأصبحت الماغنيزيا البيضاء (أكسيد المغنيسيوم)، المعروفة منذ العصور القديمة بخصائصها الطبية، هدفه التالي.

كان ديفي قد تعلّم من تجاربه على الصوديوم أن الماء يتداخل مع التحليل الكهربائي، لذلك حضّر أكسيد المغنيسيوم المبلل بالكاد، وخلطه بأكسيد الزئبق لزيادة التوصيل. وباستخدام بطاريته القوية المؤلفة من 600 صفيحة — وهي أكثر الأجهزة الكهربائية تطوراً في عصرها — طبّق ديفي تياراً على الخليط في 9 أكتوبر 1808، أي بعد عام وثلاثة أيام تماماً من اكتشافه للصوديوم.

المحاولات الأولى للعزل

وعلى خلاف النجاح الفوري المثير مع الصوديوم، ثبت أن المغنيسيوم بعيد المنال على نحو محبط. أنتجت تجارب ديفي المبكرة فقط ذرات دقيقة من ملغم (سبيكة من الزئبق) بدا أنه يحتوي على فلز جديد، لكن عزل المغنيسيوم النقي تطلب تقنيات تتجاوز قدرات أوائل القرن التاسع عشر. فقد جعلت الفعالية العالية للفلز وألفته القوية للأكسجين فصله عن الزئبق صعباً للغاية.

عرض ديفي نتائجه الأولية على الجمعية الملكية، معلناً أنه «حصل على دليل واضح على وجود فلز جديد»، لكنه أقرّ بعجزه عن عزله في صورة نقية. وأظهر هذا الاعتراف الصريح بالنجاح الجزئي المعايير العلمية الصارمة التي جعلت أعمال ديفي تحظى بهذا القدر من الاحترام في أنحاء أوروبا، حتى في الوقت الذي كانت فيه جيوش نابليون تقاتل القوات البريطانية.

إنجاز أنطوان بوسي

تم أول عزل لفلز المغنيسيوم النقي في عام 1831 بفضل العمل البارع للكيميائي الفرنسي أنطوان ألكسندر بروتوس بوسي في المدرسة متعددة التقنيات في باريس. طوّر بوسي طريقة كيميائية مبتكرة للاختزال، إذ سخّن كلوريد المغنيسيوم اللامائي مع البوتاسيوم الفلزي في بوتقة من البلاتين عند درجة حرارة حمراء: MgCl₂ + 2K → Mg + 2KCl.

تطلب نجاح بوسي التغلب على تحديات تقنية متعددة. كان عليه تحضير كلوريد مغنيسيوم لا مائي تماماً (فأي ماء كان سيفسد التفاعل)، والحصول على فلز البوتاسيوم النقي (الذي كان لا يزال باهظ الثمن وصعب الإنتاج)، وإجراء التفاعل في جو خامل لمنع أكسدة الناتج فوراً. وقد أثبتت معداته البلاتينية، رغم تكلفتها، ضرورتها لتحمل درجات الحرارة العالية للتفاعل.

إسهامات مايكل فاراداي

قدّم مايكل فاراداي، مساعد ديفي السابق الذي أصبح كبير العلماء في المؤسسة الملكية، إسهامات حاسمة في فهم خصائص المغنيسيوم في ثلاثينيات القرن التاسع عشر. استخدم فاراداي قوانينه المطوّرة حديثاً للتحليل الكهربائي لتحديد الوزن الذري للمغنيسيوم وإثبات موضعه بين الفلزات القلوية الترابية.

كشفت تجارب فاراداي المنهجية عن الخصائص المميزة للمغنيسيوم: لهبه الأبيض الساطع، وقدرته على الاحتراق في ثاني أكسيد الكربون (منتجاً الكربون وأكسيد المغنيسيوم)، وقدرته الاختزالية القوية. وثبت لاحقاً أن هذه الخصائص حاسمة لتطبيقات المغنيسيوم في التصوير الفوتوغرافي والألعاب النارية وعلم الفلزات.

التطور الصناعي

ظل إنتاج المغنيسيوم تجارياً غير عملي حتى عام 1886، عندما طوّر الكيميائيان الألمانيان روبرت بنزن وأوغسطس ماتييسن طرائق تحليل كهربائي لإنتاج المغنيسيوم من أملاح الكلوريد المنصهرة. وقد أتاحت عمليتهما، التي نُقحت 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 نحو الابتكار. واستثمرت الحكومتان البريطانية والألمانية بكثافة في طاقة إنتاج المغنيسيوم، مما أدى إلى إنتاج أول مكونات طائرات من سبائك المغنيسيوم وإلى الفعالية التدميرية للقنابل الحارقة المصنوعة من المغنيسيوم خلال غارة لندن الخاطفة.

