Mg

Magnesium

atomnummer: 12
gruppe: 2
periode: 3
atomvekt: 24,3050

I mennesket
19 g

I jordskorpen
2,8 %

I havet
1,3 g/liter

På solen
700,00 ppm

Grunnstoffet som bokstavelig talt forandret verden

[Illustrasjon]

Klorofyll a. Mg 2+ (vist i grønt) er i midten av porfyrinringen

For ca. 2 milliarder år siden skjedde det en miljømessig revolusjon på vår klode. Grunnstoffet magnesium ble fanget inn i en bestemt organisk forbindelse (porfyrin) og dannet klorofyll.

[Foto: Magdalena Choroszy]

Ved hjelp av klorofyll kan grønne planter nyttiggjøre seg av energien fra synlig lys
Foto: Magdalena Choroszy

Dette molekylet absorberer solenergi som brukes til oppbygging av karbohydrater (cellulose) fra karbondioksid og vann. Oksygen (dioksygen) frigis i denne prosessen. Siden datidens atmosfære inneholdt meget lite oksygen, og livsformene stort sett var anaerobe, var dioksygen en ren gift for disse organismene som stort sett ble utslettet.

Med økende mengde dioksygen i miljøet, utviklet det seg imidlertid nye livsformer som kunne utnytte oksygen i energistoffskiftet. Dessuten førte det økende innholdet av ozon i atmosfæren til at farlig UV-stråling ble filtrert bort. Dermed kunne de nye livsformene krabbe på land og utvikle en helt ny verden.

Se 3D modell av klorofyll

Navn

Det endelige navnet på metallet, magnesium, ble hentet fra distriktet Magnesia i Tessaloniki i Hellas, der ”magnesia” tidlig ble funnet.

Historien om hvordan ble det oppdaget

Magnesuimforbindelser var kjent og i bruk lenge før grunnstoffet selv ble påvist. Blant annet la en bonde i Epsom (England) merke til at buskapen holdt seg unna en bestemt vanndam selv under en sterk tørkeperiode i 1618. Han fant ut at vannet smakte bittert og etterlot seg en hvit rest som ble kalt `Epsom salt`. Dette saltet fikk ry på seg for å kunne helbrede det meste (som vanlig på den tiden når et nytt stoff ble oppdaget), og ble brukt i medisinen. Først 200 år senere ble stoffet identifisert som magnesiumsulfat.

[Foto: Arvid Mostad, KI, UiO]

Magnesiumsilikat ble i Tyrkia brukt til å lage pipehoder.
Foto: Arvid Mostad, KI, UiO

Et annet merkelig stoff som man ofte fant flytende på vann, ble kalt meerschaum (merskum). Dette stoffer som først ble beskrevet av Thomas Henry i 1789, viste seg å være et magnesiumsilikat som særlig i Tyrkia ble brukt til å lage pipehoder. Velkjent var også ”Magnesia sten”, et hvitt, mykt og glatt mineral som også ble kalt ”såpestein” og brukt bl.a. til kunstgjenstander. Vi kjenner mineralet som talkum. (Mg3Si4O10(OH)2 )

[Illustrasjon]

Symbol for magnesium før
dagens system ble innført.

Den skotske kjemikeren Joseph Black arbeidet i 1755 med magnesiummineraler og forstod at ”magnesia” (MgO/MgCO3) måtte være oksidet av et nytt grunnstoff, men han fremstilte aldri det rene metallet. Det ble først gjort av Anton Rupprecht i 1792 da han varmet opp magnesia sammen med kull og fikk et metall og karbondioksid. Siden Rupprecht var fra Østerrike kalte han metallet austrium.

Helt rent magnesiummetall var det imidlertid Humphry Davy som laget i 1808 ved elektrolyse av magnesiumoksid. Den franske kjemikeren Antoine Bussy (1794 – 1882) var også tidlig ute og fremstilte rent magnesium i 1828 ved å redusere smeltet magnesiumklorid med metallisk kalium.

Tegnet som ble brukt for det nye metallet før den moderne symbolikken ble innført er vist i figuren til høyre.

Forekomst

Magnesium er det sjette mest vanlige grunnstoff på jorda.

Visste du at...

vi trenger minst 200 mg magnesium daglig for en normal muskel- og nervefunksjon, taktfast hjerterytme, et godt immunsystem og sterk benstruktur?

Mineraler

Magnesium er et blankt, skinnende og relativt bløtt metall. Når grunnstoffene rangeres etter konsentrasjonen i jordskorpen, er magnesium nummer seks (utgjør ca. 3 masse %). Magnesium er videre nummer tre av grunnstoffene rangert etter konsentrajon i sjøvann, og det tredje mest brukte metallet i konstruksjoner (etter stål og aluminium). Magnesium forekommer i tre naturlige isotoper: 24Mg (79 %), 25Mg (10 %), 26Mg (11 %). Alle er stabile.

