Quelltext der Seite Magnesium – chemie-schule.de

{{Infobox Chemisches Element
<!--- Periodensystem --->
| Name=Magnesium
| Symbol = Mg
| Ordnungszahl = 12
| Massenzahl = 24
| Serie = Em
| Gruppe = 2
| Periode = 3
| Block= s
| Hauptquelle = <ref>Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus [http://www.webelements.com/magnesium/ www.webelements.com (Magnesium)] entnommen.</ref>
<!--- Allgemein --->
| CAS = 7439-95-4
| Aussehen = silbrig weiß
| Massenanteil = 1,94 %<ref name="Harry H. Binder">Harry H. Binder: ''Lexikon der chemischen Elemente.'', S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.</ref>
<!--- Atomar --->
| Atommasse= 24,305
| Atomradius= 150
| AtomradiusBerechnet= 145
| KovalenterRadius= 141
| VanDerWaalsRadius= 173
| Elektronenkonfiguration= &#x5B;[[Neon|Ne]]&#x5D; 3[[S-Orbital|s]]<sup>2</sup>
| Austrittsarbeit= 3,66 [[Elektronenvolt|eV]]<ref>Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: ''[[Bergmann-Schaefer Lehrbuch der Experimentalphysik|Lehrbuch der Experimentalphysik,]] Band 6: Festkörper''. 2. Auflage, Walter de Gruyter, 2005, ISBN 978-3-11-017485-4, S.&nbsp;361.</ref>
| Ionisierungsenergie_1= 737,7
| Ionisierungsenergie_2= 1450,7
<!--- Physikalisch --->
| Aggregatzustand= fest
| Magnetismus= [[Paramagnetismus|paramagnetisch]] ([[Magnetische Suszeptibilität|<math>\chi_{m}</math>]] = 1,2 · 10<sup>−5</sup>)<ref name="CRC">David R. Lide: ''[[CRC Handbook of Chemistry and Physics]]: A ready-reference book of chemical and physical data'', 90. Aufl., CRC Taylor & Francis, Boca Raton Fla. 2009, ISBN 978-1-4200-9084-0, Section 4, S.&nbsp;4-142 bis 4-147. Die Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.</ref>
| Modifikationen= 
| Kristallstruktur= [[Hexagonales Kristallsystem|hexagonal]]
| Dichte= 1,738 g/cm<sup>3</sup> (20 [[Grad Celsius|°C]])<ref name=Greenwood>N. N. Greenwood und A. Earnshaw: ''Chemie der Elemente'', 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S.&nbsp;136.</ref>
| RefTempDichte_K= 
| Mohshärte= 2,5
| Schmelzpunkt_K= 923
| Schmelzpunkt_C= 650
| Siedepunkt_K= 1383 K<ref name="Zhang">Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: ''Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks.'' In: ''Journal of Chemical & Engineering Data.'' 56, 2011, S.&nbsp;328–337, {{DOI|10.1021/je1011086}}.</ref>
| Siedepunkt_C= 1110
| MolaresVolumen= 14,00 · 10<sup>−6</sup>
| Verdampfungswärme= 132 kJ/mol<ref name="Zhang"/>
| Schmelzwärme= 8,7 
| Dampfdruck=
| RefTempDampfdruck_K=
| Schallgeschwindigkeit= 4602
| RefTempSchallgeschwindigkeit_K= 293,15
| SpezifischeWärmekapazität= 1023<ref name="Harry H. Binder"/>
| ElektrischeLeitfähigkeit= 22,7 · 10<sup>6</sup>
| Wärmeleitfähigkeit= 160
<!--- Chemisch --->
| Oxidationszustände= 2
| Oxide= MgO
| Basizität= mäßig [[Basen (Chemie)|basisch]]
| Normalpotential= −2,372 [[Volt|V]] (Mg<sup>2+</sup> + 2&nbsp;e<sup>−</sup> → Mg)<ref name="CRC_2">David R. Lide: ''[[CRC Handbook of Chemistry and Physics]]: A ready-reference book of chemical and physical data'', 90. Aufl., CRC Taylor & Francis, Boca Raton Fla. 2009, ISBN 978-1-4200-9084-0.</ref>
| Elektronegativität= 1,31
| Quelle GHS-Kz   = {{CLP|CAS=7439-95-4|ZVG=500042}} </br>'''Pulver'''
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|02}}
| GHS-Signalwort  = Gefahr
| H               = {{H-Sätze|250|260}}
| EUH             = {{EUH-Sätze|-}}
| P               = {{P-Sätze|222|223|231+232|370+378|422}}
| Quelle P        = <ref>{{Sigma-Aldrich|ALDRICH|13112|Datum=13. März 2011}}</ref>
| Quelle GefStKz  = {{CLP|CAS=7439-95-4|ZVG=500042}}
| Gefahrensymbole = '''Pulver''' <br />{{Gefahrensymbole|F}}
| R               = {{R-Sätze|15|17}} (nicht stabilisiert) <br />R: {{R-Sätze|11|15}} ([[phlegmatisiert]], Späne)
| S               = {{S-Sätze|(2)|7/8|43}} 
| Radioaktiv      = 
<!--- Isotope --->
| Isotope=
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Mg
| Massenzahl = 23
| NH = 0
| Halbwertszeit = 11,317 [[Sekunde|s]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 4,057
| Zerfallstyp1ZP = [[Natrium|<sup>23</sup>Na]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Mg
| Massenzahl = 24
| NH = '''78,99'''
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Mg
| Massenzahl = 25
| NH = 10,00
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Mg
| Massenzahl = 26
| NH = 11,01
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Mg
| Massenzahl = 27
| NH = 0
| Halbwertszeit = 9,458 [[Minute|min]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
| Zerfallstyp1ZE = 2,610
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}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Mg
| Massenzahl = 28
| NH = 0
| Halbwertszeit = 20,91 [[Stunde|h]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
| Zerfallstyp1ZE = 1,832
| Zerfallstyp1ZP = [[Aluminium|<sup>28</sup>Al]]
}}
| NMREigenschaften=
{{Infobox Chemisches Element/NMR
| Symbol = Mg
| Massenzahl_1 = 25
| Kernspin_1 = −5/2
| Gamma_1 = −1,637 · 10<sup>7</sup>
| Empfindlichkeit_1 = 0,0ß0268
| Larmorfrequenz_1 = 12,2
}}
}}

