Magnesium - Mg
Magnesium (Mg) is een licht, zilverwit aardalkalimetaal uit groep 2. In natuurlijk water komt het vooral voor als opgeloste magnesiumionen (Mg2+), die samen met calcium bijdragen aan de hardheid.
Eigenschappen en voorkomen · Toepassingen · Gezondheid en veiligheid · Milieu en water
| Atoomnummer | 12 |
|---|---|
| Standaardatoomgewicht | [24.304, 24.307] |
| Elektronegativiteit (schaal van Pauling) | 1.31 |
| Dichtheid bij 20 °C | Ongeveer 1,74 g cm−3 |
| Smeltpunt | 650 °C |
| Kookpunt | 1090 °C |
| Niet-gebonden atoomstraal | 0,173 nm |
| Gebruikelijke oxidatietoestand | +2 |
| Stabiele isotopen | 24Mg, 25Mg en 26Mg |
| Elektronenconfiguratie | [Ne] 3s2 |
| Eerste ionisatie-energie | 737,75 kJ mol−1 |
| Tweede ionisatie-energie | 1450,683 kJ mol−1 |
| Vroege isolatie van het metaal | Humphry Davy, 1808 |
Bronnen voor de eigenschappen: Royal Society of Chemistry en CIAAW. Het interval voor het standaardatoomgewicht weerspiegelt natuurlijke variatie in de isotopensamenstelling; 24,305 is een veelgebruikte conventionele waarde, die overeenkomt met een molaire massa van ongeveer 24,305 g mol−1. Het atoomgewicht zelf is dimensieloos.
Eigenschappen en voorkomen van magnesium
Magnesium heeft drie stabiele isotopen: 24Mg, 25Mg en 26Mg. Er bestaan ook radioactieve isotopen, dus het aantal stabiele isotopen mag niet worden verward met het totale aantal bekende isotopen.
Magnesium komt voor in mineralen zoals magnesiet, dolomiet, olivijn en serpentijn, en in zeewater en pekelwater. Het element komt doorgaans in verbindingen voor en niet als vrij metaal. Joseph Black herkende magnesium in 1755 als iets anders dan calcium; Humphry Davy verkreeg het metaal in 1808 en Antoine-Alexandre Brutus Bussy bereidde in 1831 zuiver metaal.
Toepassingen van magnesium en zijn verbindingen
Magnesiumlegeringen worden gebruikt waar een laag gewicht belangrijk is, onder meer in transportonderdelen en behuizingen van apparatuur. Magnesium wordt ook gebruikt bij metallurgische processen en in de pyrotechniek. De verbindingen ervan hebben uiteenlopende eigenschappen: magnesiumoxide wordt gebruikt in vuurvaste materialen, terwijl magnesiumhydroxide wordt toegepast in bepaalde industriële processen en waterbehandelingstoepassingen.
In behandelingssystemen kunnen materialen op basis van magnesium bijdragen aan pH-correctie of conditionering. Hun geschiktheid hangt af van de zuiverheid en het oplossingsgedrag van het materiaal, de dosering en de vereiste kwaliteit van het behandelde water. Toevoeging van magnesiumverbindingen kan ook de hoeveelheid opgelost magnesium verhogen of vaste stoffen vormen die moeten worden verwijderd.
Gezondheidseffecten en veilig gebruik
Magnesium als voedingsstof
Magnesium is essentieel voor de normale werking van spieren en zenuwen en voor tal van enzymreacties. De behoefte varieert met leeftijd, geslacht en levensfase; één minimale inname is niet voor iedereen geschikt. Voedingsmiddelen zoals noten, peulvruchten, volkorenproducten en bladgroenten leveren magnesium, en drinkwater kan bijdragen aan de inname.
Hoge doses uit supplementen of geneesmiddelen kunnen diarree, misselijkheid en buikkrampen veroorzaken. Overmatige inname kan tot ernstige vergiftiging leiden, vooral bij een verminderde nierfunctie. Het gebruik van supplementen en vermoedelijke vergiftiging moeten door een zorgprofessional worden beoordeeld; de voedingskundige rol van magnesium betekent niet dat elk magnesiumhoudend materiaal veilig kan worden ingenomen.
Metaal, poeder en dampen
Massief metaal, fijn magnesiumpoeder en opgeloste magnesiumzouten brengen verschillende gevaren met zich mee. Fijn poeder kan stofexplosies veroorzaken en pyrofoor poeder kan bij blootstelling aan lucht ontbranden. Bij contact met water of zuren kan brandbare waterstof vrijkomen. De procedures voor hantering en noodsituaties moeten aansluiten bij het materiaal en het bijbehorende veiligheidsinformatieblad.
