12 Mg Magnesium 24,305
Erdalkalimetall s-Block Periode 3 Gruppe 2

Magnesium

Mg · Element 12 · Erdalkalimetall

Das Metall im Zentrum des Chlorophylls — und dasjenige, das mit einem Licht brennt, das hell genug ist, um eine Kamera zu blenden.

Zustand bei 20°C fest
Atommasse 24,305 u
Elektronenkonfiguration[Ne] 3s²

Struktur

Das Magnesium-Atom

Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.

Orbitalwolke

Gemessene Werte

Eigenschaftsübersicht

Jeder Balken zeigt, wo Magnesium bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.

Physikalisch

Dichte 1,738 g/cm³ 14%
Schmelzpunkt 923 K 40%
Siedepunkt 1363 K 33%
Spezifische Wärme 1,023 J/g·K
Wärmeleitfähigkeit 156 W/m·K 93%

Atomar

Atomradius 160 pm 52%
Kovalenzradius 141 pm
Van-der-Waals-Radius 173 pm

Elektronisch

Elektronegativität 1,31 39%
Ionisierungsenergie 738,1 kJ/mol 59%
Elektronenaffinität

Vorkommen

Häufigkeit in der Erdkruste 23300 mg/kg 95%

Identität

SymbolMg
Ordnungszahl12
Atommasse24,305 u
KategorieErdalkalimetall
Blocks
Kristallstrukturhexagonal dichtest gepackt
Oxidationsstufen+2
Entdeckt1755
Entdeckt vonJoseph Black

Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.

Größe, maßstabsgetreu

Wie groß ist das Atom von Magnesium?

Radius 160 pm — das entspricht 0,16 nm; etwa 3,13 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.

Temperaturbereich

Fest, flüssig, gasförmig — und wann

Magnesium ist über einen Bereich von 440 K flüssig, von 923 K bis 1363 K.

Wo es steht

Position in der Tabelle

Magnesium befindet sich in Periode 3, Gruppe 2. Alle Elemente in Gruppe 2 besitzen die gleiche Anzahl an Außenelektronen und verhalten sich deshalb so ähnlich.

Andere Erdalkalimetalle

Alle Erdalkalimetalle

Die Geschichte

Was Magnesium ist und wie wir es gefunden haben

Leichtes, robustes Metall. Unentbehrlich für Chlorophyll und Hunderte von Enzymen.

Die Entdeckung von Magnesium

Die Entdeckung und das Verständnis von Magnesium

Sir Humphry Davys systematischer Ansatz

Die Entdeckung von Magnesium im Jahr 1808 folgte unmittelbar auf Humphry Davys revolutionären Erfolg mit Natrium und Kalium im Vorjahr. Frisch von seinen elektrolytischen Erfolgen, die ihm internationale Anerkennung eingebracht hatten, nahm Davy systematisch andere Erdalkaliverbindungen ins Visier, aus denen sich neue metallische Elemente gewinnen ließen. Magnesia alba (Magnesiumoxid), das seit der Antike für seine medizinischen Eigenschaften bekannt war, wurde sein nächstes Ziel.

Davy hatte aus seinen Natriumexperimenten gelernt, dass Wasser die Elektrolyse beeinträchtigte. Daher bereitete er kaum angefeuchtetes Magnesiumoxid vor, das er mit Quecksilberoxid mischte, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Mit seiner leistungsstarken Batterie aus 600 Platten – dem fortschrittlichsten elektrischen Gerät ihrer Zeit – leitete Davy am 9. Oktober 1808 Strom durch das Gemisch, genau ein Jahr und drei Tage nach der Entdeckung von Natrium.

Die ersten Versuche zur Isolierung

Anders als der unmittelbare dramatische Erfolg mit Natrium erwies sich Magnesium als frustrierend schwer fassbar. Davys frühe Experimente ergaben nur winzige Partikel eines Amalgams (einer Quecksilberlegierung), das ein neues Metall zu enthalten schien. Die Isolierung von reinem Magnesium erforderte jedoch Techniken, die die Möglichkeiten des frühen 19. Jahrhunderts überstiegen. Die hohe Reaktivität des Metalls und seine starke Affinität zu Sauerstoff machten die Trennung vom Quecksilber äußerst schwierig.

