Struktura

Hořčík a jeho sloučeniny

Hořčík a jeho sloučeniny

Hořčík (Magnesium, Mg) je stříbřitý, lehký kov (hustota 1,738 g·cm–3), dobře kujný a tažný. Je šestým nejrozšířenějším prvkem zemské kůry. Nejvíce hořčíku je obsaženo v mořské vodě ve formě MgCl2.

Chemické vlastnosti hořčíku

Pro svou nižší reaktivitu nemusí být uchováván pod petrolejem jako kovy alkalických zemin. Na vzduchu se pasivuje vrstvičkou oxidu hořečnatého.

Zapálen na vzduchu hořčík shoří intenzivním, oslnivě bílým plamenem za vzniku oxidu MgO a nitridu hořečnatého Mg3N2

 Pozor! 
 Při hoření hořčíku vzniká také UV záření. Bez ochranných brýlí je nebezpečné se dívat přímo do plamene! 

2Mg + O2 → 2MgO
3Mg + N2 → Mg3N2

Hořící hořčík nelze hasit vodou, protože rozžhavený hořčík reaguje s vodou za vzniku hydroxidu hořečnatého a vývoje vodíku:
Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2

Video 

S neoxidujícími kyselinami reaguje za vzniku vodíku a hořečnaté soli:
Mg + 2 HCl + → H2 + MgCl2

Pozor! Při reakci s kyselinou dusičnou, která má oxidační účinky, se vodík nevyvíjí:
3 Mg + 8 HNO3 → 3 Mg(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

S halogeny hoří za vzniku halogenidů MgX2:
Mg + Cl2  →  MgCl2

V chemických reakcích tedy vystupuje jako silné redukční činidlo.

Hořčík reaguje také s organickými sloučeninami.
Významnou reakcí je tvorba tzv. Grignardových sloučenin (Grignardových činidel) reakcí s halogenderiváty uhlovodíků:

CH3–CH2Br + MgCH3–CH2MgBr (rekce probíhá v bezvodém prostředí, např. diethyletheru CH3CH2–O–CH2CH3)

Grignardova činidla jsou pro svou reaktivitu používána v syntézách organických sloučenin.

  

Obr. 1: Výroba hořčíku elektrolýzou taveniny MgCl2

Výroba hořčíku

Kovový hořčík se průmyslově vyrábí elektrolýzou taveniny bezvodého chloridu hořečnatého MgCl2 ve směsi s KCl, NaCl a CaCl2.
 

Chlorid draselný snižuje teplotu tavení chloridu hořečnatého, společně s NaCl zvyšuje elektrickou vodivost, CaCl2 zvyšuje hustotu elektrolytu. Hořčík se redukuje na železné katodě, na grafitové anodě se vyvíjí chlor. Roztavený hořčík plave na povrchu taveniny. Chlor se odvádí a používá jako chemická surovina například na výrobu chlorovodíku, plovoucí roztavený hořčík se sbírá z hladiny, bezvodý chlorid hořečnatý je neustále doplňován do elektrolyzéru. 

    

Použití hořčíku

 
Obr. 2: Blok motoru obsahuje slitinu hořčíku   
  • Vzhledem k nízké hustotě (1,74 g·cm–3), která je nižší než hustota hliníku (2,70 g·cm–3), je vhodným materiálem k výrobě slitin, které při třetinové hmotnosti výrobku dosahují stejné pevnosti jako ocel. Vzhledem k možnosti zpracovávání odléváním i obráběním jsou slitiny hořčíku výhodným konstrukčním materiálem v letectví a v automobilovém průmyslu. Například také populární automobil Volkswagen „Brouk“ má blok motoru odlitý z hořčíkové slitiny.
  • Obr. 3: Osvětlení z hořčíku a KClO4
    Slitiny hořčíku s vápníkem nebo zinkem se také používají k výrobě biodegradovatelných lékařských implantátů, např. šroubů k fixaci zlomenin.
     
