Voorkomen, eigenschappen, en toepassingen
Oorspronkelijk bekend door verbindingen als Epsomzout (het sulfaat), magnesia of magnesia alba (het oxide), en magnesiet (het carbonaat), komt het zilverwitte element zelf niet vrij in de natuur voor. Het werd voor het eerst geïsoleerd in 1808 door Sir Humphry Davy, die het kwik verdampte uit een magnesiumamalgaam dat was gemaakt door elektrolyse van een mengsel van vochtige magnesia en kwikoxide. De naam magnesium komt van Magnesia, een district in Thessalië (Griekenland) waar het mineraal magnesia alba voor het eerst werd gevonden.
Magnesium is het achtste meest voorkomende element in de aardkorst (ongeveer 2,5 procent) en is, na aluminium en ijzer, het derde meest overvloedige structurele metaal. De kosmische abundantie wordt geschat op 9,1 × 105 atomen (op een schaal waarbij de abundantie van silicium = 106 atomen). Het komt voor als carbonaten -agnesiet, MgCO3, en dolomiet, CaMg(CO3)2- en in veel voorkomende silicaten, waaronder talk, olivijn, en de meeste soorten asbest. Het wordt ook gevonden als hydroxide (bruciet), chloride (carnalliet, KMgCl3∙6H2O), en sulfaat (kieseriet). Het komt voor in mineralen als serpentijn, chrysoliet en meerschuim. Zeewater bevat ongeveer 0,13 procent magnesium, voornamelijk als opgelost chloride, dat een karakteristieke bittere smaak geeft.
Magnesium wordt commercieel geproduceerd door elektrolyse van gesmolten magnesiumchloride (MgCl2), voornamelijk verwerkt uit zeewater en door de directe reductie van zijn verbindingen met geschikte reductiemiddelen – bijvoorbeeld door de reactie van magnesiumoxide of gebrand dolomiet met ferrosilicium (het Pidgeon-proces). (Zie magnesiumverwerking.)
Ooit werd magnesium gebruikt voor fotografisch flitslint en -poeder, omdat het in fijn verdeelde vorm in lucht brandt met een intens wit licht; het vindt nog steeds toepassing in explosieve en pyrotechnische apparaten. Wegens zijn lage dichtheid (slechts twee derde van die van aluminium) wordt het veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Omdat het zuivere metaal echter een lage structurele sterkte heeft, wordt magnesium hoofdzakelijk gebruikt in de vorm van legeringen – hoofdzakelijk met 10 procent of minder aluminium, zink en mangaan – om de hardheid, treksterkte en het vermogen om te worden gegoten, gelast en machinaal bewerkt, te verbeteren. De legeringen worden gegoten, gewalst, geëxtrudeerd en gesmeed, en het resulterende blad, de plaat of de extrusie wordt verder bewerkt door middel van normale vorm-, verbindings- en machinale bewerkingen. Magnesium is het gemakkelijkst te bewerken metaal voor constructiedoeleinden en wordt vaak gebruikt wanneer een groot aantal bewerkingen vereist is. Magnesiumlegeringen kennen een aantal toepassingen: ze worden gebruikt voor onderdelen van vliegtuigen, ruimtevaartuigen, machines, auto’s, draagbare gereedschappen en huishoudelijke apparaten.
De thermische en elektrische geleidbaarheid van magnesium en zijn smeltpunt zijn zeer vergelijkbaar met die van aluminium. Terwijl aluminium door alkaliën wordt aangetast, maar tegen de meeste zuren bestand is, is magnesium tegen de meeste alkaliën bestand, maar wordt het door de meeste zuren gemakkelijk aangevallen om waterstof vrij te maken (chroomzuur en waterstoffluoride zijn belangrijke uitzonderingen). Bij normale temperaturen is het stabiel in lucht en water door de vorming van een dunne beschermende oxidehuid, maar het wordt door stoom aangetast. Magnesium is een krachtig reductiemiddel en wordt gebruikt om andere metalen uit hun verbindingen te produceren (bijv. titanium, zirkonium en hafnium). Het reageert direct met veel elementen.
Magnesium komt in de natuur voor als een mengsel van drie isotopen: magnesium-24 (79,0 procent), magnesium-26 (11,0 procent), en magnesium-25 (10,0 procent). Er zijn negentien radioactieve isotopen bereid; magnesium-28 heeft de langste halveringstijd, namelijk 20,9 uur, en is een bètastraler. Hoewel magnesium-26 niet radioactief is, is het de dochter-nuclide van aluminium-26, dat een halveringstijd van 7,2 × 105 jaar heeft. In sommige meteorieten zijn verhoogde concentraties magnesium-26 gevonden, en de verhouding tussen magnesium-26 en magnesium-24 is gebruikt om hun ouderdom te bepalen.
De topproducenten van magnesium in het tweede decennium van de 21e eeuw waren China, Rusland, Turkije en Oostenrijk.