Magnezyum Metalinin Özellikleri Nelerdir?
Metal magnezyum (Mg) XIX. yüzyılın başlarına kadar elde edilememiştir.Buna karşılık, magnezyum, bileşiklerinin bazıları, çok daha önce biliniyordu. Sözgelimi, 1695’te İngiliz botanikçisi Nehemiah Grew, İngiltere’ nin Epsom bölgesindeki maden sularının tıbbî özellikleriyle ilgilenmeye başlamıştı. Araştırması sonunda yeni bir tuz bulan Grew, maden sularına “şifalı olma” özelliği kazandıran bu tuza “Epsom tuzu” adını verdi.Daha sonraları, Epsom tuzunun, bilinmeyen bir metal olan magnezyumun sülfatı olduğu anlaşıldı.
1808’ de İngiliz kimyacısı Humphry Davy kuru magnezyum klorürle metal potasyumu özütlemeyi başardı. 1831’ de yeterli miktarda magnezyum elde edilebildi. Magnezyum, nispeten tepkin bir metaldir. Bu yüzden, doğada serbest olarak bulunmaz. Toprakta en bol bulunan elementler arasında sekizinci sırayı alır. Başlıca iki mineral halinde bulunur: Karbonatı magnezit (MgCO3) ve karılık karbonatı,dolomit[MgCa(CO3)2]. Öteki mineralleri arasında magnezyum klorürler, magnezyum sülfatlar ve magnezyum silikatlar bulunur. Son gruptan bir asbest minerali olan amyantın tarihçesi oldukça eskidir.Bilinen bazı eski uygarlıklar, ateşe dayanıklılık özelliği nedeniyle magnezyum, günümüzde yanmayan döşemeliklerin,erimeyen astarların ve yanmaz kâğıtların yapımında kullanılır.
Magnezyum minerallerinin yataklarına her yerde bolca rastlanır. Bu arada deniz suyunda da, çözünür magnezyum klorür ve magnezyum sülfatlardan bolca bulunur. Sözgelimi, Lut Gölü’ nün suları, yaklaşık yüzde on oranında magnezyum klorür kapsadığından zengin bir magnezyum kaynağı sayılır.Magnezyum botanik açısından önemlidir. Fotosentez sırasında, şekerin bireşimi (karbon dioksit ve sudan) olayında katalizör ödevi gören klorofilin ana atomu magnezyumdur.Klorofilin yapı grubu, hemoglobinin hem grubunun yapısından çok az farklıdır. Omurgalıların kanında kırmızı boya maddesini oluşturan hemoglobinle klorofil arasındaki temel fark, ana atomdadır. Ana atom hemoglobinde demir, klorofildeyse magnezyumdur.
İçindekiler
ARI MAGNEZYUMUN ELDE EDİLİŞİ
Günümüzde magnezyum, hemen tümüyle tuzlu su kaynaklarından ve deniz suyundan elde edilen bir bileşik olan erimiş magnezyum klorürün elektrolizi yoluyla elde edilir.Bu yalın tepkimeye bir karbon atoma anot, bir demir atomuysa katot olarak katılır.
ÖZELLİKLERİ
Arı magnezyum, özgül ağırlığı düşük, yumuşak, gümüşsü-beyaz renkli bir metaldir.Magnezyum açıkta bırakıldığında, yüzeyinde kısa sürede koruyucu bir tabaka oluşur.Baz magnezyum karbonattan oluşan bu tabaka, metali daha çok yükseltgenmekten korur. Tüm 2A Grubu elementleri gibi magnezyumun da, niteleyici değerlik basamağı +2’ dir.
Magnezyum büyük ölçüde elektropozitif olduğu için, sıcak suyla hidrojen oluşturacak biçimde tepkimeye girer. Bu tepkime, soğuk suda belli bir ölçüde zayıflar. Civayla karıştırıldığındaysa, magnezyum, hem soğuk hem de sıcak suda kolayca ayrışır. Oksijeni normal ölçüde olan bir ortamda, metal magnezyum, kör edici bir ışık ve çok yüksek ısı çıkararak yanar. Bu tepkimede hem magnezyum oksit hem de magnezyum nitrür (Mg3N2) açığa çıkar. Yanışındaki şiddet, magnezyumu dikkatle işlem görmesi gereken maddeler sınıfına sokar. Bununla birlikte, yanarken çıkardığı ışıktan, yapay ışıklı fotoğraf tekniğinde ve piroteknikte yararlanılır. Magnezyum tüm yalın asitlerde kolayca çözünür. Buna karşılık, soğuk baz çözeltilerinde çözünmeye karşı koyar. Bunun nedeni, büyük bir olasılıkla, koruyucu magnezyum oksitlerin oluşumudur.
