Magnez

Magnez
sód ← magnez → glin
Wygląd
srebrzystobiały
Magnez
Widmo emisyjne magnezu
Widmo emisyjne magnezu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.

magnez, Mg, 12
(łac. magnesium)

Grupa, okres, blok

2, 3, s

Stopień utlenienia

II

Właściwości metaliczne

metal ziem alkalicznych

Właściwości tlenków

silnie zasadowe

Masa atomowa

24,305 ± 0,002

Stan skupienia

stały

Gęstość

1738 kg/m³

Temperatura topnienia

650 °C

Temperatura wrzenia

1090 °C

Numer CAS

7439-95-4

PubChem

5462224

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons
Hasło w Wikisłowniku

Magnez (Mg, łac. magnesium) – pierwiastek chemiczny, metal ziem alkalicznych (druga grupa główna układu okresowego). Ma trzy stabilne izotopy: 24Mg, 25Mg oraz 26Mg.

Magnez po raz pierwszy został uznany za pierwiastek przez Josepha Blacka (1755), zaś wyodrębniony w formie czystej w 1808 roku przez Humphry’ego Davy’ego, który nadał mu łacińską nazwę. Polską nazwę zaproponował Filip Neriusz Walter.

Występowanie

Magnez jest jednym z najpospolitszych pierwiastków, występuje w skorupie ziemskiej w ilości 2,74% pod postacią minerałów: dolomitu, magnezytu, kizerytu, biszofitu, karnalitu, kainitu i szenitu(inne języki). W wodzie morskiej występuje w ilości około 0,12%, w postaci roztworu soli Mg2+. Nie występuje w postaci pierwiastkowej.

Otrzymywanie

Kryształy magnezu otrzymane w procesie Pidgeon

Magnez można otrzymać poprzez redukcję tlenku magnezu lub metodami elektrochemicznymi. Do elektrolizy stosuje się stopione sole: karnalit lub chlorek magnezu z topnikami, np. fluorytem lub mieszaniną NaCl i CaCl2. W metodach termicznych jako reduktory stosuje się węgiel lub karbid w temperaturze ok. 2000 °C:

MgO + C ⇌ Mg + CO↑

lub krzem w reakcji z tlenkami magnezu i wapnia pochodzącymi z wyprażenia dolomitu (w metodzie tej uzyskuje się magnez o dużej czystości):

2(CaO·MgO) + Si → Ca2SiO4<span class="noprint link−interwiki" style="position:relative; top:−.4em; white−space: nowrap; font−size:x−small;">(inne języki) + 2Mg

Zamiast czystego krzemu stosuje się także żelazokrzem. W celu ochrony przed ponownym utlenieniem proces prowadzi się w próżni lub w atmosferze redukującej (wodór lub gaz ziemny).

Związki

Najważniejszymi związkami magnezu są tlenek, wodorotlenek oraz sole. Roztwory wodne, w których występuje duże stężenie jonów Mg2+, mają gorzki smak.

Siarczan magnezu, tzw. sól gorzka, znajduje zastosowanie jako środek przeczyszczający, a w formie bezwodnej – jako środek suszący.

Właściwości fizyczne i chemiczne

Magnez jest srebrzystobiałym metalem, który staje się kowalny w wysokiej temperaturze, dość łatwo utlenia się na powietrzu, ale podobnie jak w przypadku glinu, proces korozji jest hamowany przez pasywację. W przeciwieństwie do glinu (PBR = 1,28) magnez ma jednak niekorzystny współczynnik Pillinga i Bedwortha (PBR = 0,80), w efekcie powłoka pasywacyjna jest mniej skuteczna.

Pasywacji ulega także w stężonym (98%) kwasie siarkowym (doniesiono jednak o opornym rozpuszczaniu się magnezu w stęż. H2SO4 (Bunsen), z wydzielaniem SO2 (Liebig) lub H2S i S (A. Ditte)) i wobec par jodu (brak reakcji do temp. 600 °C). Pasywacyjna warstwa trudnorozpuszczalnego fluorku magnezu chroni go też przed działaniem kwasu fluorowodorowego.

