1. HISTORIA
El primero en aislar el metal, aunque impuro, fue el químico británico Sir Humphrey Davy en 1808. En aquella época se conocían dos sustancias llamadas magnesia alba
(carbonato básico de magnesio) y magnesia nigra (óxido de manganeso) y para evitar confusiones se llamó magnesio al elemento derivado de la primera y manganeso al de la segunda. La palabra magnesia era utilizada por los griegos para designar la procedencia de la ciudad asiática de Tesalia. En 1829 Bussy preparó el metal con mayor pureza.
Veinte
años más tarde, Bussy es capaz de preparar MgCl2 anhidro por acción del
carbón y del cloro sobre el MgO por reducción con potasio en forma de vapor. Poco después (1830) Liebig, aprovechando y ampliando los resultados de Bussy, obtiene gramos puros del metal y determina algunas de sus propiedades. La extracción del magnesio por electrólisis a partir del MgCl2 fundido fue descubierta por Bunsen en 1852, y en 1862 se inicia en Inglaterra la producción de magnesio a pequeña escala industrial por el método de Saint-Claire Deville, que consiste en la reducción con sodio del MgCl2 anhidro. La producción indu strial comenzó en Alemania en 1886, pero sólo había alcanzado las 10 toneladas en el mundo entero en el 1900. Esta aumentó a 350 toneladas en 1915 y después dio un salto hasta las 3000 toneladas hacia finales de la Primera Guerra Mundial, cayendo sólo 350 toneladas hacia 1920.
La producción en 1939 fue 32000 toneladas y, debido al ímpetu de la Segunda Guerra Mundial, volvió a crecer hasta diez veces, para no volver a caer hasta finales de la década de los 40. La producción media durante los últimos años ha sido cercana a las 250000 toneladas/año.
2.
Definicion
Elemento químico, metálico de símbolo
Mg.,
colocado en el grupo 2ª del sistema
periódico, de número atómico 12, peso atómico 24.312. El magnesio es blanco plateado y muy ligero, se conoce desde hace mucho tiempo como el metal más ligero en la industria, debido a su bajo peso y capacidad para formar aleaciones mecánicamente resistentes. Los iones magnesio disueltos forman depósitos en tuberías y calderas cuando el agua es dura, es decir, cuando contiene demasiado magnesio o calcio. Esto se puede evitar con los ablandadores de agua. Con una densidad de solo dos tercios de la del Aluminio, tiene incontables aplicaciones en casos en donde el ahorro de peso es importante. Es muy abundante en la naturaleza, y se halla en cantidades importantes en muchos minerales rocoso, como magnesita, dolomita, carnalita, asbesto, olivino, brucita, talco, serpentina, Es el tercer metal estructural más abundante en la corteza terrestre, superado solamente por el aluminio y el hierro.
El magnesio reacciona sólo ligeramente o nada con la mayor parte de los álcalis y muchas sustancias orgánicas, como hidrocarburos, aldehídos, alcoholes, fenoles, aminas ésteres y la mayor parte de los aceites .Utilizado como catalizador, sirve para promover
reacciones
orgánicas
de
condensación,
reducción,
adición
y
deshalogenación. Se ha usado largo tiempo en la síntesis de compuestos orgánicos y complejos por medio de la conocida reacción de Grignard. Los principales ingredientes de aleaciones son: aluminio, manganeso, zirconio, zinc, metales de tierras raras y torio. Los compuestos de magnesio se utilizan mucho en la industria y la agricultura. El magnesio es un metal alcalino terroso que representa el segundo catión más importante del sector intracelula r después del potasio y es el quinto mineral por su
abundancia en el organismo. Este macro mineral es componente del sistema óseo, de la dentadura, y de muchas enzimas. Participa en el transporte de oxígeno a nivel tisular y participa activamente en el metabolismo energético.
3.
