일부 스테인리스강 등급의 기계적 특성
마그네슘은(는) 주기율표의 12번째 원소이며, Mg라는 기호로 표시됩니다. 이 금속은 은백색이며 대단히 가볍습니다. 일반적인 조건에서는 공기 중에서 거의 변화가 없으며, 얇은 산화막이 산화를 방지합니다.
| 원자 번호 | 원자(몰)량 g/mol | 산화 상태 | 밀도 [g/cm3] | 녹는점 t°C | 끓는점 t°C | 융해 열량 kj/kg |
|---|---|---|---|---|---|---|
| № 12 | 24.3 | 2 | 1.74 | 650°C | 1090°C | 9.2 |
역사
마그네슘의 발견은 영국의 에프섬 온천의 광천수와 관련이 있습니다. 1695년에 이곳에서 증발하여 얻은 소금(황산마그네시아)이 쓴맛과 완하제 효과를 가지고 있었고, 약사들은 이를 영국 염이라고 이름붙였습니다. 순수한 형태의 금속은 두 세기 후, 20세기 초에야 추출되었습니다.
매장지
미국, 노르웨이, 중국은 마그네슘이 풍부합니다. 브루사이트 및 마그네사이트는 1/3이 마그네슘 염으로 구성되어 있으며, 키세라이트, 엡솜염, 돌로마이트는 1/6입니다. 마그네슘 염은 쉽게 용해됩니다. 바닷물에는 약 0.13%의 Mg가 포함되어 있습니다. 마그네사이트는 지열수에 의해 지하에서 운반됩니다. 특히 마그네슘 염이 풍부한 침천호수가 다른 곳에서 발견됩니다. 카르날라이트 퇴적염 매장지는 전 세계적으로 발견됩니다. 뜨거운 온천과 관련한 돌로마이트 매장지 또한 거대합니다. 대부분은 수백만 년 전 침전 과정으로 형성되었습니다.
생물학적 역할
마그네슘은 물질대사 조절에서 중요한 전해질로 작용합니다. 의학자들은 비쇼피타이트의 응용이 주로 척추와 관절의 운동기 기능 장애 치료에 효과적이며, 부상 후 재활에 없어서는 안 될 것임을 발견했습니다.
생산
상업적인 마그네슘은 마그네슘, 나트륨, 칼륨 염의 혼합물 녹융을 전기분해하여 얻습니다. 이 금속은 불순물로 오염되어 있으며, 추가 정제가 필요합니다. 추가 정제는 전해정, 진공 재용 융합 및 진공 내 증기를 사용하여 이루어집니다. 정제된 마그네슘은 99.999% 이상의 순도를 자랑합니다. 또 다른 방법인 열 방법은 MgO를 실리콘 또는 코크를 사용하여 고온에서 환원합니다. 실리콘은 돌로마이트에서 마그네슘을 쉽게 추출할 수 있게 합니다. 마그네슘의 덩어리 가격은 약 3 달러/킬로그램입니다.
화학적 특성
Mg는 수소를 방출하며 산에 쉽게 용해됩니다. 알칼리는 영향을 미치지 않습니다. Mg는 해수와 3% 염화 나트륨 용액에서 급속히 부식되며, Mg의 수산화물 형성까지 이어집니다. Mg는 알코올(메틸 알코올 제외), 가솔린, 등유, 프레온, 광유에 안정합니다. 이는 강력한 환원제로서, 결합물에서 덜 활성적인 원소를 밀어냅니다. 이는 실온에서 다른 금속을 염 용액에서 환원합니다. 가열 시 염기와 산화물에서 산소를 제거하며, 마그다 파우더로 간단한 결합을 형성할 수 있습니다. 이 값진 특성은 타이타늄을 추출하는 데 유용합니다.
물리적 특성
Mg는 매우 가벼우며, 20 °C에서 약 1.7 g/cm³의 밀도를 가지고 있습니다. 녹는점은 651 °C이고, 끓는점은 1103 °C입니다. 표면은 산화막으로 덮여있고, 623 °C에서 소멸 후 Mg는 연소합니다. 마그네슘 호일과 파우더는 일반 성냥으로 점화되어 공기 중 외에도 이산화탄소 내에서도 연소합니다. 자외선 빛이 포함된 밝은 마그네슘 플래시는 20세기 초까지 사진 촬영에 사용되었습니다. 빛나는 플레임으로 연소하는 이 특성은 조명 및 신호 로켓, 트레이서 불렛, 탄약, 소이 폭탄에 사용됩니다. 캠프 파이어에 추가하여, 처음 또는 끝나는 시점을 알릴 때 뜨거운 불꽃을 일으켰습니다. Mg와 과망간산칼륨의 혼합물은 폭발성 물질입니다.