Mange mineraler inneholder magnesium; de viktigste er dolomitt (kalsium-mangesiumkarbonat) og magnesitt (MgCO3), foruten de vi har nevnt ovenfor. Oppvarming av MgCO3 gir MgO som brukes i ildfaste materialer.

I planter

I 1906 viste Richard Willstätter at Mg var essensiell for grønne planter ved å påvise 1,7 % magnesium i asken etter brenning av ren klorofyll. Magnesiumet i klorofyll absorberer blått og rødt lys, men ikke grønt, og er dermed årsaken til bladenes farge. Plantene tar magnesium fra jordsmonnet, og mennesker og dyr får sine nødvendige doser fra plantene gjennom kosten.

I maten

Matvarer som inneholder mye magnesium er mandler, cashewnøtter, soyabønner, sjokolade og ølgjær som alle har mer enn 200 mg pr. 100 g. På denne måten får vi typisk i oss 250 til 350 mg magnsium per dag, og vi trenger minst 200 mg for en normal muskel- og nervefunksjon, taktfast hjerterytme, et godt immunsystem og sterk benstruktur. Organismen er også i stand til å resirkulere det vi allerede har når det er nødvendig.

I kroppen

Må ha det, bare må ha det!

Magnesium er et livsviktig grunnstoff for nesten alle levende skapninger (totalt finnes ca 19 gram i kroppen vår), og dette gjør Mg til det fjerde vanligste metallet i organismen. Ca 50 % av dette finnes i beinstrukturen, ca 30 % i muskulaturen, og resten i andre celler. Mer enn 100 enzymer trenger magnesium for å fungere. Noen av disse er viktig for transport gjennom membraner mens andre er involvert i kopiering av DNA. Den generelle biologiske energivaluta, adenosintrifosfat (ATP) og adenosindifosfat (ADP), er også knyttet til magnesium som MgATP og MgADP.

Også en rekke andre funksjoner er avhengig av Mg og det er en økende interesse for dette metallets rolle i forbindelse med høyt blodtrykk, hjerte-/kar-sykdommer og diabetes.

MgBr2 ble en stund brukt som et søvnmiddel, men dersom for mye tas får det en mild avførende virkning. MgSO4 ble også mye brukt som avføringsmiddel.

Fosfat i næringsmidler (f. eks. Coca Cola) kan hindre opptak av Mg fordi det dannes magnesiumfosfat som er uløselig og ikke absorberes i tarmen. Magnesium-mangel kan føre til sprøere beinstruktur og endret personlighet.

Magnesiummangel

Mangel på Mg synes å ha sammenheng med insulinresistens. Kroppen mister metallet gjennom urin og mangel kan dermed lett oppstå hos diabetikere og alkoholiokere. Det kan ta år å gjenoppbygge konsentrasjonen av magnesium i kroppen etter en periode med alvorlig Mg-mangel.

Fremstilling

Den første viktige industrielle fremstilling av magnesium ble startet i Tyskland i 1886 i en bedrift som senere ble hetende I. G. Farbenindustrie, og var basert på elektrolyse av vannfri MgCl2.

Under siste verdenskrig begynte England og USA å fremstille magnesium ved elektrolyse av sjøvann, en prosess som ble forbedret av Norsk Hydro.

Norsk Hydro

[Copyright: Norsk Hydro]

Magnesium produsert av Hydro på Herøya utenfor Porsgrunn ble brukt i motorblokka og gearkassa til Bobla.
Copyright: Norsk Hydro

Norsk Hydro var lenge en stor produsent av magnesium. Magnesiumproduksjon startet på Herøya i 1951, og produksjonsanlegget var Europas største og et av verdens største, til det ble nedlagt i april 2002.

To produkter ble produsert: Magnesiumlegeringer som hovedsakelig ble brukt til støping av bildeler og til elektronisk utstyr, og rent magnesium som hovedsakelig ble brukt i aluminiumlegeringer. Produksjonen de siste årene var på vel 40.000 tonn primærmetall, og i tillegg resirkulerte Hydro ca. 10.000 tonn returmetall i et omsmeltingsanlegg.

Råstoffene til magnesium er dolomittstein (CaCO3.MgCO3) som inneholder ca 14 % magnesium, og sjøvann som inneholder ca 1,4 %. Det benyttes så mye sjøvann at ca 50 % av metallet som produseres hentes fra sjøen.