الصلة بالكلوروفيل

ربما جاء أعمق اكتشاف حول المغنيسيوم في عام 1906، عندما أثبت الكيميائي الألماني ريتشارد ويلشتاتر 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 — العملية التي تدعم تقريباً كل أشكال الحياة على الأرض.

أظهر عمل ويلشتاتر، 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 لانتقالات الإلكترونات السريعة اللازمة في البناء الضوئي. وربط هذا الاكتشاف وفرة المغنيسيوم الكونية بالكيمياء الأساسية للحياة، موضحاً كيف أنتج التخليق النووي النجمي العناصر الضرورية للتعقيد البيولوجي.

الاستخدامات

استخدامات مغنيسيوم

التطبيقات الصناعية والتجارية

هندسة الطيران والفضاء

أحدثت سبائك المغنيسيوم ثورة في تصميم الطائرات والفضائيات بفضل نسبة قوتها الاستثنائية إلى وزنها؛ فهي 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 مباشرةً إلى تحسين القدرة على حمل الحمولة وكفاءة استهلاك الوقود. وتضم المروحية Sikorsky UH-60 Black Hawk أكثر من 800 رطل من مكونات المغنيسيوم، ولا سيما في غلاف علبة التروس الرئيسية. وتشمل التطبيقات الفضائية هياكل الأقمار الصناعية ومكونات محركات الصواريخ، حيث تكون كل غرام مهمة للبعثات المدارية.

صناعة السيارات

يتبنى مصنعو السيارات بشكل متزايد الصب بالقالب من المغنيسيوم لصنع كتل المحركات، 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. ويسرّع الاتجاه نحو المركبات الكهربائية اعتماد المغنيسيوم، إذ تؤدي المركبات الأخف إلى زيادة مدى البطارية. وتستخدم سيارة Model S من Tesla مكونات مغنيسيوم في هيكل دعم لوحة القيادة وهياكل المقاعد، مما يسهم في معدلات الكفاءة المميزة للمركبة.

الإلكترونيات والتقنية

تستفيد الإلكترونيات الاستهلاكية من خصائص المغنيسيوم في الحجب الكهرومغناطيسي وقدرته على تبديد الحرارة. وتستخدم أجهزة الحاسوب المحمولة أغطية مصنوعة 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 تصنيع 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 احتراق المغنيسيوم الأبيض الساطع (3,100°C) منه مادة أساسية في الشعلات العسكرية، وأجهزة إرسال إشارات الطوارئ، ومسحوق الوميض الفوتوغرافي. وتحترق شعلات الاستغاثة البحرية بخليط من المغنيسيوم والسترونتيوم ينتج ضوءًا أحمر شديدًا يمكن رؤيته من على بُعد أميال، بينما تستخدم شعلات مقاعد القذف في الطائرات المغنيسيوم النقي لتحقيق أقصى شدة إضاءة.

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

المعالجة الفلزية

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

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

التطبيقات الصيدلانية والطبية

تؤدي مركبات المغنيسيوم أدوارًا حاسمة في تصنيع المستحضرات الصيدلانية والعلاجات الطبية. ويعمل ستيرات المغنيسيوم مادةً مزلقةً في تصنيع الأقراص، إذ تمنع التصاق المكونات 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.

التطبيقات 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
  • التطبيقات الموضعية: بخاخات زيت المغنيسيوم، ونقع الحمام لتخفيف آلام العضلات

المنتجات المنزلية

  • إشعال الحرائق: أدوات إشعال نيران التخييم، والمشاعل الطارئة
  • منتجات التنظيف: شريط المغنيسيوم لتنظيف المصارف
  • منتجات الاستحمام: حمامات أملاح إبسوم للاسترخاء
  • البستنة: كبريتات المغنيسيوم لتغذية النباتات
  • التصوير الفوتوغرافي: مسحوق الفلاش للتأثيرات الخاصة

الإلكترونيات الاستهلاكية

  • الحواسيب المحمولة: هياكل Apple MacBook Pro وThinkPad X1 Carbon
  • الكاميرات الاحترافية: تصنيع هياكل Canon EOS-1D وNikon D6
  • الهواتف الذكية: هياكل داخلية، ومشتتات 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: المشاعل الطارئة، وعلامات مخاطر الطريق
  • الصيانة: قضبان الأنود للحماية من تآكل سخانات المياه