  • Je zkoumána možnost využití hořčíku k bezpečnému skladování vodíku ve formě hydridu hořečnatého MgH2.
     
  • Intenzivního světelného efektu při reakci hořčíku s okysličovadlem, jako je například chlorečnan draselný nebo dusičnan barnatý, se používalo namísto fotografického blesku. Dodnes se tento způsob osvětlení používá ve speleologii při fotografování rozsáhlých podzemních prostor.
     
  • Vysoké teploty plamene při hoření hořčíku na vzduchu se využívá k zapálení jiných hořlavých směsí v pyrotechnice.

Významné sloučeniny hořčíku a jejich použití

Vodné roztoky solí hořčíku jsou bezbarvé, mezi barevné výjimky patří rozpustný žlutý chroman hořečnatý MgCrO4.

MgO – oxid hořečnatý

je bílá krystalická látka, která vzniká spalováním hořčíku 2 Mg + O2 → 2 MgO. Je hygroskopický, se vzdušnou vlhkostí pomalu reaguje na hydroxid hořečnatý MgO + H2O → Mg(OH)2.

Využívá se

  • v medicíně jako antacidum při pálení žáhy a překyselení žaludku a také jako laxativum,

  • jako vysoušedlo,

  • jako protipožární složka nehořlavých stavebních materiálů,

  • je používán sportovci pro zamezení pocení rukou (gymnasté, horolezci, …),

  • je rovněž složkou nátěrových hmot s vysokou bělostí, barvy obsahují více než 90 % MgO.
    ​  

 

Mg(OH)2 – hydroxid hořečnatý

je bílá ve vodě nerozpustná látka. Používá se 

  • v potravinářství pod označením E528 jako aditivum k úpravě kyselosti, jako zpevňující látka a zdroj hořčíku pro organismus,

  • v medicíně jako antacidum a projímadlo.

MgCl·6 H2O  – hexahydrát chloridu hořečnatého

bílá krystalická látka, dobře rozpustná ve vodě. Využívá se jako laxativum tzn. projímadlo.

MgI2 – jodid hořečnatý

je bílá krystalická látka, dobře rozpustná ve vodě. Používá se v lékařství při léčbě syfilidy.

MgSO4 · 7 H2O – heptahydrát síranu hořečnatého (hořká sůl, epsomit)

je obsažen v hořkých minerálních vodách, jako je např. šaratická kyselka. Využívá se jako laxativum.

Kvalitativní důkaz hořečnatých iontů se provádí přídavkem fosforečnanu sodného Na3PO4, v amoniakálním prostředí dojde k vyloučení sraženiny bílého NH4MgPO4.

 

Zdroje

  • BANÝR, Jiří a Renata HŘÍCHOVÁ. Základy anorganické chemie. Praha: Univerzita Karlova v Praze, 1981, 256 s. ISBN 60-69-81.
  • GAŽO, Ján a kol. Všeobecná a anorganická chémia. Bratislava: Alfa, 1981, 804 s. ISBN 63-557-81.
  • GREENWOOD; EARNSHAW. Chemie prvků. Praha: Informatorium, 1993, 793 s. ISBN 80-85427-38-9.
  • JURSÍK, František. Anorganická chemie kovů. Praha: Vysoká škola chemickotechnologická v Praze, 2002, 152 s. ISBN 80-7080-504-8

Obrázky

 

Kontrolní otázka

  1. Proč se při elektrolytické výrobě hořčíku zvyšuje hustota taveniny bezvodého MgCl2 přídavkem CaCl2?
  2. Na které z elektrod se při výrobě vyredukuje hořčík?

Úkol

  1. Napište rovnici chemické reakce, na jejímž základě se hydroxid hořečnatý používá jako léčivá látka v lécích značených jako antacida.
  2. Který prvek působí jako oxidační činidlo v uvedených reakcích hořčíku? Doplňte produkty reakcí:
    1. Mg + HCl →
    2. Mg + HNO3 →
Logolink