Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos, sino una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² para cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que hace posible el enlace químico.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa magnesio entre los 118 elementos para esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radius 160 pm — that is 0.16 nm, so about 3125 million of them side by side would span a millimetre.
Intervalo térmico
Magnesio is liquid over a 440 K window, from 923 K to 1363 K.
La historia
Metal ligero y resistente. Esencial para la clorofila y cientos de enzimas.
El descubrimiento del Magnesio en 1808 fue consecuencia directa del revolucionario éxito de Humphry Davy con el Sodio y el Potasio el año anterior. Recién llegado de sus triunfos electrolíticos, que le habían valido reconocimiento internacional, Davy se propuso sistemáticamente estudiar otros compuestos alcalinotérreos que pudieran producir nuevos elementos metálicos. La magnesia alba (óxido de Magnesio), conocida desde la antigüedad por sus propiedades medicinales, se convirtió en su siguiente objetivo.
Davy había aprendido de sus experimentos con el Sodio que el agua interfería con la electrólisis, así que preparó óxido de Magnesio apenas humedecido y mezclado con óxido de Mercurio para aumentar la conductividad. Utilizando su potente batería de 600 placas —el aparato eléctrico más avanzado de su época—, Davy aplicó corriente a la mezcla el 9 de octubre de 1808, exactamente un año y tres días después de descubrir el Sodio.
A diferencia del éxito inmediato y espectacular con el Sodio, el Magnesio resultó frustrantemente difícil de obtener. Los primeros experimentos de Davy produjeron únicamente diminutas partículas de una amalgama (aleación de Mercurio) que parecía contener un nuevo metal, pero aislar Magnesio puro requería técnicas que superaban las capacidades de comienzos del siglo XIX. La gran reactividad del metal y su fuerte afinidad por el Oxígeno hacían extremadamente difícil separarlo del Mercurio.
Davy presentó sus resultados preliminares ante la Royal Society y anunció que había «obtenido pruebas claras de la existencia de un nuevo metal», pero reconoció su incapacidad para aislarlo en forma pura. Esta honesta admisión de un éxito parcial demostró los rigurosos estándares científicos que hicieron que el trabajo de Davy fuera tan respetado en toda Europa, incluso mientras los ejércitos de Napoleón combatían contra las fuerzas británicas.
El primer aislamiento de Magnesio metálico puro tuvo lugar en 1831 gracias al brillante trabajo del químico francés Antoine Alexandre Brutus Bussy en la École Polytechnique de París. Bussy desarrolló un ingenioso método de reducción química: calentó cloruro de Magnesio anhidro con Potasio metálico en un crisol de Platino a temperatura incandescente: MgCl₂ + 2K → Mg + 2KCl.
El éxito de Bussy exigió superar múltiples dificultades técnicas. Tuvo que preparar cloruro de Magnesio perfectamente anhidro (cualquier cantidad de agua arruinaría la reacción), obtener Potasio metálico puro (que todavía era caro y difícil de producir) y realizar la reacción en una atmósfera inerte para evitar la oxidación inmediata del producto. Su equipo de Platino, aunque costoso, resultó esencial para soportar las altas temperaturas de la reacción.
Michael Faraday, antiguo asistente de Davy que se había convertido en el principal científico de la Royal Institution, realizó contribuciones fundamentales a la comprensión de las propiedades del Magnesio en la década de 1830. Faraday utilizó sus leyes de la electrólisis, desarrolladas recientemente, para determinar la masa atómica del Magnesio y establecer su posición entre los metales alcalinotérreos.
Los experimentos sistemáticos de Faraday revelaron las notables propiedades del Magnesio: su brillante llama blanca, su capacidad para arder en dióxido de Carbono (produciendo Carbono y óxido de Magnesio) y su gran poder reductor. Estas características demostrarían más tarde ser fundamentales para las aplicaciones del Magnesio en fotografía, pirotecnia y metalurgia.
La producción comercial de Magnesio siguió siendo poco práctica hasta 1886, cuando los químicos alemanes Robert Bunsen y Augustus Matthiessen desarrollaron métodos electrolíticos para producir Magnesio a partir de sales de cloruro fundidas. Su proceso, perfeccionado durante décadas, permitió una producción a gran escala que hizo asequible el Magnesio para aplicaciones industriales.
