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Magnesio

El magnesio es un elemento químico ; su símbolo es Mg y su número atómico es 12. Es un metal gris brillante con baja densidad, bajo punto de fusión y alta reactividad química. A...

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El magnesio es un elemento químico ; su símbolo es Mg y su número atómico es 12. Es un metal gris brillante con baja densidad, bajo punto de fusión y alta reactividad química. Al igual que los demás metales alcalinotérreos (grupo 2 de la tabla periódica ), se encuentra en la naturaleza solo combinado con otros elementos y casi siempre tiene un estado de oxidación de +2. Reacciona fácilmente con el aire formando una fina capa pasivante de óxido de magnesio que inhibe la corrosión del metal. El metal libre arde con una luz blanca brillante. Se obtiene principalmente mediante la electrólisis de sales de magnesio obtenidas de la salmuera . Es menos denso que el aluminio y se utiliza principalmente como componente en aleaciones resistentes y ligeras que contienen aluminio.

En el cosmos , el magnesio se produce en estrellas grandes y envejecidas mediante la adición secuencial de tres núcleos de helio a un núcleo de carbono . Cuando estas estrellas explotan como supernovas , gran parte del magnesio es expulsado al medio interestelar , donde puede reciclarse en nuevos sistemas estelares. El magnesio es el octavo elemento más abundante en la corteza terrestre [ 14 ] y el cuarto elemento más común en la Tierra (después del hierro , el oxígeno y el silicio ), constituyendo el 13% de la masa del planeta y una gran fracción de su manto . Es el tercer elemento más abundante disuelto en el agua de mar, después del sodio y el cloro [ 15 ] .

Este elemento es el undécimo elemento más abundante en masa en el cuerpo humano y es esencial para todas las células y unas 300 enzimas . [ 16 ] Los iones de magnesio interactúan con compuestos de polifosfato como el ATP , el ADN y el ARN . Cientos de enzimas requieren iones de magnesio para funcionar. Los compuestos de magnesio se utilizan con fines medicinales como laxantes y antiácidos comunes (como la leche de magnesia ), y para estabilizar la excitación nerviosa anormal o el espasmo de los vasos sanguíneos en afecciones como la eclampsia . [ 16 ]

Características

Propiedades físicas

El magnesio elemental es un metal ligero de color blanco grisáceo, con una densidad dos tercios menor que la del aluminio. El magnesio tiene el punto de fusión más bajo ( 923 K (650 °C) ) y el punto de ebullición más bajo ( 1363 K (1090 °C) ) de todos los metales alcalinotérreos. [ 17 ]    

El magnesio policristalino puro es frágil y se fractura fácilmente a lo largo de bandas de cizallamiento . Se vuelve mucho más maleable cuando se alea con pequeñas cantidades de otros metales, como el 1 % de aluminio. [ 18 ] La maleabilidad del magnesio policristalino también puede mejorarse significativamente reduciendo su tamaño de grano a aproximadamente 1 μm o menos. [ 19 ] 

Propiedades químicas

Oxidación

El magnesio se utiliza ampliamente como agente reductor . [ 20 ] Aunque se oxida en el aire, no necesita una atmósfera inerte para su almacenamiento; forma una fina capa de óxido de magnesio que protege el resto del metal. [ 21 ]

La reacción directa del magnesio con el aire o el oxígeno a presión ambiente forma únicamente el óxido "normal" MgO. Sin embargo, este óxido puede combinarse con peróxido de hidrógeno para formar peróxido de magnesio , MgO₂ , y a baja temperatura el peróxido puede reaccionar aún más con ozono para formar superóxido de magnesio Mg( O₂ ) ₂ . [ 22 ]

El magnesio reacciona con el nitrógeno en estado sólido si se pulveriza y se calienta justo por debajo del punto de fusión, formando nitruro de magnesio Mg 3 N 2 . [ 23 ]

El magnesio reacciona con el agua a temperatura ambiente, aunque reacciona mucho más lentamente que el calcio, un metal similar del grupo 2. [ 21 ] Cuando se sumerge en agua, se forman lentamente burbujas de hidrógeno en la superficie del metal; esta reacción ocurre mucho más rápidamente con magnesio en polvo. [ 21 ] La reacción también ocurre más rápido con temperaturas más altas (ver §  Precauciones de seguridad ). La reacción reversible del magnesio con el agua se puede aprovechar para almacenar energía y hacer funcionar un motor basado en magnesio . El magnesio también reacciona exotérmicamente con la mayoría de los ácidos como el ácido clorhídrico (HCl), produciendo cloruro de magnesio y gas hidrógeno, similar a la reacción del HCl con el aluminio, el zinc y muchos otros metales. [ 24 ] Aunque es difícil de encender en masa o en grandes cantidades, el magnesio metálico se enciende.

