Magnesium

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    chemisches Element der dritten Periode und der zweiten Hauptgruppe des Periodensystems. Magnesium gehört zu den Erdalkalimetallen.

    Isotope

    Magnesium hat drei stabile Isotope, von denen Mg-24 mit knapp 79 Prozent am häufigsten ist. Danach folgen Mg-26 mit 11 Prozent und Mg-25 mit 10 Prozent. Außerdem sind zwölf Radionuklide bekannt. Mg-28 hat mit einer Zerfallsrate von 21 Stunden die längste Halbwertszeit. Am schnellsten zerfällt Mg-20 mit ungefähr 95 Millisekunden.

    Eigenschaften

    Magnesium ist ein relativ weiches, silbrig-glänzendes Metall, das die hexagonal-dichteste Kugelpackung aufweist. Es ist sehr leicht und gut dehnbar. Das Metall überzieht sich an der Luft nach und nach mit einer grauen Oxidschicht, die es vor weiteren Reaktionen schützt. Von kaltem Wasser wird es nur sehr langsam und von heißem etwas schneller angegriffen. Wird das Leichtmetall erhitzt, verbrennt es mit sehr heller, weißer Flamme, die nur schwer zu löschen ist. Mit Säuren reagiert es unter Freisetzung von Wasserstoffgas. Von Laugen wird es dagegen nicht angegriffen. Magnesium ist ein recht guter elektrischer Leiter, wobei seine Leitfähigkeit nur etwa zu einem Drittel der von Kupfer entspricht. Wie die anderen Elemente seiner Gruppe hat es auf Grund seiner Elektronenkonfiguration in Verbindungen ausschließlich die Oxidationsstufe +2. Die wichtigsten Magnesiumverbindungen sind: Magnesiumoxid (MgO), Magnesiumhydrooxid (MgOH), Magnesiumkarbonat (MgCO3), Magnesiumchlorid (MgCl2) und Magnesiumsulfat (MgSO4).

    Vorkommen

    Magnesium ist nach Kalzium das zweithäufigste Erdalkalimetall. Es ist allgemein verbreitet: Am Aufbau der Erdkruste ist es zu ca. zwei Gewichtsprozent beteiligt und somit das achthäufigste Element der Erdkruste. Elementar kommt es in der Natur nicht vor, sondern nur in Verbindungen wie Karbonaten, Silicaten und Sulfaten. In Form von Dolomit, einem Kalzium- und Magnesiumkarbonat (CaCO3 x MgCO3), bildet es ganze Gebirgszüge. Andere wichtige Magnesium-Mineralien sind: Magnesiumkarbonate wie Magnesit (Bitterspat); Silikate wie Olivin, Serpentin, Enstatit, Talk, Meerschaum und Asbest; Magnesiumsulfate wie Kieserit, Kainit, Schönit und Bittersalz sowie Chloride wie Carnallit. Große Mengen von Magnesiumsalzen befinden sich auch in den Weltmeeren, wo es als Chlorid auftritt. In einem Kubikmeter Meereswasser sind im Durchschnitt 1,27 Kilogramm Magnesium gelöst.

    Verwendung

    Die Gesamtmenge der weltweiten Magnesiumerze wird auf 20 Milliarden Tonnen geschätzt. Die Angaben über die jährliche Weltproduktion schwanken zwischen 300 000 und 350 000 Tonnen. Wegen seiner geringen Härte und Festigkeit hat reines Magnesium nur geringe technische Bedeutung. So wird seine Reinform fast ausschließlich beim Herstellungsprozess anderer Metalle - wie Uran, Zirkonium, Kupfer, Nickel, Chrom oder Titan - als Reduktionsmittel zur Bildung der entsprechenden Metallchloride eingesetzt. Außerdem dient es wegen des sehr hellen Lichts bei seiner Verbrennung der Pyrotechnik als Zusatz in Feuerwerkskörpern, Leuchtkugeln und in Blitzlichtern. Der weitaus größte Teil der produzierten Gesamtmenge wird aber in Form von Legierungen weiterverarbeitet, wobei Aluminium der wichtigste Legierungspartner des Metalls ist. Andere Legierungsmetalle sind beispielsweise Mangan, Zink und Kupfer. Magnesiumlegierungen zeichnen sich durch gute Werkstoffeigenschaften aus: Sie sind korrosionsbeständig und relativ leicht. Wegen des geringen Gewichts werden sie oft im Fahrzeug- und Flugzeugbau eingesetzt.

    Biologische Bedeutung

    Magnesium ist essenziell für alle Arten. Es ist das Zentral-Ion im Chlorophyll der grünen Pflanzen und spielt eine große Rolle bei der CO2-Assimilation. Außerdem aktiviert es einige Enzymfunktionen. In der Trockenmasse von Landpflanzen findet man im Durchschnitt zwischen 1 000 und 8 000 ppm (parts per million: Teile pro Million Teile) Magnesium. Im Körper eines Erwachsenen mit einem Durchschnittsgewicht von 70 Kilogramm findet man ca. 20 Gramm Magnesium. Es hat physiologische Funktionen bei der Knochenbildung und beim Muskelstoffwechsel. Ungefähr 50 Prozent der Magnesium-Menge ist in den Knochen festgelegt. Der Tagesbedarf wird mit 250-500 Milligramm angegeben. Eine toxische Dosis ist nicht bekannt. Mangelerscheinungen sind Müdigkeit, Nervosität, Muskelkrämpfe, Herzjagen. Vollkorngetreide, Hülsenfrüchte und grüne Gemüsesorten enthalten Magnesium.

    Das Metall ist nur in bestimmten Verbindungen gefährlich. Für Magnesiumoxid als Feinstaub wurde in Deutschland für den Arbeitsschutz ein Grenzwert von 6 mg/m3 festgelegt.

    Geschichte

    Bereits um 1755 beschrieb der Schotte Joseph Black erstmals Kalzium- und Magnesiumsalze. Eine Reindarstellung der Elemente war aber zu seiner Zeit noch nicht möglich. Dies gelang erst dem Engländer Humphry Davy 1808 mittels elektrolytischer Spaltung von Magnesiumoxid. Die noch stark verunreinigte metallische Form nannte er "Magnium". Erst später erhielt das Magnesium seinen heute gültigen Namen, um eventuelle Verwechslungen mit Mangan zu vermeiden. Der Name kann auf Magnesia, eine Stadt in Kleinasien, zurückgeführt werden. Zwanzig Jahre später waren die präparativen Methoden so weit verfeinert, dass Bussy und Liebig Magnesium mit hohem Reinheitsgrad darstellen konnten. Um 1890 begann man schließlich mit der großtechnischen Herstellung des Metalls.

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