'''Magnesium''' ist ein [[chemisches Element]] mit dem [[Elementsymbol]] Mg (Alchemie: ⚩<ref>[http://www.unicode.org/charts/PDF/Unicode-5.2/U52-2600.pdf Definition von Zeichen 26A9 (Hex) als Magnesium im Unicode Standard, Version 5.2]</ref>) und der [[Ordnungszahl]] 12. Im Periodensystem steht es in der zweiten [[Hauptgruppe]] und gehört damit zu den [[Erdalkalimetalle]]n. Es hat zwei Außenelektronen (Valenzelektronen), wodurch die Chemie des Magnesiums bestimmt wird. Als achthäufigstes Element ist es zu etwa 1,94 % am Aufbau der [[Erdkruste]] beteiligt.

== Geschichte ==
Die Herkunft der Elementbezeichnung wird in der Literatur unterschiedlich dargestellt:
* von [[Griechische Sprache|altgriech.]] μαγνησιη λιθός in der Bedeutung „Magnetstein“,
* von [[Magnisia]], einem Gebiet im östlichen [[Griechenland]],
* von [[Magnesia]], einer Stadt in Kleinasien auf dem Gebiet der heutigen Türkei.

Magnesiumverbindungen waren schon Jahrhunderte vor der Herstellung elementaren Magnesiums bekannt und in Gebrauch. ''Magnesia alba'' bezeichnete [[Magnesiumcarbonat]], während ''Magnesia'' der gebräuchliche Name für [[Magnesiumoxid]] war. 

Der schottische Physiker und Chemiker [[Joseph Black]] war der erste, der Magnesiumverbindungen im 18.&nbsp;Jahrhundert systematisch untersuchte. 1755 erkannte er in seinem Werk ''De humore acido a cibis orto et Magnesia alba'' den Unterschied zwischen Kalk ([[Calciumcarbonat]]) und ''Magnesia alba'' (Magnesiumcarbonat), die zu dieser Zeit oft verwechselt wurden. Er fasste ''Magnesia alba'' als [[Carbonate|Carbonat]] eines neuen Elements auf. Deswegen wird Black oft als Entdecker des Magnesiums genannt, obwohl er nie elementares Magnesium darstellte. 

1808 gewann Sir [[Humphry Davy]] Magnesium durch Elektrolyse angefeuchteten Magnesiumhydroxids mit Hilfe einer [[Voltasche Säule|Voltaschen Säule]] – allerdings nicht in reiner Form, sondern als [[Amalgam]], da er mit einer [[Kathode]] aus [[Quecksilber]] arbeitete. So zeigte er, dass ''Magnesia'' das Oxid eines neuen Metalls ist, das er zunächst ''Magnium'' nannte. 

1828 gelang es dem französischen Chemiker [[Antoine Bussy]] durch das Erhitzen von trockenem Magnesiumchlorid mit Kalium als Reduktionsmittel, geringe Mengen von reinem Magnesium darzustellen. 1833 stellte [[Michael Faraday]] als erster Magnesium durch die Elektrolyse von geschmolzenem Magnesiumchlorid her. Basierend auf diesen Versuchen arbeitete der deutsche Chemiker [[Robert Wilhelm Bunsen]] in den 1840er und 1850er Jahren an Verfahren zur Herstellung von Magnesium durch Elektrolyse von Salzschmelzen mit Hilfe des von ihm entwickelten [[Bunsenelement]]s. 1852 entwickelte er eine Elektrolysezelle zur Herstellung größerer Mengen von Magnesium aus geschmolzenem, wasserfreien Magnesiumchlorid.

Die technische Erzeugung von Magnesium begann 1857 in Frankreich nach einem Verfahren von [[Henri Etienne Sainte-Claire Deville]] und H. Caron. Beim sogenannten Deville-Caron-Prozess wird ein Gemisch aus wasserfreiem [[Magnesiumchlorid]] und [[Calciumfluorid]] mit [[Natrium]] reduziert. In [[England]] begann die Firma Johnson Matthey um 1860 mit der Magnesiumherstellung nach einem ähnlichen Verfahren. Aufgrund von Fabrikationsschwierigkeiten blieben diese frühen Unternehmungen allerdings unwirtschaftlich.

== Vorkommen ==
Magnesium kommt in der Natur wegen seiner Reaktionsfreudigkeit nicht in elementarer Form vor. Als [[Mineral]] tritt es überwiegend in Form von [[Carbonate]]n, [[Silicate]]n, [[Chloride]]n und [[Sulfate]]n auf. In Form von [[Dolomit (Gestein)|Dolomit]] ist ein Magnesiummineral sogar gebirgsbildend, so z.&nbsp;B. in den [[Dolomiten]].

