Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Химические свойства магния довольно своеобразны. Он легко отнимает кислород и хлор у большинства элементов, не боится едких щелочей, со­ды, керосина, бензина и минеральных масел. С холодной водой магний почти не взаимодействует, но при нагревании разлагает ее с выделением водорода. В этом отношении он занимает промежуточное положение между бериллием, который вообще с водой не реагирует и кальцием, легко с ней взаимодействующим. Особенно интенсивно идет реакция с водяным паром, нагретым выше 380 ^оС:

_-2e

M g⁰(тв)+H₂⁺O(газ) Mg⁺²O(тв)+H₂⁰ (газ).

Поскольку продуктом этой реакции является водород ясно, что тушение горящего магния водой недопустимо: может произойти образование гремучей смеси водорода с кислородом и взрыв. Нельзя потушить горящий магний и углекислым газом: магний восстанавливает его до свободного углерода _-4е

2 Mg⁰ + C⁺⁴O₂ 2Mg⁺²O+C⁰,

Прекратить к горящему магнию доступ кислорода можно засыпав его пес­ком, хотя и с оксидом кремния (IV) магний взаимодействует, но со зна­чительно меньшим выделением теплоты:

_-4е

2Mg⁰ + Si⁺⁴O₂=2Mg⁺²O+Si⁰

этим и определяется возможность использования песка для тушения крем­ния. Опасность возгорания магния при интенсивном нагреве одна из при­чин, по которым его использование как технического материала ограниче­на.

В электрохимическом ряду напряжений магний стоит значительно левее во­дорода и активно реагирует с разбавленными кислотами с образованием солей. В этих реакциях есть у магния особенности. Он не растворяется во фтороводородной, концентрированной серной и в смеси серной и в смеси азотной кислот, растворяющей другие металлы почти столь же эффективно, как "царская водка" (смесь HCl и HNO₃). Устойчивость магния к растворе­нию во фтороводородной кислоте объясняется просто: поверхность магния покрывается нерастворимой во фтороводородной кислоте пленкой фторида магния MgF₂. Устойчивость магния к достаточно концентрированной серной кислоте и смеси ее с азотной кислотой объяснить сложнее, хотя и в этом случае причина кроется в пассивации поверхности магния. С растворами щелочей и гидроксида аммония магний практически не взаимодействует. А вот с растворами аммонийных солей реакция хотя и медленно, но происхо­дит:

2NH⁺₄+Mg=Mg²⁺ + 2NH₃ + H₂

Удивительного в этой реакции нет. Эта реакция та же по существу, что и реакция вытеснения металлами водорода из кислот. В одном из определе­ний кислотой называют вещество, диссоциирующее с образованием ионов водорода. Именно так может диссоциировать и ион NH4:

N H₄⁺ NH₃+H⁺

Реакция же

_-2e

Mg⁰ + 2HCl=Mg⁺²Cl₂+H⁰₂

2 H⁺+Mg Mg²⁺ + H⁰₂

При нагревании магния в атмосфере галогенов происходит воспламенение и образование галоидных солей.

_-2e

Mg + Cl₂⁰ Mg⁺²+Cl₂^-

Причина воспламенения - очень большое тепловыделение, как и в случае реакции магния с кислородом. Так при образовании 1 моль хлорида магния из магния и хлора выделяется 642 КДж. При нагревании магний соединяется с серой (MgS), и с азотом (Mg₃N₂). При повышенном давлении и нагревании с водородом магний обра­зует гидрид магния

_-2e

M g⁰ + H₂⁰ Mg⁺²H₂^-.

Большое сродство магния к хлору позволило создать новое металлургичес­кое производство - "магниетермию" - получение металлов в результате реакции

MeCln+0,5nMg=Me+0,5nMgCl₂

этим методом получают металлы, играющие очень важную роль в современ­ной технике - цирконий, хром, торий, бериллий. Легкий и прочный "ме­талл космической эры" - титан практически весь получают таким способом.

Сущность производства сводится к следующему: при получении металли­ческого магния электролизом расплава хлорида магния в качестве побоч­ного продукта образуется хлор. Этот хлор используют для получения хло­рида титана (IV) TiCl₄, который магнием восстанавливается до металли­ческого титана

_-4e

T i⁺⁴Cl₄ + 2Mg⁰ Ti⁰+2Mg⁺²Cl₂

Образовавшийся хлорид магния вновь используется для производства маг­ния и т.д. На основе этих реакций работают титаномагниевые комбинаты. Попутно с титаном и магнием получают при этом и другие продукты, та­кие, как бертолетову соль KClO₃, хлор, бром и изделия - фибролитовые и ксилитовые плиты, о которых будет сказано ниже. В таком комплексном производстве степень использования сырья, рентабельность производства высока, а масса отходов не велика, что особенно важно для охраны окру­жающей среды от загрязнений.

4. Соединения магния.

Для аналитической химии магния имеют значение его труднорастворимые и особенно внутрикомплексные (бесцветные, окрашенные или флуорисцирую­щие) соединения. Поляризующая способность иона Mg²⁺ невысокая, а по величине кэффициента 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 чрезвы­чайно 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.

4.1. Неорганические соединения магния.

Важнейшие соединения магния: оксид, гидроксид и соли магния.