Powoli reaguje z gorącą wodą (> 70 °C), tworząc wodorotlenek magnezu. Jest całkowicie odporny na działanie alkaliów, natomiast energicznie reaguje z kwasami z wytworzeniem odpowiednich soli i wydzieleniem wodoru. W analizie jakościowej kationy Mg2+ należą do V grupy.

Jest substancją palną, temperatura zapłonu wynosi ok. 760 °C. Pył magnezowy jest piroforyczny, jego temperatura samozapłonu wynosi ok. 470 °C. Magnez w powietrzu spala się oślepiającym białym płomieniem o temperaturze 3000–3100 °C. Produktem głównym jest tlenek, któremu towarzyszy azotek magnezu(inne języki):

2Mg + O2 → 2MgO
3Mg + N2 → Mg3N2

Spalanie podtrzymywane jest także w atmosferze pary wodnej i dwutlenku węgla:

Mg + H2O → MgO + H2
2Mg + CO2 → 2MgO + C (sadza)

Magnez rozpuszcza się po podgrzaniu w metanolu i etanolu z wytworzeniem odpowiednich alkoholanów. Reakcje te inicjowane są przez jod, a inhibowane przez wodę w ilości powyżej 1%. Wykorzystywane są do otrzymywania alkoholanów oraz do uzyskiwania tzw. absolutnego etanolu, tj. produktu o bardzo niskiej zawartości wody:

2ROH + Mg → Mg(OR)2 + H2↑

Magnez reaguje też z halogenkami organicznymi z wytworzeniem związków Grignarda:

R-X + Mg → R-Mg-X (X = Cl, Br, I)

Zastosowanie

Magnez metaliczny wykorzystuje się w chemii organicznej do otrzymywania związków Grignarda, oraz w postaci prętów do ochrony przed korozją pojemnościowych podgrzewaczy wody, wykonanych ze stali (anoda magnezowa montowana wewnątrz zbiornika).

Stopy magnezu są wykorzystywane w przemyśle lotniczym i kosmicznym, tam gdzie stopy tytanu i glinu są za ciężkie. Stopy magnezu z litem mają jedną z najniższych gęstości i korzystny stosunek wytrzymałości mechanicznej do masy. W podobnych zastosowaniach wykorzystywane są także magnale (stopy glinu z magnezem) oraz elektrony (stopy magnezu, glinu, cynku, manganu i krzemu).

Ze stopów magnezowych wykonuje się obudowy niektórych urządzeń elektronicznych i precyzyjnych, np. obudowy notebooków, kamer filmowych i video oraz aparatów fotograficznych.

Znaczenie biologiczne

Magnez wchodzi w skład chlorofilu. Jony magnezu odgrywają rolę w utrzymywaniu ciśnienia osmotycznego krwi i innych tkanek, oraz utrzymywaniu właściwej struktury rybosomów. Jest składnikiem kości, obniża stopień uwodnienia koloidów komórkowych, uczestniczy w przekazywaniu sygnałów w układzie nerwowym.

Objawy niedoboru magnezu u roślin: więdnięcie, chloroza liści, zahamowanie fotosyntezy.

Objawy niedoboru u człowieka

Zapotrzebowanie na magnez u osób dorosłych wynosi 300–400 mg na dobę i, chociaż w naturalnym środowisku bogato występuje w spożywanych przez człowieka pokarmach, jest go coraz mniej w wyniku nawożenia chemicznego gleby związkami zawierającymi potas oraz stosowania nadmiernej ilości konserwantów. Inne przyczyny niedoboru magnezu to: nadużywanie alkoholu, stosowanie hormonalnych środków antykoncepcyjnych, stres, spożywanie dużych ilości tłuszczów, niewydolność nerek.