Die wichtigsten Mineralien sind [[Dolomit (Mineral)|Dolomit]] CaMg(CO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>, [[Magnesit]] (Bitterspat) MgCO<sub>3</sub>, [[Olivin]] (Mg, Fe)<sub>2</sub> [SiO<sub>4</sub>], [[Enstatit]] MgSiO<sub>3</sub> und [[Kieserit (Mineral)|Kieserit]] MgSO<sub>4</sub> · H<sub>2</sub>O. 

Andere Mineralien sind:
* [[Serpentingruppe|Serpentin]] Mg<sub>3</sub>[Si<sub>2</sub>O<sub>5</sub>] (OH)<sub>4</sub>
* [[Talk (Mineral)|Talk]] Mg<sub>3</sub>[Si<sub>4</sub>O<sub>10</sub>] (OH)<sub>2</sub>
* [[Sepiolith]] Mg<sub>4</sub>[Si<sub>6</sub>O<sub>15</sub>] (OH)<sub>2</sub>
* [[Schönit]] K<sub>2</sub>Mg(SO<sub>4</sub>)<sub>2</sub> · 6 H<sub>2</sub>O
* [[Carnallit]] KMgCl<sub>3</sub> · 6 H<sub>2</sub>O
* [[Spinell]] MgAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub>

In Wasser gelöst, verursacht es zusammen mit dem Calcium die [[Wasserhärte]]. Im [[Meerwasser]] ist es zu mehr als 1&nbsp;kg/m³ enthalten.

== Gewinnung und Darstellung ==
Die Gewinnung von Magnesium erfolgt vorwiegend über zwei Wege:

* Durch [[Schmelzflusselektrolyse]] von geschmolzenem Magnesiumchlorid in [[Downs-Zelle]]n: Downs-Zellen bestehen aus großen eisernen Trögen, die von unten beheizt werden. Als Anoden dienen von oben eingelassene Graphitstäbe, die an den Spitzen von einer ringförmigen Kathode umgeben sind. Das metallische Magnesium sammelt sich auf der Salzschmelze und wird abgeschöpft. Das entstehende Chlorgas sammelt sich im oberen Teil der Zelle und wird wieder verwendet zur Herstellung von [[Magnesiumchlorid]] aus [[Magnesiumoxid]]. Zur Schmelzpunkterniedrigung des Magnesiumchlorids wird der Salzschmelze Calcium- und Natriumchlorid zugesetzt.

* Durch thermische Reduktion von Magnesiumoxid (Pidgeon-Prozess): In einem Behälter aus Chrom-Nickel-Stahl wird gebrannter [[Dolomit (Gestein)|Dolomit]], [[Schwerspat]] und ein Reduktionsmittel wie [[Ferrosilicium]], eingefüllt. Anschließend wird evakuiert (Abpumpen des Gases) und auf 1160&nbsp;°C erhitzt. Das dampfförmige Magnesium kondensiert am wassergekühlten Kopfstutzen außerhalb des Ofens. Das chargenweise gewonnene Magnesium wird durch Vakuumdestillation weiter gereinigt.

Der Pidgeon-Prozess ist heute der bedeutendste Herstellungsprozess und wird hauptsächlich in China verwendet.

Es wurden 2007 alleine in China ca. 653.000&nbsp;t Rein-Magnesium erzeugt.<ref>{{Webarchiv | url=http://www1.fh-aalen.de/sgv/Schneider/Skripte/leichtmet.pdf | wayback=20070928162612 | text=Skript der fh Aalen] (pdf, 3,3 MB)}}</ref>

Auf der australischen Insel [[Groote Eylandt]] wurden seit den 1960er Jahren Millionen Tonnen von Magnesium (in Form seiner Verbindung [[Magnesiumoxid]]) abgebaut.

== Eigenschaften ==
Das feste, silbrig glänzende [[Leichtmetall]] Magnesium, das etwa ein Drittel leichter als Aluminium ist, überzieht sich an [[Luft]] mit einer Oxidschicht, die, im Gegensatz zu Aluminium, nicht deckend ist. Grund dafür ist, dass das Magnesiumoxid ein geringeres Molvolumen als Magnesium selbst hat (MgO: 10,96&nbsp;cm<sup>3</sup>/mol, Mg: 13,96&nbsp;cm<sup>3</sup>/mol); s. [[Pilling-Bedworth-Verhältnis]]. In [[Wasser]] bildet sich ein schwer löslicher Überzug aus [[Magnesiumhydroxid]], welcher aber bei höheren Temperaturen unbeständig ist. Schwache [[Säure]]n, wie beispielsweise [[Ammonium]]salze, greifen die Hydroxidschicht ebenfalls an, da sie die Hydroxidionen neutralisieren und so das [[Löslichkeitsprodukt]] des Magnesiumhydroxids überschritten wird. Mit Säuren wie der Salzsäure reagiert Magnesium recht heftig. Dabei erwärmt es sich stark. Es wird Wasserstoff der Säure  freigesetzt, der mit dem Luftsauerstoff explosive Gemische bildet. Gegen [[Fluorwasserstoffsäure]] und Alkalien ist es im Gegensatz zum [[Aluminium]] relativ beständig. Grund dafür ist die geringe Löslichkeit des mit HF gebildeten [[Magnesiumfluorid]], MgF<sub>2</sub> und das nicht [[amphoter]]e Löslichkeitsverhalten von Magnesiumhydroxid Mg(OH)<sub>2</sub>. Frisch hergestelltes Magnesiumpulver erwärmt sich an der Luft bis zur Selbstentzündung. Dünne Bänder oder Folien lassen sich leicht entzünden. Es verbrennt an der Luft mit einer grellweißen Flamme zu [[Magnesiumoxid]] MgO und wenig [[Magnesiumnitrid]] Mg<sub>3</sub>N<sub>2</sub>. Auch in vielen Oxiden wie [[Kohlenstoffmonoxid]], [[Stickoxid]] und [[Schwefeldioxid]] verbrennt Magnesium.