Características
Punto de ebullición
Coeficiente
: 1363 K 1090 °
C
1994 ·
F
de dilatación térmica lineal / K-1: 26.1E -6
Conductividad
Eléctrica: 0.226 10 6 /cm Eléctrica: 0.226 10 6 / cm Térmica: 1.56 W/cmK Térmica: 1.56 W / cmk Densidad : 1.738g/cc @ 300K Módulo
de Elasticidad: A granel: 35.6/GPa
Rigidez: 17.3/GPa - Joven: 44.7/GPa Entalpía de atomización: 148,5 kJ / mol a 25 ° C Entalpía de fusión: 8,95 kJ / mol Entalpía de vaporización: 128,7 kJ / mol Escala de Dureza 2 Brinell: 260 millon es de m -2 Calor
de vaporización : 127.4kJ/mol
Punto
de fusión : 922 K 649 °
Volumen
C
1200 °
molar: 13,97 cm 3 / mol
Reflectividad óptica: 74% Estado físico (a 20 ° C y 1ATM): Sólido Calor
Específico : 1.02J/gK
Presión
de vapor = 361Pa @ 649 °
C
F
4.
PROPIEDADES QUÍMICAS Y FÍSICAS
4.1. Tabla de propiedades Nombre
Magnesio
Número atómico
12
Valencia
2
Electronegatividad
1.2
Radio covalente
1.3
Radio iónico, estado de oxidación
0.65(+2)
Radio atómico
1.6
configuración electrónica
(Ne)3S2
Primer potencial de ionización (ev)
7.65
masa atómica (g/mol)
24.305
4.2 Isótopos más estables: El magnesio - 26 es un isótopo estable que se emplea en la
datación geológica, al igual que el aluminio-26, del que es hijo.
Z
Nombre del Núclido
Vida Media
Spin
Abundancia (%)
Masa Atómica (uma)
12
Magnesio-24
Estable
0
78,7
23,985
12
Magnesio-25
Estable
5/2
10,13
24,9858
12
Magnesio-26
Estable
0
11,17
25,9826
12
Magnesio-27
9,45 minutos
1/2
0,00
27
12
Magnesio-28
21 horas
0
0,00
28
4.3 Otras propiedades del Mg
La química del Mg es interm edia de la del berilio y la de los elementos mas pesados de grupo 2 A. El magnesio no reacciona con agua fría pero reacciona lentamente c on vapor de agua: Mg(s) + H2O (g) MgO(S) + H2 (g)
Arde en el aire, con mucho brillo, para producir oxido de Mg y nitruro de Mg: 2Mg(s) +O2 (g) MgO(s) 3Mg(s) + N2 (g) Mg3N2(s) Esta propiedad hace que el ma gnesio (en forma de finas láminas o fibras) se utilice en los focos para fotografía, así como en las luces intermitentes.
Propiedades mecánicas del magnesio El magnesio puro tiene poca resistencia m ecánica y plasticidad, su poca plasticidad es debida a que su red es hexagonal y posee pocos planos de deslizamiento. Las bajas propiedades mecánicas excluye la posibilidad de utilizarlo en estado puro como material estructural, pero aleado y tratado térmicamente puede m ejorar sus propiedades mecánica. Como el más liviano metal estructural disponible, la combinación de baja densidad y buena resistencia mecánica de las aleaciones de magnesio resulta en una alta relación resistencia-peso. Sobre esta base, es comparable con la mayoría de los materiales estructurales comunes. Entre los aleantes mas comunes el aluminio y el zinc se introducen para elevar l a resistencia mecánica, el manganeso para elevar l a resistencia a la corrosión y afinar el tamaño de grano, para esto último se pueden utilizar el circonio y los metales de las tierras raras, el berilio se utiliza para disminuir la tendencia a la inflamación durante la colada. Debido a su bajo módulo de elasticidad, las aleaciones de magnesio pueden absorber energía elásticamente. Combinado con tensiones moderadas, esto provee excelente resistencia al rayado y alta capacidad de amortiguamiento. El magnesio aleado posee buena resistencia a la fatiga y se comporta particularmente bien en aplicaciones que involucran un gran número de ciclos de tensiones relativamente bajas. Sin embargo, el metal es sensible a la concentración de tensiones, por lo que deberían evitarse muescas, aristas agudas y cambios abruptos de sección.