기술적 특성
Mg는 매우 가볍고 늘어나기 쉬운 금속입니다. 잘 구부러지고, 스탬프 가공, 롤링, 드릴링 및 절단이 가능합니다. 하지만 순수한 형태에서는 부서지기 쉬워 구조물에 적합하지 않습니다. Zn, Al, Be, Mn, Ti 또는 희토류 금속과의 Mg 합금은 이러한 문제를 해결합니다. 이들은 부식에 저항하며 상당한 비강도를 가지고 있습니다. 합금은 불활성 대기하에 무플럭스 용융을 통해 제조되며, 균일한 물리적 기계적 안정성을 가지는 구조를 형성합니다. 이러한 합금은 매우 다양한 분야에서 사용됩니다.
마그네슘 합금의 구성 백분율 (GOST 2581-78)
| 합금 등급 | Al | Zn | Mn | 기타 | Al | Si | Fe | Ni | Cu |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MM2 | - | - | 1.5-2.2 | - | 0.04 | 0.07 | 0.05 | 0.004 | 0.03 |
| MM2ч | - | - | 1.7-2.4 | - | 0.006 | 0.004 | 0.004 | 0.001 | 0.002 |
| МА8Ц | 7.5-8.7 | 0.3-0.8 | 0.2-0.5 | - | - | 0.1 | 0.02 | 0.004 | 0.05 |
| МА8Цэ | 7.5-8.7 | 0.3-1.5 | 0.2-0.5 | - | - | 0.5 | 0.028 | 0.01 | 0.35 |
| МА8Цч | 7.5-8.7 | 0.3-0.8 | 0.2-0.5 | - | - | 0.04 | 0.005 | 0.001 | 0.01 |
| МА8ЦБч | 7.5-8.7 | 0.3-0.8 | 0.2-0.5 | 0.001-0.002 베릴륨 | - | 0.04 | 0.005 | 0.001 | 0.01 |
| МА10Ц1 | 9.0-10.0 | 0.7-1.2 | 0.2-0.5 | - | - | 0.15 | 0.05 | 0.005 | 0.05 |
| МЦр1Н3 | - | - | 0.2-0.5 | 0.4-1.1 지르코늄 - 2.6-3.2 네오디뮴 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | 0.004 | 0.01 |
응용
오늘날 마그네슘은 가장 가벼운 구조 재료들의 기초가 되었습니다. 알루미늄 및 마그네슘 합금은 높은 비강도를 가지며, 현대 항공 및 자동차 산업에서 주목받고 있습니다. 이 합금으로 비행기, 헬리콥터, 비행체의 가장 가벼운 구성 요소가 제조됩니다. 이러한 구성 요소는 새로운 모델 개발 시 상당한 이점을 제공합니다. 이 합금은 오늘날 글라이더의 세부사항, 페어링, 엘러론, 캐빈 도어, 착륙 장치, 제어 레버, 기기 및 펌프 하우징, 산소 및 연료 탱크의 기초가 되었습니다. 마그네슘 합금 부품은 무게를 줄여 연료 소비를 감소시키고, 현대 자동차의 경제성을 높입니다. 이 합금을 사용하여 차량 엔진 블록, 충격 흡수기 부품, 펌프 및 기기, 탱크 뚜껑을 제작합니다. 바퀴용 마그네슘 휠은 가볍고 강할 뿐만 아니라 스타일리시한 외관을 제공합니다. 기기 제작에서 마그네슘 롤은 장비 하우징, 쌍안경, 휴대전화 및 캠코더에 필요합니다. 이 롤은 또한 전지 제조 시 사용됩니다. 열중성자를 거의 흡수하지 않는 특성은 마그네슘이 핵연료봉 용기의 제작에 사용되는 기반이 되었습니다.
마그네슘 염
마그네슘 염(브롬화물 및 과염소산염)은 높은 용량과 방출 전압을 가진 현대 강력한 배터리에 사용됩니다. 마그네슘-유황 배터리는 아직 개발 중입니다. 마그네슘 과염소산염은 또한 모든 기체의 깊은 건조에 사용됩니다. MgO는 내화물의 구성 요소로서 도가니 및 산업용 도가니 내벽을 만드는데 사용됩니다. 합성 MgF2 단결정은 특수 광학의 기반을 형성합니다.
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