La Primera Guerra Mundial aceleró drásticamente el desarrollo del Magnesio, ya que las necesidades militares de materiales ligeros y dispositivos incendiarios impulsaron la innovación. Los Gobiernos británico y alemán invirtieron grandes sumas en la capacidad de producción de Magnesio, lo que condujo a los primeros componentes aeronáuticos de aleaciones de Magnesio y a la devastadora eficacia de las bombas incendiarias de Magnesio durante el Blitz de Londres.
Tal vez el descubrimiento más profundo acerca del Magnesio se produjo en 1906, cuando el químico alemán Richard Willstätter demostró que las moléculas de clorofila contienen Magnesio en su centro. Esta revelación explicó por qué las plantas privadas de Magnesio desarrollan clorosis (amarilleamiento) y estableció el papel fundamental del Magnesio en la fotosíntesis, el proceso que sustenta prácticamente toda la vida en la Tierra.
El trabajo de Willstätter, por el que recibió el Premio Nobel de Química en 1915, demostró que el tamaño y la carga perfectos del Magnesio le permiten coordinarse con el anillo de porfirina de la clorofila y, al mismo tiempo, mantener la labilidad necesaria para las rápidas transferencias de electrones requeridas en la fotosíntesis. Este descubrimiento vinculó la abundancia cósmica del Magnesio con la química fundamental de la vida y mostró cómo la nucleosíntesis estelar creó los elementos esenciales para la complejidad biológica.
Aplicaciones
Las aleaciones de magnesio revolucionaron el diseño aeroespacial gracias a su excepcional relación resistencia-peso: son un 35% más ligeras que el aluminio y mantienen una resistencia comparable. La aleación AZ91D (9% de aluminio, 1% de zinc) alcanza resistencias a la tracción de 250 MPa con una masa de solo 1.81 g/cm³, lo que la hace ideal para carcasas de motores de aeronaves, cajas de transmisión y componentes estructurales.
Los helicópteros modernos utilizan ampliamente cajas de engranajes y bujes de rotor de aleación de magnesio, cuya reducción de peso mejora directamente la capacidad de carga útil y la eficiencia del combustible. El helicóptero Sikorsky UH-60 Black Hawk incorpora más de 800 libras de componentes de magnesio, principalmente en la carcasa de la caja de engranajes principal. Las aplicaciones espaciales incluyen estructuras de satélites y componentes de motores de cohetes, donde cada gramo cuenta en las misiones orbitales.
Los fabricantes de automóviles adoptan cada vez más la fundición a presión de magnesio para bloques de motor, carcasas de transmisión y bastidores de asientos con el fin de cumplir las normas de eficiencia del combustible. El motor N52 de BMW incorpora un cárter compuesto de magnesio y aluminio que reduce el peso del motor en 10 kg frente a las alternativas de hierro, mejorando el consumo de combustible en un 3-5%.
Los volantes de magnesio ofrecen una mejor absorción de impactos y reducen la fatiga del conductor durante los viajes largos. La tendencia hacia los vehículos eléctricos acelera la adopción del magnesio, ya que los vehículos más ligeros amplían la autonomía de la batería. El Model S de Tesla utiliza componentes de magnesio en la estructura de soporte del tablero y en los bastidores de los asientos, lo que contribuye a sus excelentes índices de eficiencia.
Los dispositivos electrónicos de consumo aprovechan las propiedades de blindaje electromagnético y las capacidades de disipación térmica del magnesio. Los ordenadores portátiles utilizan carcasas de aleación de magnesio que proporcionan una conducción térmica un 75% mejor que las alternativas de plástico y ofrecen una protección superior contra las interferencias electromagnéticas (EMI) para los componentes sensibles.
Las cámaras profesionales, como las de la serie Canon EOS-1D, emplean cuerpos de aleación de magnesio por su durabilidad y sellado contra las condiciones meteorológicas. La excelente maquinabilidad del material permite obtener geometrías complejas para las monturas de lentes y los componentes estructurales internos. Los fabricantes de teléfonos inteligentes utilizan cada vez más aleaciones de magnesio para los bastidores internos, lo que proporciona integridad estructural y minimiza el impacto del peso en la duración de la batería.