Las partes de magnesio son generalmente u tilizadas a temperaturas que varían desde la ambiente hasta los 175°C . Algunas aleaciones pueden ser usadas en ambientes de servicio de hasta 370°C por breves exposiciones. A tempera turas elevadas se oxida intensamente e incluso se inflama espontáneamente. Las piezas fundidas tienen una resistencia compresiva prácticamente igual a l a tensión de fluencia a la tracción, mientras que en las aleaciones para forja la r esistencia a la compresión es considerablemente menor que la fluencia de tracción. Las aleaciones para forja poseen un mayor alargamiento a la rotura, una mayor tensión de rotura y una mayor resistencia a la fatiga. A pesar de una amplia variación de la dureza con los distintos aleantes, la resistencia a la abrasión varía sólo en un 15 a 20%. Para proteger lugares o zonas de la pieza expuestas a gran roce, se suelen colocar insertos de acero, bronce, o materiales no metálicos. Pueden utilizarse para bujes de p oca carga, bajas velocidades, bajas temperaturas y buena lubricación. En la curva de fatiga se observa que esta se torna paralela al eje entre los 10 y 100 millones de ciclos. El trabajado en frío de l as zonas su perficiales proclives a fallar por fatiga genera tensiones de compresión residuales que ayudan a mejorar la resistencia a la fatiga. En estas aleaciones al disminuir la temperatura aumenta la tensión de rotura, tensión de fluencia, y dureza, al tiempo que disminuye la ductilidad. El aumento de la temperatura tiene un efecto adverso sobre la tensión de rotura y de fluencia, mientras que con la aleación magnesio -aluminio-zinc disminuye el módulo elástico, efecto que se atenúa en aleaciones con torio.
Soldabilidad y uniones Las aleaciones de magnesio son soldables por soldadura de arco con atmósfera protegida de gas inerte y también por soldadura eléctrica de punto. Las propiedades mecánicas de las soldaduras por arco no difieren en gran medida de las del material soldado, manteniendo aproximadamente un 90% de la resistencia mecánica. Sin embargo, las aleaciones de m agnesio-aluminio-zinc son proclives a la corrosión por tensión en las zonas linderas a las soldadas. Para evitarlo, se deben relajar las tensiones mediante un posterior calentamiento y enfriamiento al aire (sin agitar). Las soldaduras de punto son buenas para las tensiones estáticas, pero las propiedades a la fa tiga son menores que en juntas soldadas por arco o remachadas. Otros métodos usados para uniones de aleaciones de magnesio son remachados y adhesivos. Fijaciones mecánicas pueden ser usadas en magnesio, manteniendo las concentraciones de tensiones en un mínimo seguro. Para el remachado se utilizan métodos convencionales, pero sólo los r emaches dúctiles de aluminio deberían usarse, preferiblemente aleación 5056-H32, para minimizar la posibilidad de falla por corrosión galvánica. Las juntas por pegado se han transformado en una técnica muy utilizada, las características de fatiga son mejores que en las otras uniones, y las probabilidades de falla debido a concentración de tensiones son minimizadas. Este tipo de junta puede utilizar menores espesores pudiendo lograrse estructuras m ás livianas; también forma una capa que rellena el espacio entre l as mismas formando una aislación entre cualquier tipo de materiales disímiles.
5.
Obtención del magnesio
El magnesio comercial se obtiene del agua de mar y conchas. 1. Las conchas son pasadas por un horno rotatorio a 1320ºC, para producir cal. 2. La cal es mezclada con agua de mar, la que tiene 1300 ppm de magnesio, lo que genera una reacción que produce hidrato de magnesio, el que se deposita en el fondo de un tanque de sedimentación. 3. El hidrato de magnesio se extrae del tanque como una pasta a l a que se le agrega ácido clorhídrico, con lo que se logra obtener cloruro de magnesio. 4. La mezcla es filtrada consecutivamente para aumentar su concentración. 5. Se realiza un secado especial hasta que el cloruro de magnesio logra obtener una concentración superior al 68%. 6. El cloruro de magnesio en forma granular se transfiere a una celda electrolítica en la el ánodo es de grafito y el cátodo es la propia tina. En la celda se hace circular corriente eléctrica a 60,000A con lo que se logra la descomposición d el cloro y el magnesio. 7. El cloro con agua se convierte en ácido clorhídrico, el cual sirve para convertir al hidrato de magnesio en cloruro de ma gnesio en el inicio del proceso. 8. El magnesio que flota en la tina electrolítica es recogido y moldeado en li ngotes de 8kg, los que posteriormente son fundidos y utilizados para las aleaciones de magnesio.
