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Magnesium

 

[zu Magnesia, dieses von griechisch magnēsíē (líthos) »Magnetstein«] das, -s, chemisches Symbol Mg, ein chemisches Element aus der zweiten Hauptgruppe des Periodensystems (Erdalkaligruppe). Magnesium ist ein silberweißes, leicht verformbares und gut zu bearbeitendes Leichtmetall. Es ist sehr reaktionsfähig und verbrennt schon oberhalb 500 ºC an der Luft mit blendend weißem Licht zu Magnesiumoxid, MgO. Die Affinität des Magnesiums zu Sauerstoff ist sehr hoch; Magnesium reagiert daher mit vielen Verbindungen, die Sauerstoff enthalten. Mit Wasser setzt es sich in der Kälte nur sehr langsam um, in der Hitze reagiert es jedoch explosionsartig (brennendes Magnesium darf nicht mit Wasser gelöscht werden). An feuchter Luft überzieht sich Magnesium mit einer grauen Oxidschicht, die es vor weiterem Angriff schützt. Von Säuren und Lösungen saurer Salze wird es gelöst; gegen Laugen (besonders konzentrierte Laugen) ist es beständig.

 

Vorkommen:

 

Magnesium ist am Aufbau der Erdkruste mit 1,95 % beteiligt und steht damit in der Häufigkeit der chemischen Elemente an achter Stelle. Es kommt wegen seiner Reaktionsfähigkeit nur in Form von Verbindungen vor; wichtig als gesteinsbildende Verbindungen sind v. a. seine Silikate (u. a. in Olivin, Serpentin, Talk, Meerschaum, Asbest) und sein Carbonat (in Magnesit und Dolomit); als Bestandteile von Salzlagerstätten kommen Magnesiumsulfat und Magnesiumchlorid in Form von Doppelsalzen vor (u. a. in den Kalisalzen Kainit, Kieserit, Langbeinit, Carnallit). Magnesiumsalze liegen ferner gelöst im Meerwasser, Magnesiumsulfat besonders in Bitterwässern vor.

 

Gewinnung:

 

Gewonnen wird Magnesium in erster Linie durch Schmelzflusselektrolyse von wasserfreiem Magnesiumchlorid, MgCl₂, bei etwa 700 ºC in Eisentrögen mit Stahlkathoden und Graphitanoden. Das bei der Elektrolyse entstehende Chlor wird zur Gewinnung von Magnesiumchlorid aus Magnesiumoxid und Koks (MgO + Cl₂ + C → MgCl₂ + CO) wieder verwendet. Außerdem erhält man Magnesium auch durch thermische Reduktion von (gebranntem) Dolomit mit Ferrosilicium bei 1 150-1 200 ºC unter Vakuum; das hierbei dampfförmig entweichende Metall wird anschließend kondensiert. An die Gewinnung schließt sich stets eine Raffination des Magnesiums (meist eine raffinierende Schmelze) an. Reinstes Magnesium kann durch Vakuumdestillation gewonnen werden. - Magnesium wird wegen seiner großen Korrosionsanfälligkeit kaum in reiner Form als metallischer Werkstoff verwendet, hat aber als Bestandteil von Magnesiumlegierungen große Bedeutung. Daneben wird es als Reduktionsmittel bei der Herstellung von Metallen aus ihren Oxiden oder Halogeniden (z. B. von Zirkonium, Beryllium, Titan) verwendet. Das Auftreten von sehr hellem Licht beim Verbrennen von Magnesium wird in der Pyrotechnik ausgenutzt. In der organischen Chemie hat Magnesium v. a. für die Herstellung von Grignard-Verbindungen Bedeutung.

 

Biologische Bedeutung:

 

Magnesium ist als Spurenelement unentbehrlicher Bestandteil des tierischen und menschlichen Organismus (Tagesbedarf des Menschen 400 mg). Das Blut des Menschen enthält 2-3 mg Magnesium je 100 ml, etwa 0,5 % des Organismus bestehen aus Magnesium. Physiologisch ist es oft ein Antagonist des Calciums. Magnesium ist auch am Aufbau des Skeletts der Wirbeltiere und der Wirbellosen (Kalkschwämme, Oktokorallen, Stachelhäuter) beteiligt; es findet sich im Gewebe mancher Meeresweichtiere. Bei Pflanzen bildet Magnesium das Zentralatom des Chlorophyllmoleküls; 15 bis 20 % des Magnesiumgehaltes der Pflanzen sind darin gebunden. Auch in Ribosomen kommt Magnesium vor; es dient ferner als Aktivator vieler Enzyme (z. B. des Kohlenhydratstoffwechsels), wirkt bei Phosphorylierungsvorgängen mit und ermöglicht als Träger die Aufnahme und den Transport von Phosphaten. Magnesiummangel führt, z. B. bei chronischen Durchfällen, zu Muskelzittern und Krämpfen, bei Pflanzen, z. B. Obstbäumen, löst er vorzeitigen Blattfall aus und beeinträchtigt ihre Fruchtbildung.

 

Wirtschaft:

 

1993 (1980) wurden weltweit 309 000 (319 200) t Hüttenmagnesium erzeugt (ohne Erzeugung aus Alt- und Abfallmaterial). Die bedeutendsten Produzenten sind die USA mit 132 100 (154 100) t, die ehemalige UdSSR 75 000 (75 000) t, Norwegen 27 300 (44 400) t, China 20 000 (7 000) t, Frankreich 10 000 (9 300) t und Japan 7 000 (9 300) t. Von den USA wurden außerdem 57 000 t Sekundärmagnesium (einschließlich Legierungen), von Japan 17 000 t erzeugt. Hauptverbraucherländer (einschließlich Sekundärmagnesium) waren 1993 die USA mit 95 000 t, die ehemalige UdSSR 60 000 t, Japan 20 900 t und Deutschland 14 900 t. Österreich verbrauchte 3 500 t und die Schweiz 1 800 t.

 

Geschichte:

 

Magnesium wurde, nachdem es 1808 erstmals von H. Davy in unreiner Form isoliert worden war, 1828 gleichzeitig von dem französischen Chemiker Antoine A. B. Bussy (* 1794, ✝ 1882) und von J. von Liebig durch Reduktion von Magnesiumchlorid mit Kalium rein dargestellt. Die elektrolytische Gewinnung von Magnesium geht auf R. Bunsen (1852) zurück.