La combustión de color blanco brillante del magnesio (3,100°C) lo hace esencial para bengalas militares, dispositivos de señalización de emergencia y pólvora de flash fotográfico. Las bengalas marinas de socorro queman mezclas de magnesio y estroncio que producen una intensa luz roja visible a varios kilómetros, mientras que las bengalas de los asientos eyectables de aeronaves utilizan magnesio puro para lograr la máxima intensidad de iluminación.
Las aplicaciones de soldadura con termita utilizan polvo de magnesio como fuente de ignición para mezclas de óxido de hierro y aluminio, alcanzando temperaturas suficientes para soldar vías ferroviarias. La reacción exotérmica: 3Mg + Fe₂O₃ → 3MgO + 2Fe genera suficiente calor para fundir el acero, lo que permite realizar reparaciones en lugares remotos.
El magnesio actúa como un potente agente reductor para producir metales especiales, como titanio, circonio, hafnio y uranio. El proceso Pidgeon reduce el óxido de magnesio con ferrosilicio a 1,200°C al vacío y produce el 80% del suministro mundial de magnesio. Este proceso requiere un control preciso de la temperatura y una atmósfera inerte para evitar la oxidación.
La producción de hierro grafítico esferoidal (hierro dúctil) depende de la adición de magnesio para transformar las escamas de grafito en nódulos esféricos, mejorando notablemente las propiedades mecánicas. La adición de 0.03-0.08% de magnesio al hierro fundido crea hierro dúctil con resistencias a la tracción superiores a 700 MPa, utilizado en cigüeñales de automóviles, tuberías y componentes de maquinaria pesada.
Los compuestos de magnesio desempeñan funciones fundamentales en la fabricación farmacéutica y los tratamientos médicos. El estearato de magnesio actúa como lubricante en la fabricación de comprimidos, evitando que los ingredientes se adhieran al equipo y garantizando al mismo tiempo un peso y unas velocidades de disolución uniformes. Más del 95% de los comprimidos farmacéuticos contienen estearato de magnesio.
Los implantes biodegradables de magnesio representan una tecnología médica revolucionaria para aplicaciones ortopédicas. Estos implantes se disuelven gradualmente en los fluidos corporales, eliminando la necesidad de extracción quirúrgica y favoreciendo al mismo tiempo la consolidación ósea. La biocompatibilidad del magnesio y sus propiedades mecánicas, similares a las del hueso humano, lo hacen ideal para dispositivos de fijación temporal, stents y tornillos quirúrgicos.
De dónde procede
23300 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 95% of elements
El Magnesio ocupa el octavo lugar entre los elementos más abundantes de la corteza terrestre, con un 2.3% en peso, y el tercero entre los más abundantes del agua de mar, con 1,290 partes por millón. Esta abundancia refleja el papel del magnesio como componente principal del manto terrestre, donde los minerales olivino ((Mg,Fe)₂SiO₄) y piroxeno dominan los 400 kilómetros superiores del interior de nuestro planeta.
El gradiente de concentración desde el núcleo terrestre (prácticamente sin magnesio), pasando por el manto silicatado (25% de magnesio), hasta las rocas de la corteza demuestra cómo la diferenciación planetaria concentró los elementos más ligeros en las capas exteriores. El radio iónico del magnesio (0.72 Å) y su carga (+2) lo hacen especialmente adecuado para la coordinación octaédrica en los minerales silicatados.
El olivino, el mineral que contiene magnesio más abundante, se forma cuando los magmas ricos en magnesio cristalizan a temperaturas elevadas (1,200-1,800°C). Los principales yacimientos de olivino del complejo de Åheim, en Noruega, y de Buck Creek, en Carolina del Norte, proporcionan fuentes de magnesio de calidad industrial. Estos yacimientos se formaron a partir de intrusiones ultramáficas ricas en composiciones primitivas del manto.
Los depósitos evaporíticos representan otra fuente crucial de magnesio, especialmente la cuenca de Zechstein, bajo el norte de Europa, y la cuenca Pérmica, en Texas. Estos depósitos se formaron hace 250 millones de años, cuando cuencas marinas restringidas se evaporaron y concentraron el cloruro y el sulfato de magnesio hasta niveles de saturación. La extracción moderna del mar Muerto y del Gran Lago Salado continúa este proceso natural de concentración.