Para la extracción del magnesio se utilizan distintos métodos basados en dos procedimientos generales, la electrólisis ígnea del MgCl2 anhidro fundido (que representa el 80 % de lo obtenido) y la reducción térmica del MgO. Con respecto a la extracción por electrólisis ígnea, se puede distinguir la electrólisis del MgO disuelto en un fluoruro y el método de electrólisis del MgCl2 fundido; y este último a su vez se distingue en función del método utilizado para obtener el MgCl2 anhidro; mientras que para el procedimiento de reducción térmica, podemos distinguir en función de la naturaleza del reductor: reducc ión por carbono, por silicio y por CaC2. El método de obtención por medio de la electrólisis ígnea del MgO disuelto en un fluoruro es un método actualmente poco utilizado, que se fundamenta en una transformación del método clásico empleado para el aluminio, y que consiste en que la magnesia se disuelve en un baño de fluoruros ajustando su densidad y su punto de fusión. Para el magnesio la marcha de la cuba de electrólisis y el ajuste de entretenimiento del baño son más difíciles que para el aluminio, debido a que el magnesio se altera más fácilmente, flotando fundido encima del electrolito. En cambio el método de obtención por electrólisis del MgCl2 anhidro fundido es el más empleado, representando el 80 % del total de la obtención mundial. La dificultad del método reside en la preparación del MgCl2 anhidro, ya que, mientras que es relativamente fácil obtener MgCl2.6H2O, la eliminación total del agua de cristalización es muy complicada. Por esto, las diferencias entre los distintos procedimientos dentro de este mismo método se fundamentan en como obtener el MgCl2 anhidro. Los cuatro primeros moles de agua son fáciles de evaporar por calentamiento en aire hasta obtener el di hidrato (MgCl2.H2O), pero la deshidratación llega a un equilibrio a partir del cual resulta contraproducente continuar calentando, ya que se lleva a la obtención de óxidos y oxicloruros indeseables.
6.
Fabricación acabados y usos
La aplicabilidad de procedimientos de fabricación primaria y secundaria a las aleaciones de magnesio, unida a la posibilidad de emplear todos los procedimientos de vaciado, hace que esas aleaciones se encuentren en el comercio e casi tosa las formas comunes a otros m etales y otras aleaciones empleadas en Ing eniería. Casi todas las operaciones de fusión del magnesio exigen el uso de fundentes para impedir la oxidación excesiva. Los fundentes obran como agentes de limpieza y eliminan del metal los óxidos y o tras impurezas. La extrusión se usa para producir barras, perfiles estructurales, tubos y formas especiales. Las piezas de magnesio forjadas suelen hacerse por medio de operaciones de forja de prensa, aunque se hacen también algunas piezas forjadas con martillo. Las temperaturas de forjado son aproximadamente las mismas que se emplean para extrusión. Se ha extendido mucho la producción de piezas fundidas en arena con aleaciones de magnesio. Es necesario adoptar algunas precauciones especiales en la fundición con moldes de arena verde parea impedir una reacción excesiva con el oxígeno del aire y la humedad. El remachado es el m étodo más frecuentemente usado para unir piezas hechas con láminas o por extrusión. Sin embargo, los remaches no se hacen con aleaciones de magnesio, porque éstas se endurecen rápidamente por el trabajo mecánico y al endurecerse se hacen quebradizas. Las piezas y las estructuras hechas con aleaciones de magnesio suelen acabarse por procedimientos que implican la limpieza, el acondicio namiento de la superficie, tratamientos químicos o electroquímicos y pintura. También se aplica en algún grado la galvanostegia.
Usos El magnesio no aleado se usa en la industria metalúrgica como desoxidante para metales y aleaciones como níquel, plat a, mónel, latón y bronce. En las aleaciones con base de níquel, el magnesio se combina también con azufre y así mejora la maleabilidad. El magnesio aleado con aluminio forma algunas aleaciones de aluminio más resistentes. Combinado con el níquel u otros metales, el magnesio se añade a la fundición de hierro gris para producir hierro colado dúctil. Sus propiedades pirotécnicas, cuando está en forma de polvo, hacen que sea apropiado para señales marinas y e ferrocarriles. El magnesio se usa también en síntesis orgánicas y en el procedimiento Kroll para producir titanio. Las aplicaciones especiales del magnesio en el campo de la metalurgia y en el de la Química son importantes; pero la mayor parte del magnesio usado actualmente está en forma de aleaciones.