El magnesio también puede utilizarse como iniciador de llama para la termita , una mezcla de polvo de aluminio y óxido de hierro que solo se enciende a una temperatura muy alta.

Reacción con agua

Cuando se pulveriza finamente, el magnesio reacciona con el agua para producir hidróxido de magnesio e hidrógeno gaseoso:

Mg(s) + 2 H 2 O(l) → Mg(OH) 2 (aq) + H 2 (g)

Sin embargo, esta reacción es mucho menos drástica que las reacciones de los metales alcalinos con el agua, porque el hidróxido de magnesio se acumula en la superficie del metal magnesio e inhibe la reacción posterior. [ 25 ]

Además, al reaccionar con vapor produce óxido de magnesio e hidrógeno: [ 25 ]

Mg(s) + H₂O( g ) → MgO(aq) + H₂ ( g)

Química orgánica

Los compuestos organomagnésicos son muy comunes en química orgánica . Se encuentran frecuentemente como reactivos de Grignard , formados por la reacción del magnesio con haloalcanos o haluros de arilo en éter dietílico . [ 20 ] Ejemplos de reactivos de Grignard son el bromuro de fenilmagnesio y el bromuro de etilmagnesio . Los reactivos de Grignard funcionan como nucleófilos comunes , atacando el grupo electrófilo , como el átomo de carbono presente en el enlace polar de un grupo carbonilo .

Un reactivo organomagnésico destacado, además de los reactivos de Grignard, es el antraceno de magnesio o magnesoceno, que se utiliza como fuente de magnesio altamente activo. Preparado por primera vez en 1954 por grupos independientes, uno dirigido por Ernst Otto Fischer y el otro por Albert Wilkinson, el magnesoceno es un polvo pirofórico de color blanco a amarillo pálido que se hidroliza violentamente en agua. [ 20 ] El aducto de butadieno -magnesio relacionado sirve como fuente del dianión butadieno.

Se han observado complejos de dimagnesio(I). [ 26 ]

Detección en solución

La presencia de iones de magnesio se puede detectar añadiendo cloruro de amonio , hidróxido de amonio y fosfato monosódico a una solución acuosa o diluida de HCl de la sal. La formación de un precipitado blanco indica la presencia de iones de magnesio.

También se puede utilizar el colorante violeta azoico , que se torna azul intenso en presencia de una solución alcalina de sal de magnesio. El color se debe a la adsorción del violeta azoico por el Mg(OH) ₂ .

Formularios

Aleaciones

El magnesio es frágil y se fractura a lo largo de bandas de cizallamiento cuando su espesor se reduce solo un 10 % mediante laminación en frío (arriba). Sin embargo, tras alear el Mg con un 1 % de Al y un 0,1 % de Ca, su espesor se puede reducir un 54 % utilizando el mismo proceso (abajo).

En 2013, el consumo de aleaciones de magnesio era inferior a un millón de toneladas anuales, en comparación con los 50 millones de toneladas de aleaciones de aluminio . Su uso se ha visto históricamente limitado por la tendencia de las aleaciones de Mg a corroerse, [ 27 ] deformarse por fluencia a altas temperaturas y combustionar. [ 28 ]

Corrosión

En las aleaciones de magnesio, la presencia de hierro , níquel , cobre o cobalto activa fuertemente la corrosión . En cantidades superiores a trazas, estos metales precipitan como compuestos intermetálicos , y los sitios de precipitación funcionan como sitios catódicos activos que reducen el agua, causando la pérdida de magnesio. [ 28 ] Controlar la cantidad de estos metales mejora la resistencia a la corrosión. Una cantidad suficiente de manganeso supera los efectos corrosivos del hierro. Esto requiere un control preciso de la composición, lo que aumenta los costos. [ 28 ] Agregar un veneno catódico captura el hidrógeno atómico dentro de la estructura del metal. Esto evita la formación de hidrógeno libre, un factor esencial de los procesos químicos corrosivos. La adición de aproximadamente una parte de arsénico en trescientas partes reduce la tasa de corrosión del magnesio en una solución salina en un factor de casi diez. [ 28 ] [ 29 ]

