В.Н. Тихонов - Аналитическая химия Магния, страница 2

Беляеву за некоторые замечания по физическим методам определения магния. В. Н, Тихонов 1'лава 7 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАГНИЯ И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Магний — один из самых распространенных в земной коре элементов, по распространенности занимает шестое место после кислорода, кремния, алюминия, железа и кальция.

Содержание магния в литосфере, по А. 11. Виноградову, составляет 2,10',4 [75, 373[, В природе магний встречается всключительпо в виде соединений и входит в состав многих минералов: карбонатов, силикатов и др. Важнейшими являются следующие минералы: магнезит МнСО„доломит МЯСО» СаСО» карначлит МяС1« [СС1 6Н,О, бруцит Мя(ОН)„кизерит МяЬО„эпсонит Мя80« 7Й,О, каинит МЕ80« КС1 ЗН,О, оливин (Мд, Ре)»[8104[, серпентин Н«МЕ»81»О». Металлический магний впервые был получен А. Бюсси в 1828 г. Важнейшим способом получения металлического магния служит электролиз расплавленного карналлита или хлорида магния. Металлический магний имеет важное значение для народного хозяйства. Он идет на изготовление сверхлегких магниевых сплавов, применяемых главным образом в авиации и ракетной технике, а также входит как легирующий компонент в алюминиевые сплавы. Магний применяют в качестве восстановителя при магниетермическом получении металлов (титана, циркония и др,), в производстве высокопрочного «магниевого» чугуна с включенным графитом, Большое значение имеют многие соединения магния: окись, карбонат, сульфат и другие, используемые при изготовлении огне- упоров, цементов и прочих строительных материалов.

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАГНИЯ Магний — серебристо-белый блестящий металл, сравнительно мягкий и пластичный, хороший проводник тепла н электричества. Его кристаллическая решетка отяосится к гексагопальной системе а = 3,2028 А, с = 6,1998 А. Пиксе приводятся некоторые физиче- ские константы магния (201, 358]: Природный магний состоит из трех стабильных изотопов: елМК (78 6%) тзМК (10 11%) и УеМК (11 29%) (350, 373].

Искусственно получены радиоактивные изотопы с массами 23, 27 и 28 (табл. 1). Таблица 1 Пгвион ЯОИУРагигие Характер излучения Изотоп Реяялия получения изотопа Мд (р, р2я) Ие (р, я); Ый (7, я) С ()з(, Зр); Ыя (д, р); Ыд (я, 7); А! (,, р); А! (Т, гНе) Ыд (и, 2р); щ(7, 2р) 0,13 сек. Н,9 оек. 9,5 инн. гзм зз113 3 яу13 21,3 часа Атомный радиус, А 1'еднус иона Ыйз', А Энергия ионизации, гг, для Мкг Мд+ . для Ыкл Мкз" Плотность (20' С), г/гмз Температура плавления, 'С . Темяератури нияения, 'С Теплота плавления, кал/г атом Удельная теялоемкооть (20' С), кал,'г град .

Теплопроводность (20' С), кал/гм ггк град Удельное электрическое сопротивление (20' С), ом гм Поперечное сечение гехвате тепловых нейтронов, барк Радиоактивные изотопы магния 1350, 373] 1,60 0,71 7,61 15,03 1,739 651 1107 2100 0,243 0,37 4,5 10 г 0 059 Мрете]т. При 400 — 500' С в атмосфере водорода образует гидрид МКНт. При нагревании магний взаимодействует с галогенами с образованием галогенидов. При 500 — 600' С с серой дает сульфнд М88.

При высокой температуре образует карбиды МКСт и МЫС„ снлициды МКВ! и Мдз8(„фосфид МК Р . Нормальный электродный потенциал магния в кислой среде равен — 2,37 в, в щелочной — 2,69 в. Являясь сильным восстановителем, магний может вытеснять большинство металлов из их солей, водород — нз воды и кислот. Холодная вода на магний почти не действует, нагретая до кипения медленно реагирует с магнием с выделением водорода. В разбавленных кислотах магний растворяется уже на холоду.

Во фтористоводородной кислоте нерастворим вследствие образования пленки из труднорастворимого в воде фторнда МКРи; в концентрированной серной кислоте почти не- растворим. Магний легко растворяется при действии растворов солей аммония. Растворы щелочей на него не действуют.