Vor allem feinverteiltes Magnesium reagiert auch bei niedrigen Temperaturen mit Wasser unter Freisetzung von Wasserstoff. Bei einer großen spezifischen Oberfläche (Späne, Stäube) kann so viel Wasserstoff frei werden, dass dieser mit Luft ein explosionsfähiges Gemisch (Knallgas) bildet. Gefährliche Reaktionen sind besonders bei höheren Temperaturen, das heißt bei schmelzflüssigem und brennendem Magnesium, zu erwarten. 

Reinmagnesium hat eine geringe Festigkeit und Härte. Sein [[E-Modul]] liegt bei etwa 45&nbsp;GPa. Neun von zehn Magnesium-Bauteilen sind Gussteile. Die Kaltumformung ist wegen der [[Hexagonales Kristallsystem|hexagonalen]] Kristallstruktur extrem schwer, weswegen bei Magnesium die Warmumformung bevorzugt wird (oberhalb 225&nbsp;°C werden [[Gleitsystem]]e in den Prismenebenen der [[Elementarzelle]] aktiviert, was zu einer sprunghaften [[Duktilität]]szunahme führt).

== Verwendung ==
=== Metallisches Magnesium ===
[[Datei:MagnesiumMetalUSGOV.jpg|thumb|Ein Stab aus Magnesium]][[Datei:Magnesium-products.jpg|thumb|Produkte aus Magnesium]]

Magnesiumband und -draht wird in (Foto-)Blitzlampen beziehungsweise früher als [[Blitzlichtpulver]], Magnesiumpulver in Brandsätzen, -bomben und Leuchtmunition, aber auch als Zusatz in Feuersteinen für Feuerzeuge verwendet. Häufig dienen Magnesiumstäbe als [[Opferanode]]n, die Teile aus edleren Metallen vor [[Korrosion]] schützen.

In der [[Metallurgie]] findet Magnesium  vielseitige Verwendung , 
* z.&nbsp;B. als [[Reduktionsmittel]] im [[Kroll-Prozess]] zur Gewinnung von [[Titan (Element)|Titan]],
* als Reduktionsmittel zur Gewinnung von [[Uran]], [[Kupfer]], [[Nickel]], [[Chrom]] und [[Zirconium]],
* als Bestandteil von [[Legierung]]en  der Gruppen AlSiMg und AlMg,
* als Magnesiumgranulat zur Entschwefelung von Eisen und [[Stahl]],
* als Zuschlagstoff für [[Gusseisen mit Kugelgraphit|Kugelgraphitguss]],
* als Basis einer Gruppe genormter Leichtlegierungen für den Bau von Luft- und Kraftfahrzeugen. (Diese Schmelzen benötigen eine  Abdeckschicht aus  geschmolzenem Magnesiumchlorid zum Schutz vor Luftzutritt und Oxidation (s.[[Schmelzebehandlung]]), 
* als Brennstoff für [[Fackel]]n, die unter Wasser brennen.

In der [[Organische Chemie|organischen Chemie]] wird es zur Herstellung von [[Grignard-Verbindung]]en genutzt.

Weil sich Magnesium sehr leicht entzündet, wird es auch als sehr robustes [[Feuerzeug]] verwendet. Diese als ''Fire Starter Kits'' vertriebenen Magnesiumblöcke haben auf einer Seite einen Stab, dessen Abrieb sich an der Luft spontan entzündet, wie der Feuerstein eines Feuerzeugs. Die Prozedur ähnelt stark der in der [[Steinzeit]] üblichen Methode, durch [[Feuerstein]] und [[Zunder]] Feuer zu machen, wobei das Magnesium die Rolle des Zunders übernimmt. Zuerst werden mit einem Messer Späne vom Magnesiumblock abgeschabt und auf oder unter dem eigentlichen Brennmaterial platziert. Anschließend werden durch Schaben am rückwärtigen „Feuerstein“ (z.&nbsp;B.&nbsp;mit dem Rücken des Messers) Funken möglichst nahe an den Magnesiumspänen erzeugt, um diese zu entzünden.