Deformación por fluencia a alta temperatura e inflamabilidad

La tendencia del magnesio a deformarse gradualmente a altas temperaturas se reduce considerablemente al alearlo con zinc y elementos de tierras raras . [ 30 ] La inflamabilidad se reduce significativamente con una pequeña cantidad de calcio en la aleación. [ 28 ] Al utilizar elementos de tierras raras, es posible fabricar aleaciones de magnesio que no se incendien a temperaturas superiores a la del liquidus del magnesio y, en algunos casos, incluso cerca de su punto de ebullición. [ 31 ]

compuestos

El magnesio forma una variedad de compuestos importantes para la industria y la biología, incluyendo carbonato de magnesio , cloruro de magnesio , citrato de magnesio , hidróxido de magnesio (leche de magnesia), óxido de magnesio , sulfato de magnesio y sulfato de magnesio heptahidratado ( sales de Epsom ). [ 32 ] [ 33 ]

Aún en 2020, el hidruro de magnesio estaba siendo investigado como una forma de almacenar hidrógeno. [ 34 ] [ 35 ]

isótopos

El magnesio tiene tres isótopos estables : 24Mg , 25Mg y 26Mg . Todos están presentes en cantidades significativas en la naturaleza (ver tabla de isótopos arriba). Aproximadamente el 79% del Mg es 24Mg . El isótopo 28El magnesio es radiactivo y, entre las décadas de 1950 y 1970, fue producido por varias centrales nucleares para su uso en experimentos científicos. Este isótopo tiene una vida media relativamente corta (21 horas) y su uso se vio limitado por los tiempos de transporte.

El nucleido 26El magnesio ha encontrado aplicación en la geología isotópica , de forma similar al aluminio. 26El Mg es un producto de desintegración radiogénico del 26Al , que tiene una vida media de 717.000 años. Cantidades excesivas de estable 26Se ha observado Mg en las inclusiones ricas en Ca-Al de algunos meteoritos condríticos carbonáceos . Esta abundancia anómala se atribuye a la desintegración de su progenitor 26Al en las inclusiones, y los investigadores concluyen que tales meteoritos se formaron en la nebulosa solar antes del 26El aluminio se había desintegrado. Estos objetos se encuentran entre los más antiguos del Sistema Solar y contienen información preservada sobre su historia temprana.

Es convencional trazar 26Mg / 24Mg frente a una relación Al/Mg. En un gráfico de datación isócrona , la relación Al/Mg representada es 27Al / 24Mg . La pendiente de la isócrona no tiene significado de edad, pero indica el 26 inicial.Al / 27Relación Al en la muestra en el momento en que los sistemas se separaron de un depósito común.

Producción

Láminas y lingotes de magnesio

Aparición

El magnesio es el octavo elemento más abundante en la corteza terrestre por masa y ocupa el séptimo lugar, junto con el hierro , en molaridad . [ 14 ] Se encuentra en grandes depósitos de magnesita , dolomita y otros minerales , y en aguas minerales, donde el ion magnesio es soluble. [ 36 ]

Aunque el magnesio se encuentra en más de 60 minerales , solo la dolomita, la magnesita, la brucita , la carnalita , el talco y el olivino tienen importancia comercial. [ 37 ]

El Mg 2+El catión es el segundo catión más abundante en el agua de mar (aproximadamente 1/8 de la masa de iones de sodio en una muestra determinada), lo que convierte al agua de mar y a la sal marina en fuentes comerciales atractivas para el magnesio .

Cantidades de producción

La producción mundial fue de aproximadamente 1100 kt en 2017, y la mayor parte se produjo en China (930 kt) y Rusia (60 kt). [ 38 ] En el siglo XX, Estados Unidos fue el principal proveedor mundial de este metal, suministrando el 45 % de la producción mundial incluso en 1995. Desde que China dominó el proceso Pidgeon, la cuota de mercado de EE. UU. se sitúa en el 7 %, y en 2013 quedaba un único productor estadounidense: US Magnesium, una empresa del Grupo Renco ubicada a orillas del Gran Lago Salado . [ 39 ]

En septiembre de 2021, China tomó medidas para reducir la producción de magnesio como resultado de una iniciativa gubernamental para reducir la disponibilidad de energía para las industrias manufactureras, lo que provocó un aumento significativo del precio. [ 40 ]

Procesos de Pidson y Bolzano

Un trabajador iraní se ocupa del proceso de cría de palomas.

El proceso Pidgeon y el proceso Bolzano son similares. En ambos, el óxido de magnesio es el precursor del magnesio metálico. El óxido de magnesio se produce como una solución sólida con óxido de calcio mediante la calcinación del mineral dolomita , que es una solución sólida de carbonatos de calcio y magnesio.