Bij verbranding of werkzaamheden met hoge temperaturen kunnen magnesiumoxidedampen ontstaan. Inademing kan de luchtwegen irriteren en metaaldampkoorts veroorzaken, met symptomen zoals hoesten, een onaangenaam gevoel op de borst en griepachtige koorts. Voor de werkzaamheden zijn technische beheersmaatregelen, beoordeling van de blootstelling en geschikte bescherming nodig.
Branden van metallisch magnesium vereisen specialistische bestrijding en een blusmiddel dat geschikt is voor het materiaal; gebruik geen water op brandend magnesiumpoeder. Neem bij blootstelling of inslikken contact op met de medische hulpdiensten of een antigifcentrum en volg het veiligheidsinformatieblad van het product. Wek geen braken op, tenzij een zorgprofessional daartoe uitdrukkelijk opdracht geeft.
Magnesium in het milieu en water
Gerelateerde pagina: Magnesium in water (Mg + H₂O) — waterchemie, voorkomen en behandeling.
Door verwering van magnesiumhoudende gesteenten en mineralen komt magnesium in water terecht. Concentraties variëren met de geologie, de invloed van zeewater, de omstandigheden in het grondwater en menselijke invloeden. Magnesium is een van nature voorkomende voedingsstof, maar de effecten van een lozing hangen af van de chemische vorm, de concentratie en het ontvangende milieu. De gevaren van reactief metaalpoeder mogen niet worden gelijkgesteld aan die van opgelost Mg2+.
Hardheid, drinkwater en proceswater
Opgelost calcium en magnesium leveren de belangrijkste bijdrage aan de waterhardheid. De door magnesium veroorzaakte hardheid wordt vaak uitgedrukt als calciumcarbonaatequivalent: 1 mg/L magnesium komt overeen met ongeveer 4,12 mg/L uitgedrukt als CaCO3. Deze manier van rapporteren betekent niet dat het magnesium daadwerkelijk als calciumcarbonaat aanwezig is.
De WHO stelt geen op gezondheid gebaseerde richtwaarde voor waterhardheid voor. Dat betekent niet dat er voor elke watervoorziening of persoon één ideale magnesiumconcentratie bestaat. Bij de conditionering van drinkwater moet rekening worden gehouden met de minerale samenstelling, de stabiliteit en de toepasselijke lokale eisen.
Voor industriële systemen hangt de aanvaardbare magnesiumconcentratie af van de toepassing. Onder bepaalde chemische en temperatuuromstandigheden kan magnesium bijdragen aan afzettingen; de waterhardheid alleen geeft geen volledig beeld van alle risico's op aanslagvorming of corrosie.
Magnesium uit water verwijderen
- Ionenwisseling in de natriumvorm: hierbij worden calcium en magnesium uitgewisseld tegen natrium, waardoor de hardheid afneemt zonder dat het gehalte aan totaal opgeloste stoffen noodzakelijkerwijs afneemt.
- Ontharding door precipitatie: door gecontroleerde chemische behandeling kan magnesiumhydroxide neerslaan, waarna de vaste stoffen worden afgescheiden en de pH passend wordt ingesteld.
- Omgekeerde osmose: vermindert de hoeveelheid opgelost magnesium en andere zouten. De prestaties hangen af van het membraan, de samenstelling van het voedingswater en de bedrijfsomstandigheden.
Gewone sedimentfiltratie verwijdert geen opgeloste magnesiumionen. Bij de keuze van een behandeling moet rekening worden gehouden met de volledige wateranalyse, het debiet en de vereiste waterkwaliteit. Ontharding levert regeneratieafval of slib op en omgekeerde osmose produceert concentraat; deze reststromen moeten op passende wijze worden beheerd.
Lees meer over magnesium in water en over voedingskundige referentiewaarden. Verwante elementen: aluminium, ijzer, mangaan, zirkonium, zink en thorium.
Magnesiumpagina voor het laatst beoordeeld op door Lenntech.
Terug naar het periodiek systeem der elementen.
Bronnen en verder lezen
- RSC: eigenschappen, toepassingen en geschiedenis van magnesium.
- CIAAW: atoomgewicht en isotopen van magnesium.
- NIH: magnesium in de voeding, supplementen en toxiciteit.
- ILO/WHO: Internationale chemische veiligheidskaart 0289 — pyrofoor magnesiumpoeder.
- NIOSH: magnesiumoxiderook en gezondheid op het werk.
- WHO: hardheid van drinkwater (PDF).
- EPA: waterzuivering en ontharding (PDF).
- EPA: ontharding door precipitatie en reststoffen van de waterbehandeling (PDF).