Davy legte der Royal Society seine vorläufigen Ergebnisse vor und erklärte, er habe „eindeutige Beweise für die Existenz eines neuen Metalls erhalten“, räumte jedoch ein, dass er es nicht in reiner Form isolieren konnte. Dieses ehrliche Eingeständnis eines Teilerfolgs zeigte die strengen wissenschaftlichen Standards, die Davys Arbeit in ganz Europa so angesehen machten, selbst während Napoleons Armeen gegen britische Truppen kämpften.

Antoine Bussys Durchbruch

Die erste Isolierung von reinem Magnesiummetall gelang 1831 durch die herausragende Arbeit des französischen Chemikers Antoine Alexandre Brutus Bussy an der École Polytechnique in Paris. Bussy entwickelte ein ausgeklügeltes chemisches Reduktionsverfahren, bei dem er wasserfreies Magnesiumchlorid mit metallischem Kalium in einem Platintiegel bei Rotglut erhitzte: MgCl₂ + 2K → Mg + 2KCl.

Bussys Erfolg erforderte die Bewältigung mehrerer technischer Herausforderungen. Er musste vollkommen wasserfreies Magnesiumchlorid herstellen (jedes Wasser hätte die Reaktion zunichtegemacht), reines Kaliummetall gewinnen (das noch teuer und schwierig herzustellen war) und die Reaktion in einer inerten Atmosphäre durchführen, um eine sofortige Oxidation des Produkts zu verhindern. Seine Platinausrüstung war zwar kostspielig, erwies sich aber als unverzichtbar, um den hohen Temperaturen der Reaktion standzuhalten.

Michael Faradays Beiträge

Michael Faraday, Davys ehemaliger Assistent, der zum führenden Wissenschaftler der Royal Institution geworden war, leistete in den 1830er-Jahren wichtige Beiträge zum Verständnis der Eigenschaften von Magnesium. Faraday nutzte seine neu entwickelten Gesetze der Elektrolyse, um die Atommasse von Magnesium zu bestimmen und seine Stellung unter den Erdalkalimetallen festzulegen.

Faradays systematische Experimente enthüllten die bemerkenswerten Eigenschaften von Magnesium: seine leuchtend weiße Flamme, seine Fähigkeit, in Kohlenstoffdioxid zu brennen (wobei Kohlenstoff und Magnesiumoxid entstehen), und seine starke Reduktionskraft. Diese Merkmale sollten sich später als entscheidend für die Anwendungen von Magnesium in der Fotografie, Pyrotechnik und Metallurgie erweisen.

Industrielle Entwicklung

Die kommerzielle Magnesiumproduktion blieb bis 1886 unpraktisch. In diesem Jahr entwickelten die deutschen Chemiker Robert Bunsen und Augustus Matthiessen elektrolytische Verfahren zur Herstellung von Magnesium aus geschmolzenen Chloridsalzen. Ihr über Jahrzehnte verfeinertes Verfahren ermöglichte die Produktion im großen Maßstab und machte Magnesium für industrielle Anwendungen erschwinglich.

Der Erste Weltkrieg beschleunigte die Entwicklung von Magnesium drastisch, da der militärische Bedarf an leichten Materialien und Brandvorrichtungen Innovationen vorantrieb. Die britische und die deutsche Regierung investierten stark in die Produktionskapazitäten für Magnesium. Dies führte zu den ersten Flugzeugbauteilen aus Magnesiumlegierungen und zur verheerenden Wirksamkeit von Magnesiumbrandbomben während des London Blitz.

Die Verbindung zu Chlorophyll

Die vielleicht tiefgreifendste Entdeckung über Magnesium erfolgte 1906, als der deutsche Chemiker Richard Willstätter nachwies, dass Chlorophyllmoleküle in ihrem Zentrum Magnesium enthalten. Diese Erkenntnis erklärte, warum Pflanzen, denen Magnesium fehlt, Chlorose (Vergilbung) entwickeln, und bestätigte die grundlegende Rolle von Magnesium bei der Fotosynthese – dem Prozess, der praktisch alles Leben auf der Erde erhält.

