Magnesio

MAGNESIO

Il magnesio ha numero atomico 12 e di peso atomico 24,312. Venne isolato nel 1829 da Antoine Bussy. È un solido bianco argenteo, malleabile, ma poco duttile. Inalterabile in aria secca, si ossida in aria umida e brucia, se in nastro sottile, filo o polvere, con fiamma luminosissima dando l'ossido MgO. Si combina con gli alogeni e con l'azoto, decompone l'acqua bollente, riduce la maggior parte degli ossidi e si scioglie negli acidi.

Composti del magnesio

Il  suo ossido MgO è la magnesia. Il cloruro di magnesio MgCl₂ viene estratto dall'acqua marina o dalla carnallite (KCl - KBr - MgCl₂). A caldo si idrolizza dando idrossido e acido cloridrico; questa trasformazione avviene quando si distilla l'acqua marina.

Il solfato di magnesio è presente, come il cloruro, nell'acqua di mare e nell'acqua di talune sorgenti minerali. Il solfato eptaidrato è noto col nome di sale inglese, usato in medicina come purgante.

Con i solfati alcalini può dare sali doppi del tipo K₂Mg(SO₄)₂·6H₂O.

Il carbonato di magnesio MgCO₃ esiste in natura sotto forma di magnesite, mentre la dolomite è un carbonato doppio di calcio e magnesio (CaCO₃ - MgCO₃). Per sintesi da idrossido di magnesio e biossido di carbonio si prepara un idrocarbonato, detto 'magnesia alba'. Il carbonato riscaldato si decompone e dà la 'magnesia usta' MgO.

Caratteristiche dei sali di magnesio

Incolori in soluzione, sono caratterizzati da un sapore amaro. Per azione degli alcali e dei carbonati alcalini danno un precipitato di idrossido di magnesio; con fosfato di ammonio danno un precipitato cristallino di fosfato ammonicomagnesiaco NH₄MgPO₄·6H₂O.

Composti organici del magnesio

Si  conoscono alcuni composti organici del magnesio, corrispondenti alla formula RMgR, o alla formula RMgX (dove R è un residuo idrocarburico e X un alogeno). Essi si decompongono facilmente per azione degli agenti atmosferici e come tali non presentano alcun interesse pratico. Molto maggiore importanza hanno soluzioni dei composti organometallici del magnesio che si ottengono da un alogenuro RX per reazione con trucioli di magnesio in etere anidro: vengono chiamati reattivi di Grignard dal nome del loro scopritore.

Queste soluzioni contengono in equilibrio tra loro un miscuglio di tre composti RMgR, RMgX, XMgX, eventualmente solvatati con una o due molecole di etere. L'isolamento e la caratterizzazione di questi composti sono molto complessi, perciò si usano direttamente le loro soluzioni che possono essere considerate, agli effetti della reattività, come costituite essenzialmente dal composto RMgX. I Grignard danno quattro tipi di reazioni:

a)le sostanze acide e anche i composti che possiedono un atomo di idrogeno mobile li decompongono nell'idrocarburo RH e nell'ossialogenuro di magnesio.

Per es:

RMgX + HOH D RH + MgXOH

b) i composti organici che possiedono un atomo di alogeno sufficientemente mobile, ad es. il cloruro di allile, reagiscono con i Grignard eliminando il sale di magnesio e legando il residuo idrocarburico al carbonio che portava l'alogeno. Per es.:

RMgX + ClCH₂CH = CH₂ D RCH₂CH = CH₂ + MgXCl.

c)i magnesiaci si addizionano ai composti che contengono un gruppo carbonilico CO come le aldeidi, i chetoni, gli esteri degli acidi carbossilici, gli esteri dell'acido carbonico e il biossido di carbonio; così un'aldeide RCHO condensa con R'MgX dando il composto RCH(OMgX)R' che con l'acqua si decompone in MgXOH e alcool RCHOHR'. Parimenti il biossido di carbonio secco conduce a un sale misto RCOOMgX, che con un acido forte, ad es. HCI, si decompone in RCOOH e MgXCL.

d)si conoscono anche reazioni più complesse come quelle con i cloruri degli acidi, le aldeidi e i chetoni α e β non saturi, ecc.

