Occorrenza, proprietà e usi
Conosciuto originariamente attraverso composti come i sali di Epsom (il solfato), la magnesia o magnesia alba (l’ossido), e la magnesite (il carbonato), l’elemento bianco argenteo in sé non si presenta libero in natura. Fu isolato per la prima volta nel 1808 da Sir Humphry Davy, che fece evaporare il mercurio da un amalgama di magnesio fatto per elettrolisi di una miscela di magnesia umida e ossido mercurico. Il nome magnesio deriva da Magnesia, un distretto della Tessaglia (Grecia) dove il minerale magnesia alba fu trovato per la prima volta.
Il magnesio è l’ottavo elemento più abbondante nella crosta terrestre (circa il 2,5%) ed è, dopo alluminio e ferro, il terzo metallo strutturale più abbondante. La sua abbondanza cosmica è stimata in 9,1 × 105 atomi (su una scala dove l’abbondanza di silicio = 106 atomi). Si presenta come carbonati – magnesite, MgCO3, e dolomite, CaMg(CO3)2 – e in molti silicati comuni, tra cui talco, olivina e la maggior parte dei tipi di amianto. Si trova anche come idrossido (brucite), cloruro (carnallite, KMgCl3∙6H2O), e solfato (kieserite). È distribuito in minerali come serpentino, crisolito e meerschaum. L’acqua di mare contiene circa lo 0,13% di magnesio, principalmente come cloruro disciolto, che conferisce il suo caratteristico sapore amaro.
Il magnesio è prodotto commercialmente per elettrolisi del cloruro di magnesio fuso (MgCl2), elaborato principalmente da acqua di mare e dalla riduzione diretta dei suoi composti con agenti riducenti adatti – per esempio, dalla reazione di ossido di magnesio o dolomite calcinata con ferrosilicone (il processo Pidgeon). (Vedi lavorazione del magnesio.)
Un tempo il magnesio era usato per il nastro e la polvere del flash fotografico, perché in forma finemente divisa brucia in aria con un’intensa luce bianca; trova ancora applicazione in dispositivi esplosivi e pirotecnici. A causa della sua bassa densità (solo due terzi di quella dell’alluminio), ha trovato ampio uso nell’industria aerospaziale. Tuttavia, poiché il metallo puro ha una bassa resistenza strutturale, il magnesio è usato principalmente sotto forma di leghe – principalmente con il 10% o meno di alluminio, zinco e manganese – per migliorare la sua durezza, resistenza alla trazione e capacità di essere fuso, saldato e lavorato. Le tecniche di fusione, laminazione, estrusione e forgiatura sono tutte impiegate con le leghe, e l’ulteriore fabbricazione del foglio, della piastra o dell’estrusione risultante viene effettuata con normali operazioni di formatura, unione e lavorazione. Il magnesio è il metallo strutturale più facile da lavorare ed è stato spesso utilizzato quando è richiesto un gran numero di operazioni di lavorazione. Le leghe di magnesio hanno una serie di applicazioni: sono usate per parti di aerei, veicoli spaziali, macchinari, automobili, strumenti portatili ed elettrodomestici.
La conducibilità termica ed elettrica del magnesio e il suo punto di fusione sono molto simili a quelli dell’alluminio. Mentre l’alluminio è attaccato dagli alcali ma è resistente alla maggior parte degli acidi, il magnesio è resistente alla maggior parte degli alcali ma è facilmente attaccato dalla maggior parte degli acidi per liberare idrogeno (gli acidi cromico e fluoridrico sono importanti eccezioni). A temperature normali è stabile in aria e acqua a causa della formazione di una sottile pelle protettiva di ossido, ma viene attaccato dal vapore. Il magnesio è un potente agente riducente e viene usato per produrre altri metalli dai loro composti (per esempio, titanio, zirconio e afnio). Reagisce direttamente con molti elementi.
Il magnesio si presenta in natura come una miscela di tre isotopi: magnesio-24 (79,0%), magnesio-26 (11,0%) e magnesio-25 (10,0%). Sono stati preparati diciannove isotopi radioattivi; il magnesio-28 ha l’emivita più lunga, a 20,9 ore, ed è un emettitore beta. Anche se il magnesio-26 non è radioattivo, è il nuclide figlio dell’alluminio-26, che ha un’emivita di 7,2 × 105 anni. Livelli elevati di magnesio-26 sono stati trovati in alcune meteoriti, e il rapporto tra magnesio-26 e magnesio-24 è stato usato per determinare la loro età.
I principali produttori di magnesio nella seconda decade del XXI secolo includevano Cina, Russia, Turchia e Austria.