Magnesium

Il magnesio è un elemento chimico rappresentato dal simbolo Mg e con numero atomico 12. Questo metallo grigio lucido ha una bassa densità, un basso punto di fusione ed è chimicamente molto reattivo. Come gli altri metalli alcalino-terrosi del gruppo 2 della tavola periodica, non si trova mai libero in natura, ma solo combinato con altri elementi, e presenta quasi sempre uno stato di ossidazione +2. Reagisce rapidamente con l'aria, formando un sottile strato di ossido di magnesio che protegge il metallo sottostante da un'ulteriore corrosione. Quando il metallo puro brucia, produce una brillante luce bianca. La maggior parte del magnesio si ottiene per elettrolisi di sali di magnesio estratti dalla salamoia. È meno denso dell'alluminio e viene utilizzato principalmente per creare leghe forti e leggere, spesso con l'alluminio. Nello spazio, il magnesio si forma all'interno di stelle grandi e invecchiate quando tre nuclei di elio si fondono con un nucleo di carbonio. Quando queste stelle esplodono come supernove, gran parte del magnesio viene rilasciato nel mezzo interstellare, dove può successivamente essere incorporato in nuovi sistemi stellari. Sulla Terra, il magnesio è l'ottavo elemento più abbondante nella crosta e il quarto elemento più comune in assoluto (dopo ferro, ossigeno e silicio), costituendo il 13% della massa del pianeta e una grande porzione del suo mantello. È anche il terzo elemento più abbondante disciolto nell'acqua di mare, dopo sodio e cloro. Nel corpo umano, il magnesio è l'undicesimo elemento più abbondante in massa. È essenziale per tutte le cellule e per la funzione di circa 300 enzimi. Gli ioni magnesio interagiscono con composti polifosfatici come ATP, DNA e RNA. Centinaia di enzimi richiedono ioni magnesio per funzionare. In campo medico, i composti del magnesio sono usati come comuni lassativi e antiacidi (come il latte di magnesia) e per calmare l'attività nervosa anomala o gli spasmi dei vasi sanguigni in condizioni come l'eclampsia. Il magnesio elementare è un metallo leggero di colore grigio-bianco, con una densità pari a due terzi di quella dell'alluminio. Ha il punto di fusione più basso (923 K, o 650 °C) e il punto di ebollizione più basso (1.363 K, o 1.090 °C) di tutti i metalli alcalino-terrosi. Il magnesio policristallino puro è fragile e si rompe facilmente lungo le bande di taglio. Diventa molto più malleabile quando viene legato con piccole quantità di altri metalli, come l'1% di alluminio. La sua malleabilità può anche essere notevolmente migliorata riducendo la dimensione dei grani a circa 1 micrometro o meno. Il magnesio è ampiamente utilizzato come agente riducente. Sebbene si ossidi all'aria, non necessita di un'atmosfera inerte per la conservazione perché forma uno strato protettivo di ossido di magnesio. La reazione diretta con l'aria o l'ossigeno a pressione normale produce solo l'ossido ordinario, MgO. Questo ossido può essere combinato con il perossido di idrogeno per formare il perossido di magnesio (MgO₂), e a basse temperature il perossido può reagire ulteriormente con l'ozono per formare il superossido di magnesio (Mg(O₂)₂). Se il magnesio in polvere viene riscaldato appena al di sotto del suo punto di fusione, reagisce con l'azoto allo stato solido per formare il nitruro di magnesio (Mg₃N₂). Il magnesio reagisce con l'acqua a temperatura ambiente, ma molto più lentamente del calcio. Quando è immerso nell'acqua, si formano lentamente bolle di idrogeno sulla superficie del metallo; questa reazione è molto più rapida con il magnesio in polvere e accelera anche a temperature più elevate. Questa reazione reversibile con l'acqua può essere utilizzata per immagazzinare energia e far funzionare un motore a base di magnesio. Il magnesio reagisce in modo esotermico con la maggior parte degli acidi, come l'acido cloridrico, producendo cloruro di magnesio e gas idrogeno. Sebbene sia difficile da accendere in massa, il magnesio metallico può incendiarsi. Può anche essere usato come innesco per la termite, una miscela di polvere di alluminio e ossido di ferro che si accende solo a temperature molto elevate. Quando è finemente polverizzato, il magnesio reagisce con l'acqua per produrre idrossido di magnesio e gas idrogeno: Mg(s) + 2 H₂O(l) → Mg(OH)₂(aq) + H₂(g). Questa reazione è molto meno drammatica di quelle dei metalli alcalini perché l'idrossido di magnesio si accumula sulla superficie del metallo e rallenta l'ulteriore reazione. Con il vapore acqueo, il magnesio produce ossido di magnesio e idrogeno: Mg(s) + H₂O(g) → MgO(aq) + H₂(g). I composti organomagnesiaci sono comuni in chimica organica, in particolare come reagenti di Grignard. Questi si formano facendo reagire il magnesio con alogenuri alchilici o alogenuri arilici in etere dietilico. Esempi includono il bromuro di fenilmagnesio e il bromuro di etilmagnesio. I reagenti di Grignard agiscono come nucleofili, attaccando gruppi elettrofili come l'atomo di carbonio nel legame polare di un gruppo carbonilico. Un altro importante reagente organomagnesiaco è l'antracene di magnesio, o magnesocene, utilizzato come fonte di magnesio altamente attivo. Preparato per la prima volta nel 1954 da gruppi indipendenti guidati da Ernst Otto Fischer e Albert Wilkinson, il magnesocene è una polvere piroforica da bianca a giallo pallido che idrolizza violentemente in acqua. Il relativo addotto butadiene-magnesio fornisce una fonte di dianione butadiene. Sono stati osservati anche complessi di dimagnesio(I). Gli ioni magnesio possono essere rilevati aggiungendo cloruro di ammonio, idrossido di ammonio e fosfato monosodico a una soluzione acquosa o di HCl diluito del sale. Un precipitato bianco indica la presenza di ioni magnesio. Si può anche usare il colorante Azo violetto, che diventa blu scuro in una soluzione alcalina di un sale di magnesio; il colore deriva dall'assorbimento del colorante da parte di Mg(OH)₂. A partire dal 2013, il consumo di leghe di magnesio era inferiore a un milione di tonnellate all'anno, rispetto ai 50 milioni di tonnellate di alluminio.