Magnesium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Magnesium gehört zu den zehn häufigsten Elementen der Erdkruste. Als unedles Metall kommt es nur in Verbindungen vor, vor allem in Dolomit, einem Calcium-Magnesium-Carbonat, im Magnesit, einem Magnesiumcarbonat, sowie in Silicaten wie Olivin und Talk. Ganze Gebirge wie die Dolomiten bestehen überwiegend aus Dolomitgestein. Auch das Meer ist eine große Quelle: Magnesium-Ionen sind nach Natrium-Ionen die häufigsten Metall-Ionen im Meerwasser, und Salzlagerstätten enthalten Magnesiumchlorid und Magnesiumsulfat.

Die meiste Menge entsteht heute im Pidgeon-Verfahren. Dabei wird gebrannter Dolomit mit Ferrosilicium im Vakuum stark erhitzt; Silicium reduziert das Magnesiumoxid, und Magnesium verdampft und kondensiert an einer kühlen Stelle. Daneben gewinnt man Magnesium durch Schmelzflusselektrolyse von Magnesiumchlorid, das aus Meerwasser oder Salzsolen stammt. Als Element erkannt wurde Magnesium im achtzehnten Jahrhundert, erstmals isoliert hat es Humphry Davy im Jahr 1808 durch Elektrolyse, allerdings nur in unreiner Form; reines Magnesium stellte Antoine Bussy zwei Jahrzehnte später dar. Der Name geht auf die Landschaft Magnesia in Griechenland zurück, aus der magnesiumhaltige Minerale bekannt waren.

Eigenschaften und Reaktionen

Magnesium hat die Elektronenkonfiguration [Ne] 3s² und zwei Valenzelektronen. Es steht in Periode 3 und Gruppe 2 bei den Erdalkalimetallen. Gibt das Atom beide Valenzelektronen ab, entsteht das zweifach positive Magnesium-Ion mit der Elektronenkonfiguration des Neons. Die Elektronegativität beträgt 1,31.

Mit einer Dichte von 1,74 g/cm³ ist Magnesium das leichteste Metall, das in großem Umfang als Werkstoff dient. Der Schmelzpunkt liegt bei 650 °C, der Siedepunkt bei 1090 °C. An der Luft überzieht sich das Metall mit einer dünnen Oxidschicht, die es mattgrau erscheinen lässt und den weiteren Angriff verlangsamt; sie ist allerdings weniger dicht als die Oxidschicht des Aluminiums. Mit kaltem Wasser reagiert kompaktes Magnesium kaum, mit heißem Wasser und mit Säuren aber unter Bildung von Wasserstoff. Einmal entzündet, verbrennt Magnesium mit blendend weißem Licht zu Magnesiumoxid; dabei entstehen sehr hohe Temperaturen und viel ultraviolettes Licht, das die Augen schädigen kann. Brennendes Magnesium reagiert sogar mit Wasser und mit Kohlenstoffdioxid weiter. Ein Magnesiumbrand lässt sich deshalb nicht mit Wasser löschen, weil dabei Wasserstoff entsteht, der den Brand heftig verstärkt. Geeignet sind trockener Sand oder spezielles Metallbrand-Löschpulver.

In der Biologie ist Magnesium unentbehrlich. Im Chlorophyll sitzt ein Magnesium-Ion als Zentralatom in der Mitte des ringförmigen Moleküls, das Licht für die Photosynthese einfängt. Viele Enzyme brauchen Magnesium-Ionen, unter anderem für Reaktionen mit dem Energieträger ATP.

Verwendung in Alltag und Technik

Der größte Teil des Magnesiums landet in Aluminiumlegierungen, denen es Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit verleiht, zum Beispiel im Blech von Getränkedosen. Magnesiumlegierungen selbst werden dort eingesetzt, wo jedes Gramm zählt: in Getriebegehäusen und Lenkrädern von Autos, in Gehäusen von Laptops und Kameras, in Fahrradteilen und in der Luftfahrt. In der Metallurgie entschwefelt Magnesium Roheisen und dient als Reduktionsmittel bei der Gewinnung von Titan. Als Opferanode schützt ein Magnesiumstab Warmwasserspeicher und Bootsrümpfe vor Rost, weil er sich anstelle des Stahls auflöst.

Das helle Licht brennenden Magnesiums nutzen Signalfackeln und Feuerwerk; früher diente Magnesiumpulver als Blitzlicht in der Fotografie. Magnesiumverbindungen sind im Alltag weit verbreitet. Magnesiumoxid ist ein hitzebeständiger Baustoff für Öfen, Magnesiumhydroxid bindet überschüssige Magensäure, und Magnesiumsulfat ist als Bittersalz bekannt. Magnesiumcarbonat trocknet als Magnesia die Hände von Turnern und Kletterern. Mit der Nahrung nehmen wir Magnesium vor allem aus Nüssen, Vollkornprodukten und grünem Gemüse auf, dessen grüne Farbe vom Chlorophyll stammt.

Moleküle mit diesem Element

• Magnesiumoxid MgO3D ansehen
• Magnesiumhydroxid Mg(OH)₂3D ansehen
• Magnesiumchlorid MgCl₂3D ansehen

Kurz gefragt

Wie viele besetzte Elektronenschalen hat Magnesium (Mg) im Grundzustand?

Häufige Fragen