El agua de mar contiene 53 millones de toneladas de magnesio por kilómetro cúbico, mantenidas mediante complejos ciclos biogeoquímicos en los que intervienen los aportes fluviales, la circulación hidrotermal y la absorción biológica. Los sistemas hidrotermales de las dorsales oceánicas intercambian continuamente magnesio entre el agua de mar y las rocas basálticas calientes, manteniendo las concentraciones oceánicas de magnesio a lo largo del tiempo geológico.
Los organismos marinos utilizan ampliamente el magnesio en los procesos de biomineralización. Las algas coralinas y los foraminíferos incorporan magnesio en estructuras de carbonato de calcio, creando calcita con alto contenido de magnesio que registra la química de los océanos antiguos. Estos procesos biológicos eliminan cantidades significativas de magnesio del agua de mar y, al mismo tiempo, crean vastos depósitos de piedra caliza enriquecidos en magnesio.
El magnesio se forma mediante la combustión del carbono en estrellas masivas (>8 masas solares), cuando las temperaturas del núcleo superan los 600 millones de Kelvin. La principal vía de reacción implica la fusión de núcleos de carbono-12 para formar neón-20, que después captura partículas alfa para producir magnesio-24, el isótopo de magnesio más abundante (79% del magnesio natural).
Las supernovas de tipo II sintetizan magnesio explosivamente mediante procesos de combustión del oxígeno, en los que los núcleos de oxígeno-16 experimentan reacciones de fusión rápidas a temperaturas superiores a 1.5 mil millones de Kelvin. Estas explosiones estelares dispersan el magnesio por las galaxias y enriquecen el medio interestelar que forma generaciones posteriores de estrellas y planetas.
Las moléculas de clorofila contienen magnesio en su centro, por lo que la fotosíntesis sería imposible sin este elemento. Cada molécula de clorofila coordina un ion de magnesio con cuatro átomos de nitrógeno en la estructura de un anillo de porfirina, lo que permite absorber luz en longitudes de onda específicas (430 nm y 662 nm para la clorofila a).
La fisiología humana requiere 400-420 mg de magnesio al día para más de 300 reacciones enzimáticas, incluida la síntesis de ATP, la síntesis de proteínas y la contracción muscular. La deficiencia de magnesio afecta al 10-30% de la población mundial y provoca calambres musculares, latidos irregulares y un mayor riesgo de osteoporosis. Las verduras de hoja verde, los frutos secos y los cereales integrales proporcionan las fuentes alimentarias más ricas.
El proceso Pidgeon domina la producción mundial de magnesio y reduce la dolomita (CaMg(CO₃)₂) con ferrosilicio a 1,200°C en condiciones de vacío: 2MgO + 2CaO + FeSi → 2Mg + Ca₂SiO₄ + Fe. Este proceso, desarrollado en Canadá durante la Segunda Guerra Mundial, produce el 80% del magnesio metálico del mundo, principalmente en China, que representa el 87% de la producción mundial.
La extracción electrolítica del agua de mar proporciona una vía alternativa, especialmente en zonas con abundante electricidad barata. El proceso Dow extrae hidróxido de magnesio del agua de mar utilizando cal y después lo convierte en cloruro de magnesio para la electrólisis. Este método renovable podría proporcionar teóricamente una cantidad ilimitada de magnesio, ya que el agua de mar contiene reservas equivalentes a más de 4 mil millones de años de consumo al ritmo actual.
Manejo
Riesgo extremo de incendio: El magnesio metálico arde con una intensa luz blanca a 3,100°C, produciendo temperaturas suficientemente altas para fundir el acero. Los incendios de magnesio no pueden extinguirse con agua (que se descompone y forma hidrógeno explosivo), dióxido de carbono ni extintores químicos estándar. Utilice extintores de incendios de Clase D que contengan cloruro de sodio, grafito o polvos especializados para la supresión de incendios de magnesio.
Riesgos del polvo: El magnesio finamente dividido presenta graves riesgos de explosión, con una energía mínima de ignición de solo 40 milijulios. Las nubes de polvo de magnesio pueden explotar cuando las concentraciones superan 0.02 oz/ft³. Mantenga la humedad por encima del 65% para reducir la acumulación de electricidad estática y asegúrese de que todos los equipos que manipulen polvo de magnesio estén correctamente conectados a tierra.
