آشنایی با فلز منیزیم و کاربرد های فراوانش

فلز منیزیم عنصری شیمیایی با نماد Mg است که عدد اتمی آن ۱۲ بوده و در گروه دوم از جدول تناوبی قرار دارد. این فلز جامد به رنگ خاکستری براق بوده و از نظر ظاهری شباهت زیادی به سایر عناصر حاضر در گروه دوم دارد. این عنصر فلزی که چهارمین عنصر فراوان در پوسته زمین است در ستاره های بزرگ و پیر و از اضافه شدن متوالی سه هسته هلیوم به یک هسته کربن تولید می شود.

عنصر منیزیم به حالت آزاد در طبیعت وجود ندارد؛ اما آن را می توان به صورت ترکیب شده با عناصر دیگری در طبیعت یافت؛ گرچه شکل آزاد و فلزی این عنصر به صورت مصنوعی قابل تهیه است. این فلز که به هنگام سوختن نوری سفید و درخشان را ایجاد می کند، عمدتاً از طریق الکترولیز نمک های موجود در آب های شور بدست می آید.

عنصر منیزیم یازدهمین عنصر فراوان موجود در بدن انسان است و حضور آن برای همه سلول ها و عملکرد حدود ۳۰۰ آنزیم ضروری می باشد.

در ادامه این مطلب قصد داریم تا شما را با ویژگی های خاص فلز و عنصر منیزیم و همچنین کاربرد های فراوان آن در صنایع مختلف آشنا کنیم؛ تا انتها با نشریه جهان شیمی فیزیک همراهی کنید.

بررسی ویژگی های فلز و عنصر منیزیم

این عنصر خاکستری رنگ دارای پایین ترین نقطه ذوب (۹۲۳ K) و همچنین پایین ترین نقطه جوش (۱۳۶۳ K) از میان فلزات قلیایی جدول تناوبی را داراست. منیزیم پلی کریستالی خالص بسیار شکننده است به همین دلیل معمولاً آن را با مقدار بسیار کمی از فلزات دیگر مثل ۱ درصد از آلومینیوم آلیاژ می کنند تا خاصیت شکل پذیری بهتری داشته باشد.

این فلز با قرار گرفتن در معرض هوا کمی تغییر رنگ داده و لکه های کم رنگی بر روی آن ایجاد می شود. البته بر خلاف فلزات سنگین قلیایی برای نگهداری از منیزیم احتیاجی به فراهم کردن محیطی عاری از اکسیژن وجود ندارد. زیرا این فلز توسط یک لایه نازک اکسید محافظت می شود که نسبتاً نفوذ ناپذیر است.

این فلز در دمای اتاق با آب واکنش می دهد و به هنگام غوطه ور شدن در آب، حباب های هیدروژن به آرامی روی سطح فلز نمایان می شوند. البته این واکنش در خصوص منیزیم بسیار کندتر از زمانی است که کلسیم در معرض آب قرار می گیرد؛ البته در صورتی که از پودر منیزیم استفاده شود، سرعت واکنش به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

همانطور که گفته شد این فلز بسیار قابل اشتعال بوده و شعله ای سفید و خیره کننده را ایجاد می کنند. منیزیم به دلیل بهره مندی از تمام ویژگی های شیمیایی و فیزیکی بررسی شده، دارای کاربرد های زیادی است که در ادامه به توضیح آن ها خواهیم پرداخت.

آشنایی با کاربرد های فلز منیزیم

عنصر منیزیم به عنوان یک فلز کاربرد های متفاوتی دارد که مهم ترین آن ها به ترتیب عبارت اند از: تهیه آلیاژ آلومینیوم، ریخته گری دایک ( آلیاژ شده با فلز روی)، حذف گوگرد در تولید آهن، فولاد و تولید تیتانیوم در فرآیند کرول.

منیزیم مدت هاست که از جمله اصلی ترین فلزات مورد استفاده در صنعت هوا و فضا به شمار می آید. البته منیزیم به دلیل اشتعال پذیری بالایی که دارد، معمولاً تنها در ساختار موتور سازه های هوایی مورد استفاده قرار می گیرد. در حال حاضر استفاده از آلیاژ های منیزیم در صنعت هوا فضا رو به افزایش است؛ چرا که این فلز باعث صرفه جویی در مصرف سوخت نیز می گردد.

در ادامه برخی از مهم ترین کاربرد های این فلز را برخواهیم شمرد:

• تهیه مواد آتش بازی
• عکاسی با فلاش
• تصفیه حلال هایی همچون اتانول
• تهیه معرف گرینیارد جهت سنتز ترکیبات آلی
• ماده افزودنی در پیشرانه ها برای تولید گرافیت و چدن
• حفاظت از بدنه قایق ها، مخازن زیر زمینی، خطوط لوله کشی شده و آب گرم کن ها به عنوان آند گالوانی
• تولید قوطی های فلزی به صورت آلیاژ شده با آلومینیوم
• تهیه قطعات موتور اتومبیل و هواپیما
• ساخت باتری های قابل شارژ

نقش عنصر منیزیم در بدن

این عنصر فلزی به غیر از کاربرد های فراوانش در صنعت، در بدن ما نیز وظایف بسیار مهمی را بر عهده دارد. منیزیم در تنظیم عملکرد عضلات و اعصاب، تنظیم سطح قند و فشار خون، ساخت پروتئین ها، استخوان سازی و همچنین در ساختار DNA نیز نقش ایفا می کند.