المجالات الصناعية والمهنية

  • البناء: سلالم خفيفة الوزن، ومكونات السقالات
  • التصنيع: مكونات أدوات الآلات، والأدوات الدقيقة
  • الطيران: مكونات الطائرات الخاصة، وهياكل الطائرات المسيّرة
  • المجال البحري: 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 الأس الهيدروجيني في الأنظمة البلدية
  • تحسين التربة: جير الدولوميت للترب الحمضية
  • تطبيقات الدفيئات الزراعية: محاليل المغذيات للزراعة المائية

مصدره

الوجود الطبيعي

23300 mg/kg من القشرة الأرضية · أوفر من 95% من العناصر

الوجود الطبيعي والتكوّن

الوفرة في القشرة الأرضية

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

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

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 مجمّع Åheim في Norway وBuck Creek في North Carolina 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 Zechstein الممتد تحت Northern Europe وحوض Permian في Texas. وقد تكوّنت هذه الرواسب قبل 250 مليون سنة عندما تبخرت أحواض بحرية محصورة، فركّزت كلوريد المغنيسيوم وكبريتاته حتى مستويات التشبع. ويواصل الاستخراج الحديث من Dead Sea وGreat Salt Lake 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 مدخلات الأنهار، والدوران الحراري المائي، والامتصاص الحيوي. وتتبادل الأنظمة الحرارية المائية عند ظهور وسط المحيط باستمرار المغنيسيوم بين مياه البحر والصخور البازلتية الساخنة، محافظةً على تركيزات 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 K. ويتضمن المسار التفاعلي الأساسي 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 K. 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).

تحتاج فسيولوجيا الإنسان إلى 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 تشنجات عضلية، واضطراب ضربات القلب، وزيادة خطر الإصابة بهشاشة العظام. وتوفر الخضروات الورقية الخضراء والمكسرات والحبوب الكاملة أغنى المصادر الغذائية.

الاستخراج التجاري

تهيمن عملية Pidgeon على الإنتاج العالمي للمغنيسيوم، إذ تختزل الدولوميت (CaMg(CO₃)₂) بالسيليكون الحديدي عند درجة حرارة 1,200°C وتحت تفريغ: 2MgO + 2CaO + FeSi → 2Mg + Ca₂SiO₄ + Fe. وقد طُوّرت هذه العملية في Canada خلال الحرب العالمية الثانية، وتنتج 80% من فلز المغنيسيوم في العالم، ولا سيما في China التي تستحوذ على 87% من الإنتاج العالمي.

يوفر الاستخراج التحليلي الكهربائي من مياه البحر مسارًا بديلًا، ولا سيما في المناطق التي تتوفر فيها كهرباء رخيصة بوفرة. وتستخلص عملية Dow 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 الحرائق والانفجارات

خطر حريق شديد للغاية: يحترق فلز المغنيسيوم بضوء أبيض شديد عند 3,100°C، منتجاً درجات حرارة تكفي لصهر الفولاذ. لا يمكن إخماد حرائق المغنيسيوم بالماء (الذي يتحلل مكوّناً هيدروجيناً قابلاً للانفجار)، أو ثاني أكسيد الكربون، أو طفايات المواد الكيميائية العادية. استخدم طفايات حرائق من الفئة D تحتوي على كلوريد الصوديوم أو الغرافيت أو مساحيق متخصصة لإخماد حرائق المغنيسيوم.

مخاطر المسحوق: يشكل المغنيسيوم المقسم إلى جزيئات دقيقة مخاطر انفجار شديدة، إذ تبلغ طاقة الاشتعال الدنيا 40 millijoules فقط. يمكن لسحب غبار المغنيسيوم أن تنفجر عندما تتجاوز التراكيز 0.02 oz/ft³. حافظ على الرطوبة فوق 65% للحد من تراكم الكهرباء الساكنة، وتأكد من التأريض السليم لجميع المعدات التي تتعامل مع مسحوق المغنيسيوم.

تأثيرات الاستنشاق والجهاز التنفسي

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

الحماية التنفسية: استخدم أجهزة تنفس معتمدة من NIOSH مزودة بمرشحات P100 عند احتمال وجود غبار المغنيسيوم أو أبخرته. وفر تهوية موضعية للعادم تحافظ على سرعات التقاط تبلغ 100-200 قدم في الدقيقة عند نقاط تولد الغبار.