Magnezyumun en çok yararlanılan yanı, belki de ağırlığının az olması ve alaşımlara kattığı özellikleridir. Gerçekte, yalnız başına, mekanik özellikleri sıradandır. Ancak, bazı metallerle, özellikle alüminyum, çinko ve manganla alaşımlandığında, bu özellikler belirginlik kazanır. Magnezyumla alaşıma giren alüminyumun mekanik direnci artar, çinko daha çok işlenebilir duruma gelir, manganın ise aşınması azalır. Bu tür hafif alaşımlar, havacılık sanayisinde günden güne önem kazanmaktadır.
Bazen özel nedenlerle, serum, kalsiyum, zirkonyum, kadmiyum, gümüş,silisyum, berilyum, lityum, toryum ve kalayla da magnezyum alaşımları yapılır. Birinci Dünya Savaşı’ ndan sonra, araştırmaların yoğun biçimde geliştirmesi sonucunda çok güçlü, hafif alaşımlar elde edildi. Uçak sanayisinin hızlı gelişimi, yapısal nedenlerle, magnezyum alaşımlarının kullanımını artırdı. Dökme, püskürtme, yuvarlama ve dövme yoluyla kolayca elde edilebilen alaşımların geliştirilmesi, kullanılma alanlarının genişlemesine yol açtı. Olağandışı işlenebilme niteliği ve metal yoğunluğuna karşı direnç gerektiren durumlarda, magnezyum, özellikleri nedeniyle istenir olmaktadır. Basınçlı kalıp döküm tekniğinde yüksek standartlara ulaşılması, daha önceleri levha ve kesitlerden yapılmakta olan parçaların yerine yalın bir dökümün geçirildiği araç, optik ve öteki sanayi dallarında, yeni uygulama alanları açılmasına neden oldu. Kalıp-döküm, daha güçlü ve serttir; oysa daha ağır değildir.
Magnezyumun uçaklarda daha yaygın olarak kullanılmasına İkinci Dünya Savaşı’nda başlandı ve sürdürüldü. Bu dönem, pilotlu uçakların askerî alanda yoğun biçimde kullanılmaya başlandığı dönemdir. Söz konusu dönemde,yağ kar terlerini, kompresörleri, supap kapaklarını, yağ fitrelerini ve pompaları kapsayan pek çok döküm öğesinin, uçak motorlarının parçalanmasında kullanılmasına başlandı. Magnezyumdan dökülen iniş takımlarının kullanımı da büyük boyutlara ulaştı. Püskürtme öğeleri ise, taban kirişlerinde çok işe yaradı. Tabaka magnezyum, hem uçakların hem de helikopterlerin gövde bölümlerinde kullanıldı. Pilotlu uçak devrinin kapanması ve füzelerin, uzaktan denetimli uçakların, uyduların günden güne gelişmesi sonucunda, uçak sanayisinde kullanılan magnezyum miktarında önemli bir azalma oldu. Ancak, magnezyum, günümüzde değişik pek çok alanda hâlâ kullanılmaktadır.
Elektronik birimlerde magnezyum bileşikleri geniş çapta kullanılır. Radar izleme tablolarında, antenlerde, güç devrelerinde, teyp bantlarının makaralarında, plaklarda, el telsizlerinde ve değişik tür şasilerde hep magnezyumdan yararlanılır. Özgül ağırlığının düşük olması, magnezyumun bileşiklerini, aygıtların elle kullanılmasını gerektiren metallerin işlenmesi ya da yontulması konularında da çok gerekli kılmaktadır. Aynı gereklilik, yüksek hızlara ulaşan ve elle çalışmanın yerini alan makineleşme için de söz konusudur.