=== Magnesiumlegierungen ===
Die wichtigste Eigenschaft von Magnesiumlegierungen, die ihnen gegenüber Aluminium und seinen Legierungen zu Bedeutung verholfen hat, ist der mit ihnen mögliche Leichtbau. Mit einer Dichte von rund 1,75 g/cm<sup>3</sup> ist der Unterschied zu Aluminiumleichtbau mit einer Dichte um 2,75 g/cm<sup>3</sup> deutlich. Hinzu kommt, dass der Schmelzbereich zwischen 430 und 630&nbsp;°C, also energiesparend niedriger liegt. Die für damalige Anschauung erstaunlich niedere Dichte machte Magnesium schon früh für mobile Anwendungen interessant. Die erste wirklich namhaft gewordene Verwendung fanden die leichten Magnesiumlegierungen daher schon vor dem [[Erster Weltkrieg|Ersten Weltkrieg]] beim Bau des Gerüstes für die starren [[Zeppelin|Zeppelinluftschiffe]]. Dies blieb auch so bis zur Einstellung des Luftschiffbaus zu Beginn des [[Zweiter Weltkrieg|Zweiten Weltkrieges]]. In [[Kraftfahrzeug]]en nutzte man Magnesiumlegierungen zur Herstellung von Gehäuseteilen sowie zur Herstellung von Felgen für Großfahrzeuge. Nach 1930 verwendete man Magnesiumlegierungen zunehmend im Flugzeugbau, denn die mit ihnen möglichen Gewichtseinsparungen, auch im Motorenbau erlaubten höhere Geschwindigkeiten, wie auch höhere Zuladung. Alles dies führte zu einem raschen  Ausbau der Magnesiumerzeugung in Deutschland ([[Elektron (Werkstoff)|Elektron]] aus der [[Chemische Fabrik Griesheim-Elektron|Chemischen Fabrik Griesheim]]) und nach 1940 auch in den USA. „Elektron“ wurde unmittelbar nach Produktionsanlauf zum [[Marke (Recht)|markenrechtlich]] geschützten Namen für die ersten Magnesiumlegierungen.

Andere Verwendungsmöglichkeiten für Magnesiumguss boten sich im Zuge der technischen Entwicklung an, teils kriegsbedingt, teils konstruktiv vorausschauend und zugleich die Legierungen optimierend. Als Werkstoffe auf Magnesiumbasis wurden die Legierungen Mg-Al-, Mg-Mn-, Mg-Si-, Mg-Zn- und schließlich Mg-Al-Zn-Legierungen entwickelt.

Die [[Getriebegehäuse]] des [[VW Käfer]]s wurde in Millionenauflage aus einer Mg-Si-Legierung gegossen. Heute werden Magnesiumlegierungen nicht allein unter dem Gesichtspunkt Gewichtsersparnis verwendet, sondern sie zeichnen sich zudem durch hohe Dämpfung aus. Dies führt bei Schwingungsbelastung zu einer Verringerung der Vibration und Geräuschemission. Auch aus diesem Grunde sind Magnesiumlegierungen interessante Werkstoffe im Motorenbau, wie überhaupt im Automobilbau geworden. So werden nicht nur Teile des Motors aus Magnesiumlegierung hergestellt, sondern zunehmend auch für den Guss von Motorblöcken das [[Hybridverfahren]]/[[Hybridguss]] angewendet (siehe hierzu auch [[BMW N52]]).

Im [[Druckgießverfahren]]/[[Druckguss]] (siehe auch unter [[Formguss]]) lassen sich viele, auch großflächige, dünnwandige Bauteile endabmessungsnah und ohne kostenintensive Nachbearbeitung herstellen, so z.&nbsp;B. Felgen, Profile, Gehäuse, Türen, Motorhauben, Kofferraumdeckel, Handbremshebel und anderes.
Nicht nur im Automobilbau, auch im Maschinenbau wird mit Teilen aus Mg-Al-Zn-Legierungen konstruiert. 

Die Bestrebung nach Leichtbau führten bereits zu Ende des [[20. Jahrhundert]]s zu noch leichteren Legierungen aus Magnesium mit Zusatz von Lithium.

==== Magnesiumwerkstoffe in der Medizin ====
Jüngste Forschungen versprechen ein hohes Entwicklungspotenzial von Magnesiumwerkstoffen als resorbierbares [[Implantat]]material (z.&nbsp;B. als [[Stent]]) für den menschlichen Körper. Magnesiumwerkstoffe müssen in der Anwendung vor Kontaktkorrosion geschützt werden. Die [[Korrosion]]sbeständigkeit gegen normale atmosphärische Einflüsse ist hingegen gut. Das Kontaktkorrosionsverhalten wäre bei einer Verwendung als zeitlich begrenzt einzusetzendes Implantatmaterial ein entscheidender Vorteil, da es sich nach einer bestimmten Zeit gefahrlos auflösen würde. Damit entfielen Risiken und Kosten einer Operation zur Implantatentnahme.

=== Düngemittel ===
Bei der [[Kalkung]] von Acker- und Grünlandflächen kommt Magnesium in Form von [[Magnesiumoxid]] oder [[Magnesiumcarbonat]] zum Einsatz, um den Magnesiumentzug durch die [[Pflanzen]] wieder in den [[Boden (Bodenkunde)|Boden]] einzubringen. Weiterhin wird der [[Boden-pH]]-Wert angehoben und die Verfügbarkeit weiterer Nährstoffe verbessert. Hierbei wird die Magnesiumverbindung meist zusammen mit Kalk als magnesium- und calciumhaltiger [[Mehrnährstoffdünger]] angewendet.<ref>{{Internetquelle | url= http://www.agrarinfo.rpl.de/Internet/global/themen.nsf/ALL/39882A7E478D85A6C125729C0034AF1F/$FILE/Merkblatt_Kalkung_3_2007.pdf| titel=Kalkung von Acker- und Grünland | zugriff=2011-05-26}}</ref> Auch das natürlich als [[Bobierrit]] vorkommende Magnesiumphosphat Mg<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub> (''Trimagnesiumphosphat'')<ref>Wissenschaft-Online-Lexika: ''Eintrag zu „Magnesiumphosphate“ im Lexikon der Chemie.'' Abgerufen am 26. Mai 2011.</ref> sowie [[Magnesiumnitrat]]<ref>{{RömppOnline|Name=Magnesiumnitrat|Datum=26. Mai 2011}}</ref> werden als Mehrnährstoffdünger verwendet.