CaCO 3 · MgCO 3 → MgO · CaO + 2 CO 2

La reducción se produce a altas temperaturas con silicio. Se utiliza una aleación de ferrosilicio en lugar de silicio puro, ya que es más económica. El componente de hierro no influye en la reacción, cuya ecuación simplificada es: [ 41 ]

MgO · CaO +Si → 2 Mg + Ca 2 SiO 4

El óxido de calcio se combina con el silicio como captador de oxígeno, dando lugar al silicato de calcio, que es muy estable. La relación Mg/Ca de los precursores se puede ajustar mediante la adición de MgO o CaO. [ 42 ]

Los procesos Pidgeon y Bolzano difieren en los detalles del calentamiento y la configuración del reactor. Ambos generan Mg gaseoso que se condensa y se recolecta. El proceso Pidgeon domina la producción mundial. [ 43 ] [ 44 ] El método Pidgeon es menos complejo tecnológicamente y, debido a las condiciones de destilación/deposición de vapor, se puede obtener fácilmente un producto de alta pureza. [ 43 ] China depende casi por completo del proceso silicotérmico Pidgeon.

Proceso de Dow

Además del proceso Pidgeon, el segundo proceso más utilizado para la producción de magnesio es la electrólisis . Este es un proceso de dos etapas. La primera etapa consiste en preparar la materia prima que contiene cloruro de magnesio y la segunda en disociar el compuesto en celdas electrolíticas en magnesio metálico y gas cloro . [ 44 ]

Para extraer el magnesio, se añade hidróxido de calcio al agua de mar para precipitar el hidróxido de magnesio . [ 45 ]

MgCl2 +Ca(OH)2 →Mg(OH)2 +CaCl2

El hidróxido de magnesio ( brucita ) es poco soluble en agua y puede recogerse por filtración. Reacciona con ácido clorhídrico para formar cloruro de magnesio . [ 44 ]

Mg(OH)2 + 2 HCl →MgCl2 + 2H2 O

A partir de cloruro de magnesio, la electrólisis produce magnesio. [ 46 ]

La reacción básica es la siguiente:

MgCl₂ → Mg(g) + Cl₂ ( g )

Las temperaturas a las que se lleva a cabo esta reacción están entre 680 y 750  °C. [ 44 ]

El cloruro de magnesio se puede obtener mediante el proceso Dow , que consiste en mezclar agua de mar y dolomita en un floculador, o mediante la deshidratación de salmueras de cloruro de magnesio. Las celdas electrolíticas se sumergen parcialmente en un electrolito de sal fundida al que se añade el cloruro de magnesio producido en concentraciones entre el 6 y el 18 %. [ 44 ] Este proceso presenta algunas desventajas, como la producción de cloro gaseoso nocivo y el elevado consumo energético de la reacción, lo que genera riesgos ambientales. [ 47 ] El proceso Pidgeon es más ventajoso en cuanto a su simplicidad, menor tiempo de construcción, bajo consumo energético y buena calidad general del magnesio en comparación con el método de electrólisis. [ 21 ]

En Estados Unidos, el magnesio se obtenía principalmente mediante el proceso Dow en Corpus Christi, Texas , por electrólisis de cloruro de magnesio fundido a partir de salmuera y agua de mar . Una solución salina que contiene Mg 2+Los iones se tratan primero con cal (óxido de calcio) y se recoge el hidróxido de magnesio precipitado:

Mg 2+(ac) + CaO (s) + H2 O(l) →Ca 2+(ac) + Mg(OH)2 (s)

Posteriormente, el hidróxido se convierte en cloruro de magnesio mediante tratamiento con ácido clorhídrico y calentamiento del producto para eliminar el agua:

Mg ( OH) ₂ + 2 HCl → MgCl₂ + 2 H₂O

La sal se electroliza entonces en estado fundido. En el cátodo , el Mg 2+El ion se reduce mediante dos electrones a magnesio metálico:

Mg 2++ 2 e −→ Mg

En el ánodo , cada par de Cl −Los iones se oxidan a gas cloro , liberando dos electrones para completar el circuito:

2 Cl −→ Cl2 (g) + 2e −

Proceso carbotérmico

La ruta carbotérmica para la obtención de magnesio se ha reconocido como una vía de extracción de magnesio de baja energía y alta productividad. La química es la siguiente:

El horno rotatorio se utiliza para la calcinación.

