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

NH4+ NH3+H+

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 обра-зует гидрид магния

-2e

Mg0 + H20 Mg+2H2-.

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

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

Сущность производства сводится к следующему: при получении металли-ческого магния электролизом расплава хлорида магния в качестве побоч-ного продукта образуется хлор. Этот хлор используют для получения хло-рида титана (IV) TiCl4, который магнием восстанавливается до металли-ческого титана

-4e

Ti+4Cl4 + 2Mg0 Ti0+2Mg+2Cl2

Образовавшийся хлорид магния вновь используется для производства маг-ния и т.д. На основе этих реакций работают титаномагниевые комбинаты. Попутно с титаном и магнием получают при этом и другие продукты, та-кие, 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 окру-жающей среды от загрязнений.

4. Соединения магния.

Для аналитической химии магния имеют значение его труднорастворимые и особенно внутрикомплексные (бесцветные, окрашенные или флуорисцирую-щие) соединения. Поляризующая способность иона Mg2+ невысокая, а по величине кэффициента поляризации, характеризующего количественно де-формируемость иона, магний уступает большинству металлов. Поэтому комплексные соединения магния сравнительно малоустойчивы и образуются, как правило, только в щелочной среде. Тем не менее, они имеют чрезвы-чайно важное значение для аналитической химии магния. Меньшая устойчи-вость некоторых комплексных соединений магния, по сравнению с комплек-сами 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. На-несенный 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

MgO образуется при прокаливании гидроокиси и многих других соединений магния. Окись магния плавится при 2800оС, растворимость ее в во-де составляет 0,00062 г/100 г при 20оС. Аморфная окись магния, полученная прокаливанием соединений магния при низких температу-рах, гигроскопична, легко поглощает из воздуха влагу и углекислый газ с образованием основных карбонатов; хорошо растворяется в кислотах и в солях аммония. При прокаливании до 1000оС и выше образуется кристаллическая окись магния (кубическая сингония), которая теряет способность поглощать влагу и растворяться в кислотах. По литературным данным, прокаленная при 1000оС окись магния не меняет своего веса, если даже оставить на один час на воздухе. Все же желательно ох-лаждать окись магния при весовых определениях в эксикаторе и взвеши-вать по возможности быстро.

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

Карбонат магния (MgCO3) - бесцветное кристаллическое вещество, труднораствори-мое в воде - растворимость его 0,0094 г/100г при 18оС. Карбонат из водных растворов выделяется лишь в присутствии большого избытка ок-сида 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 900-1000оС разлагается с образованием окиси магния. При пропускании уг-лекислого 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 расп-ространенное природное соединение магния, образует огромные залежи, в которых минерал часто бывает окрашен примесями в более или менее тем-ные 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 конверте-ров 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:

Mg + H2SO4 = MgSO4+H2

MgSO4, в отличии от труднорастворимых сульфатов щелочноземельных металлов легко растворим в воде; растворимость 36,6 г MgSO4/100 г при 18оС. 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 320-300оС. Безводный MgSO4 при температуре 1100-1200оС частично разлагается на MgO, SO2 и O2. Кизерит встречается в природе в виде приме-сей в месторождениях калийных солей и карналлита. Интересно, что нес-мотря на значительную растворимость сульфата магния, кизерит очень мед-ленно переходит в раствор. Поэтому при выщелачивании калийных солей остается в осадке в виде похожей на песок массы, которую перерабатыва-ют в горькую соль. Горькая соль MgSO4*7H2O в природе содержится в оса-дочных породах, остающихся после высыхания озер, а также кристаллизу-ется из вод минеральных источников. На воздухе постепенно выветривает-ся. 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 25оС показывает степень гидролиза 0,0047%.