Willstätters Arbeit, für die er 1915 den Nobelpreis für Chemie erhielt, zeigte, dass Magnesium aufgrund seiner idealen Größe und Ladung mit dem Porphyrinring des Chlorophylls koordinieren kann und dabei ausreichend labil bleibt, um die schnellen Elektronenübertragungen zu ermöglichen, die für die Fotosynthese erforderlich sind. Diese Entdeckung verknüpfte die kosmische Häufigkeit von Magnesium mit der grundlegenden Chemie des Lebens und zeigte, wie die stellare Nukleosynthese die für biologische Komplexität wesentlichen Elemente hervorbrachte.

Anwendungen

Wofür Magnesium verwendet wird

Industrielle und kommerzielle Anwendungen

Luft- und Raumfahrttechnik

Magnesiumlegierungen haben das Design in der Luft- und Raumfahrt durch ihr außergewöhnliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht revolutioniert: Sie sind 35% leichter als Aluminium und bieten gleichzeitig eine vergleichbare Festigkeit. Die Legierung AZ91D (9% Aluminium, 1% Zink) erreicht Zugfestigkeiten von 250 MPa bei einem Gewicht von nur 1.81 g/cm³ und eignet sich daher ideal für Flugzeugmotorengehäuse, Getriebegehäuse und Strukturbauteile.

Moderne Hubschrauber verwenden in großem Umfang Getriebegehäuse und Rotornaben aus Magnesiumlegierungen, da die Gewichtsreduzierung direkt die Nutzlastkapazität und die Kraftstoffeffizienz verbessert. Der Hubschrauber Sikorsky UH-60 Black Hawk enthält über 800 pounds Magnesiumbauteile, vor allem im Gehäuse des Hauptgetriebes. Zu den Anwendungen in der Raumfahrt gehören Satellitenstrukturen und Raketenmotorkomponenten, bei denen für Orbitalmissionen jedes Gramm zählt.

Automobilindustrie

Automobilhersteller setzen zunehmend Magnesiumdruckguss für Motorblöcke, Getriebegehäuse und Sitzrahmen ein, um die Anforderungen an die Kraftstoffeffizienz zu erfüllen. Der N52-Motor von BMW enthält ein Verbundkurbelgehäuse aus Magnesium und Aluminium, das das Motorgewicht gegenüber Varianten aus Eisen um 10 kg reduziert und dadurch den Kraftstoffverbrauch um 3-5% senkt.

Lenkräder aus Magnesium bieten eine bessere Stoßabsorption und verringern die Ermüdung des Fahrers während langer Fahrten. Der Trend zu Elektrofahrzeugen beschleunigt den Einsatz von Magnesium, da leichtere Fahrzeuge die Reichweite der Batterie erhöhen. Teslas Model S verwendet Magnesiumbauteile in der Trägerstruktur des Armaturenbretts und in den Sitzrahmen, was zu den beeindruckenden Effizienzwerten des Fahrzeugs beiträgt.

Elektronik und Technologie

Unterhaltungselektronik nutzt die Eigenschaften von Magnesium zur elektromagnetischen Abschirmung und Wärmeableitung. Laptops verwenden Gehäuse aus Magnesiumlegierungen, die eine um 75% bessere Wärmeleitung als Kunststoffvarianten bieten und gleichzeitig einen überlegenen Schutz vor elektromagnetischen Interferenzen (EMI) für empfindliche Komponenten gewährleisten.

Professionelle Kameras wie die Canon-EOS-1D-Serie verwenden Gehäuse aus Magnesiumlegierungen für Robustheit und Wetterabdichtung. Die ausgezeichnete Bearbeitbarkeit des Materials ermöglicht komplexe Geometrien für Objektivhalterungen und interne Strukturbauteile. Smartphonehersteller verwenden zunehmend Magnesiumlegierungen für Innenrahmen, die strukturelle Stabilität bieten und gleichzeitig den Einfluss des Gewichts auf die Akkulaufzeit minimieren.

