Horčík - biológia

Horčíková páska a drôt sa používajú v (foto) žiarovkách alebo skôr ako prášok blesku, prášok horčíka v zápalných zariadeniach, bomby a ľahká munícia, ale tiež ako prísada do kamienkových kamienkov do zapaľovačov. Horčíkové tyče sa často používajú ako obetné anódy, ktoré chránia časti vyrobené z ušľachtilých kovov pred koróziou.

Horčík sa v metalurgii používa rôznymi spôsobmi,

• z. B. ako redukčné činidlo v Krollovom procese extrakcie titánu,
• ako redukčné činidlo na extrakciu uránu, medi, niklu, chrómu a zirkónu,
• ako zložka zliatin skupín AlSiMg a AlMg,
• ako horčíkový granulát na odsírenie železa a ocele,
• ako prísada do liatiny s sféroidným grafitom,
• ako základ skupiny normalizovaných ľahkých zliatin pre výrobu lietadiel a motorových vozidiel. (Tieto taveniny vyžadujú kryciu vrstvu roztaveného chloridu horečnatého na ochranu pred vniknutím a oxidáciou vzduchu (pozri úprava taveniny).,
• ako palivo pre horáky, ktoré horia pod vodou.

V organickej chémii sa používa na výrobu Grignardových zlúčenín.

Pretože sa horčík veľmi ľahko vznieti, používa sa aj ako veľmi robustný zapaľovač. Toto ako Protipožiarne štartovacie súpravy Premiestnené horčíkové bloky majú na jednej strane tyčinku, ktorej oder sa na vzduchu spontánne vznieti, ako napríklad kamienok zapaľovača. Postup je veľmi podobný ako v dobe kamennej, pri ktorej sa vyrába oheň pomocou pazúrika a tinderu, úlohu tinderu preberá horčík. Najskôr sa nožom zoškrabajú z horčíkového bloku triesky a položia sa na alebo pod skutočné palivo. Potom zoškrabaním zadnej časti „pazúrika“ (napr. Zadnou časťou noža) sa vytvárajú iskry čo najbližšie k horčíkovým trieskam, aby sa zapálili.

Zliatiny horčíka

Ďalšie možné použitia horčíkových odliatkov sa ponúkali v priebehu technického vývoja, čiastočne kvôli vojne, čiastočne konštruktívne predvídavo a súčasne optimalizovať zliatiny. Zliatiny Mg-Al, Mg-Mn, Mg-Si, Mg-Zn a nakoniec zliatiny Mg-Al-Zn boli vyvinuté ako materiály na báze horčíka.

Kryt prevodovky VW Beetle bol odliaty v miliónoch zo zliatiny Mg-Si. Dnes sa zliatiny horčíka nepoužívajú iba na zníženie hmotnosti, ale vyznačujú sa aj vysokým tlmením. Pri vystavení vibráciám to vedie k zníženiu vibrácií a emisií hluku. Aj z tohto dôvodu sa zliatiny horčíka stali zaujímavými materiálmi pri konštrukcii motorov a všeobecne pri výrobe automobilov. Nielenže sú časti motora vyrobené zo zliatiny horčíka, ale na odlievanie blokov motora sa čoraz viac používa aj hybridný proces/hybridné odlievanie (pozri tiež BMW N52).

V procese tlakového liatia/tlakového liatia (pozri tiež pod tlakovým liatím) je možné vyrobiť veľa, dokonca aj veľkých tenkostenných komponentov blízko svojich konečných rozmerov a bez nákladného následného spracovania, napr. B. ráfiky, profily, kryty, dvere, kapoty, veka kufra, páky ručnej brzdy a iné. Diely vyrobené zo zliatin Mg-Al-Zn sa nepoužívajú iba v automobilovom priemysle, ale aj v strojárstve.

Snahy o ľahkú konštrukciu už viedli k ešte ľahším zliatinám horčíka s prídavkom lítia na konci 20. storočia.

Materiály horčíka v medicíne

Najnovší výskum sľubuje vysoký vývojový potenciál horčíkových materiálov ako resorpčného implantovateľného materiálu (napr. Ako stent) pre ľudské telo. Horčíkové materiály musia byť počas používania chránené pred kontaktnou koróziou. Odolnosť proti korózii voči normálnym atmosférickým vplyvom je však dobrá. Chovanie pri kontaktnej korózii by bolo rozhodujúcou výhodou, ak by sa používal ako materiál implantátu na obmedzené časové obdobie, pretože by sa po určitom čase bezpečne rozpustil. To eliminuje riziká a náklady na operáciu na odstránenie implantátov.

hnojivo

Pri vápnení orných a trávnatých plôch sa horčík používa vo forme oxidu horečnatého alebo uhličitanu horečnatého, aby sa rastlinám vrátila extrakcia horčíka späť do pôdy. Ďalej sa zvyšuje hodnota pH pôdy a zlepšuje sa dostupnosť ďalších živín. Zlúčenina horčíka sa zvyčajne používa spolu s vápnom ako komplexné hnojivo obsahujúce horčík a vápnik. [12] Fosforečnan horečnatý Mg3 (PO4) 2, ktorý sa prirodzene vyskytuje ako Bobierrite (Fosforečnan horečnatý) [13] a dusičnan horečnatý [14] sa používajú ako zložené hnojivá.

fyziológia

Pretože horčík je nepostrádateľný pre všetky organizmy, patrí medzi základné látky. Horčík musí byť preto telu dodávaný v dostatočnom množstve každý deň, aby sa zabránilo jeho nedostatku. Horčík je obsiahnutý v rôznych množstvách vo všetkých potravinách a tiež v pitnej vode. Resorpcia horčíka prebieha v hornom tenkom čreve.