زمانی که میزان عنصر منیزیم دریافتی بدن ما کمتر از حد مورد نیاز باشد، بدن به صورت خودکار فرمان می دهد تا میزان ادرار دفع شده از بدن کاهش یابد و در نتیجه این ماده شیمیایی ارزشمند در بدن حفظ گردد. علائم کمبود منیزیم بدن عبارت اند از: از دست دادن اشتها، حالت تهوع، استفراغ، خستگی و ضعف، گرفتگی عضلات، تشنج و غیر طبیعی شدن ریتم قلب.

حضور مقدار کافی از این عنصر در بدن ما باعث می گردد تا انقباض عضلات و در نتیجه انجام فعالیت های ورزشی برای بدن ساده تر باشد. به غیر از موارد گفته شده در دنیای پزشکی از منیزیم برای مقابله با افسرگی، درمان ریفلاکس اسید معده، کنترل دیابت نوع ۲، کاهش میزان فشار خون، جلوگیری و کنترل سردرد های میگرنی و… استفاده می شود.

اصلی ترین منابع خوراکی غنی از منیزیم عبارت اند از: تخم کدو، اسفناج، شکلات تلخ، بادام، آووکادو، ماهی سالمون، حبوبات، آجیل، موز و سبزیجات با برگ سبز.

نکات ایمنی در خصوص کار با منیزیم

از آنجایی که منیزیم و آلیاژ های آن به هنگام ذوب و به شکل پودری بسیار قابل اشتعال اند، دارای خطرات انفجاری جدی هستند. به هنگام سوزاندن این فلز و کار با شکل مذاب آن حتماً باید از عینک های ایمنی ویژه با فیلتر های UV استفاده شود. چرا که جوشکار هایی که به طور مداوم با این فلز سر و کار دارند، با خطر آسیب دیدن شبکیه چشم رو به رو هستند.

منیزیم باعث کاهیده شدن آب و در نتیجه آزاد شدن گاز بسیار قابل اشتعال هیدروژن می شود. بنابراین در صورتی که سوزاندن منیزیم باعث آتش سوزی غیر قابل کنترل گردد، استفاده از آب، آتش را شعله ور تر کرده و شرایط را بدتر می کند. در چنین موقعیتی پیشنهاد می شود تا آتش حاصل از منیزیم را با خاموش کننده های شیمیایی کلاس D و یا با شن و ماسه خشک فرو نشانید.

منیزیم فلز است یا نافلز

منیزیم سبک ترین فلز قلیایی خاکی از گروه دوم جدول تناوبی است. منیزیم در مقایسه با آلومینیوم چگالی کمتری دارد و هنگامی که برای استفاده به عنوان عامل آلیاژی با آلومینیوم ترکیب می شود، ویژگی های ساخت، مکانیکی و جوشکاری آلومینیوم را بهبود می بخشد. این آلیاژها به طور گسترده در ساخت هواپیما و اتومبیل استفاده می شود. فلز منیزیم در کره زمین به دلیل ویژگی های آن به وفور یافت می شود و یکی از متداول ترین فلزات ساختاری در بازار جهانی است. با توجه به خواص آن، کاربردهای منیزیم را می توان در بسیاری از صنایع مصرف نهایی در سراسر جهان مشاهده کرد.

انتظار می‌ رود بازار جهانی فلز منیزیم در دوره پیش‌بینی با نرخ قابل توجهی رشد کند. بازار جهانی در درجه اول به دلیل استفاده روزافزون از آلیاژهای منیزیم در صنعت خودروسازی برای تولید خودروهای سبک وزن در حال شکوفایی است. به دلیل تغییر در سیاست های دولت برای ایمنی محیط زیست، برندهای بزرگ خودرو در رقابتی برای ساخت خودروهای الکتریکی و خودروهای کم مصرف هستند. این امر تقاضا برای فلز منیزیم را در کشورهای اروپایی و آسیایی به میزان قابل توجهی افزایش داده است. همراه با این، تقاضای فزاینده برای آلیاژ منیزیم را می توان در تولید تلویزیون ها، ال سی دی ها و بدنه های کامپیوتر مشاهده کرد. به عنوان آلیاژ منیزیم به طور موثر گرمای تولید شده توسط مدارهای الکترونیکی را دفع می کند.

علاوه بر این، افزایش تحقیقات در مورد استفاده از آلیاژهای منیزیم برای افزایش استفاده از آن در بدنه هواپیما، موتور و اجزای داخلی هوافضا، چشم‌انداز رشد سودآوری را برای بازار جهانی فلز منیزیم ارائه می‌دهد. بخش پررونق خودروهای الکتریکی اطمینان می دهد که استفاده از فلز منیزیم برای تولید خودروهای سبک وزن، فرصت های رشد بهتری را برای رشد بازار جهانی فلز منیزیم در دوره پیش بینی شده فراهم می کند.