Pyrotechnik und militärische Anwendungen

Die leuchtend weiße Verbrennung von Magnesium (3,100°C) macht es unentbehrlich für militärische Leuchtkörper, Not-Signalgeräte und fotografisches Blitzpulver. Seenotfackeln verbrennen Magnesium-Strontium-Gemische, die intensives rotes Licht erzeugen, das über viele Meilen sichtbar ist, während Leuchtkörper für Schleudersitze in Flugzeugen reines Magnesium für maximale Beleuchtungsintensität verwenden.

Beim Thermitschweißen wird Magnesiumpulver als Zündquelle für Eisenoxid-Aluminium-Gemische eingesetzt, die Temperaturen erreichen, die zum Schweißen von Eisenbahnschienen ausreichen. Die exotherme Reaktion: 3Mg + Fe₂O₃ → 3MgO + 2Fe erzeugt genügend Wärme, um Stahl zu schmelzen, und ermöglicht dadurch Reparaturen vor Ort an abgelegenen Standorten.

Metallurgische Verarbeitung

Magnesium dient als starkes Reduktionsmittel zur Herstellung von Spezialmetallen, darunter Titan, Zirconium, Hafnium und Uran. Beim Pidgeon-Verfahren wird Magnesiumoxid mit Ferrosilicium bei 1,200°C unter Vakuum reduziert, wodurch 80% der weltweiten Magnesiumversorgung erzeugt werden. Dieses Verfahren erfordert eine präzise Temperaturkontrolle und eine inerte Atmosphäre, um Oxidation zu verhindern.

Die Herstellung von Kugelgraphitguss (Duktilguss) beruht auf der Zugabe von Magnesium, um Graphitflocken in kugelförmige Knötchen umzuwandeln und dadurch die mechanischen Eigenschaften erheblich zu verbessern. Die Zugabe von 0.03-0.08% Magnesium zu flüssigem Eisen erzeugt Duktilguss mit Zugfestigkeiten von über 700 MPa, der für Autokurbelwellen, Rohre und Bauteile schwerer Maschinen verwendet wird.

Pharmazeutische und medizinische Anwendungen

Magnesiumverbindungen spielen eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Arzneimitteln und medizinischen Behandlungen. Magnesiumstearat dient bei der Tablettenherstellung als Schmiermittel, verhindert das Anhaften von Inhaltsstoffen an den Geräten und gewährleistet gleichzeitig ein einheitliches Tablettengewicht und gleichmäßige Auflösungsraten. Über 95% der pharmazeutischen Tabletten enthalten Magnesiumstearat.

Biologisch abbaubare Magnesiumimplantate stellen eine revolutionäre Medizintechnologie für orthopädische Anwendungen dar. Diese Implantate lösen sich allmählich in Körperflüssigkeiten auf, sodass eine chirurgische Entfernung entfällt und gleichzeitig die Knochenheilung gefördert wird. Die Biokompatibilität und die dem menschlichen Knochen ähnlichen mechanischen Eigenschaften von Magnesium machen es ideal für temporäre Fixationsvorrichtungen, Stents und chirurgische Schrauben.

Häufige Anwendungen im Alltag

Gesundheit und Ernährung

  • Nahrungsergänzungsmittel: Nature Made Magnesium, NOW Foods Magnesiumglycinat
  • Antazida: Milk of Magnesia (Phillips'), Rolaids, Maalox
  • Abführmittel: Bittersalz (Magnesiumsulfat) zur Linderung von Verstopfung
  • Sporternährung: Getränke zum Elektrolytersatz, Nahrungsergänzungsmittel zur Regeneration
  • Äußerliche Anwendungen: Magnesiumölsprays, Bäder zur Linderung von Muskelbeschwerden

