Популярная библиотека химических элементов. Книга первая. Водород — палладий
Шрифт:
Электролитом служит расплав безводных хлоридов магния, калия и натрия; металлический магний выделяется на железном катоде, а на графитовом аноде разряжаются ионы хлора. Процесс идет в специальных ваннах-электролизерах. Расплавленный магний всплывает на поверхность ванны, откуда его время от времени выбирают вакуум-ковшом и затем разлива гот по формам.
Но на этом процесс не заканчивается: в таком магнии еще слишком много примесей.
Поэтому неизбежен второй этап — очистка магния. Рафинировать магний можно двумя путями — переплавкой и флюсами или возгонкой в вакууме. Смысл первого метода общеизвестен: специальные добавки — флюсы — взаимодействуют с примесями и превращают их в соединения, которые легко отделить от металла механическим
Таким путем можно получать очень чистый металл, содержащий свыше 99,99% магния.
Из царства Нептуна
Но не только земная кора богата магнием — практически неисчерпаемые и постоянно пополняющиеся запасы его хранят голубые кладовые океанов и морей. В каждом кубометре морской воды содержится около 4 кг магния. Всего же в водах мирового океана растворено более 6•1016 т этого элемента.
Как добывают магний из моря? Морскую воду смешивают в огромных баках с известковым молоком, приготовленным из перемолотых морских раковин. При этом образуется так называемое магнезиальное молоко, которое высушивается и превращается в хлорид магния. Ну, а дальше в ход идут электролитические процессы.
Источником магния может быть не только морская вода, но и вода соленых озер, содержащая хлористый магний. У нас в стране такие озера есть: в Крыму — Сакское и Caсык-Сивашское, в Поволжье — озеро Эльтон и многие другие.
Магниевая ракета не взлетит, но…
Для каких целей используют элемент № 12 и его соединения?
Магний чрезвычайно легок, и это свойство могло бы сделать его прекрасным конструкционным материалом, но, увы — чистый магнии мягок и непрочен. Поэтому конструкторы используют магний в виде сплавов его с другими металлами. Особенно широко применяются сплавы магния с алюминием, цинком и марганцем. Каждый из компонентов вносит свой «пай» в общие свойства: алюминий и цинк увеличивают прочность сплава, марганец повышает его антикоррозионную стойкость. Ну, а магний? Магний придает сплаву легкость — детали из магниевого сплава на 20–30% легче алюминиевых и на 50–75% — чугунных и стальных… Есть немало элементов, которые улучшают магниевые сплавы, повышают их жаростойкость и пластичность, делают устойчивее к окислению. Эти литий, бериллий, кальций, церий, кадмий, титан и другие.
Но есть, к сожалению, и «враги» — железо, кремний, никель; они ухудшают механические свойства сплавов, уменьшают их сопротивляемость коррозии.
Магниевые сплавы находят широкое применение. Авиация и реактивная техника, ядерные реакторы, детали моторов, баки для бензина и масла, приборы, корпуса вагонов, автобусов, легковых автомобилей, колеса, масляные насосы, отбойные молотки, пневмобуры, фото и киноаппараты, бинокли — вот далеко не полный перечень областей применения магниевых сплавов.
Немалую роль играет магний в металлургии. Он применяется как восстановитель в производстве некоторых ценных металлов — ванадия, хрома, титана, циркония. Магний, введенный в расплавленный чугун, модифицирует
Свойство магния (в виде порошка, проволоки или ленты) — гореть белым ослепительным пламенем — широко используется в военной технике для изготовления осветительных и сигнальных ракет, трассирующих пуль и снарядов, зажигательных бомб. Хорошо знакомы с магнием фотографы: «Спокойно! Снимаю!» — и яркая вспышка магния на мгновение ослепляет вас. Впрочем, в этой роли магний выступает все реже — электрическая лампа «блиц» вытеснила его практически повсеместно.
Место под солнцем
И еще в одной грандиозной работе — аккумуляции солнечной энергии — участвует магний. Он входит в состав хлорофилла, который поглощает солнечную энергию и с ее помощью превращает углекислый газ и воду в сложные органические вещества (сахар, крахмал и др.), необходимые для питания человека и животных. Без хлорофилла не было бы жизни, а без магния не было бы хлорофилла — в нем содержится 2% этого элемента. Много ли это? Судите сами: общее количество магния в хлорофилле всех растений Земли составляет около 100 млрд. т! Элемент № 12 входит и в состав практически всех живых организмов.
Если вы весите 60 кг, то приблизительно 25 г из них приходится на магний.
Услугами магния широко пользуется медицина: всем хорошо знакома «английская соль» MgSO4•7Н2O. При приеме внутрь она служит надежным и быстродействующим слабительным, а при внутримышечных или внутривенных вливаниях снимает судорожное состояние, уменьшает спазмы сосудов. Чистая окись магния (жженая магнезия) применяется при повышенной кислотности желудочного сока, изжоге, отравлении кислотами. Перекись магния служит дезинфицирующим средством при желудочных расстройствах.
Но медициной не ограничиваются области применения соединений магния. Так, окись магния используют в производстве цементов, огнеупорного кирпича, в резиновой промышленности. Перекись магния («новозон») применяют для отбелки тканей. Сернокислый магний используют в текстильной и бумажной промышленности, как протраву при крашении, водный раствор хлорида магния — для приготовления магнезиального цемента, ксилолита и других синтетических материалов. Карбонат магния MgCO3 находит применение в производстве теплоизоляционных материалов.
И, наконец, еще одно обширное поле деятельности магния — органическая химия. Магниевый порошок используют для обезвоживания таких важных органических веществ, как спирт я анилин. Магнийорганические соединения широко применяют при синтезе многих органических веществ.
Итак, деятельность магния в природе и народном хозяйстве весьма многогранна.
Но вряд ли правы те, кто думает: «все, что мог, он уже совершил». Есть все основания считать, что лучшая роль магния — впереди.
СЫРЬЕ НА МОСТОВОЙ. При желании магний можно добывать даже из… простого булыжника: ведь в каждом килограмме камня, используемого для мощения дорог, содержится примерно 20 г магния. В таком процессе, правда, пока нет необходимости — магний из дорожного камня был бы слишком дорогим удовольствием.
МАГНИЙ, СЕКУНДА И ЭРА. Сколько содержится магния в океане? Представим себе, что с первых дней нашей эры люди начали равномерно и интенсивно добывать магний из морской воды и к сегодняшнему дню исчерпали все водные запасы этого элемента. Как вы думаете, какова должна быть «интенсивность» добычи? Оказывается, каждую секунду в течение почти 2000 лет надо было бы добывать по… миллиону тонн! А ведь даже во время второй мировой войны, когда производство этого металла было максимальным, из морской воды получали ежегодно (!) всего лишь по 80 тыс. т магния.