XX. yüzyılın ikinci yarısında, değişik tipte tüketim maddelerinde magnezyumun kullanılması, günden güne arttı. Magnezyum, bavulların, kameraların,çim kesme marinalarının, elektrik süpürgelerinin ve öteki elektrikli eşyanın yapımında kullanılır oldu. Ayrıca spor gereçlerinde ve büro eşyalarında da magnezyum kullanılmaya başlandı.
MAGNEZYUM BİLEŞİKLERİ
Magnezyum oksit (MgO) magnezyum karbonatın özel potalarda korlaşana kadar ısıtılmasıyla elde edilebilir. Kor halindeki magnezyum oksit, beyaz ve yumuşaktır; ama, sıcaklık arttıkça, daha ağır ve daha yoğun bir maddeye dönüşür. Bu maddeye kavrulmuş magnezya adı verilir. Erime derecesi 2 800 C olan bu bileşik, çok zayıf bir ısı iletkeni olduğu için, erimez astarların yapımında kullanılmaya elverişlidir.
Magnezyum oksitin sıcak suda çözündürülmesiyle magnezyum hidroksit [Mg(OH)2] elde edilir. Bu madde, daha çok, sulu magnezya adıyla tanınır. Çok kullanılan bir müshildir. Daha da önemlisi, metal magnezyumun üretilmesinde ham madde işlevi görür. Magnezyum hidroksit, deniz suyundan ayrıştırıldıktan sonra, kireçle çökeltilir ve magnezyum klorüre dönüştürülür. Daha sonra da, elektroliz yoluyla metal magnezyum elde edilir. Magnezyum klorürün önemi, yalnızca magnezyum üretiminde ara madde işlevi görmesinden değil, çimento üretiminde ki rolünden de gelir. Çimento yapımında, magnezyum klorür ile magnezyum oksit birleştirilerek, ürünün ürünün sert ve dayanıklı olması sağlanır. Bu karışıma testere talaşı ya da bıçkı tozu katılırsa, lignolit adı verilen bir ürün elde edilir. Lignolit, yapılarda duvarlarla zeminin yapımında işe yarar. Portland çimentosu da, karışıma eş oranlarda katılan magnezyum klorür ve magnezyum oksitten oluşur.
Magnezyum sülfat (MgSO4; Grew’ un Epsom tuzları), maden sularının buharlaştırılmasıyla elde edilir. Sulu çözeltide, çeşitli hidratlar oluşturur. Bunların en çok bilinenleri 1 ve 7 molekül su kapsayanlarıdır. MgSO4 . H2O ve MgSO4 . 7H2O . İkincisi, ilaç ve dokuma sanayilerinde kullanılır.
Magnezit ve dolomit, magnezyum karbonatın (MgCO3) doğada bulunan biçimleridir. Dolomit ayrıca, kalsiyum karbonat, sulu çözeltide, karbon dioksitle kalsinleme ve doyurma yoluyla açığa çıkarılabilir. Magnezyum karbonat, kalsiyum karbonattan daha önce çözünerek, daha sonra açığa çıkarılan magnezyum bikarbonat’ı [Mg(HCO3)2] oluşturur.
Son olarak iki magnezyum tuzundan daha söz etmemiz gerekiyor: Magnezyum silikat ve magnezyum peroksit. Kozmetiklerin hazırlanmasında büyük ölçüde yararlanılan talk, Mg3(Si2O5)2 (OH)2 formülünde ki magnezyum silikattır. Magnezyum peroksit’ in (MgO2) ise, hidrojen peroksit’ e çok benzeyen özellikleri vardır ve ağartıcı olarak kullanılır.
ORGANOMETALİK MAGNEZYUM BİLEŞİKLERİ
Çok önemli bazı organik bileşikler, magnezyum kapsar. Bu bileşiklere Grignard bileşikleri adı verilir. Grignard bileşiklerinin genel formülü RMgX’ tir. Burada R bir organik grup, X de bir halojendir. Grignard bileşikleri, aldehitlerin, aminlerin, alkollerin elde edildiği çok sayıda organik bileşiğin hazırlanmasına temel oluşturur.