Гидроокись магния

2MgO+2H2O=2Mg(OH)2 выделяется при действии щелочей на растворы солей магния в виде объемистого студенистого осадка. Гидроо-кись магния - слабое основание, легко растворяется в кислотах, из воз-духа поглощает углекислый газ. Растворимость ее в воде зависит от степени старения, для свежеосажденной гидроокиси магния составляет 7,0*10 -4 моль/л.

Хлорид магния

-2е

Из органических кислот большое значение имеют аминополикарбоновые кис-лоты - комплексоны, особенно комплексон III. Прочность комплексоната магния значительно ниже, чем комплексонатов почти всех остальных ме-таллов.

Окрашенные соединения магния с органическими реагентами.

Для аналитической химии магния большое значение имеют окрашенные соеди-нения его с органическими реагентами, используемые в качестве комплек-сонометрических индикаторов, для фотометрического определения и для обнаружения магния. Ион магния не обладает хромофорным действием, поэ-тому цветные реакции дают только соединения его с окрашенными органи-ческими реагентами. Из них наиболее важны азосоединения, меньшее зна-чение имеют трифенилметановые красители и соединения других классов.

соединения магния с азокрасителями.

При взаимодействии магния с некоторыми азокрасителями образуются интен-сивно окрашенные внутрикомплексные соединения. Саввин и Петрова изучи-ли цветные реакции магния с азосоединениями на основе хромотропной кислоты. Некоторые из них с магнием дают интенсивно окрашенные комп-лексы, пригодные для фотометрического определения магния. Диль и Эл-лингбоэ изучили образование магнием окрашенных соединений с 26 моноа-зосоединениями с целью использования их в качестве индикаторов для комплексонометрического определения магния.

К магнийорганическим относят химические соединения, в которых атом углерода непосредственно связан с атомом магния. Они представляют отдельный очень важный класс соеди-нений магния. С их помощью химики синтезировали огромное количество органических соединений: лекарственных препаратов, витаминов, душистых веществ и т.д. История металлоорганических соединений началась в 1849 г, когда молодой английский химик Франкланд получил вещество, в кото-ром атом углерода был непосредственно связан с цинком. Своей способ-ностью вступать во все возможные реакции они сразу же привлекли внима-ние химиков. Однако их чрезвычайная активность, например, они мгновен-но самовоспламенялись на воздухе, сильно затрудняла работу с этими ве-ществами. В 1899 г французский ученый Ф.Барбье предложил заменить цинк на магний, обнаружив, что в присутствии диэтилового, "серного" эфира магний легко вступает в те же реакции, что и цинк.

Магнийорганические соединения оказались значительно эффективнее цин-ко-органических, менее опасными в обращении и получили широкое расп-ространение. Особая заслуга в их исследовании и внедрении в лаборатор-ную практику принадлежит выдающемуся французскому химику В.Гриньяру. В 1900г он усовершенствовал метод синтеза, предложив разделить реакцию на две стадии: 1 - образование смешанного магнийорганического соединения в эфирной среде:

CH3Cl+Mg CH3MgCl

R1X+Mg RMgX, где R - углеводородный радикал, а Х - галоген; 2 - взаимодействие RMgX с соединением, содержащим карбонильную группу, приводит к образованию новой углерод-углеродной связи. Реакции такого типа получили название по имени автора открытия - "реакции Гриньяра". За эти работы В.Гриньяр был удостоен в 1912г Нобелевской премии. Магнийорганические галогениды нашли широкое применение в органическом синтезе. С их помощью можно получать соединения различных классов -спирты, альдегиды, кетоны, эфиры, органические кислоты и т.д. Сам В.Гриньяр писал 1926г так: "Подобно хорошо настроенной скрипке, магни-йорганические соединения под опытными пальцами могут дать звучание все новым неожиданным и более гармоничным аккордам". Использование магнийор-ганических соединений позволило получить органические производные мно-гих элементов и привело к развитию целого направления - химии элемен-тоорганических соединений, успешно развиваемое в нашей стране школой академика А.Н. Несмеянова.

Страницы: 1, 2, 3, 4