Förekomst, egenskaper och användningsområden
Det silvervita grundämnet är ursprungligen känt genom föreningar som Epsomsalt (sulfat), magnesia eller magnesia alba (oxid) och magnesit (karbonat), men förekommer inte fritt i naturen. Det isolerades för första gången 1808 av Sir Humphry Davy, som avdunstade kvicksilvret från ett magnesiumamalgam som framställts genom elektrolys av en blandning av fuktig magnesia och kvicksilveroxid. Namnet magnesium kommer från Magnesia, ett distrikt i Thessalien (Grekland) där mineralet magnesia alba först hittades.
Magnesium är det åttonde vanligaste grundämnet i jordskorpan (cirka 2,5 procent) och är, efter aluminium och järn, den tredje vanligaste strukturmetallen. Dess kosmiska abundans uppskattas till 9,1 × 105 atomer (på en skala där abundansen av kisel = 106 atomer). Det förekommer som karbonater – magnesit, MgCO3, och dolomit, CaMg(CO3)2 – och i många vanliga silikater, inklusive talk, olivin och de flesta typer av asbest. Det förekommer också som hydroxid (brucit), klorid (carnallit, KMgCl3∙6H2O) och sulfat (kieserit). Det är fördelat i mineraler som serpentin, krysolit och meerskaum. Havsvatten innehåller cirka 0,13 procent magnesium, mestadels som löst klorid, vilket ger den karakteristiska bittra smaken.
Magnesium framställs kommersiellt genom elektrolys av smält magnesiumklorid (MgCl2), som huvudsakligen bearbetas från havsvatten, och genom direktreduktion av dess föreningar med lämpliga reduktionsmedel – t.ex. från reaktionen av magnesiumoxid eller kalcinerad dolomit med ferrokisel (Pidgeonprocessen). (Se magnesiumbearbetning.)
En gång i tiden användes magnesium till fotografiska blixtband och pulver, eftersom det i finfördelad form brinner i luft med ett intensivt vitt ljus; det har fortfarande användning i explosiva och pyrotekniska anordningar. På grund av sin låga densitet (endast två tredjedelar av aluminiumets) har det fått omfattande användning inom flygindustrin. Eftersom den rena metallen har låg strukturell styrka används magnesium huvudsakligen i form av legeringar – i princip med 10 procent eller mindre av aluminium, zink och mangan – för att förbättra dess hårdhet, draghållfasthet och förmåga att gjutas, svetsas och bearbetas. Gjutning, valsning, extrudering och smide används för legeringarna, och den fortsatta tillverkningen av den resulterande plåten, plattan eller extruderingen sker genom normal formning, sammanfogning och maskinbearbetning. Magnesium är den lättaste konstruktionsmetallen att bearbeta och har ofta använts när ett stort antal bearbetningar krävs. Magnesiumlegeringar har ett antal användningsområden: de används till delar av flygplan, rymdfarkoster, maskiner, bilar, bärbara verktyg och hushållsapparater.
Magnesiums termiska och elektriska ledningsförmåga och dess smältpunkt är mycket lika aluminiumets. Medan aluminium angrips av alkalier men är motståndskraftigt mot de flesta syror, är magnesium motståndskraftigt mot de flesta alkalier men angrips lätt av de flesta syror för att frigöra väte (krom- och fluorvätesyror är viktiga undantag). Vid normala temperaturer är det stabilt i luft och vatten på grund av att det bildas ett tunt skyddande oxidskikt, men det angrips av ånga. Magnesium är ett kraftfullt reduktionsmedel och används för att framställa andra metaller från deras föreningar (t.ex. titan, zirkonium och hafnium). Det reagerar direkt med många grundämnen.
Magnesium förekommer i naturen som en blandning av tre isotoper: magnesium-24 (79,0 procent), magnesium-26 (11,0 procent) och magnesium-25 (10,0 procent). Nitton radioaktiva isotoper har framställts; magnesium-28 har den längsta halveringstiden, 20,9 timmar, och är en betastrålare. Även om magnesium-26 inte är radioaktivt är det en dotternuklid till aluminium-26, som har en halveringstid på 7,2 × 105 år. Förhöjda nivåer av magnesium-26 har hittats i vissa meteoriter, och förhållandet mellan magnesium-26 och magnesium-24 har använts för att bestämma deras ålder.
De största producenterna av magnesium vid 2000-talets andra decennium var Kina, Ryssland, Turkiet och Österrike.