C + MgO → CO + Mg

Una desventaja de este método es que el enfriamiento lento del vapor puede provocar que la reacción se revierta rápidamente. Para evitarlo, el magnesio puede disolverse directamente en un disolvente metálico adecuado antes de que comience la reversión. También se puede realizar un enfriamiento rápido del vapor para evitar la reversión. [ 48 ]

Proceso YSZ

Un proceso más reciente, la tecnología de membrana de óxido sólido, implica la reducción electrolítica de MgO. En el cátodo, Mg 2+El ion se reduce mediante dos electrones a magnesio metálico. El electrolito es zirconia estabilizada con itria (YSZ). El ánodo es un metal líquido. En el ánodo de YSZ/metal líquido O 2−se oxida. Una capa de grafito bordea el ánodo de metal líquido, y en esta interfaz el carbono y el oxígeno reaccionan para formar monóxido de carbono. Cuando se utiliza plata como ánodo de metal líquido, no se necesita carbono ni hidrógeno reductores, y solo se desprende oxígeno gaseoso en el ánodo. [ 49 ] En 2011 se informó que este método proporciona una reducción del 40 % en el costo por libra en comparación con el método de reducción electrolítica. [ 50 ]

Proceso de Rieke

Rieke et al. desarrollaron un "enfoque general para preparar polvos metálicos altamente reactivos mediante la reducción de sales metálicas en disolventes etéreos o de hidrocarburos utilizando metales alcalinos como agentes reductores", ahora conocido como el proceso de Rieke . [ 51 ] Rieke finalizó la identificación de los metales de Rieke en 1989, [ 52 ] uno de los cuales fue el magnesio de Rieke, producido por primera vez en 1974. [ 53 ]

Historia

El nombre magnesio proviene de la palabra griega que designa lugares relacionados con la tribu de los Magnetes , ya sea un distrito de Tesalia llamado Magnesia [ 54 ] o Magnesia ad Sipylum , actualmente en Turquía. [ 55 ] Está relacionado con la magnetita y el manganeso , que también se originaron en esta zona y requirieron ser diferenciados como sustancias distintas. Véase el artículo sobre el manganeso para más información sobre su historia.

En 1618, un granjero de Epsom, Inglaterra, intentó dar agua a sus vacas de un pozo local. Las vacas se negaron a beber debido al sabor amargo del agua, pero el granjero notó que el agua parecía curar rasguños y sarpullidos. La sustancia obtenida al evaporar el agua se conoció como sales de Epsom y su fama se extendió. [ 56 ] Finalmente se reconoció como sulfato de magnesio hidratado, MgSO₄.4 · 7H2 O. [ 57 ]

El metal en sí fue aislado por primera vez por Sir Humphry Davy en Inglaterra en 1808. Utilizó electrólisis en una mezcla de magnesia y óxido mercúrico . [ 58 ] Antoine Bussy lo preparó en forma coherente en 1831. La primera sugerencia de Davy para un nombre fue «magnio», [ 58 ] pero el nombre magnesio es el que se usa actualmente en la mayoría de las lenguas europeas. [ 59 ]

Nikolai Beketov (1827-1911), considerado el padre de la química física en la Rusia imperial , realizó nuevos descubrimientos sobre el magnesio al establecer que el magnesio y el zinc desplazaban a otros metales de sus sales a altas temperaturas.

Usos

metal magnesio

Una aplicación inusual del magnesio como fuente de iluminación durante la práctica del wakeskating en 1930.

El magnesio es el tercer metal estructural más utilizado, después del hierro y el aluminio. [ 60 ] Las principales aplicaciones del magnesio son, en orden: aleaciones de aluminio, fundición a presión (aleado con zinc ), [ 61 ] eliminación de azufre en la producción de hierro y acero, y producción de titanio en el proceso Kroll . [ 42 ]

El magnesio se utiliza en materiales y aleaciones ligeros. Por ejemplo, cuando se le añaden nanopartículas de carburo de silicio , presenta una resistencia específica extremadamente alta . [ 62 ]

Históricamente, el magnesio fue uno de los principales metales de construcción aeroespacial y se utilizó en aeronaves militares alemanas ya en la Primera Guerra Mundial y ampliamente en la Segunda Guerra Mundial. Los alemanes acuñaron el nombre " Elektron " para la aleación de magnesio, término que aún se utiliza hoy en día. En la industria aeroespacial comercial, el magnesio generalmente se limitaba a componentes relacionados con motores, debido a los riesgos de incendio y corrosión. El uso de aleaciones de magnesio en la industria aeroespacial está aumentando en el siglo XXI, impulsado por la importancia del ahorro de combustible. [ 63 ] Las aleaciones de magnesio pueden actuar como sustitutos de las aleaciones de aluminio y acero en aplicaciones estructurales. [ 64 ] [ 65 ]

Aeronave

Automotor

El Bugatti Type 57 Aérolithe presentaba una carrocería ligera fabricada con Elektron , una aleación de magnesio patentada.