Haushaltsprodukte

  • Feueranzünder: Feueranzünder fürs Camping, Notfackeln
  • Reinigungsprodukte: Magnesiumband zur Abflussreinigung
  • Badeprodukte: Bittersalzbäder zur Entspannung
  • Gartenbau: Magnesiumsulfat zur Pflanzenernährung
  • Fotografie: Blitzpulver für Spezialeffekte

Unterhaltungselektronik

  • Laptopcomputer: Gehäuse von Apple MacBook Pro und ThinkPad X1 Carbon
  • Professionelle Kameras: Konstruktion der Gehäuse von Canon EOS-1D und Nikon D6
  • Smartphones: Innere Strukturrahmen, Kühlkörper
  • Spielgeräte: Controllergehäuse, tragbare Spielsysteme
  • Audiogeräte: Gehäuse professioneller Mikrofone, Lautsprecherkomponenten

Anwendungen im Automobilbereich

  • Räder: Leichte Räder aus Magnesiumlegierungen für Sportwagen
  • Motorkomponenten: Ölwannen, Ventildeckel, Ansaugkrümmer
  • Innenraumteile: Sitzrahmen, Armaturenbrettträger, Lenkräder
  • Sicherheitsausrüstung: Notfackeln, Warnmarkierungen für Gefahrenstellen auf der Straße
  • Wartung: Opferanoden zum Korrosionsschutz von Warmwasserbereitern

Industrie und professionelle Anwendungen

  • Bauwesen: Leichte Leitern, Gerüstkomponenten
  • Fertigung: Komponenten von Werkzeugmaschinen, Präzisionsinstrumente
  • Luftfahrt: Komponenten von Privatflugzeugen, Drohnenrahmen
  • Schifffahrt: Anoden für Bootsrümpfe, Y componentes
  • Sportausrüstung: Fahrradrahmen, Rennwagenteile, Hockeyschläger

Landwirtschaft und Umwelt

  • Düngemittel: Magnesiumsulfat zur Nährstoffversorgung von Nutzpflanzen
  • Tierfutter: Magnesiumoxidpräparate für Nutztiere
  • Wasseraufbereitung: pH-Anpassung in kommunalen Anlagen
  • Bodenverbesserung: Dolomitkalk für saure Böden
  • Anwendungen im Gewächshaus: Nährlösungen für die Hydrokultur

Woher es stammt

Natürliches Vorkommen

23300 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 95 % der Elemente

Natürliches Vorkommen und Bildung

Häufigkeit in der Erdkruste

Magnesium ist mit einem Massenanteil von 2,3 % das achthäufigste Element in der Erdkruste und mit 1.290 Teilen pro Million das dritthäufigste Element im Meerwasser. Diese Häufigkeit spiegelt die Rolle von Magnesium als Hauptbestandteil des Erdmantels wider, in dem Olivin ((Mg,Fe)₂SiO₄) und Pyroxenminerale die oberen 400 Kilometer des Erdinneren dominieren.

Der Konzentrationsgradient vom Erdkern (praktisch kein Magnesium) über den silikatischen Mantel (25 % Magnesium) bis zu den Gesteinen der Erdkruste zeigt, wie die planetare Differentiation leichtere Elemente in den äußeren Schichten konzentrierte. Der Ionenradius von Magnesium (0,72 Å) und seine Ladung (+2) machen es ideal für die oktaedrische Koordination in Silikatmineralen.

Bedeutende Mineralvorkommen

Olivin, das häufigste magnesiumhaltige Mineral, bildet sich, wenn magnesiumreiche Magmen bei hohen Temperaturen (1.200–1.800 °C) kristallisieren. Bedeutende Olivinvorkommen im Åheim-Komplex in Norwegen und in Buck Creek in North Carolina liefern Magnesiumquellen in Industriequalität. Diese Vorkommen entstanden aus ultramafischen Intrusionen, die reich an ursprünglichen Mantelzusammensetzungen sind.

Evaporitvorkommen stellen eine weitere wichtige Magnesiumquelle dar, insbesondere das Zechsteinbecken unter Nordeuropa und das Permbecken in Texas. Diese Vorkommen bildeten sich vor 250 Millionen Jahren, als abgetrennte Meeresbecken verdunsteten und Magnesiumchlorid und -sulfat bis zur Sättigung konzentrierten. Die moderne Gewinnung aus dem Toten Meer und dem Great Salt Lake setzt diesen natürlichen Konzentrationsprozess fort.