Fiebre por humos metálicos: La inhalación de humos de óxido de magnesio causa fiebre por humos metálicos, con síntomas que incluyen escalofríos, fiebre, náuseas y dificultad para respirar, y que aparecen entre 4 y 12 horas después de la exposición. Aunque no causa daños permanentes, los síntomas pueden persistir durante 24-48 horas. El límite de exposición permisible de OSHA es de 15 mg/m³ para los humos de óxido de magnesio.
Protección respiratoria: Utilice respiradores aprobados por NIOSH con filtros P100 cuando pueda haber polvo o humos de magnesio. Proporcione ventilación por extracción local que mantenga velocidades de captura de 100-200 pies por minuto en los puntos de generación de polvo.
Nutriente esencial: Los adultos necesitan entre 400 y 420 mg diarios de magnesio para un funcionamiento fisiológico adecuado. Los síntomas de deficiencia incluyen calambres musculares, latidos cardíacos irregulares, cambios de personalidad y un mayor riesgo de osteoporosis. Sin embargo, una suplementación excesiva (>5,000 mg diarios) puede causar diarrea, náuseas y calambres abdominales.
Interacciones con medicamentos: Los suplementos de magnesio pueden interferir con la absorción de antibióticos (tetraciclina, quinolonas) y pueden potenciar los efectos de los medicamentos para la presión arterial. Consulte a profesionales de la salud antes de tomar suplementos de magnesio junto con medicamentos recetados.
Equipo de protección personal: Gafas de seguridad con protectores laterales, ropa resistente a las llamas y guantes de cuero para manipular magnesio sólido. Evite los tejidos sintéticos que puedan fundirse y adherirse a la piel durante incendios repentinos.
Requisitos de almacenamiento: Almacene el magnesio en áreas frescas y secas, alejado de oxidantes, ácidos y fuentes de agua. Utilice recipientes herméticos con desecantes para el polvo de magnesio. Mantenga las temperaturas de almacenamiento por debajo de 30°C para evitar la combustión espontánea de los polvos finos.
Control de la electricidad estática: Conecte a tierra todos los equipos, utilice recipientes conductores, mantenga la humedad relativa por encima del 65% y elimine las fuentes de ignición al manipular polvo de magnesio o mecanizar aleaciones de magnesio.
Incendios de magnesio: Evacue el área de inmediato, llame al departamento de bomberos y especifique "incendio de magnesio metálico", y no intente extinguirlo a menos que esté capacitado para utilizar los agentes extintores de Clase D adecuados. Deje que los incendios pequeños se consuman mientras protege los materiales circundantes con barreras térmicas.
Contacto con la piel o los ojos: Retire cuidadosamente las partículas de magnesio sin frotar (para evitar que se incrusten fragmentos), enjuague con abundante agua durante 15+ minutos y busque atención médica para cualquier quemadura o partícula metálica incrustada. Retire los lentes de contacto si puede hacerlo fácilmente.
Exposición por inhalación: Traslade inmediatamente a la persona afectada a un lugar con aire fresco, vigile la aparición tardía de síntomas de fiebre por humos metálicos, administre oxígeno suplementario si está disponible y solicite una evaluación médica en caso de exposiciones importantes. Los síntomas pueden no aparecer durante varias horas.
Ingestión: No provoque el vómito. Enjuague la boca con agua, administre pequeñas cantidades de agua si la persona está consciente y busque atención médica inmediata. Grandes cantidades de magnesio metálico pueden reaccionar con el ácido del estómago y producir gas hidrógeno.
Respuestas rápidas
Magnesio (symbol Mg) is element 12 on the periodic table, a metal alcalinotérreo 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.
[Ne] 3s², giving 3 occupied shells holding 2, 8, 2 electrons respectively.Magnesio melts at 923 K (649.9 °C) and boils at 1363 K (1089.9 °C).
The standard atomic weight of Magnesio is 24.305 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Magnesio has a density of 1.738 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of magnesio is about 1.7× heavier.
Magnesio 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.
Magnesio was discovered in 1755 by Joseph Black. It is named after magnesia, a district of Thessaly.
Magnesio makes up about 2.33% of the Earth's crust — one of the most abundant elements there is.