== Physiologie ==
Da Magnesium für alle Organismen unentbehrlich ist, gehört es zu den [[Essentielle Stoffe|Essentiellen Stoffen]]. Magnesium muss daher dem Körper täglich in ausreichender Menge zugeführt werden, um [[Magnesiummangel]] vorzubeugen. In allen Nahrungsmitteln und auch im Trinkwasser ist Magnesium in unterschiedlichen Mengen enthalten. Die [[Magnesiumresorption]] findet im oberen [[Dünndarm]] statt.

Im Blattgrün der Pflanzen, dem [[Chlorophyll]], ist Magnesium zu etwa 2 % enthalten. Dort bildet es das Zentralatom des Chlorophylls. Pflanzen [[Vergeilung|etiolieren]], wie auch bei Lichtmangel, bei Magnesiummangel.

Der Körper eines Erwachsenen enthält etwa 20&nbsp;g Magnesium (zum Vergleich: 1000&nbsp;g [[Calcium]]). Im Blutplasma ist das Magnesium zu 40 % an Proteine gebunden; der normale Serumspiegel beträgt 0,8–1,1&nbsp;mmol/l. Magnesium ist an ca. 300 Enzymreaktionen als Enzymbestandteil oder Coenzym beteiligt, zudem beeinflussen freie Mg-Ionen das Potential an den Zellmembranen. Mg-Ionen fungieren als [[second messenger]] im [[Immunsystem]]. Sie stabilisieren das Ruhepotential von erregbaren Muskel- und Nervenzellen und der Zellen des autonomen Nervensystems. [[Magnesiummangel]] löst beim Menschen Ruhelosigkeit, Nervosität, Reizbarkeit, [[Kopfschmerzen]], Konzentrationsmangel, Müdigkeit, allgemeines Schwächegefühl, Herzrhythmusstörungen und [[Krampf|Muskelkrämpfe]] aus. Im Bereich von Psyche und Stoffwechsel wird vermutet, dass [[Depression]] und schizophrene [[Psychosen]] durch einen Magnesiummangel verstärkt werden. Auch kann es durch Mangel zum [[Herzinfarkt]] kommen.<ref>F. Y. Li, B. Chaigne-Delalande u.a.: ''Second messenger role for Mg<sup>2+</sup> revealed by human T-cell immunodeficiency.'' In: ''Nature.'' Band 475, Nummer 7357, Juli 2011, S.&nbsp;471–476; {{DOI|10.1038/nature10246}}; PMID 21796205; {{PMC|3159560}}.</ref> Ein [[Hypermagnesiämie|Magnesiumüberschuss im Blut]] kann durch exzessive Zufuhr und Nierenfunktionstörungen auftreten und führt zu Störungen im Nervensystem und Herz. 

Die erforderliche Tagesdosis von circa 300&nbsp;mg wird in der Regel durch eine ausgewogene Ernährung mit den unten angegebenen Lebensmitteln erreicht. Ein erhöhter Bedarf kann über [[Nahrungsergänzungsmittel]] oder [[Medikamente]] gedeckt werden. Leichter Magnesiummangel kann während schwerer Erkrankungen, Schwangerschaft oder im Leistungssport auftreten. Schwere Mangelzustände rühren von Nierenfunktionsstörungen, langdauerndem Durchfall, chronischen Darmentzündungen, schlecht eingestelltem Diabetes mellitus, [[Kortikoid]]en und bestimmten [[Diuretika]] oder von Fehlernährung beim Alkoholismus her.<ref>Swaminathan R: ''Magnesium metabolism and its disorders'', in: ''Clin Biochem Rev.'', '''2003''' May; ''24''&nbsp;(2), S.&nbsp;47–66; PMID 18568054.</ref>

Magnesiumsalze wie etwa [[Citrat]], [[Gluconat]], [[Aspartat]] und Aspartat[[hydrochlorid]] sind in Deutschland als Arzneimittel zugelassen, in täglichen Dosen von 100–400&nbsp;mg gegen Mangelzustände und neuromuskuläre Störungen wie beispielsweise Muskelkrämpfe, [[Migräne]] oder [[Eklampsie|Schwangerschaftskomplikationen]]. Magnesium wird im Darm resorbiert und über die Nieren ausgeschieden. Nebenwirkungen sind Magen-Darm-Beschwerden und Durchfall, bei Überdosierung auch Müdigkeit und Pulsverlangsamung. [[Kontraindikation]]en sind Nierenfunktionsstörung sowie bestimmte Herzrhythmusstörungen.

Magnesiumsalze finden in der Alternativmedizin Verwendung, siehe auch: [[Orthomolekulare Medizin]]; [[Schüßler-Salze]]. [[Magnesiumsulfat]] („Bittersalz“) war früher als Abführmittel gebräuchlich.

