Степень окисления магния в соединениях

Автор Алана Алина December 22, 2023

Магний является важным химическим элементом, который находит широкое применение в различных отраслях промышленности. Для правильного составления формул соединений магния и соответствующих химических реакций необходимо четко представлять степени окисления, которые может проявлять магний в этих соединениях.

Общая характеристика магния

В периодической системе химических элементов магний находится во второй группе, в подгруппе щелочноземельных металлов. Для него характерны следующие физико-химические свойства:

Температуры плавления 650°С и кипения 1095°С
Малая химическая активность, так как на воздухе быстро покрывается защитной оксидной пленкой
Довольно высокая пластичность и мягкость по сравнению с другим щелочноземельным металлом - бериллием

Магний и его соединения применяются:

В металлургии - для раскисления и легирования сталей и сплавов
В пищевой промышленности - пищевые добавки на основе солей магния
В медицине - препараты магния применяют как общеукрепляющее средство

Наиболее распространенными соединениями магния являются оксид магния MgO, гидроксид магния Mg(OH)₂, хлорид магния MgCl₂, сульфат магния MgSO₄ и нитрат магния Mg(NO₃)₂.

Степень окисления магния в простом веществе

В атоме магния число протонов равно 12, электронная конфигурация 1s² 2s² 2p⁶ 3s². Металлический магний представляет собой простое вещество, в котором атомы связаны металлической связью за счет делокализованных валентных электронов. Поэтому степень окисления магния Mg в простом веществе равна 0.

Степень окисления магния в оксидах и гидроксидах

Рассмотрим соединения магния с кислородом и гидроксогруппой. В этих соединениях магний проявляет степень окисления +2, отдавая оба своих валентных электрона для образования ионной или полярной ковалентной связи. Примеры таких соединений:

Формула соединения	Название
MgO	Оксид магния
Mg(OH)₂	Гидроксид магния

Таким образом, высшая степень окисления магния равна +2. Это определяется тем, что во внешнем энергетическом уровне у магния имеется два электрона, которые могут участвовать в образовании химических связей.

Степень окисления магния в солях

Рассмотрим степень окисления магния в различных солях, которые широко используются на практике.

Хлорид магния MgC_l2. Это типичный пример соли, в которой магний имеет степень окисления +2, а хлор -1. То есть в хлориде магния какая степень окисления магния? +2!

Сульфат магния MgSO₄. Здесь сера в составе сульфат-аниона имеет степень окисления +6, кислород -2, а магний соответственно +2.

Азотнокислые соли, например нитрат магния Mg(NO₃)₂. В нитрат-анионе азот находится в степени окисления +5, кислород -2. Соответственно, чтобы соблюсти электронейтральность соли, какая степень окисления должна быть у магния?

Магний в окислительно-восстановительных реакциях

При взаимодействии магния с другими веществами часто протекают окислительно-восстановительные реакции, в ходе которых изменяется степень окисления магния.

Например, при взаимодействии магния с соляной кислотой:

Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂

Магний окисляется с 0 до +2 степени окисления, а водород восстанавливается с +1 до 0. Магний, таким образом, выступает восстановителем.

Определение степени окисления магния экспериментальными методами

Магний обладает характерным зеленым цветом пламени, что позволяет идентифицировать его соединения спектральным методом и косвенно судить о степени окисления магния в образце.

Можно также применить титриметрический метод - титрование раствора соли магния раствором ЭДТА. По количеству израсходованного титранта рассчитывают концентрацию ионов Mg2+ в растворе.

Безопасное обращение с соединениями магния

Несмотря на достаточно низкую токсичность, при работе с магнием и его соединениями следует соблюдать ряд мер предосторожности:

Использовать средства индивидуальной защиты - халат, перчатки, защитные очки
Не вдыхать пыль солей магния
Тщательно мыть руки после работы

Перспективы использования магния в нанотехнологиях

Установлено, что наночастицы на основе магния проявляют уникальные химические и физические свойства по сравнению с объемным материалом.

В частности магний в наноразмерном состоянии значительно быстрее взаимодействует с кислородом. Это перспективно для разработки эффективных огнезащитных материалов.

Применение гидроксида и карбоната магния

Гидроксид магния благодаря высокой щелочности применяют как основание в органическом синтезе, например для омыления сложных эфиров.

Применение гидроксида и карбоната магния

Гидроксид магния благодаря высокой щелочности применяют как основание в органическом синтезе, например для омыления сложных эфиров. Образующиеся при этом соли магния органических кислот выделяют, промывают и подкисляют для регенерации кислот.

Применение в бумажной промышленности

Гидроксид магния используют в производстве бумаги для улучшения прочности готового материала. При этом ионы магния сшивают целлюлозные волокна бумажной массы.

Применение в медицине

В фармацевтической промышленности на основе гидроксида и карбоната магния изготавливают препараты, обладающие слабительным и антацидным действием.

Использование в строительстве

Благодаря низкой теплопроводности и высокой огнестойкости на основе гидроксида магния производят различные теплоизоляционные материалы и огнеупоры.

Применение для очистки воды

Гидроксид магния эффективно применяют для умягчения воды, так как он образует нерастворимые соединения с ионами кальция и магния, вызывающими жесткость.