في هذه المقالة, سوف نستكشف الحقائق حول كثافة المغنيسيوم. لذا, دعونا نتعمق في المناقشة.
ما هي كثافة المغنيسيوم في جم / سم مكعب?
تبلغ كثافة المغنيسيوم تقريبًا - 1.738 جم / سم 3. أنها منخفضة نسبيا, مما يجعل المغنيسيوم أحد أخف المعادن الهيكلية, وهو أمر مرغوب فيه بشكل كبير في معظم التطبيقات.
الوحدات المشتركة الأخرى لكثافة المغنيسيوم
- كيلوغرام لكل متر مكعب (كجم/م3): 1,738 كجم/م3
- جنيه لكل بوصة مكعبة (رطل/بوصة³): 0.0631 رطل/بوصة³
- جنيه لكل قدم مكعب (رطل/قدم³): 108.2 رطل/قدم³
- طن لكل متر مكعب (طن / م³): 1.738 طن / م³
كيف تؤثر الكتلة الذرية للمغنيسيوم على كثافته المادية?
يصل الوزن الذري للمغنيسيوم إلى القيمة الإجمالية 24.305 جم / مول. على العموم, تعتمد كثافة المغنيسيوم على الوزن الذري والمسافة بين الذرات في الشبكة البلورية. يزن المغنيسيوم أقل من المعادن مثل الحديد أو الألومنيوم لأن ذراته لها وزن ذري أصغر. بالإضافة إلى ذلك, ذرات المغنيسيوم ليست ثقيلة مثل ذرات الحديد أو الألومنيوم.
يتم البحث عن كثافة أقل من المغنيسيوم حيث يكون تخفيض الوزن ذا قيمة. على سبيل المثال, في تطبيقات الطيران والسيارات. مع ذلك, يملي الجدول الدوري والتركيب الذري للمغنيسيوم أيضًا أن كثافة المغنيسيوم تتناسب مع كثافة التعبئة الذرية.
صنع المغنيسيوم: نظرة عامة
يتم إنتاج المغنيسيوم عادة من خلال عمليتين رئيسيتين: التخفيض الكهربائي والتخفيض الحراري. أنها تنطوي على عملية باكستر لاستخراج المغنيسيوم من خاماتها, إما المغنسيت أو الدولوميت ومن ثم تنقية المعدن.
تخفيض كهربائيا
في هذه الطريقة, يتم تطبيق تيار كهربائي على كلوريد المغنيسيوم المنصهر (MgCl₂), المستمدة من مياه البحر أو الموارد الطبيعية. التخفيض الكهربائي هو عملية استهلاك عالية الطاقة, ولكنها التقنية الأكثر استخدامًا في التحضير الصناعي للمغنيسيوم عالي النقاء.
التخفيض الحراري
عادة ما يتم الحصول على أكسيد المغنيسيوم من خامات المغنيسيوم. يتم ذوبانه في درجات حرارة عالية. تتم إضافة عامل اختزال مثل السيليكون أو الكربون. تنتج هذه العملية معدن المغنيسيوم. بالمقارنة مع طريقة التخفيض كهربائيا, إنها عملية أقل استهلاكًا للطاقة ولكنها تنتج درجة نقاء أقل.
مصادر خام المغنيسيوم
يتم الحصول على المصدر الرئيسي للمغنيسيوم من المغنسيت (MgCO₃) والدولوميت (CaMg(ثاني أكسيد الكربون)₂). هذه الخامات متاحة بسهولة وتختلف أساليب الاستخراج وفقًا لطبيعة الخام ودرجة المنتج المعدني النهائي المطلوب..
التكرير والتنقية
تتم تنقية المغنيسيوم بعد الاستخراج لإزالة العناصر, مثل الحديد, الكالسيوم, والسيليكون. يمكن تحقيق النقاء من خلال التقطير أو التقطير الفراغي.
الخصائص الفيزيائية للمغنيسيوم
المغنيسيوم هو معدن ترابي قلوي. وهو يضم العديد من الخصائص المهيمنة, مما يجعلها مثالية للمعادن الأخرى.
كثافة
كثافة المغنيسيوم حوالي 1.738 جم / سم 3, مما يسمح لها بأن تكون واحدة من أخف المعادن الإنشائية. ولهذا السبب يتم استخدامه في التطبيقات التي يكون فيها تقليل الوزن أمرًا أساسيًا.