Magnez bierze udział w licznych procesach zachodzących w organizmie, a zakres objawów jego niedoboru jest szeroki.

Suplementacja magnezem może mieć wiele korzystnych skutków dla zdrowia w tych schorzeniach i objawach.

Magnez a depresja

Przypuszczalnie niedobór magnezu w diecie może prowadzić do depresji. Poziom tego pierwiastka był istotnie mniejszy w płynie mózgowo-rdzeniowym osób z lekooporną depresją grożącą samobójstwem oraz pobranym od osób, które popełniły samobójstwo. Poziom magnezu w mózgu nie jest skorelowany bezpośrednio z jego poziomem w surowicy krwi. Jego nieinwazyjny pomiar w mózgu jest możliwy przy użyciu spektroskopii rezonansu magnetycznego 31P in vivo, gdyż przesunięcia chemiczne sygnałów atomu fosforu β nukleozydotrifosforanów można skorelować ze stężeniem wolnych jonów Mg2+. Zawartość magnezu w mózgu osób z lekooporną depresją była istotnie mniejsza niż u osób zdrowych. Metoda pomiaru poziomu magnezu w mózgu in vivo metodą MRI opublikowana została w roku 2008 i wymaga potwierdzenia w badaniach klinicznych.

Chlorek magnezu u osób z cukrzycą typu II i niedoborem magnezu już w niewielkich dawkach był tak skuteczny w leczeniu objawów depresyjnych, jak silny lek przeciwdepresyjny – imipramina. Opisywano przypadki, w których suplementacja rozpuszczalną formą magnezu (4 × 125–300 mg jonów Mg2+ dziennie) nawet w ciągu mniej niż 7 dni zniosła objawy kliniczne depresji. Z niektórych badań wynika, że skuteczna terapia farmakologicznymi środkami przeciwdepresyjnymi przebiega ze wzrostem poziomu magnezu w organizmie.

Przedawkowanie

Nadmiar magnezu z organizmu jest usuwany przez nerki. Istnieje pewna możliwość przedawkowania preparatów magnezu. Ryzyko to dotyczy szczególnie pacjentów starszych, ze znacznie upośledzoną funkcją nerek. Możliwe objawy obejmują niedociśnienie, spowolnienie akcji serca – bradykardia, niewydolność oddechowa, osłabienie odruchów – hiporefleksja, opisano śmierć osoby w podeszłym wieku po przyjęciu bardzo dużej ilości związków magnezu w celu ułatwienia wypróżnienia.

Magazynowanie

Ponad połowa magnezu znajduje się w kościach, jedna czwarta w mięśniach szkieletowych, jedna czwarta rozmieszczona jest w całym organizmie, przeważnie w układzie nerwowym i w narządach o dużej aktywności metabolicznej, jak: mięsień sercowy, wątroba, przewód pokarmowy, nerki, gruczoły wydzielania wewnętrznego i zewnętrznego, układ hemolimfatyczny.

Źródła magnezu w pożywieniu

Poniżej przedstawiono zawartość magnezu w 100 g poszczególnych produktów:

