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• arando estrada

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MAGNESIO Historia El nombre magnesium se origina de la palabra griega para una región de Tesalia, la Prefectura de Magnesia.1 Está relacionado con la magnetita y el manganeso, que también tiene su origen en el área, y requirieron diferenciación como sustancias separadas. (Ver manganeso). En 1618, un granjero de Epsom, Inglaterra, trató de dar a sus vacas agua de un pozo que había allí. Las vacas se negaron a beber por el sabor amargo del agua, pero el granjero notó que el agua parecía curar los rasguños y las erupciones cutáneas. La sustancia se hizo conocida como sales de Epsom y su fama se extendió. Con el tiempo fue reconocido como sulfato de magnesio hidratado, MgSO4·7 H2O. El inglés Joseph Black reconoció el magnesio como un elemento químico en 1755. El metal en sí fue producido por primera vez por sir Humphry Davy en Inglaterra en 1808. Utilizó la electrólisis de una mezcla de magnesia (hoy conocida como periclasa, es decir óxido de magnesio en estado mineral) y de óxido mercúrico.2 Antoine Bussy lo preparó en forma coherente en 1831 Características El magnesio no se encuentra en la naturaleza en estado libre (como metal), sino que forma parte de numerosos compuestos, en su mayoría óxidos y sales; es insoluble. El magnesio es un metal liviano, medianamente fuerte, color blanco plateado. En contacto con el aire se vuelve menos lustroso, aunque a diferencia de otros metales alcalinos no necesita ser almacenado en ambientes libres de oxígeno, ya que está protegido por una fina capa de óxido, la cual es bastante impermeable y difícil de sacar. El magnesio es un metal

altamente inflamable, que entra en combustión fácilmente cuando se encuentra en forma de virutas o polvo, mientras que en forma de masa sólida es menos inflamable. Una vez encendido es difícil de apagar, ya que reacciona tanto con nitrógeno presente en el aire (formando nitruro de magnesio) como con dióxido de carbono (formando óxido de magnesio y carbono). Propiedades del magnesio: *Propiedades Físicas:

*Propiedades químicas:

-Es un metal.

-Número atómico: 12

-Densidad: 1,74 g/cm3

-Su configuración electrónica: Ne 3s2

-Color: Gris

-Símbolo: Mg

-Mayormente sólido.

-Valencia 12

-Punto de fusión: 651° C

-Tipo de configuración: cristalina

-Punto de ebullición: 1106° C

hexagonal.

Aplicaciones Los compuestos de magnesio, principalmente su óxido, se usan como material refractario en hornos para la producción de hierro y acero, metales no férreos, cristal y cemento, así como en agricultura e industrias químicas y de construcción. El uso principal del metal es como elemento de aleación del aluminio, empleándose las aleaciones aluminio-magnesio en envases de bebidas. Las aleaciones de magnesio, especialmente magnesio-aluminio, se emplean en componentes de automóviles, como llantas, y en maquinaria diversa. Otros usos son: 

Obtención de fundición nodular (hierro-silicio-Mg) ya que es un agente esferoidizante/nodulizante del grafito.



Agente reductor en la obtención de uranio y otros metales a partir de sus sales.



El hidróxido (leche de magnesia), el cloruro, el sulfato (sales Epsom) y el citrato se emplean en medicina.



El polvo de carbonato de magnesio (MgCO3) es utilizado por los atletas como gimnastas y levantadores de peso para mejorar el agarre de los objetos.



Otros usos incluyen flashes fotográficos, pirotecnia y bombas incendiarias, debido a la luz que despide su combustión.

Efectos para la salud El magnesio no ha sido testado, pero no es sospechoso de ser cancerígeno, mutagénico o teratógeno. La exposición a los vapores de óxido de magnesio producidos por los trabajos de combustión, soldadura o fundición del metal pueden resultar en fiebres de vapores metálicos con los siguientes síntomas temporales: fiebre, escalofríos, náuseas, vómitos y dolores musculares. Estos se presentan normalmente de 4 a 12 horas después de la exposición y duran hasta 48 horas. Los vapores de óxido de magnesio son un subproducto de la combustión del magnesio. Efectos en el medio ambiente En un espectro del 0 al 3, los vapores de óxido de magnesio registran un 0,8 de peligrosidad para el medioambiente. Una puntuación de 3 representa un peligro muy alto para el medioambiente y una puntuación de 0 representa un peligro insignificante. Los factores tomados en cuenta para la obtención de este ranking incluyen el grado de perniciosidad del material y/o su carencia de toxicidad, y la medida de su capacidad de permanecer activo en el medioambiente y si se acumula o no en los organismos vivos. No tiene en cuenta el grado de exposición a la sustancia. El polvo de magnesio no es sospechoso de ser altamente dañino para el medioambiente. En forma de óxido de magnesio se ha establecido una la toxicidad en el agua en 1000 ppm.