Bei oraler Aufnahme von Magnesiumpräparaten (Tabletten, Kau- oder Lutschtabletten, Granulat zum Auflösen in Flüssigkeit) ist die Dosierung wichtig. Verschiedene Studien<ref>z.&nbsp;B. Kenneth D Fine, Carol A Santa Ana, Jack L Porter, John S Fordtran: ''Intestinal absorption of magnesium from food and supplements'', ''[[J Clin Invest]]'', ''88''&nbsp;(2), '''1991''' August, S.&nbsp;396–402; {{PMC|295344|PDF}}; {{DOI|10.1172/JCI115317}}.</ref> kommen zu dem Ergebnis, dass bei einer Einnahme von 120&nbsp;mg circa 35 % [[Resorption|resorbiert]] werden, jedoch bei Einnahme einer kompletten Tagesdosis von 360&nbsp;mg nur noch circa 18 %. Für die Resorption im Körper ist die Form der heute in Medikamenten gebräuchlichen Verbindungen unerheblich, denn sie sind sowohl pharmakologisch, als auch biologisch und klinisch äquivalent. Organische Salze wie etwa Magnesiumaspartat oder Magnesiumcitrat werden aber generell schneller vom Körper aufgenommen als anorganische Verbindungen.<ref>Sighart Golf, [http://www.pharmazeutische-zeitung.de/index.php?id=29065 Bioverfügbarkeit von organischen und anorganischen Verbindungen], in: Pharmazeutische Zeitung, 07/2009</ref> 

=== Lebensmittel ===
{{lückenhaft|Bedeutung, Anteil, Deckung des Tagesbedarfs und Fließtext --[[Benutzer:Flominator|Flominator]] 13:00, 29. Sep. 2012 (CEST)}}
Magnesium kommt als Verbindung in vielen Lebensmitteln vor, insbesondere in
* [[Vollkorn]]produkten (zum Beispiel [[Vollkornbrot]], [[Reis]], [[Cornflakes]], [[Nudeln|Vollkornnudeln]])
* [[Mineralwasser]], insbesondere [[Heilwasser]]
* [[Leitungswasser]] ausreichender [[Wasserhärte]]
* [[Leber (Lebensmittel)|Leber]]
* [[Geflügel]]
* [[Speisefisch|Fisch]]
* [[Kürbisse|Kürbiskernen]], [[Sonnenblume]]nkernen
* [[Schokolade]]
* Nüssen
** [[Cashewnüsse]]n
* [[Erdnuss|Erdnüssen]]
* [[Kartoffel]]n
* [[Gemüse]]
** [[Spinat|Blattspinat]]
** [[Kohlrabi]]
* Früchten
** [[Beerenobst]]
** [[Orange (Frucht)|Orangen]]
** [[Dessertbanane|Bananen]]
* [[Sesam]]
* [[Milch]] und [[Milchprodukt]]en
* [[Haferflocken]]
* [[Zuckerrübensirup]]

== Gefahren und Schutzmaßnahmen ==
Die Gefährlichkeit von elementarem Magnesium hängt stark von der Temperatur und der Teilchengröße ab: kompaktes Magnesium ist bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes ungefährlich, während Magnesiumspäne und -pulver [[leichtentzündlich]] sind. Bedingt durch die große Oberfläche können letztere leicht mit dem Sauerstoff der Luft reagieren. Bei sehr feinem Magnesiumpulver besteht die Gefahr der [[Selbstentzündung]]; Luft-Pulver-Gemische sind sogar [[explosionsgefährlich]]. [[Phlegmatisierung]] ist eine die Gefahr herabsetzende Behandlung bei der Verarbeitung von Magnesium-, wie Metallpulvern überhaupt. Geschmolzenes  Magnesium entzündet sich ebenfalls von selbst an der Luft. Auch mit vielen anderen Stoffen, beispielsweise Wasser und anderen sauerstoffhaltigen Verbindungen, reagiert feinkörniges oder erhitztes Magnesium. Magnesiumschmelzen bedürfen daher einer permanenten Sicherung gegen Zutritt von Luftsauerstoff. In der Praxis erfolgt dies durch Abdeckung der Schmelze mittels magnesiumchloridreichen Mitteln. Schwefelhexafluorid ist ebenfalls als Oxidationsschutz geeignet. Das früher übliche Abdecken mit elementarem Schwefel wird wegen der starken Belästigung durch entstehendes Schwefeldioxid nicht mehr praktiziert.   

Bei Magnesiumbränden treten Temperaturen bis zu etwa 3000&nbsp;°C auf. Keinesfalls dürfen  gängige Löschmittel wie [[Wasser]], [[Kohlenstoffdioxid]], [[Löschschaum|Schaum]] oder [[Stickstoff]] verwendet  werden, da  Magnesium  heftig mit diesen reagiert.
Bei Zutritt von Wasser zu einem Magnesiumbrand besteht die akute Gefahr einer  [[Knallgasreaktion]]. 

Für den Brand  ([[Metallbrand|Metallbrände]]) einer  Schmelze gilt als  Löschprinzip  dessen Ersticken, also die rasche Sauerstoffverdrängung. Im einfachsten Fall durch Abdecken mit trockenem Sand, sonst  mittels Aufbringung  eines  Abdecksalzes für Magnesiumschmelzen. Weiter geeignet sind [[Löschpulver]] der Brandklasse D,  Magnesiumoxid-Pulver ([[Magnesia usta/gebrannte Magnesia]]), notfalls auch  trockene rostfreie Graugussspäne,  

Bei der Verwendung von Magnesium sind  insofern alle gegebenen Sicherheitshinweise genau  zu befolgen. Es darf unter keinen Umständen eine explosive  Atmosphäre (Magnesiumstaub, Wasserstoff, Aerosole und Dämpfe brennbarer Kühlschmierstoffe) entstehen. Auch die normalen [[Arbeitsschutz]]maßnahmen, wie die Vermeidung von [[Zündquelle]]n, müssen beachtet werden.

== Nachweis ==
Der [[Nachweis (Chemie)|Nachweis]] von Magnesium gelingt am besten mittels [[Magneson II]], [[Titangelb]] oder [[Chinalizarin]].