Wykaz zawartości magnezu w 100g poszczególnych produktów
Produkt Kategoria Stan/forma przygotowania zawartość magnezu % maks. dobowego zapotrzebowania
otręby pszenne zboże surowe 611 mg 153%
dynia warzywa pestki 593 mg 148%
kakao gorzkie 16% kakao i pochodne n/a 420 mg 105%
orzechy brazylijskie orzechy i nasiona surowe 377 mg 94%
słonecznik warzywa nasiona 359 mg 90%
majeranek przyprawy surowy 346 mg 86%
migdały orzechy i nasiona surowe 270 mg 67%
oregano przyprawy suszone 270 mg 67%
curry przyprawy proszek 254 mg 63%
otręby owsiane zboże surowe 235 mg 59%
tymianek przyprawy suszony 220 mg 55%
kasza gryczana zboże sucha 218 mg 54%
soja warzywa sucha 216 mg 54%
fasola biała warzywa sucha 170 mg 42%
czekolada gorzka kakao i pochodne – 170 mg 42%
orzechy pistacjowe orzechy i nasiona surowe 158 mg 39%
orzechy laskowe orzechy i nasiona surowe 140–160 mg 35-40%
płatki owsiane zboże suche 130 mg 32%
groch warzywa surowy 124 mg 31%
ciecierzyca warzywa surowa 120 mg 30%
ryż brązowy zboże surowy 110 mg 27%
szczaw warzywa surowy 103 mg 26%
orzechy włoskie orzechy i nasiona surowe 100 mg 25%
soja warzywa gotowana 86 mg 21%
szpinak warzywa surowy 79 mg 20%
botwina warzywa surowa 73 mg 18%
bazylia przyprawy świeża 64 mg 16%
fasola biała warzywa gotowana 63 mg 16%
karczochy warzywa surowe 60 mg 15%
koper warzywa surowy 55 mg 14%
pietruszka warzywa surowa 55 mg 14%
rukola warzywa surowa 47 mg 12%
jarmuż warzywa surowy 47 mg 12%
karczochy warzywa gotowane 42 mg 10%
makrela ryby surowa 30 mg 7%
dorsz ryby surowy 30 mg 7%

Łatwo rozpuszczalne związki magnezu (mleczan, asparaginian(inne języki), chlorek, siarczan, cytrynian, glicynian(inne języki) lub pidolan(inne języki)), jak i nierozpuszczalne (węglan, tlenek, wodorotlenek) wchodzą w skład wielu suplementów diety. Poszczególne związki różnią się znacznie ilością zawartego w nich jonu Mg2+ (kilka – kilkanaście procent), dlatego do porównywania dawkowania preparatów brana jest pod uwagę zawartość samego jonu Mg2+. Preparaty związków łatwo rozpuszczalnych mają lepszą biodostępność, są jednak droższe. Niewielką dostępność związków nierozpuszczalnych można poprawić poprzez przygotowanie ich zawiesiny w wodzie (np. w postaci tabletek musujących, które jednak zawierają istotną ilość sodu). Dodatek witaminy B6 potęguje działanie preparatów magnezu.

Źródłem magnezu w diecie może być wschodnioazjatycka przyprawa nigari, w której ok. 95% stanowi MgCl2·6H2O.

Uwagi

  1. ↑ Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi [24,304; 24,307]. Z uwagi na zmienność abundancji izotopów pierwiastka w naturze, wartości w nawiasach klamrowych stanowią zakres wartości względnej masy atomowej dla naturalnych źródeł tego pierwiastka. Zob. Prohaska i in. 2022 ↓, s. 580–584.