Prosessen starter med at dolomittsteinen knuses og kalsineres (steinen varmes eller brennes). Under denne prosessen drives det av CO2 og det dannes dolime (CaO.MgO). Dolimen blandes med sjøvann som oppkonsentreres og danner magnesiumhydroksyd Mg(OH)2. Denne varmes opp til ca 1 000 °C for å drive av vannet, og man sitter igjen med magnesiumoksid (MgO). Magnesiumoksidet blandes deretter med finmalt koks og en vandig løsning av magnesiumklorid og natriumklorid. Blandingen tørkes og brukes til fremstilling av `pellets` som overføres til kloreringsovner (reaktorer). I disse tilsettes det klorgass ved 750 °C. Reaksjonen mellom klor og magnesiumoksid danner magnesiumklorid, (MgCl2), som i flytende form (ved ca 750 °C) tappes over i transportdigler. Diglene transporteres med spesialkjøretøyer til elektrolyseanlegget og fylles over i store elektrolysekar der magnesiumkloriden spaltes til magnesium og klor. Magnesiummetallet danner små magnesiumdråper som flyter opp til overflaten i elektrolysebadet. Klorgassen pumpes over til et filteranlegg, for deretter å bli sendt tilbake til kloreringsanlegget hvor gassen brukes på nytt. Det flytende metallet som dannes pumpes over til et spesialkjøretøy som transporterer det ferdige metallet til støperiet. Metallet tømmes her over i en stor utstøpningovn som renser metallet ytterligere og hvor man dessuten kan man tilsette ulike metaller som sink, mangan eller aluminium for å lage magnesium-legeringer. Til slutt tømmes det flytende metallet over i støpeformer for å bli støpt ut som barrer. Magnesiumbarrene veier fra seks til tolv kilo.

Ved Kjemisk institutt

MgB2 – superleder oppdaget i 200x. ?? Noen som vet noe mer?

Anvendelser

Visste du at...

magnesium produserer et skarpt hvitt lys når det brenner i luft? Dette brukte fotografer i svunne tider som blitz.

[Foto: Arvid Mostad, KI, UiO]

Blitz for fotografering basert på magnesium.
Foto: Arvid Mostad, KI, UiO

Magnesiumforbindelser, hovedsakelig magnesiumoksid, brukes stort sett til ildfaste deler i ovner for produksjon av jern og stål, sement og glass. Ca 40 % av all magnesium som produseres blir benyttet i legeringer i aluminiumsindustrien.

Resten benyttes som konstruksjonsmetall, til støping av fly og bildeler; ventildeksler, vifter, rattstammer, dashbord, seterammer, gearkasser m.v., og til lette, håndholdte maskiner som driller, motorsager, hageutstyr, computerkasser, mobiltelefoner og sportsutstyr og dessuten til bokser for øl og mineralvann.

Magnesium produserer et skarpt hvitt lys når det brenner i luft, og dette ble tidligere utnyttet når man skulle fotografere i dårlig lys. Først ble det brukt magnesiumpulver som ble antent i et ellers mørkt rom, og med åpen blender på kamera. Senere ble det laget små blitzlamper med en tynn magnesiumtråd som ble antent elektrisk.

Mg brukes fortsatt i fyrverkeri og nødlys til havs og gir et sterkt hvitt lys.

I krig ble Mg brukt i brannbomber (Termit-reaksjonen: Al pulver og Fe gir mer enn nok varme til å smelte jern og antenne Mg-skallet i bomben). Når Mg først brenner er det praktisk talt umulig å slukke, eneste måte er å begrave den i sand. Mg brenner også uten oksygen ved å reagere med luftens nitrogen til Mg3N2. Det kan også reagere med vann og danne magnesiumhydroksid og hydrogen som brenner.

Forfatter:  Arvid Mostad

Finn nabogrunnstoff

Li Be  
Na Mg  
K Ca Sc

Magnesium

Grunnstoffet som bokstavelig talt forandret verden

Navn

Historien om hvordan ble det oppdaget

Forekomst

Magnesium er det sjette mest vanlige grunnstoff på jorda.

I kroppen

Må ha det, bare må ha det!

Fremstilling

Anvendelser

Vis alt om magnesium

Magnesium i periodesystemet

Visste du at...

La

lantan var en av bestanddelene i den keramiske høytemperatursuperlederen som sensasjonelt ble oppdaget i 1986?

Les mer om lantan

App

Periodic Puzzle

Noen har rotet det til i periodesystemet. Du må flytte grunnstoffene tilbake på riktig plass.

Les mer:
Om Periodic Puzzle appen

Samarbeidspartner

Naturhistorisk museum

 


Les om periodesystemet (bakom-stoff, utdypende artikler)
Periodesystemet.no fra Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo.   Idé: Dmitrij Ivanovitsj Mendelejev.
Prosjektledelse: Svein Stølen. Design: John Vedde.   Redaksjon     Rettigheter