Оксид магния - MgO хорошо знаком тем, кто занимается гимнастикой. На­несенный на ладони порошок оксида магния (магнезии) предохраняет спортсмена от опасности сорваться с гимнастического снаряда (например перекладины).

Оксид магния - легкий, рыхлый порошок белого цвета, легко связывающий воду. На этом и основано его применение гимнастами.

_-4е

2 Mg⁰ + C⁺⁴O₂ 2Mg⁺²O^- + C⁰

_{-4е t}

2 Mg⁰ + O₂⁰ 2Mg⁺²O^-2

MgO образуется при прокаливании гидроокиси и многих других соединений магния. Окись магния плавится при 2800^оС, растворимость ее в во­де составляет 0,00062 г/100 г при 20^оС. 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 прокаливании до 1000^оС и выше образуется кристаллическая окись магния (кубическая сингония), которая теряет способность поглощать влагу и растворяться в кислотах. По литературным данным, прокаленная при 1000^оС окись магния не меняет своего веса, если даже оставить на один час на воздухе. Все же желательно ох­лаждать окись магния при весовых определениях в эксикаторе и взвеши­вать по возможности быстро.

Оксид магния встречается в природе в виде минерала периклаза. Получае­мый прокаливанием природного магнезита оксид магния является исходным продуктом и для получения самого магния, и для получения искусственных строительных материалов ("ксилолит"). В основе ксилолита лежит магне­зиальный цемент, получаемый смешиванием прокаленного оксида магния с 30% раствором хлорида магния. Образование полимерной структуры из ато­мов магния, связанных в цепь -O-Mg-O-Mg-O-, приводит к тому, что смесь через несколько часов образует белую, очень прочную и легко полирующу­юся массу. При изготовлении ксилолита к смеси примешивают древесные опилки и другие наполнители. Ксилолитовые плиты используют для покры­тия полов.

Карбонат магния (MgCO₃) - бесцветное кристаллическое вещество, труднораствори­мое в воде - растворимость его 0,0094 г/100г при 18^оС. Карбонат из водных растворов выделяется лишь в присутствии большого избытка ок­сида углерода (IV) CO₂; обычно образуются основные карбонаты. Из них основной карбонат 3MgCO₃*Mg(OH)₂*3H₂O - соединение, труднорастворимое в воде (0,04 г/100г), но растворимое в солях аммония. При 900-1000^оС разлагается с образованием окиси магния. При пропускании уг­лекислого газа через водную взвесь карбоната магния происходит его растворение, благодаря образованию кислой соли (гидрокарбоната).

MgCO₃+CO₂+H₂O Mg(HCO₃)₂

Двойной карбонат магния и кальция MgCO₃*CaCO₃ - доломит - самое расп­ространенное природное соединение магния, образует огромные залежи, в которых минерал часто бывает окрашен примесями в более или менее тем­ные цвета. Карбонаты магния - магнезит и доломит широко применяют для изготовления огнеупорных материалов путем обжига их до оксидов. Такие материалы идут, например, на обкладку внутренней поверхности конверте­ров для производства стали. Полуобожженный доломит - смесь MgO и CaCO₃ используют для изготовления строительных плит и в качестве добавки в почву и воду для уменьшения их кислотности.

Искусственно приготовленный основной карбонат магния является исходным материалом для приготовления других соединений магния, он растворяется в кислотах гораздо быстрее, чем магнезит. Кроме того, его применяют как составную часть пудры, зубных порошков, а так же как наполнитель в производстве красок, бумаги и резины.

Сульфат магния MgSo₄

Из кислот магний выделяет водород:

M g + H₂SO₄ = MgSO₄+H₂

MgSO₄, в отличии от труднорастворимых сульфатов щелочноземельных металлов легко растворим в воде; растворимость 36,6 г MgSO₄/100 г при 18^оС. Образует кристаллогидраты с 1,2,3,5,6,7 и 12 молекулами воды,из которых важнейшими являются моногидрат (кизерит) и гептагидрат (горькая соль). Кизерит MgSO₄ * H₂O обезвоживается при 320-300^оС. Безводный MgSO₄ при температуре 1100-1200^оС частично разлагается на MgO, SO₂ и O₂. Кизерит встречается в природе в виде приме­сей в месторождениях калийных солей и карналлита. Интересно, что нес­мотря на значительную растворимость сульфата магния, кизерит очень мед­ленно переходит в раствор. Поэтому при выщелачивании калийных солей остается в осадке в виде похожей на песок массы, которую перерабатыва­ют в горькую соль. Горькая соль MgSO₄*7H₂O в природе содержится в оса­дочных породах, остающихся после высыхания озер, а также кристаллизу­ется из вод минеральных источников. На воздухе постепенно выветривает­ся. Применяется для пропитки марли с целью снижения ее горючести, как наполнитель в производстве бумаги и в медицине - как слабительное. Сульфат магния гидролизуется очень слабо: 0,2N раствор его при 25^оС показывает степень гидролиза 0,0047%.

Перхлорат магния

Mg(ClO₄)₂ - "ангидрон", дает гидраты с 2,4,6 молекулами воды. Раство­римость в воде 99,6 г/100г при 25^оС. Безводный перхлорат магния очень сильно поглощает влагу; выше 250^оС он разлагается. Ис­пользуется как осушитель органических веществ и газов.

Характеристики

Список файлов реферата