Tanto AJ62A como AE44 son desarrollos recientes en aleaciones de magnesio de baja fluencia y alta temperatura . La estrategia general para estas aleaciones consiste en formar precipitados intermetálicos en los límites de grano , por ejemplo, mediante la adición de mischmetal o calcio . [ 75 ]

Electrónica

Debido a su baja densidad y buenas propiedades mecánicas y eléctricas, el magnesio se utiliza para la fabricación de teléfonos móviles, ordenadores portátiles y tabletas , cámaras y otros componentes electrónicos. [ 76 ] Se utilizó como característica premium debido a su ligereza en algunos portátiles de 2020. [ 77 ]

Productos fabricados con magnesio: encendedor y virutas, afilador, cinta de magnesio

Fuente de luz

El magnesio es inflamable y arde a una temperatura aproximada de 3100 °C (3370 K; 5610 °F) [ 66 ] , y la temperatura de autoignición de la cinta de magnesio es de aproximadamente 473 °C (746 K; 883 °F) [ 78 ] . Su alta temperatura de combustión lo convierte en una herramienta útil para iniciar incendios de emergencia. Al arder en el aire, el magnesio produce una luz blanca brillante que incluye fuertes longitudes de onda ultravioleta.      

El polvo de magnesio ( polvo de flash ) se utilizaba para iluminar sujetos en los inicios de la fotografía . [ 79 ] [ 80 ] El filamento de magnesio utilizado en las bombillas de flash fotográficas desechables de encendido eléctrico acabó sustituyendo este uso. El polvo de magnesio se utiliza en fuegos artificiales y bengalas marinas donde se requiere una luz brillante, y en velas de cumpleaños que se reencienden automáticamente. También se utilizaba para diversos efectos teatrales, [ 81 ] como relámpagos, [ 82 ] destellos de pistola, [ 83 ] y apariciones sobrenaturales. [ 84 ]

El magnesio se usa frecuentemente para encender termita u otros materiales que requieren una alta temperatura de ignición. El magnesio continúa usándose como elemento incendiario en la guerra. [ 85 ]

Encendedor de magnesio (en la mano izquierda), utilizado con una navaja y un pedernal para crear chispas que enciendan las virutas.

Las temperaturas de llama del magnesio y las aleaciones de magnesio pueden alcanzar los 3100 °C (5610 °F) [ 66 ] , aunque la altura de la llama sobre el metal en combustión suele ser inferior a 300 mm (12 pulgadas) [ 86 ] . Una vez encendidos, estos incendios son difíciles de extinguir porque resisten varias sustancias que se utilizan habitualmente para apagar incendios; la combustión continúa en nitrógeno (formando nitruro de magnesio ) [ 87 ] , en dióxido de carbono (formando óxido de magnesio y carbono ) [ 88 ] y en agua (formando óxido de magnesio e hidrógeno, que también arde debido al calor en presencia de oxígeno adicional).    

Reactivo químico

En forma de virutas o cintas, para preparar reactivos de Grignard , que son útiles en síntesis orgánica . [ 89 ]

Otro

compuestos

Los compuestos de magnesio, principalmente el óxido de magnesio (MgO), se utilizan como material refractario en los revestimientos de hornos para la producción de hierro , acero , metales no ferrosos , vidrio y cemento . El óxido de magnesio y otros compuestos de magnesio también se utilizan en las industrias agrícola, química y de la construcción. El óxido de magnesio obtenido por calcinación se utiliza como aislante eléctrico en cables resistentes al fuego . [ 101 ]

El magnesio reacciona con haloalcanos para dar reactivos de Grignard , que se utilizan para una amplia variedad de reacciones orgánicas formando enlaces carbono-carbono . [ 102 ]

Las sales de magnesio se incluyen en varios alimentos , [ 103 ] fertilizantes [ 104 ] (el magnesio es un componente de la clorofila [ 105 ] ) y medios de cultivo de microorganismos . [ 106 ]

El sulfito de magnesio se utiliza en la fabricación de papel ( proceso de sulfito ). [ 107 ]

El fosfato de magnesio se utiliza para ignifugar la madera empleada en la construcción. [ 108 ]

El hexafluorosilicato de magnesio se utiliza para proteger los textiles contra las polillas . [ 109 ]

Funciones biológicas

Mecanismo de acción

La importante interacción entre los iones fosfato y magnesio hace que este último sea esencial para la química básica de los ácidos nucleicos de todas las células de todos los organismos vivos conocidos. Más de 300 enzimas requieren iones magnesio para su acción catalítica, incluidas todas las enzimas que utilizan o sintetizan ATP y aquellas que utilizan otros nucleótidos para sintetizar ADN y ARN . La molécula de ATP se encuentra normalmente en un quelato con un ion magnesio. [ 110 ]