Przypisy

  1. ↑ Thomas Prohaska i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2022, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
  2. 1 2 David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-21, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
  3. ↑ Magnez [PDF], karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich, Merck, 27 stycznia 2026, numer katalogowy: 254118 [dostęp 2026-09-08].
  4. ↑ Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 139–140. OCLC 839118859.
  5. ↑ Andrew Ede, The Chemical Element: A Historical Perspective, Greenwood Publishing Group, 2006, ISBN 978-0-313-33304-0 [dostęp 2019-05-05] (ang.).
  6. 1 2 3 4 5 6 Stanisław Tołłoczko, Wiktor Kemula: Chemia nieorganiczna z zasadami chemii ogólnej. Warszawa: PWN, 1954, s. 405–406.
  7. 1 2 3 4 Encyklopedia techniki CHEMIA. Warszawa: WNT, 1965.
  8. 1 2 3 4 5 Adam Bielański: Chemia ogólna i nieorganiczna. Warszawa: PWN, 1981, s. 516–518. ISBN 83-01-02626-X.
  9. 1 2 Mały słownik chemiczny. Jerzy Chodkowski (red.). Wyd. V. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1976.
  10. ↑ Laurel M. Sheppard, Using „corrosion” to make ceramics, „Chemical Innovation”, 31 (11), 2001, s. 23–30 (ang.).
  11. ↑ Leon. McCulloch, Reactions of magnesium and aluminum with iodine and with concentrated sulfuric acid., „Journal of Chemical Education”, 24 (5), 1947, s. 240, DOI: 10.1021/ed024p240 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  12. 1 2 Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 797–798. ISBN 83-01-13654-5.
  13. ↑ Magnesium (powder). [w:] International Chemical Safety Cards [on-line]. International Programme on Chemical Safety. [dostęp 2014-08-10].
  14. ↑ Edward L. Dreizin, Charles H. Berman, Edward P. Vicenzi, Condensed-phase modifications in magnesium particle combustion in air, „Combustion and Flame”, 122 (1–2), 2000, s. 30–42, DOI: 10.1016/S0010-2180(00)00101-2 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  15. ↑ Arthur I. Vogel: Preparatyka Organiczna. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1964, s. 168–171.
  16. ↑ J.D. Roberts, M.C. Caserio: Chemia organiczna. Warszawa: PWN, 1969, s. 360–363.
  17. ↑ Struktury stopów metali lekkich (Al, Mg i Ti). [dostęp 2016-03-08]. [zarchiwizowane z tego adresu (2012-01-03)].
  18. ↑ K. Laitinen, R. Tähtelä, M. Välimäki, The dose-dependency of alcohol-induced hypoparathyroidism, hypercalciuria, and hypermagnesuria, „Bone and Mineral”, 19 (1), 1992, s. 75–83, DOI: 10.1016/0169-6009(92)90845-5, PMID: 1422307 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  19. ↑ L.J. Chandler, N.J. Guzman, C. Sumners, F.T. Crews, Magnesium and zinc potentiate ethanol inhibition of N-methyl-D-aspartate-stimulated nitric oxide synthase in cortical neurons, „The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics”, 271 (1), 1994, s. 67–75, PMID: 7525932 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  20. ↑ T.D. Murray, A. Berger, Alcohol withdrawal, „Virginia medical quarterly: VMQ”, 124 (3), 1997, s. 184–187, 189, PMID: 9227048 [dostęp 2021-12-12].
  21. ↑ Mary P. Guerrera, Stella Lucia Volpe, Jun James Mao, Therapeutic uses of magnesium, „American Family Physician”, 80 (2), 2009, s. 157–162, PMID: 19621856 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  22. ↑ Felice N. Jacka i inni, Association between magnesium intake and depression and anxiety in community-dwelling adults: the Hordaland Health Study, „The Australian and New Zealand Journal of Psychiatry”, 43 (1), 2009, s. 45–52, DOI: 10.1080/00048670802534408, PMID: 19085527 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  23. ↑ Kathleen Wilson, Vlasios Brakoulias, Magnesium intake and depression, „The Australian and New Zealand Journal of Psychiatry”, 43 (6), 2009, s. 580, DOI: 10.1080/00048670902873748, PMID: 19452662 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  24. 