Meeresumwelt

Meerwasser enthält 53 Millionen Tonnen Magnesium pro Kubikkilometer. Dieser Gehalt wird durch komplexe biogeochemische Kreisläufe aufrechterhalten, an denen der Eintrag durch Flüsse, hydrothermale Zirkulation und biologische Aufnahme beteiligt sind. Hydrothermale Systeme an mittelozeanischen Rücken tauschen kontinuierlich Magnesium zwischen Meerwasser und heißen basaltischen Gesteinen aus und halten so die Magnesiumkonzentrationen der Ozeane über geologische Zeiträume aufrecht.

Meeresorganismen nutzen Magnesium intensiv bei Biomineralisierungsprozessen. Kalkalgen und Foraminiferen bauen Magnesium in Calciumcarbonatstrukturen ein und erzeugen hochmagnesiumhaltigen Calcit, der die Chemie früherer Ozeane aufzeichnet. Diese biologischen Prozesse entziehen dem Meerwasser erhebliche Mengen Magnesium und bilden zugleich ausgedehnte, mit Magnesium angereicherte Kalksteinvorkommen.

Stellare Nukleosynthese

Magnesium entsteht durch Kohlenstoffbrennen in massereichen Sternen (>8 Sonnenmassen), wenn die Kerntemperaturen 600 Millionen K überschreiten. Der wichtigste Reaktionsweg umfasst die Fusion von Kohlenstoff-12-Kernen zu Neon-20, das anschließend Alphateilchen einfängt und Magnesium-24 bildet, das häufigste Magnesiumisotop (79 % des natürlichen Magnesiums).

Typ-II-Supernovae synthetisieren Magnesium explosionsartig durch Sauerstoffbrennen, bei dem Sauerstoff-16-Kerne bei Temperaturen von über 1,5 Milliarden K schnelle Fusionsreaktionen durchlaufen. Diese Sternexplosionen verteilen Magnesium in den Galaxien und reichern das interstellare Medium an, aus dem nachfolgende Generationen von Sternen und Planeten entstehen.

Biologische Systeme

Chlorophyllmoleküle enthalten in ihrem Zentrum Magnesium, sodass Photosynthese ohne dieses Element unmöglich ist. Jedes Chlorophyllmolekül koordiniert ein Magnesiumion mit vier Stickstoffatomen in der Struktur eines Porphyrinrings und ermöglicht dadurch die Lichtabsorption bei bestimmten Wellenlängen (430 nm und 662 nm für Chlorophyll a).

Die menschliche Physiologie benötigt täglich 400–420 mg Magnesium für mehr als 300 enzymatische Reaktionen, darunter ATP-Synthese, Proteinsynthese und Muskelkontraktion. Magnesiummangel betrifft 10–30 % der Weltbevölkerung und verursacht Muskelkrämpfe, unregelmäßigen Herzschlag sowie ein erhöhtes Osteoporoserisiko. Grünes Blattgemüse, Nüsse und Vollkornprodukte liefern die reichhaltigsten Magnesiumquellen in der Ernährung.

Industrielle Gewinnung

Das Pidgeon-Verfahren dominiert die weltweite Magnesiumproduktion. Dabei wird Dolomit (CaMg(CO₃)₂) mit Ferrosilizium bei 1.200 °C unter Vakuum reduziert: 2MgO + 2CaO + FeSi → 2Mg + Ca₂SiO₄ + Fe. Dieses während des Zweiten Weltkriegs in Kanada entwickelte Verfahren erzeugt 80 % des weltweiten Magnesiummetalls, hauptsächlich in China, das 87 % der Weltproduktion ausmacht.