Metallurgia

La preparazione industriale del magnesio si effettua mediante processi termochimici di riduzione nei quali si tratta l'ossido di magnesio, ottenuto per calcinazione della dolomite, al forno elettrico in presenza di riducenti, come il ferrosilicio. Il magnesio si ottiene sia sotto forma solida sublimata (processo Pidgeon e derivati) sia sotto forma liquida (processo Magnetherm). Il magnesio che si libera allo stato di vapore si condensa nella zona di testa del forno. Nel processo elettrolitico si ottiene in un primo tempo cloruro di magnesio anidro per clorurazione del minerale (magnesia, dolomite).Poi l'elettrolisi del cloruro fuso, a 700 °C circa, lascia il metallo alla superficie del bagno, verso il bacino che costituisce il catodo, mentre il cloro liberato viene ricuperato per il trattamento di clorurazione. Il magnesio preparato elettroliticamente viene successivamente raffinato per sublimazione e distillazione fuori del contatto dell'aria, sotto vuoto o in atmosfera di argon (processo Chaudron).

Farmacologia

Oltre agli ossidi i principali sali di magnesio adoperati in terapia sono: il cloruro, ad azione colagogo (facilitazione del deflusso della bile) e del quale alcuni sfrutterebbero un'asserita attività antineoplastica (azione contro i tumori); il solfato (sale di Epsom o sale inglese), purgativo; i silicati, naturali (come il talco) o no; il tiosolfato o iposolfito desensibilizzante nelle manifestazioni allergiche; il citrato, purgante insipido adoperato in genere sotto forma di limonata; l'idrocarbonato, o magnesia alba, antiacido.

Impieghi

L'affinità magnesio-ossigeno fa del magnesio un agente di riduzione e di depurazione. Sotto forma di cupromagnesio è impiegato in fonderia per la disossidazione dei bagni di rame e delle sue leghe: la rapidità della combustione che dà fiamma abbagliante viene sfruttata in fotografia (lampo al magnesio)

Mg + O₂ MgO

e in pirotecnica; non si hanno invece pericoli di incendio quando il magnesio è in pezzi e spezzoni di un certo spessore. Il magnesio è impiegato per la desolforazione dell'acciaio pronto da colare (addizione di polvere di magnesio-alluminio), e sotto forma di leghe magnesio-nichel o magnesio-rame, per la fabbricazione della ghisa sferoidale.

Trova impiego anche in campo militare grazie alla reazione:

Mg + 2H₂O Mg(OH)₂ + H₂ + Q

Con la quale, visto il rilascio di calore, si può scaldare il cibo dei soldati.

Leghe

Le leghe del magnesio costituiscono le leghe 'superleggere' (densità inferiore a 2). Per tale caratteristica sono impiegate nelle costruzioni aeronautiche per particolari di cui è indispensabile un peso ridotto. A parità di resistenza il loro peso è inferiore del 20% rispetto alle leghe di alluminio (leghe leggere). Le leghe di uso più frequente sono: magnesio-alluminio-zinco (electron), magnesio-alluminio-rame, magnesio-cerio o zirconio.

Le leghe di magnesio sono suscettibili di estrusione, laminazione, stampaggio; possono essere saldate (ad arco, in atmosfera di argo); sono facilmente lavorabili con utensili. Allo stato di getti da fonderia (pistoni, carter, ruote, ecc.), laminati, fucinati, trafilati, estrusi (eliche, lamierini per il rivestimento delle ali degli aerei), tali leghe possono essere sottoposte al trattamento di bonifica, con un lungo preriscaldamento prima della tempra per omogeneizzarne la struttura, allo scopo di ottenere un miglioramento delle caratteristiche meccaniche.