СОКДИНКНИЯ МЛГЕ1ИЯ Для аналитической химии магния имеют значение его трудно- растворимые и особенно внутрикомплексные (бесцветные, окрашенные нлн флуоресцнрующие) соединения. Полярнзующая способность иона Мбз+ невысокая, а по величине коэффициента поляризации, характеризующего количественно деформируемость иона, магний уступает большинству металлов. Поэтому комплексные соединения магния сравнительно малоустойчивы и образуются, как правило, только в щелочной среде, Тем не'менее они имеют чреавычайно важное значение для аналитической химии магния.

Меньшая устойчивость некоторых комплексных соединений магния по сравнению с комплексами других металлов иногда используется для маскирования последних при определении магния титриметрическими, фотометрическими и другими методами. Магний расположен в главной подгруппе второй группы периодической системы элементов Д. И.

Менделеева. Порядковый номер его 12, атомный вес 24,312. Электронная конфигурация атома. магния в невозбужденном состоянии 1кз2лзрг3гз( валентными являются электроны наружного слоя, в соответствии с этим магний проявляет валентность 2+. В тесной связи со строением электронных оболочек атома магния находится его реакционная способность. Из-за наличия на внешней оболочке только двух электронов атом магния склонен легко отдавать их для получения устойчивой восьмиэлектронпой конфигурации; поэтому магний в химич,оком отношении очень активен. На воздухе магний окисляется, но образующаяся при атом окисная пленка предохраняет металл от дальнейшего окисления.

При нагревании до 600 — 650' С магний сгорает с образованием окиси магния МИО и частично ингрида Неорганические соединения магния О к и сь м а г н и я МКО образуется при прокаливании гидро- окиси и многих других соединений магния. Окись магния плавится при 2800' С, растворимость ее в воде составляет 0,00062 г! !100 г при 20' С (201], Аморфная окись магния, полученная прокаливанием соединений магния при низких температурах, гигроскопична, легко поглощает из воздуха влагу и углекислый газ с образованием основных карбонатов; хорошо растворяется в кислотах и в солях аммония. При прокалнвании до 1000' С и выше образуется кристаллическая окись магния (кубическая сингония), которая теряет способность поглощать влагу и растворяться в кислотах. По литературным данныи [913], прокаленная при 1000'С окись магния не меняет своего веса, если даже оставить на один час на воздухе, Все же желательно охлаждать окись магния при весовых определениях в зксикаторе и взвешивать по возможности быстро.

Гидроокись магния Мя(ОН) выделяется при действии щелочей на растворы солей магния в виде объемистого студенистого осадка. Гидроокнсь магния — слабое основание, легко растворяется в кислотах, из воздуха поглощает углекислый гач. Растворимость ее в воде зависит от степени старения, для свежеосаждепной гидроокиси магния составляет 7,0 10 4 моль/л, для подвергшейся сильному старению 1,61 ° 10 ' мель/л при 18' С [735].

Произведение растворимости Мд (ОН), составлнет 0,55 10 " прн 25' С [854]. При прокаливании Мя (ОН), постепенно переходит в МяО; последние следы воды из Мя (ОН), удаляются с большим трудом. При 1000' С Мя (ОН), обезвоясивается полностью в течение 1 часа [709]. Х л о р и д м а г н н я образует гндраты с 1, 2, 4 и 6 молекулами воды. Растворимость его в воде 54,5 г/100 г ври 20' С (в расчете на безводную соль). Безводный хлорид очень гигроскопичен; в воде гидролизуется мало, при 100' С для 0,152 А7 раствора МяС)а степень гидролнза составляет 0,0027% [883]. Значение рН раствора, содержащего 43 г Ы8С)э в 100 мл, равно 4,49 [1131].

Хлорнд магния с хлоридами щелочных металлов образует двойные соли, важнейшая из ~их — карналлнт МяС1э КС1 6НэО. Длянитрата магния известпыгидратыс2,6и9аюлекулами воды. Растворимость Мя (ХОа)в 6Н,О в воде при 25' С составляет 75 г/100 г, для Мя (гХОа)а.9НааО при 25' С вЂ” 50,6 г/100 г. П е р х л о р а т м а г н и я дает гидраты с 2, 4 и 6 молекуламн воды. Растворимость Мд (С10,)а в воде 99,6 г/100 г прн 25'С [1270], Безводный перхлорат магния очень сильно поглощает влагу; выше 250' С он разлагается. С у л ь ф а т м а г н и я — хорошо растворимое в воде соединение; растворимость 35,6 г МяЯО,/100 г при 18' С Ц076!. Образует кристаллогидраты с 1, 2, 3, 5, 6, 7 и 12 молекулами воды. Прн комнатной температуре из водных растворов кристаллизуется МяЯОа 7НтО, выше 48' С вЂ” М«ЯОа 6НэО, при 161 — 169' С все гидраты превращаются в МяЯО, ° Н,О.