Die elektrolytische Gewinnung aus Meerwasser bietet einen alternativen Weg, insbesondere in Gebieten mit reichlich verfügbarer und günstiger Elektrizität. Das Dow-Verfahren gewinnt Magnesiumhydroxid mithilfe von Kalk aus Meerwasser und wandelt es anschließend für die Elektrolyse in Magnesiumchlorid um. Dieser erneuerbare Ansatz könnte theoretisch unbegrenzte Mengen Magnesium liefern, da das Meerwasser bei den derzeitigen Verbrauchsraten Vorräte für mehr als 4 Milliarden Jahre enthält.

Handhabung

Sicherheit

Sicherheitsinformationen und Handhabung

Brand- und Explosionsgefahren

Extreme Brandgefahr: Magnesiummetall brennt bei 3.100°C mit intensivem weißem Licht und erzeugt Temperaturen, die heiß genug sind, um Stahl zu schmelzen. Magnesiumbrände können nicht mit Wasser (das sich zersetzt und dabei explosiven Wasserstoff bildet), Kohlenstoffdioxid oder herkömmlichen chemischen Feuerlöschern gelöscht werden. Verwenden Sie Feuerlöscher der Klasse D, die Natriumchlorid, Graphit oder spezielle Löschpulver für Magnesium enthalten.

Gefahren durch Pulver: Fein verteiltes Magnesium birgt erhebliche Explosionsrisiken; die Mindestzündenergie beträgt nur 40 Millijoule. Magnesiumstaubwolken können explodieren, wenn die Konzentration 0,02 oz/ft³ überschreitet. Halten Sie die Luftfeuchtigkeit über 65 %, um die Ansammlung statischer Elektrizität zu verringern, und sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Erdung aller Geräte, die mit Magnesiumpulver umgehen.

Auswirkungen des Einatmens und auf die Atemwege

Metallrauchfieber: Das Einatmen von Magnesiumoxidrauch verursacht Metallrauchfieber mit Symptomen wie Schüttelfrost, Fieber, Übelkeit und Atembeschwerden, die 4–12 Stunden nach der Exposition auftreten. Obwohl es keine dauerhaften Schäden verursacht, können die Symptome 24–48 Stunden anhalten. Der zulässige OSHA-Expositionsgrenzwert für Magnesiumoxidrauch beträgt 15 mg/m³.

Atemschutz: Verwenden Sie von NIOSH zugelassene Atemschutzgeräte mit P100-Filtern, wenn Magnesiumstaub oder -rauch vorhanden sein kann. Stellen Sie eine lokale Absaugung bereit, die an den Staubentstehungsstellen Erfassungsgeschwindigkeiten von 100–200 Fuß pro Minute aufrechterhält.

Biologische und ernährungsbezogene Aspekte

Essentieller Nährstoff: Erwachsene benötigen täglich 400–420 mg Magnesium für eine ordnungsgemäße physiologische Funktion. Zu den Mangelerscheinungen gehören Muskelkrämpfe, unregelmäßiger Herzschlag, Persönlichkeitsveränderungen und ein erhöhtes Osteoporoserisiko. Eine übermäßige Supplementierung (>5.000 mg täglich) kann jedoch Durchfall, Übelkeit und Bauchkrämpfe verursachen.

Wechselwirkungen mit Arzneimitteln: Magnesiumpräparate können die Aufnahme von Antibiotika (Tetrazykline, Chinolone) beeinträchtigen und die Wirkung von Blutdruckmedikamenten verstärken. Konsultieren Sie medizinisches Fachpersonal, bevor Sie Magnesiumpräparate zusammen mit verschreibungspflichtigen Medikamenten einnehmen.

Protokolle für den industriellen Umgang

Persönliche Schutzausrüstung: Schutzbrille mit Seitenschutz, flammhemmende Kleidung und Lederhandschuhe für den Umgang mit festem Magnesium. Vermeiden Sie synthetische Stoffe, die bei Stichflammen schmelzen und an der Haut haften können.

Anforderungen an die Lagerung: Lagern Sie Magnesium an kühlen, trockenen Orten, entfernt von Oxidationsmitteln, Säuren und Wasserquellen. Verwenden Sie für Magnesiumpulver luftdichte Behälter mit Trockenmitteln. Halten Sie die Lagertemperatur unter 30°C, um eine Selbstentzündung feiner Pulver zu verhindern.