Zum Nachweis mit Magneson&nbsp;II (4-(4-Nitrophenylazo)-1-naphthol) wird die Ursubstanz in Wasser gelöst und alkalisch gemacht. Danach gibt man einige Tropfen einer Lösung des [[Azofarbstoff]]s Magneson&nbsp;II hinzu. Bei Anwesenheit von Magnesium-Ionen entsteht ein dunkelblauer Farblack. Andere Erdalkalimetalle sollten vorher durch Fällung als Carbonate entfernt werden.

Zum Nachweis mit Titangelb ([[Thiazolgelb]]&nbsp;G) wird die Ursubstanz in Wasser gelöst und angesäuert. Anschließend wird sie mit einem Tropfen der Titangelb-Lösung versetzt und mit verdünnter Natronlauge alkalisch gemacht. Bei Anwesenheit von Magnesium entsteht ein hellroter Niederschlag. Nickel-, Zink-, Mangan- und Cobalt-Ionen stören diesen Nachweis und sollten vorher als Sulfide gefällt werden.

Zum Nachweis mit [[Chinalizarin]] wird die saure Probelösung mit zwei Tropfen der Farbstofflösung versetzt. Dann wird verdünnte Natronlauge bis zur basischen Reaktion zugegeben. Eine blaue Färbung oder Fällung zeigt Magnesium an. 

Als Nachweisreaktion für Magnesiumsalze kann auch die Bildung von Niederschlägen mit Phosphatsalz-Lösungen herangezogen werden. Die schwermetallfreie, mit Ammoniak und Ammoniumchlorid auf pH 8 bis 9 gepufferte Probelösung wird dazu mit [[Dinatriumhydrogenphosphat]]lösung versetzt. Eine weiße, säurelösliche Trübung durch Magnesiumammoniumphosphat MgNH<sub>4</sub>PO<sub>4</sub> zeigt Magnesiumionen an:

:<math> \mathrm{Mg^{2+} + NH_4^+ + PO_4^{3-} \ \rightarrow \ MgNH_4PO_4 \downarrow} </math>

Aus ammoniakalischer Lösung kann Mg<sup>2+</sup> auch mit [[Oxin]] als schwerlösliche gelbgrünliche Verbindung nachgewiesen werden. Dieser Nachweis eignet sich für den [[Kationentrennungsgang]].

== Verbindungen ==
=== Oxide und Hydroxide ===
* Totgebranntes [[Magnesiumoxid]] MgO (Magnesia) zur Auskleidung von Hochtemperaturanlagen wie Schmelzöfen, Gießpfannen usw.
* [[Magnesiumhydroxid]] Mg(OH)<sub>2</sub> (Brucit) als [[Antazidum]] zur Bindung von überschüssiger [[Magensäure]]
* [[Magnesiumperoxid]] MgO<sub>2</sub>

=== Halogenide ===
* [[Magnesiumfluorid]] MgF<sub>2</sub>
* [[Magnesiumchlorid]] MgCl<sub>2</sub>
* [[Magnesiumbromid]] MgBr<sub>2</sub>
* [[Magnesiumiodid]] MgI<sub>2</sub>

=== Salze von Sauerstoffsäuren ===
* [[Magnesiumcarbonat]] MgCO<sub>3</sub> (Magnesia, ''Chalk'') zur Verbesserung des Griffs durch Aufsaugen des Schweißes beim Klettern, Turnen, Gewichtheben sowie in der Leichtathletik
* [[Magnesiumnitrat]] Mg(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>
* [[Magnesiumsulfat-Heptahydrat]] Mg(SO<sub>4</sub>) · 7 H<sub>2</sub>O, bekannt als Mineral [[Epsomit]] (Bittersalz)
* [[Magnesiumhydrogenphosphat]] MgHPO<sub>4</sub> · 3 H<sub>2</sub>O
* [[Magnesiumammoniumphosphat]] Mg(NH<sub>4</sub>)PO<sub>4</sub>
* [[Magnesiumperchlorat]] Mg(ClO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>

=== Verbindungen mit anderen Hauptgruppenelementen ===
* [[Magnesiumhydrid]] MgH<sub>2</sub>
* [[Magnesiumdiborid]] MgB<sub>2</sub>
* [[Magnesiumcarbid]] Mg<sub>2</sub>C<sub>3</sub>
* [[Magnesiumnitrid]] Mg<sub>3</sub>N<sub>2</sub>
* [[Magnesiumsulfid]] MgS

=== Sonstige Verbindungen ===
* [[Magnesiumcitrat]], das Magnesiumsalz der [[Zitronensäure]], zur [[Substitutionstherapie]]
* [[Magnesiummonoperoxyphthalat]], ein [[Desinfektionsmittel]] zur [[Flächendesinfektion]]
* [[Magnesiumstearat]]
* [[Spinell]] MgAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub>

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Magnesium}}
{{Commons|Magnesium}}
{{Wikibooks|Praktikum Anorganische Chemie/ Magnesium}}
{{Wikibooks|Wikijunior Die Elemente/ Elemente/ Magnesium}}
* [http://www.angelo.edu/faculty/kboudrea/demos/burning_magnesium/burning_magnesium.htm Verbrennung von Magnesium (engl.)]

{{Navigationsleiste Periodensystem}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4128915-8}}

[[Kategorie:Koenzym/Kofaktor]]
[[Kategorie:Hexagonales Kristallsystem]]
[[Kategorie:Magnesium|!Magnesium]]

[[af:Magnesium]]
[[am:ማግኒዥየም]]
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