COMPUESTOS DEL MAGNESIO El magnesio forma compuestos bivalentes, siendo el más importante el carbonato de magnesio (MgCO3), se utiliza como material refractario y aislante. El cloruro de magnesio (MgCl2·6H2O), se usa como material de relleno en los tejidos
de algodón y lana, en la fabricación de papel y de cementos y cerámic as. El citrato de magnesio (Mg3(C6H5O7)2·4H2O), se usa en medicina y en bebidas
efervescentes.
El hidróxido de magnesio, (Mg(OH)2), utilizado en medicina como laxante, "leche de magnesia", y en el r efinado de azúcar. Sulfato de magnesio (MgSO4·7H2O), llamado sal de Epson y el óxido de magnesio (MgO), llamado magnesia o magnesia calcinada, se utiliza como material refractario y aislante, en cosméticos, como material de relleno en la fabricación de papel y como laxante antiácido suave.
7. UTILIDAD EN LA INDUSTRIA Las aleaciones de magnesio presentan una gran resistencia a la tracción. Cuando el peso es un factor a considerar, el metal se utiliza aleado con aluminio o cobre en fundiciones para piezas de aviones; en miembros artificiales, aspiradoras e instrumentos ópticos, y en productos como es quíes, carretillas, cortadoras de césped y muebles para exterior. El metal sin alear se utiliza en flashes fotográficos, bombas incendiarias y señales luminosas, como desoxidante en la fundición de metales y como afinador de vacío, una sustancia que consigue la evacuación final en los tubos de vacío. El Magnesio se recomienda para todo tipo de suelos, cuando el suelo no se encuentra en estado óptimo. Debido a la elevada concentración de la solución que se comercializa debe diluirse previo a su empleo, asegurando así una cobertura uniforme. Esta dilución puede hacerse en una solución de fertilizantes, a gua o pesticidas compatibles (utilizar et test estándar en ën jarro"para determinar la compatibilidad). La aplicación en suelo puede hacerse por goteo, rocío o irrigación por surcos en las proporciones recomendadas .
CONCLUSIONES
y
El estar enterados de que el magnesio es un metal moderadamente duro, argénteo y que se fabrica rápidamente por todos los métodos estándar, nos hace caer en la cuenta de que es uno de los metales no ferrosos más importantes y el más ligero de los metales e structurales.
y
Al realizar este trabajo de investigación pudimos notar también que el magnesio es un fuerte agente oxidante y que el oxígeno y la humedad lo puede dañar considerablemente; su conductividad eléctrica es similar a la del aluminio, por lo que al alearse crean materiales de muy alta calidad.
y
Aunque este metal se usa mucho en l a industria hay que tener en cuenta que no se disuelve en agua, pero es soluble en ácidos por lo que es inflamable y el riesgo de trabajarlo es bastante alto, ya que, pued e producir incendios y sólo se pueden apagar con arena o talco, al utilizarlo, será necesario tomar las medidas de seguridad necesarias.
y
Este metal ha sido y será uno de los más necesarios en la industria, siendo así que ha causado conflictos entre países el caso es entre Est ados Unidos y Alemania que por querer alcanzar la mayor producción de magnesio se enfrentaron varias veces, g anando los norte americanos y obteniendo uno de los métodos más eficientes para extraer el m agnesio.
y
Según las evidencias científicas recogidas hasta la fecha, las m ás beneficiadas por el Mg son las m ujeres, ya que no solo previene los molestos síntomas que acompañan el síndrome premenstrual, sino que es un aliado en situaciones como el embarazo y la m enopausia
y
Cabe mencionar que el magnesio es el constituyente atómico característico de la clorofila.
y
El magnesio es un elemento que es fundamental para el bueno y sano desarrollo de los seres humanos. Lo poseemos en nuestro organismo pero es necesario ingerirlo en los alimentos.
y
El magnesio no es un elemento es caso y tiene un a mplio rango de fuentes alimenticias.
y
El magnesio no solo es necesario por las labores que este desempeña dentro del organismo. Sino también por que es co -ayudante para la absorción y asimilación de otros elementos fundamentales en el cuerpo humano como lo es el calcio.