نقطة الانصهار
المغنيسيوم لديه نقطة انصهار منخفضة تبلغ 650 درجة مئوية (1,202درجة فهرنهايت) بالمقارنة مع المعادن الأخرى مما يجعل من السهل العمل والصب ولكنه غير مناسب لتطبيقات درجات الحرارة العالية.
نقطة الغليان
درجة غليان المغنيسيوم هي 1090 درجة مئوية. لذلك, تظل المادة عند درجة حرارة عالية نسبيًا وتكون مناسبة لاستخدامات معينة.
توصيل حراري
المغنيسيوم هو موصل جيد للحرارة مع الموصلية الحرارية 156 ث / م ك, مما يجعلها مثالية للأجزاء الحساسة للحرارة في الإلكترونيات واستخدامات السيارات.
التوصيل الكهربائي
تم تصنيف المغنيسيوم على أنه موصل منخفض مقارنة بالمعادن مثل النحاس.
معامل المرونة
معامل مرونة المغنيسيوم على وشك 45 المعدل التراكمي. لذا, المادة صلبة تمامًا ولكنها تظهر أعراضًا على معادن أخرى مثل الألومنيوم أو الفولاذ النجمي.
اللون والمظهر
عادة ما يكون المغنيسيوم معدنًا لامعًا وخفيف الوزن وله مظهر لامع عند تشكيله. لكن, يمكن أن تصدأ بسرعة كبيرة عند تعرضها للهواء, وهكذا, ويتحول سطحه إلى طبقة أكسيد رمادية اللون.
التفاعل
المغنيسيوم معدن شديد التفاعل في درجات حرارة عالية. عادة ما يحترق في الهواء وينتج لهبًا أبيض ساطعًا, مما يجعلها مناسبة للاستخدام في الألعاب النارية.
الخواص الكيميائية للمغنيسيوم – القيم الأساسية
| ملكية | قيمة |
| العدد الذري | 12 |
| الوزن الذري | 24.305 جم / مول |
| السالبية الكهربية | 1.31 (مقياس بولين) |
| حالة الأكسدة | +2 (يشكل عادة أيونات Mg²⁺) |
| التفاعل مع الماء (بارد) | يتفاعل ببطء, تشكيل هيدروكسيد المغنيسيوم (ملغ(أوه)₂) وغاز الهيدروجين (ح₂) |
| التفاعل مع الماء (حار) | يتفاعل بشكل أسرع, إنتاج هيدروكسيد المغنيسيوم وغاز الهيدروجين |
| التفاعل مع الأكسجين | يشكل أكسيد المغنيسيوم (أهداب الشوق) في درجات حرارة عالية (2ملغ + O₂ → 2MgO) |
| التفاعل مع الأحماض | يتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك (حمض الهيدروكلوريك), تشكيل كلوريد المغنيسيوم (MgCl₂) وغاز الهيدروجين (ح₂) |
| رد فعل مع الكربون | يشكل كربيد المغنيسيوم (ملغمC₂) في درجات حرارة عالية (ملغ + C → MgC₂) |
| المقاومة للتآكل | معتدل; يشكل طبقة أكسيد واقية في الهواء الجاف, ولكنها تتآكل بسهولة في البيئات الرطبة أو المالحة |
| تكوين هيدروكسيد المغنيسيوم | يشكل هيدروكسيد المغنيسيوم (ملغ(أوه)₂) عند تعرضه للماء أو المحاليل القلوية, قابل للذوبان قليلا في الماء |
المغنيسيوم – الفوائد مقابل. محددات
| فوائد | محددات |
| المغنيسيوم هو الأخف وزنا المعدن الهيكلي, تقدم ميزة الوزن حوالي 30% فوق الألمنيوم و 50% فوق التيتانيوم. | شديدة الاشتعال, وخاصة في شكل نقي, على الرغم من أن هذا لا يشكل مصدر قلق عندما يكون بكميات كبيرة مقارنة بالمسحوق أو النشارة. |
| فعالة من حيث التكلفة ووفيرة, مما يجعل من السهل الحصول على مصدر للتصنيع. | عرضة للتآكل بدون سبائك واقية, أكثر عرضة من المعادن مثل الألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ. |
| يوفر قوة مذهلة بالنسبة للوزن ونسب الصلابة إلى الوزن. | معالجة معقدة مقارنة بالمعادن الأخرى, يتطلب تقنيات متخصصة. |