Obtención: El magnesio metálico puede obtenerse por reducción, tanto térmica como electrolítica. En la reducción térmica, la dolomita se descompone para dar óxido de magnesio, el cual se reduce en hornos eléctricos a 1200 ºC con reductores como pueden ser aleaciones de hierro y silicio (ferrosilicio), carbono, CaC 2 , etc. A esta temperatura el magnesio se vaporiza a medida que se produce, desplazando el equilibrio de la reacción, que en principio era desfavorable a la reducción.

El otro método y el más importante es la electrólisis ígnea. En éste a su vez distinguimos la electrólisis del MgO disuelto en un fluoruro y el método de electrólisis del MgCl 2 fundido. La electrólisis del MgO disuelto en un fluoruro está actualmente en desuso. Se fundamenta en una transformación del método clásico empleado para el aluminio consistente en que la magnesita se disuelve en un baño de fluoruros ajustando su densidad y su punto de fusión. Uno de los problemas del método es su tratamiento en la célula electrolítica debido a la tendencia a flotar fundido por encima del electrolito. Finalmente se estudiará en más detalle el segundo de los métodos electrolíticos, también llamado proceso Dow con el que se obtiene el 80% del magnesio mundial. Éste proceso parte del agua de mar o salmueras donde el magnesio se 2 ) ) en encuentra disuelto en su forma iónica Mg (que proviene del MgCl 2(aq

concentraciones de alrededor de 1350 mg/l. Estas aguas marinas, tras ser filtradas y limpiadas se conducen a una planta donde se les añade cal apagada ( Ca(OH)2 ), que se diluirá generando iones hidroxilo y dando lugar a la reacción

2   Mg ( aq )  2 ( OH ) ( aq )    Mg ( OH ) ( s )  (*)(1) 2

en la que se obtendrá hidróxido de magnesio que es muy poco soluble en agua y que por tanto precipitará. Para obtener la mayor cantidad de precipitado el proceso debe llevarse a cabo en un tanque de sedimentación. Es típico que la cal apagada se produzca paralelamente a este proceso aunque no forme parte de él estrictamente. Para su obtención es común la utilización de conchas de ostras por su alto contenido de CaCO3 . Éstas se llevan a una planta trituradora y posteriormente se las introduce en un horno a altas temperaturas para producir cal y dióxido de carbono de manera que éste último se evapore y sólo quede la cal.  T CaCO ( s )    CO ( g )   CaO ( s ) 3 2

Más tarde se añade a la cal una cantidad limitada de agua cuya reacción da la cal apagada.

CaO ( s )  H O ( l )    Ca ( OH ) ( s ) 2 2 Después de la reacción (1) se procede a filtrar la suspensión lechosa resultante. El Mg(OH)2 sólido que da el filtrado se somete a un proceso de lavado y secado, para más tarde neutralizarlo con HCl .

Mg ( OH ) ( s )  2 HCl ( aq )    MgCl ( aq )  2 H O ( l ) (2) 2 2 2 Después, la disolución obtenida se conduce primero a unos evaporadores y más tarde a unos secadores con el objeto de eliminar el agua.  T MgCl ( aq )  2 H O ( l )    MgCl ( s )  2 H O ( v )  2 2 2 2

El MgCl 2 (s) que resulta se funde en una cuba electrolítica (fig.) a unos 700ºC bajo atmósfera inerte (para minimizar las reacciones secundarias no deseadas) para producir Mg fundido y Cl 2 gaseoso. El magnesio metálico se forma en el cátodo de acero y sube a la superficie, donde se recoge periódicamente. El cloro gaseoso se forma entorno al ánodo de grafito y se extrae. Este cloro gaseoso se convierte en HCl , que se reutilizará en la reacción (2). La reacción de reciclaje es

 T 2 Cl ( g )  2 H O ( v )    4 HCl ( g )  O ( g ) 2 2 2

(+ V cc)

Cl 2 ( g )

Á no do d e grafito

Mg (l )

MgCl

2

(l )

(-V cc) R ecip iente de acero q ue h ace de cátodo

Oxidación

: 2 Cl    Cl 2 ( g )  2 e 

Reducción

: Mg

2

 2e     Mg ( l )

(*)Nota: la reacción que realmente se produce es

Ca ( OH )  MgCl ( aq )    CaCl ( aq )  Mg ( OH ) ( s ) 2 2 2 2 Dando como subproducto CaCl 2 que habrá que tratar por su toxicidad.

En los últimos años China se ha convertido en uno de los grandes exportadores del metal y ha cambiado las tendencias de obtención anteriormente expuestas. Ha apostado sobre todo por un proceso térmico llamado Pidgeon. Es una técnica algo más sofisticada en la que se hace reaccionar silicio con óxido de magnesio a una temperatura muy elevada para obtener magnesio gaseoso.  T 2 MgO  CaO ( s )  Si    2 Mg ( g )  Ca SiO 2 4