Zelené listy rastlín, chlorofyl, obsahujú asi 2% horčíka. Tam tvorí centrálny atóm chlorofylu. Rastliny etiolátujú, rovnako ako pri nedostatku svetla, pri nedostatku horčíka.

Telo dospelého človeka obsahuje asi 20 g horčíka (pre porovnanie: 1 000 g vápnika). V krvnej plazme je 40% horčíka viazaných na bielkoviny; normálna hladina v sére je 0,8–1,1 mmol/l. Horčík sa podieľa na približne 300 enzýmových reakciách ako enzýmová zložka alebo koenzým a voľné ióny Mg tiež ovplyvňujú potenciál na bunkových membránach. Ióny Mg pôsobia ako druhý posol v imunitnom systéme. Stabilizujú pokojový potenciál excitabilných svalových a nervových buniek a buniek autonómneho nervového systému. Nedostatok horčíka vyvoláva nepokoj, nervozitu, podráždenosť, bolesti hlavy, nesústredenosť, únavu, celkovú slabosť, srdcové arytmie a svalové kŕče. V oblasti psychiky a metabolizmu sa predpokladá, že depresia a schizofrenické psychózy sa zhoršujú nedostatkom horčíka. Nedostatok môže viesť aj k infarktu. [15] K nadmernému množstvu horčíka v krvi môže dôjsť v dôsledku nadmerného príjmu a dysfunkcie obličiek a vedie k poruchám v nervovom systéme a srdci.

Požadovaná denná dávka okolo 300 mg sa zvyčajne dosiahne vyváženou stravou s nižšie uvedenými potravinami. Zvýšenú potrebu je možné uspokojiť doplnkami výživy alebo liekmi. Mierny nedostatok horčíka sa môže vyskytnúť pri závažných ochoreniach, tehotenstve alebo pri závodných športoch. Závažné nedostatky vyplývajú z dysfunkcie obličiek, dlhodobých hnačiek, chronických črevných zápalov, zle kontrolovaného diabetes mellitus, kortikoidov a niektorých diuretík alebo z podvýživy pri alkoholizme. [16]

Soli horčíka, ako je citrát, glukonát, aspartát a hydrochlorid aspartátu, sú v Nemecku schválené ako lieky v denných dávkach 100 - 400 mg proti nedostatkom a neuromuskulárnym poruchám, ako sú svalové kŕče, migrény alebo tehotenské komplikácie. Horčík sa vstrebáva v čreve a vylučuje sa obličkami. Vedľajšími účinkami sú gastrointestinálne ťažkosti a hnačky, v prípade predávkovania tiež únava a pomalý pulz. Kontraindikáciou je dysfunkcia obličiek a určité srdcové arytmie.

Soli horčíka sa používajú v alternatívnej medicíne, pozri tiež: Ortomolekulárna medicína; Schuesslerove soli. Síran horečnatý ("epsomská soľ") sa predtým používal ako preháňadlo.

Ak sa doplnky horčíka užívajú perorálne (tablety, žuvacie tablety alebo pastilky, granule rozpustené v tekutine), je dôležité dávkovanie. Rôzne štúdie [17] dospeli k záveru, že pri užití 120 mg sa absorbuje okolo 35%, ale iba okolo 18% pri užití kompletnej dennej dávky 360 mg. Forma zlúčenín bežne používaných v liečivách je dnes pre absorpciu v tele irelevantná, pretože sú farmakologicky, biologicky a klinicky ekvivalentné. Organické soli, ako je aspartát horečnatý alebo citrát horečnatý, sa telu zvyčajne absorbujú rýchlejšie ako anorganické zlúčeniny. [18]

Jedlo

Hlavní autori neboli informovaní. Prosím, oznámte im to!

