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元素

マグネシウム Magnesium-にがりの成分から軽量化合物材料まで

最近の携帯機器のフレームから、豆腐のにがり、さらには便秘薬まで、幅広く使われているマグネシウム化合物。古くから知られている利用法と、最新の利用状況までをみていきましょう。

マグネシウムの基本物性データ

分類 金属、ミネラル
原子番号・原子量 12 (24.3050)
電子配置 3s2
密度 1738kg/m3
融点 648.8℃
沸点 1090℃
硬度 2.5
色・形状 銀白色・固体
存在度 地球3万2000ppm、宇宙 1.074 x 106
クラーク数  1.93%(8位)
発見者 ハンフリー・デービー(1808年)
主な同位体 24Mg (78.99%), 25Mg(10.00%), 26Mg(11.01%)
用途例 マグネシウム合金(Mg-Li, Mg-Al, Mg-Zn)、クロロフィルの構成成分、にがり(MgCl2)、歯磨き粉の研磨剤(MgO)、超伝導物質(MgB2)、グリニャール試薬(RMgBrなど)、便秘薬(Mg(OH)2
前後の元素 ナトリウムマグネシウムアルミニウム

海水に多く含まれる元素

180年にイギリスのデービーによって発見されたマグネシウムは、アルミニウムやチタンなどと同様に比較的新しい金属です。エーゲ海に面するマグネシア地方(MagNesia)でマグネシウム鉱石(滑石)がよくとれることから命名されました。余談になりますが、同様にこの地方で産出された黒い石(軟マンガン鉱)はマンガン(manganese)、磁石の原料となった酸化物はマグネット(magnet)と命名されています。

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マグネシウム、マンガン、マグネットのふるさと

 

ハンフリー・デービー

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1778-1829年 イギリスの化学者。6つの元素、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、ストロンチウム、カルシウム、バリウムを発見した。単独の元素発見数No.1の化学者である。電磁誘導の法則、電気分解の法則などを発見したファラデーは彼の弟子で、デービーの最大の功績はファラデーを見出したことであると言われている。

マグネシウムは地球上で8番目に多い元素で、鉱石だけでなく海水中からも得ることができます。およそ800トンの海水から約1トンのマグネシウムを抽出可能であることから、非常に豊富な金属であることがわかるでしょう。

軽量で硬いマグネシウム合金(Mg-Li, Mg-Al, Mg-Zn)

マグネシウムは、実用金属として最も軽い材料で、比重はアルミニウムの3分の2、鉄の4分の1です。また比強度や比剛性が、アルミニウムや鉄などよりも優れています。

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マグネシウム金属の特徴

 

現在、マグネシウム合金はその特徴を活かし、自動車のホイールやステアリングカラムから円陣のクランクケースまで、さらにはポータブルプレイヤー、携帯電話、ノート型パソコン、デジタルカメラといった携帯製品へと、用途が拡大しています。

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豆腐に不可欠なにがり

豆腐作りに不可欠なにがり(海水から塩を採取した残りの液体)には、塩化マグネシウム(MgCl2が12〜21%ほど含まれており、これが豆腐の凝固剤の役割を果たしています。それ意外にもにがりには、臭化マグネシウム(MgBr2)、硫酸マグネシウム(MgSO4)など、マグネシウム化合物が豊富に含まれています。

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豆腐をつくるにがりの主成分

 

クロロフィルの構成成分

クロロフィル(葉緑素)とは、植物の葉緑体やシアノバクテリアに含まれる光合成に関与する緑色色素です。この中心元素として、マグネシウムが含まれています。そのため、マグネシウムが欠乏するとクロロフィルを編成できず、植物の生育の減退、収穫量の減量につながります。

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新しい超電導物質として

二ホウ化マグネシウムは(MgB2は2001年1月に青山学院大の秋光純教授が発見した超伝導物質で、超伝導臨界温度が金属間化合物として世界最高の39ケルビン(K)を記録しました。産業分野で超電導体として広く使われているニオブ(Nb)合金が液体ヘリウムで約4Kにまで冷やす必要があるのに比べ、冷却が安価で容易です。さらに、炭素などの不純物を添加することで安定になり、ニオブ合金に比べ同等かそれ以上の特性を示すため、超伝導磁石や送電線、高感度の磁気センサーなどへの応用が考えられています。

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有機合成の反応剤:グリニャール試薬

エーテル系*溶媒中ハロゲン化アルキル(R–X)と金属マグネシウム(Mg)を混合させることにより、グリニャール試薬(RMgX)を得ることができます。1912年にノーベル化学賞を受賞したフランスの化学者ヴィクトル・グリニャール(Victor Grignard)によって開発されたこの試薬は、強い求核性*と強塩基性*により反応性に富むため、現在でも実験室や工業用途でもよく用いられています(グリニャール反応)。

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Chem-Station代表。早稲田大学理工学術院准教授。専門は有機化学。主に有機合成化学。分子レベルでモノを自由自在につくる、最小の構造物設計の匠となるため分子設計化学を確立したいと考えている。趣味は旅行(日本は全県制覇、海外はまだ20カ国ほど)、ドライブ、そしてすべての化学情報をインターネットで発信できるポータルサイトを作ること。

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