Nutrición

La ingesta de magnesio, especialmente a través de la dieta, puede disminuir modestamente la presión arterial y reducir los riesgos de accidente cerebrovascular y muerte súbita cardíaca , pero la evidencia es contradictoria, los efectos son pequeños y se necesitan ensayos clínicos más rigurosos para aclarar su papel en la prevención de enfermedades cardiovasculares . [ 111 ]

Dieta

Consulte el pie de foto; siga el enlace para obtener la descripción completa.
Ejemplos de alimentos ricos en magnesio (en el sentido de las agujas del reloj desde la parte superior izquierda): magdalenas de salvado, semillas de calabaza, cebada, harina de trigo sarraceno, yogur de vainilla bajo en grasa, mezcla de frutos secos, filetes de fletán, garbanzos, habas, soja y espinacas.

Los frutos secos, los cereales, el cacao y las verduras son buenas fuentes de magnesio. [ 16 ] Las verduras de hoja verde como las espinacas también son ricas en magnesio. [ 112 ]

Recomendaciones dietéticas

En el Reino Unido , los valores diarios recomendados por la Ingesta de Referencia Dietética para el magnesio son:300  mg para hombres y270  mg para mujeres. [ 113 ]

En los EE. UU., las Cantidades Diarias Recomendadas (CDR) son:400  mg para hombres de 19 a 30 años y420  mg para mayores; para mujeres310  mg para personas de 19 a 30 años y320  mg para mayores. [ 114 ]

Suplementación

Existen numerosos preparados farmacéuticos de magnesio y suplementos dietéticos . La mayoría de las personas obtienen suficiente magnesio a través de una dieta saludable , aunque los suplementos pueden ser útiles en afecciones específicas como la deficiencia de magnesio, las complicaciones del embarazo o ciertos problemas de salud crónicos. [ 115 ]

Una revisión bibliográfica de 2014 encontró evidencia limitada que respalda la suplementación oral de magnesio para la prevención de la migraña , lo que sugiere que aumentar la ingesta de magnesio en la dieta puede ser una opción más efectiva para los pacientes abiertos a cambios en el estilo de vida. [ 116 ]

Metabolismo

Un cuerpo adulto contiene22–26  gramos de magnesio, [ 16 ] [ 117 ] con un 60% en el esqueleto , un 39% intracelular (20% en el músculo esquelético) y un 1% extracelular. [ 16 ] Los niveles séricos suelen ser0,7–1,0  mmol/L o1,8–2,4 mEq /L  . Los niveles séricos de magnesio pueden ser normales incluso cuando el magnesio intracelular es deficiente. Los mecanismos para mantener el nivel de magnesio en el suero son la absorción gastrointestinal variable y la excreción renal . El magnesio intracelular se correlaciona con el potasio intracelular . El aumento de magnesio reduce el calcio [ 118 ] y puede prevenir la hipercalcemia o causar hipocalcemia dependiendo del nivel inicial. [ 118 ] Tanto las condiciones de ingesta baja como alta de proteínas inhiben la absorción de magnesio, al igual que la cantidad de fosfato , fitato y grasa en el intestino. El magnesio dietético no absorbido se excreta en las heces; el magnesio absorbido se excreta en la orina y el sudor. [ 119 ]

Detección en suero y plasma

El estado del magnesio puede evaluarse midiendo las concentraciones de magnesio en suero y eritrocitos junto con el contenido de magnesio en orina y heces , pero las pruebas de carga intravenosa de magnesio son más precisas y prácticas. [ 120 ] Una retención del 20 % o más de la cantidad inyectada indica deficiencia. [ 121 ] Hasta 2004, no se había establecido ningún biomarcador para el magnesio. [ 122 ]

Las concentraciones de magnesio en plasma o suero pueden controlarse para evaluar la eficacia y la seguridad en quienes reciben el fármaco con fines terapéuticos , y para confirmar el diagnóstico en posibles casos de intoxicación. Los recién nacidos de madres que recibieron sulfato de magnesio por vía parenteral durante el parto pueden presentar toxicidad con niveles séricos de magnesio normales. [ 123 ]

Deficiencia

La hipomagnesemia (bajo nivel de magnesio en plasma ) es común: se encuentra en el 2,5-15% de la población general. [ 124 ] Entre 2005 y 2006, el 48% de la población de Estados Unidos consumió menos magnesio del recomendado en la Ingesta de Referencia Dietética . [ 125 ] Otras causas son el aumento de la pérdida renal o gastrointestinal, un aumento del desplazamiento intracelular y la terapia con antiácidos inhibidores de la bomba de protones. La mayoría son asintomáticos, pero pueden presentarse síntomas relacionados con disfunción neuromuscular , cardiovascular y metabólica. [ 124 ] El alcoholismo suele asociarse con deficiencia de magnesio. Los niveles crónicamente bajos de magnesio sérico se asocian con síndrome metabólico , diabetes mellitus tipo 2 , fasciculaciones e hipertensión. [ 126 ]

