Magnesio - Mg

Magnesio: caratteristiche, composti, utilizzo e metodo di produzione del Magnesio

Il magnesio fu ottenuto per la prima volta allo stato elementare nel 1808 da Bussy. È un elemento molto abbondante in natura dove non si rinviene mai libero ma in composti corrispondenti al suo stato di ossidazione +2. Costituisce circa il 2,3% della crosta terrestre. È presente in quasi tutte le rocce sotto forma di carbonati, ossidi, silicati, solfati e cloruri; i suoi minerali più importanti sono: la dolomite MgCO3·CaCO3, i cui giacimenti costituiscono intere catene di montagne; la magnesite MgCO3; la carnallite KCl·MgCl2·6H2O e altri. Il magnesio è inoltre contenuto nei terreni e nelle acque; in particolare quelle marine costituiscono una delle fonti principali per la sua estrazione, poiché ne contengono in media lo 0,13% in peso (come ione Mg2+), tenore inferiore solo a quello del cloro e del sodio.

Allo stato elementare il magnesio è un solido bianco-argenteo nelle superfici tagliate di fresco, leggero, abbastanza malleabile; in rapporto al peso presenta ottimi valori di molte proprietà meccaniche. Appartiene alla famiglia dei metalli alcalino-terrosi ed è pertanto un elemento fortemente elettropositivo, reattivo, che si comporta generalmente da energico riducente, tendendo allo stato di ossidazione +2. Tuttavia il metallo si ossida solo molto lentamente all'aria (anche se umida), in seguito alla formazione di un film superficiale protettivo di ossido (o di idrossido se è presente umidità); solo a temperature vicine a 600 °C brucia all'aria, con una notevole liberazione di energia sotto forma di calore e luce.

Mentre si discioglie molto rapidamente a freddo negli acidi anche diluiti sviluppando idrogeno, il magnesio, nonostante la sua posizione nella serie dei potenziali standard di riduzione, reagisce solo molto lentamente con acqua distillata e priva di CO2 (a causa della formazione di un film protettivo di idrossido); inoltre non viene attaccato dalle soluzioni alcaline diluite.

A temperature intorno a quella di fusione il magnesio reagisce con molti non-metalli (compreso l'azoto con il quale forma il nitruro Mg3N2), e può ridurre a metallo ossidi, solfuri e alogenuri di altri metalli meno elettropositivi.

Magnesio: composti

Il magnesio forma composti stabili (con formazione di legame ionico) solo nello stato di ossidazione +2. In soluzioni di solventi polari lo ione Mg2+, dato l'elevato rapporto carica/raggio, è di norma fortemente solvatato; in acqua l'idratazione porta alla formazione di ioni complessi del tipo [Mg(H2O)6]2+.

L'ossido di magnesio MgO, noto con il nome di magnesia, polvere bianca usata nella fabbricazione di refrattari e in terapia come antiacido.

L'idrossido di magnesio Mg(OH)2, poco solubile e di bassa alcalinità, usato come antiacido, lassativo e nella produzione industriale dell'ossido di magnesio e del magnesio metallico.

Il cloruro di magnesio MgCl2, composto fortemente igroscopico e molto solubile in acqua e alcoli, che si prepara industrialmente per reazione dell'ossido di magnesio con cloro e carbone ed è impiegato,oltre che come intermedio nella preparazione del magnesio metallico, anche nella fabbricazione di cementi refrattari.

Il solfato di magnesio MgSO4, usato come purgante (sale inglese) oltre che nelle industrie tessili e in quelle della carta (come mordente).

Il carbonato di magnesio MgCO3 (magnesite), usato per materiali refrattari.

Il perclorato di magnesio Mg(ClO4)2, che anidro è una sostanza estremamente igroscopica ed è un disidratante efficace per i gas.

Tra i diversi tipi di composti metallorganici del magnesio, hanno particolare importanza gli alogenuri di alchil- o arilmagnesio, quali p.e. il bromuro di etil-magnesio (C2H5MgBr), impiegati per la preparazione di numerosi composti organici (reattivi di Grignard).

Magnesio: utilizzo

In passato il magnesio veniva utilizzato nella  fotografia come flash fotografico (lampo al magnesio), mentre attualmente viene impiegato nella fabbicazione di miscele pirotecniche, bombe incendiarie e leghe superleggere a base di alluminio. Queste leghe grazie alle loro ottime caratteristiche meccaniche e di resistenza alla corrosione, trovano impiego nel campo aeronautico, automobilistico e ferroviario. Infine il magnesio è usato anche nella produzione di prodotti farmaceutici e di cementi.

Magnesio: metodo di produzione

I processi maggiormente impiegati per la produzione di magnesio metallico si basano sulla riduzione elettrolitica del cloruro allo stato fuso, che a sua volta si ricava dall'acqua di mare trattata con idrossido di calcio; si può anche operare la riduzione termica dell'ossido. Con qualunque processo venga ottenuto, il magnesio è notevolmente impuro, e deve essere purificato tramite rifusione in presenza di cloruri e fluoruri di metalli alcalini e alcalino-terrosi che agiscono da solubilizzanti delle impurezze; in tal modo queste si raccolgono sul fondo del crogiuolo e possono essere eliminate. Il magnesio così ottenuto ha un titolo intorno a 99,9%; per taluni impieghi può risultare necessaria una ulteriore purificazione mediante sublimazione sotto vuoto, che permette di raggiungere un titolo di 99,98% circa.