الاعتبارات البيولوجية والغذائية

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

التداخلات الدوائية: يمكن لمكملات المغنيسيوم أن تتداخل 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 الحرائق الومضية.

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

التحكم في الكهرباء الساكنة: قم بتأريض جميع المعدات، واستخدم حاويات موصلة، وحافظ على الرطوبة النسبية فوق 65%، وأزل مصادر الاشتعال عند التعامل مع مسحوق المغنيسيوم أو تشغيل سبائك المغنيسيوم آلياً.

إجراءات الاستجابة للطوارئ

حرائق المغنيسيوم: أخلِ المنطقة فوراً، واتصل بقسم الإطفاء موضحاً أن الحادث هو "حريق فلز المغنيسيوم"، ولا تحاول الإخماد إلا إذا كنت مدرباً على استخدام عوامل الإخماد المناسبة من الفئة D. اترك الحرائق الصغيرة تنطفئ بعد استهلاك وقودها، مع حماية المواد المحيطة بحواجز حرارية.

ملامسة الجلد/العينين: أزل جزيئات المغنيسيوم بحذر دون فرك (لمنع انغراس الشظايا)، واغسل بالماء الغزير لمدة 15+ دقيقة، واطلب العناية الطبية عند وجود أي حروق أو جزيئات معدنية منغرزة. أزل العدسات اللاصقة إذا أمكن نزعها بسهولة.

التعرض بالاستنشاق: انقل المصاب إلى هواء نقي فوراً، وراقب ظهور أعراض حمى أبخرة المعادن المتأخرة، ووفر الأكسجين الإضافي إن كان متاحاً، واطلب تقييماً طبياً عند حالات التعرض الكبيرة. قد لا تظهر الأعراض إلا بعد عدة ساعات.

الابتلاع: لا تحفز القيء. اغسل الفم بالماء، وأعطِ كميات صغيرة من الماء إذا كان الشخص واعياً، واطلب العناية الطبية فوراً. يمكن لكميات كبيرة من المغنيسيوم الفلزي أن تتفاعل مع حمض المعدة، منتجة غاز الهيدروجين.

إجابات سريعة

أسئلة شائعة عن مغنيسيوم

ما هو مغنيسيوم؟

مغنيسيوم (رمزه Mg) هو العنصر 12 في الجدول الدوري، وينتمي إلى فلز قلوي ترابي في الدورة 3 والمجموعة 2. الفلز الموجود في مركز الكلوروفيل — وهو أيضاً الفلز الذي يحترق بضوء ساطع يكفي لإعماء كاميرا. في درجة حرارة الغرفة، يكون صلباً.

ما التوزيع الإلكتروني لـ مغنيسيوم؟

التوزيع الإلكتروني للحالة الأرضية لـمغنيسيوم هو [Ne] 3s²، ويشغل 3 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 2.

ما نقطتا انصهار وغليان مغنيسيوم؟

ينصهر مغنيسيوم عند 923 K (649.9 °C) ويغلي عند 1363 K (1089.9 °C).

ما الكتلة الذرية لـ مغنيسيوم؟

تبلغ الكتلة الذرية القياسية لـ مغنيسيوم ‏24.305 u. وهذا متوسط موزون لنظائره الموجودة طبيعياً، ولذلك نادراً ما يكون عدداً صحيحاً.

ما كثافة مغنيسيوم؟

تبلغ كثافة مغنيسيوم مقدار 1.738 g/cm³. تبلغ كثافة الماء 1.0 g/cm³، لذا تكون كتلة من مغنيسيوم أثقل بنحو 1.7×.

ما الكهروسلبية لـ مغنيسيوم؟

تبلغ كهروسلبية مغنيسيوم وفق مقياس باولنغ 1.31. ويتراوح المقياس من 0.70 (الفرانسيوم، الأقل ميلاً إلى جذب الإلكترونات) إلى 3.98 (الفلور، الأكثر ميلاً). تميل القيم ضمن هذا النطاق المتوسط إلى تكوين روابط تساهمية بدلًا من الروابط الأيونية القوية.

من اكتشف مغنيسيوم ومتى؟

اكتُشف مغنيسيوم في 1755 على يد Joseph Black. سُمّي على اسم magnesia، مقاطعة في ثيساليا.

ما مدى وفرة مغنيسيوم على الأرض؟

يشكّل مغنيسيوم حوالي 2.33% من قشرة الأرض — وهو أحد أكثر العناصر وفرةً.

→ السابق Na صوديوم العنصر 11 · فلز قلوي التالي ← Al ألومنيوم العنصر 13 · فلز بعد انتقالي