1 2 Dan V. Iosifescu i inni, Brain bioenergetics and response to triiodothyronine augmentation in major depressive disorder, „Biological Psychiatry”, 63 (12), 2008, s. 1127–1134, DOI: 10.1016/j.biopsych.2007.11.020, PMID: 18206856 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  25. 1 2 George A. Eby, Karen L. Eby, Magnesium for treatment-resistant depression: a review and hypothesis, „Medical Hypotheses”, 74 (4), 2010, s. 649–660, DOI: 10.1016/j.mehy.2009.10.051, PMID: 19944540 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  26. ↑ Stefano Iotti, Emil Malucelli, In vivo assessment of Mg2+ in human brain and skeletal muscle by 31P-MRS, „Magnesium Research”, 21 (3), 2008, s. 157–162, DOI: 10.1684/mrh.2008.0142, PMID: 19009818 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  27. ↑ Lazaro Barragán-Rodríguez, Martha Rodríguez-Morán, Fernando Guerrero-Romero, Efficacy and safety of oral magnesium supplementation in the treatment of depression in the elderly with type 2 diabetes: a randomized, equivalent trial, „Magnesium Research”, 21 (4), 2008, s. 218–223, DOI: 10.1684/mrh.2008.0149, PMID: 19271419 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  28. ↑ George A. Eby, Karen L. Eby, Rapid recovery from major depression using magnesium treatment, „Medical Hypotheses”, 67 (2), 2006, s. 362–370, DOI: 10.1016/j.mehy.2006.01.047, PMID: 16542786 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  29. ↑ Mihai Nechifor, Magnesium in major depression, „Magnesium Research”, 22 (3), 2009, 163S–166S, DOI: 10.1684/mrh.2009.0177, PMID: 19780403 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  30. ↑ Sachiko Onishi, Shunpei Yoshino, Cathartic-induced fatal hypermagnesemia in the elderly, „Internal Medicine (Tokyo, Japan)”, 45 (4), 2006, s. 207–210, DOI: 10.2169/internalmedicine.45.1482, PMID: 16543690 [dostęp 2021-12-12] (ang.).
  31. ↑ 30 najlepszych źródeł magnezu [online], Salaterka [dostęp 2019-12-29].
  32. 1 2 Otręby pszenne – właściwości, zawartość kalorii, w jakich formach można spożywać otręby pszenne | WP abcZdrowie [online], abczdrowie.pl [dostęp 2024-04-24].
  33. 1 2 3 Magnez: rola, objawy niedoboru oraz bogate źródła pokarmowe. mp.pl. [dostęp 2025-02-11].
  34. ↑ Majeranek – właściwości i zastosowanie w kuchni. go4taste.pl. [dostęp 2025-02-11].
  35. ↑ Oregano suszone (przyprawa) – właściwości i zastosowanie. go4taste.pl. [dostęp 2025-02-12].
  36. ↑ curry, w proszku. ile-kalorii.pl. [dostęp 2025-02-11].
  37. ↑ Tymianek. Poznaj jego właściwości. go4taste.pl. [dostęp 2025-02-12].
  38. ↑ Kasza gryczana – właściwości, wartości odżywcze i dietetyczne przepisy: BonaVita – Profesjonalny portal o odżywianiu, dietach, odchudzaniu [online], bonavita.pl [dostęp 2024-04-24].
  39. ↑ orzechy laskowe: właściwości, jak kupować i przechowywać? [online], Beszamel [dostęp 2019-10-17].
  40. ↑ orzechy włoskie – właściwości i zastosowanie w diecie [online], Bakalland [dostęp 2019-10-17].
  41. ↑ Salaterka [online], salaterka.pl [dostęp 2024-04-24].
  42. ↑ szpinak, na surowo. ile-kalorii.pl. [dostęp 2025-02-11].
  43. ↑ Szpinak – właściwości, kalorie, przeciwwskazania. Czy szpinak mrożony jest zdrowy? | Strona Zdrowia [online], stronazdrowia.pl [dostęp 2024-04-24].
  44. ↑ bazylia, świeża. ile-kalorii.pl. [dostęp 2025-02-12].
  45. ↑ Bazylia, kulinarny potencjał o niezwykłych właściwościach zdrowotnych. apteka-melissa.pl. [dostęp 2025-02-12].
  46. 1 2 Karczochy – wartości odżywcze i właściwości zdrowotne. Na co pomagają karczochy? | Wapteka.pl [online], wapteka.pl [dostęp 2024-04-24].
  47. ↑ Roswitha Siener, Andrea Jahnen, Albrecht Hesse, Bioavailability of magnesium from different pharmaceutical formulations, „Urological Research”, 39 (2), 2011, s. 123–127, DOI: 10.1007/s00240-010-0309-y, PMID: 20862466 [dostęp 2021-12-12] (ang.).

Bibliografia