Magnesium

Autor: H. Lohninger

Ordnungszahl	12
Symbol	Mg
CAS-Nr.	7439-95-4
Atomgewicht	24.3050 amu
Elektronenkonfiguration	[Ne] 3s2
Schmelzpunkt	650 °C
Siedepunkt	1090 °C
Dichte	1.738 g/cm3
Quellen: Enghag 2004 , Wieser 2011

Geschichte

Magnesiumverbindungen kennt man schon seit langem. H. Davy hat Magnesium 1809 zum ersten Mal in reiner Form dargestellt. Magnesium ist das siebthäufigste Element in der Erdkruste. Es bildet zum Beispiel in Form von Dolomit ganze Gebirgszüge.

Vorkommen und Herstellung

Aufgrund der großen chemischen Reaktionsfreudigkeit des Magnesiums kommt es nicht gediegen vor, sondern in einer Unzahl verschiedener Mineralien, die vor allem Carbonate, Silikate, Sulfate, Chloride und Oxide umfassen. Beispiele dafür sind der Dolomit, MgCa(CO₃)₂, der Spinell, MgAl₂O₄, oder der Olivin, (Mg,Fe)₂[SiO₄].

Aus dem Vakuum abgeschiedene Magnesiumkristalle nach der Reduktion von MgO mit Silizium. Ref.: Wikimedia Commons, user Warut

Magnesium als Metall wird technisch hauptsächlich durch Schmelzelektrolyse (ca. 800°C) einer Mischung aus Magnesiumchlorid, MgCl₂, und Alkali- bzw. Erdalkalichloriden hergestellt. Dabei werden Elektroden aus Graphit (Anode) und Eisen (Kathode), bei einer Spannung von ca. 6V verwendet. Das entstehende flüssige Magnesium schwimmt an der Oberfläche und kann abgeschöpft werden.

Alternativ kann Magnesium auch durch Reduktion von Magnesiumoxid, MgO, mit Silizium bei 1200 °C gewonnen werden. Das entstehende Magnesium entweicht dampfförmig (Siedepunkt 1090°C) und kondensiert in einer Wasserstoffatmosphäre als Schutzgas.

Eigenschaften

Magnesium ist silbrig-weiß glänzend, sehr leicht, und eignet sich gut als Legierungsbestandteil in diversen Leichmetallkonstruktionen. Magnesium passiviert sich ähnlich wie Aluminium an der Luft in dem es eine luftdichte Oxidschicht ausbildet. Dadurch ist es bei niedrigen Temperaturen korrosionsfest. Erhitzt man Magnesium über dessen Flammpunkt, so verbrennt es mit blendend weißem Licht zu Magnesiumoxid und Magnesiumnitrid:

2 Mg + O₂ 2 MgO
3 Mg + N₂ Mg₃N₂

Verwendung

Neben Anwendungen in Randbereichen wie der Pyrotechnik, wird Magnesium hauptsächlich als Leichtbaumaterial in der Flugzeug- und Autoindustrie eingesetzt. Magnesium wird als Nebenbestandteil oft mit Aluminium legiert, als Hauptbestandteil (mit mehr als 90% Magnesium) finden Magnesiumlegierungen vor allem als "Dow-Metalle" vielfältigen Einsatz (z.B. für Motorblöcke, oder Flugzeugteile).

Die hohe Affinität von Magnesium zu Sauerstoff macht es zu einem sehr kräftigen Reduktionmittel, das selbst so beständige Oxide wie Siliziumdioxid oder Boroxid reduziert. Aber auch Fluoride, wie z.B. Uran(IV)fluorid, werden durch Magnesium reduziert.