Kontrolle statischer Elektrizität: Erden Sie alle Geräte, verwenden Sie leitfähige Behälter, halten Sie die relative Luftfeuchtigkeit über 65 % und beseitigen Sie Zündquellen beim Umgang mit Magnesiumpulver oder bei der Bearbeitung von Magnesiumlegierungen.

Verfahren für den Notfall

Magnesiumbrände: Evakuieren Sie den Bereich sofort, rufen Sie die Feuerwehr und geben Sie dabei „Magnesiummetallbrand“ an. Versuchen Sie nicht zu löschen, es sei denn, Sie sind im Umgang mit geeigneten Löschmitteln der Klasse D geschult. Lassen Sie kleine Brände ausbrennen und schützen Sie umliegende Materialien mit thermischen Barrieren.

Haut-/Augenkontakt: Entfernen Sie Magnesiumpartikel vorsichtig, ohne zu reiben (um ein Eindringen von Fragmenten zu verhindern), spülen Sie mindestens 15 Minuten lang mit reichlich Wasser und suchen Sie bei Verbrennungen oder eingebetteten Metallpartikeln ärztliche Hilfe. Entfernen Sie Kontaktlinsen, sofern dies problemlos möglich ist.

Exposition durch Einatmen: Bringen Sie die betroffene Person sofort an die frische Luft, achten Sie auf verzögert auftretende Symptome des Metallrauchfiebers, verabreichen Sie, falls verfügbar, zusätzlichen Sauerstoff und lassen Sie erhebliche Expositionen ärztlich untersuchen. Die Symptome können erst nach mehreren Stunden auftreten.

Verschlucken: Kein Erbrechen herbeiführen. Spülen Sie den Mund mit Wasser aus, geben Sie der betroffenen Person kleine Mengen Wasser, sofern sie bei Bewusstsein ist, und suchen Sie sofort ärztliche Hilfe. Große Mengen metallischen Magnesiums können mit der Magensäure reagieren und dabei Wasserstoffgas erzeugen.

Schnelle Antworten

Magnesium: häufige Fragen

Was ist Magnesium?

Magnesium (Symbol Mg) ist Element 12 im Periodensystem, ein Erdalkalimetall in der 3, Gruppe 2. Das Metall im Zentrum des Chlorophylls — und dasjenige, das mit einem Licht brennt, das hell genug ist, um eine Kamera zu blenden. Bei Raumtemperatur ist es fest.

Wie lautet die Elektronenkonfiguration von Magnesium?

Die Elektronenkonfiguration von Magnesium im Grundzustand ist [Ne] 3s²; sie ergibt 3 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 2.

Wie hoch sind der Schmelz- und der Siedepunkt von Magnesium?

Magnesium schmilzt bei 923 K (649.9 °C) und siedet bei 1363 K (1089.9 °C).

Wie hoch ist die Atommasse von Magnesium?

Die Standardatommasse von Magnesium beträgt 24.305 u. Dabei handelt es sich um einen gewichteten Mittelwert seiner natürlich vorkommenden Isotope, weshalb sie nur selten eine ganze Zahl ist.

Wie hoch ist die Dichte von Magnesium?

Magnesium hat eine Dichte von 1.738 g/cm³. Wasser hat eine Dichte von 1.0 g/cm³, daher ist ein Block aus Magnesium ungefähr 1.7× schwerer.

Wie hoch ist die Elektronegativität von Magnesium?

Magnesium hat eine Elektronegativität von 1.31 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Werte in diesem mittleren Bereich führen eher zur Bildung kovalenter als stark ionischer Bindungen.

Wer entdeckte Magnesium und wann?

Magnesium wurde 1755 von Joseph Black entdeckt. Es ist nach magnesia, ein Gebiet in Thessalien benannt.

Wie häufig kommt Magnesium auf der Erde vor?

Magnesium macht Über 2.33 % der Erdkruste aus — es gehört zu den häufigsten Elementen überhaupt.