Horčík sa nachádza ako zložka v mnohých potravinách, najmä v

• Celozrnné výrobky (napríklad celozrnný chlieb, ryža, kukuričné ​​vločky, celozrnné cestoviny)
• Minerálna voda, najmä liečivá voda
• Voda z vodovodu s dostatočnou tvrdosťou vody
• pečeň
• hydina
• ryby
• Tekvicové semiačka, slnečnicové semiačka
• čokoláda
• Orechy
  • Kešu oriešky
• Arašidy
• Zemiaky
• zeleninu
  • Špenátové listy
  • Kaleráb
• Ovocie
  • Mäkké ovocie
  • Pomaranče
  • Banány
• sezam
• Mlieko a mliečne výrobky
• ovsené vločky
• Repný sirup

Nebezpečenstvá a ochranné opatrenia

Nebezpečenstvo elementárneho horčíka silne závisí od teploty a veľkosti častíc: kompaktný horčík je neškodný pri teplotách pod teplotou topenia, zatiaľ čo hobliny horčíka a prášok sú vysoko horľavé. Vďaka veľkej ploche môže tento ľahko reagovať s kyslíkom vo vzduchu. Pri veľmi jemnom horčíkovom prášku existuje riziko samovznietenia; Zmesi vzduchu a prášku sú dokonca výbušné. Flegmatizácia predstavuje liečbu znižujúcu riziko pri spracovaní horčíka a kovových práškov. Roztavený horčík sa tiež vznieti na vzduchu. Jemnozrnný alebo ohriaty horčík tiež reaguje s mnohými ďalšími látkami, napríklad s vodou a inými zlúčeninami obsahujúcimi kyslík. Taveniny horčíka preto vyžadujú trvalú ochranu pred vniknutím vzdušného kyslíka. V praxi sa to robí pokrytím taveniny prostriedkami bohatými na chlorid horečnatý. Ako ochrana proti oxidácii je vhodný aj hexafluorid sírový. Pokrytie elementárnou sírou, ktoré bolo v minulosti obvyklé, sa už nevykonáva z dôvodu silných obťažovaní spôsobovaných oxidom siričitým.

Pri požiaroch horčíka sa vyskytujú teploty až okolo 3 000 ° C. V žiadnom prípade sa nesmú používať bežné hasiace prostriedky ako voda, oxid uhličitý, pena alebo dusík, pretože horčík na ne reaguje prudko. Ak dôjde ku kontaktu vody s ohňom horčíka, existuje akútne riziko reakcie s vodíkom.

Pre oheň (kovový oheň) z taveniny je princípom hasenia jeho udusenie, to znamená rýchle vytesnenie kyslíka. V najjednoduchšom prípade zasypaním suchým pieskom, inak nanesením krycej soli na taveniny horčíka. Vhodné sú aj hasiace prášky triedy požiaru D, prášok oxidu horečnatého (Magnesia usta/spálená magnézia) a v prípade potreby aj suché nehrdzavejúce triesky zo šedej liatiny.,

Pri použití horčíka musia byť presne dodržané všetky uvedené bezpečnostné pokyny. V žiadnom prípade nesmie vzniknúť výbušná atmosféra (horčíkový prach, vodík, aerosóly a pary horľavých chladiacich mazív). Musia sa tiež dodržiavať bežné bezpečnostné opatrenia, ako je zabránenie vzniku zdrojov vznietenia.

dôkaz

Najlepší spôsob detekcie horčíka je pomocou Magnesonu II, titánovej žltej alebo chinalizarínu.

Na detekciu pomocou Magneson II (4- (4-nitrofenylazo) -1-naftol) sa pôvodná látka rozpustí vo vode a zalkalizuje. Potom sa pridá niekoľko kvapiek roztoku azofarbiva Magneson II. Ak sú prítomné ióny horčíka, vytvorí sa tmavomodrý lak. Ostatné kovy alkalických zemín by sa mali predtým odstrániť ako uhličitany zrážaním.

Na detekciu titánovou žltou (tiazolová žltá G) sa pôvodná látka rozpustí vo vode a okyslí. Potom sa zmieša s kvapkou žltého roztoku titánu a zalkalizuje sa zriedeným roztokom hydroxidu sodného. Ak je prítomný horčík, vytvorí sa svetločervená zrazenina. Ióny niklu, zinku, mangánu a kobaltu interferujú s touto detekciou a mali by sa vopred vyzrážať ako sulfidy.

Na detekciu chinalizarínom sa kyslý roztok vzorky zmieša s dvoma kvapkami roztoku farbiva. Potom sa pridáva zriedený roztok hydroxidu sodného, ​​kým nie je reakcia zásaditá. Modrá farba alebo zrazenina naznačujú horčík.

Tvorba zrazeniny pomocou roztokov fosfátových solí sa môže tiež použiť ako detekčná reakcia na horečnaté soli. Roztok vzorky bez ťažkých kovov, ktorý je pufrovaný na pH 8 až 9 amoniakom a chloridom amónnym, sa zmieša s roztokom hydrogénfosforečnanu sodného. Biely zakalenie rozpustné v kyseline spôsobené fosforečnanom amónnym horečnatým MgNH4PO4 naznačuje ióny horčíka:

$ \ mathrm + NH_4 ^ + + PO_4 ^ \ \ rightarrow \ MgNH_4PO_4 \ downarrow> $

Z amoniakálneho roztoku je tiež možné detegovať Mg2+ s oxínom ako slabo rozpustnou žltozelenavou zlúčeninou. Tento dôkaz je vhodný pre proces separácie katiónov.

---