| الموصلية الحرارية ممتازة, مفيد في التطبيقات الحساسة للحرارة مثل الإلكترونيات وقطع غيار السيارات. | بعض السبائك هي هش, خاصة في ظروف درجات الحرارة المنخفضة. |
| مثالية للحماية الكهرومغناطيسية, يشيع استخدامها في مجال الطيران والإلكترونيات. | ال استخراج كثيفة الطاقة عملية, على الرغم من كونها متاحة على نطاق واسع. |
| يتطلب الحد الأدنى من الطاقة لإعادة التدوير, مما يجعلها خيارًا صديقًا للبيئة. | تكاليف الإنتاج يمكن أن تكون أعلى مقارنة بالمعادن الأخرى مثل الألومنيوم والصلب بسبب تعقيد العملية. |
| لديه أعلى قدرة التخميد بين المعادن الهيكلية, مثالية للتطبيقات الحساسة للاهتزاز. | ال نقطة انصهار منخفضة يجعلها غير مناسبة لتطبيقات درجات الحرارة العالية. |
| سبائك بسهولة مع معادن وعناصر أخرى لتعزيز خصائصها. | يمكن أن تكون بعض السبائك هشة عند درجات الحرارة المنخفضة, الحد من استخدامها في بعض التطبيقات عالية الضغط. |
| بعض سبائك المغنيسيوم متوافق حيويا, ومناسبة للزرعات والأجهزة الطبية. | يمكن أن يكون عرضة ل التآكل الجلفاني عند استخدامه مع معادن أخرى في بيئات التحليل الكهربائي. |
المغنيسيوم: التطبيقات المشتركة
تشمل بعض التطبيقات الشائعة للمغنيسيوم:
الألعاب النارية
الألعاب النارية والمشاعل تستخدم المغنيسيوم لأنه يحترق بقوة ساطعة, لهب أبيض. لذا, إنها مادة مفيدة لتطوير تأثيرات حية في إنتاجات الألعاب النارية.
أمتعة السفر
إن طابع المغنيسيوم الخفيف والقوي يجعله مثاليًا للاستخدام في منتجات الأمتعة الراقية. تستخدم معظم الشركات المصنعة للحقائب عالية الجودة سبائك المغنيسيوم لتصميم إطارات قوية وخفيفة الوزن.
المعدات الرياضية والترفيهية
وتستخدم سبائك المغنيسيوم في معدات الأنشطة الخاصة مثل التنس, جولف, وركوب الدراجات لأنها خفيفة الوزن وقوية. وتضمن نسبة القوة إلى الوزن المتانة والأداء الوظيفي بأقل وزن يمكن التحكم فيه.
الكاميرات
من أجل بناء خفيف الوزن وقوي, تشتمل الكاميرات الرقمية ذات المستوى الاحترافي عادةً على سبائك المغنيسيوم. وهذا يجعل حمل الكاميرا أسهل. علاوة على ذلك, كما أنه يمنح الكاميرا جسمًا قويًا.
أدوات كهربائية
يستخدم في صناعة الأدوات الكهربائية لأنه خفيف الوزن وله قدرة جيدة على امتصاص الصدمات. كما أنه يقلل من الاهتزاز وبالتالي يسهل التعامل مع الأدوات دون التسبب في التعب وتزداد فعاليتها مع مرور الوقت.
مقاعد السيارة
على سبيل المثال, يستخدم المغنيسيوم في مقاعد السيارات الرياضية لأن مقاعد السيارة هذه يجب أن تكون قوية وخفيفة الوزن. المواد لديها أيضا قوة عالية, مما يتيح للمصنعين صنع إطارات مقاعد صلبة دون إعاقة السيارة بالوزن.
أجهزة الكمبيوتر المحمولة
عادةً ما يتم دمج سبائك المغنيسيوم مؤخرًا في غلاف أجهزة الكمبيوتر المحمولة المتطورة لتوفير المتانة والخفة. أيضًا, إنه مفيد لتبريد الأجهزة وحماية الأجزاء الداخلية.
خاتمة
المغنيسيوم هو أخف المعادن الهيكلية. وهذه ميزة كبيرة في المناطق التي يكون فيها الوزن مهمًا. يعد الفهم الكافي لكثافة المغنيسيوم أمرًا بالغ الأهمية في مجالات الهندسة والتصنيع لتعظيم استخدامه في الصناعات. اتصل بنا للمزيد من المعلومات.