Terapia

  • Las Guías ACC/AHA/ESC de 2006 para el Manejo de Pacientes con Arritmias Ventriculares y la Prevención de la Muerte Súbita Cardíaca recomiendan la administración intravenosa de magnesio para pacientes con arritmia ventricular asociada a torsades de pointes que presentan síndrome de QT largo ; y para el tratamiento de pacientes con arritmias inducidas por digoxina. [ 127 ]
  • El sulfato de magnesio intravenoso se utiliza para el tratamiento de la preeclampsia y la eclampsia . [ 128 ] [ 129 ]
  • La hipomagnesemia, incluida la causada por el alcoholismo, es reversible mediante la administración oral o parenteral de magnesio, dependiendo del grado de deficiencia. [ 130 ]
  • Hay evidencia limitada de que la suplementación con magnesio pueda desempeñar un papel en la prevención y el tratamiento de la migraña . [ 116 ]

Otras aplicaciones médicas

Clasificadas por tipo de sal de magnesio, otras aplicaciones terapéuticas incluyen:

Toxicidad

Es improbable que se produzca una sobredosis únicamente por fuentes dietéticas, ya que el exceso de magnesio en la sangre se filtra rápidamente por los riñones . La sobredosis es más probable en presencia de insuficiencia renal. [ 124 ] La sobredosis es probable en casos de ingesta excesiva de suplementos. La terapia con megavitaminas ha causado la muerte de un niño, [ 132 ] e hipermagnesemia grave en una mujer y una niña que tenían riñones sanos. [ 133 ] [ 134 ] Los síntomas más comunes de sobredosis son náuseas, vómitos y diarrea; otros síntomas incluyen hipotensión , confusión, disminución de la frecuencia cardíaca y respiratoria , deficiencias de otros minerales, coma , arritmia cardíaca y muerte por paro cardíaco . [ 118 ] La inhalación de óxido de magnesio en entornos industriales puede causar fiebre por humos metálicos . [ 135 ] : 1135

Función en las plantas

Las plantas requieren magnesio para sintetizar clorofila , esencial para la fotosíntesis . [ 136 ] El magnesio en el centro del anillo de porfirina en la clorofila funciona de manera similar al hierro en el centro del anillo de porfirina en el hemo . La deficiencia de magnesio en las plantas causa amarillamiento tardío entre las nervaduras de las hojas, [ 137 ] especialmente en las hojas más viejas, y puede corregirse aplicando sales de Epsom (que se lixivian rápidamente) o piedra caliza dolomítica triturada al suelo.

precauciones de seguridad

Bloque de magnesio calentado con un soplete hasta la autocombustión, emitiendo una intensa luz blanca.

El magnesio metálico y sus aleaciones pueden ser explosivos; son altamente inflamables en estado puro, fundido, en polvo o en forma de cinta. El magnesio fundido o en combustión reacciona violentamente con el agua. Al trabajar con magnesio en polvo, se utilizan gafas de seguridad con protección ocular y filtros UV (como las que usan los soldadores), ya que la combustión del magnesio produce luz ultravioleta que puede dañar permanentemente la retina del ojo humano. [ 140 ]

El magnesio es capaz de reducir el agua y liberar gas hidrógeno altamente inflamable : [ 141 ]

Mg(s) + 2 H2 O(l) →Mg(OH)2 (s) +H2 (g)

Por lo tanto, el agua no puede extinguir los incendios de magnesio. El hidrógeno que se produce intensifica el fuego. La arena seca es un agente sofocante eficaz, pero solo en superficies relativamente planas y niveladas.

El magnesio reacciona con el dióxido de carbono de forma exotérmica para formar óxido de magnesio y carbono : [ 88 ]

2 Mg(s) + CO2 (g) → 2 MgO(s) + C(s)

Por lo tanto, el dióxido de carbono alimenta los incendios de magnesio en lugar de extinguirlos.

El magnesio en combustión puede extinguirse utilizando un extintor de incendios de polvo químico seco de Clase D , o cubriendo el fuego con arena o fundente de magnesio para fundición para eliminar su fuente de aire. [ 142 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ La expansión térmica es anisotrópica : los parámetros (a 20 °C) para cada eje cristalino son α a  = 25,31 × 10 −6 /K, α c  = 27,03 × 10 −6 /K, y α promedio =  α V /3 = 25,91 × 10 −6 /K. [ 3 ]

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