Magneziu

Magneziul este elementul chimic din tabelul periodic al elementelor care face parte din grupa a doua si care are simbolul Mg și numărul atomic 12. Magneziul este al optulea element și al treilea metal după aluminiu și fier ca abundență în scoarța solidă terestră, formând aproximativ 2% din masa acesteia. Magneziul este al treilea ca și componență în sărurile dizolvate în apa mării.

Istoric

Bară de magneziu

Denumirea este de origine greacă, Magnesia fiind numele unei regiuni din Tessalia. Englezul Joseph Black a identificat pentru prima oară magneziul ca element în anul 1755, Sir Humphry Davy a obținut pentru prima dată magneziu pur în 1808, dintr-un amestec de oxid de magneziu și HgO, iar A.A.B. Bussy l-a preparat într-o formă legată in 1831. Magneziul este un metal alcalino-pământos și de aceea nu se întâlnește decât combinat cu alte elemente. Se găsește în zăcăminte mari de magnezit (carbonat de magneziu), dolomit și alte minerale de exemplu talc.

Structură atomică

• K=2e L=8e M=2e=> grupa a II-a perioada a 3-a

Răspândire in natura

Verdețurile, ca de exemplu spanacul, furnizează magneziu pentru că molecula de clorofilă conține acest metal. Nucile, semințele și unele cereale sunt o bună sursă de magneziu. Deși magneziul este prezent în multe alimente, se întâlnește în general în cantități mici. Conform părerii multor nutriționiști, necesarul zilnic de magneziu nu poate fi asimilat dintr-un singur fel de mâncare. Mâncând o mare varietate de mâncăruri, incluzând cinci feluri de fructe și legume zilnic și multe cereale, se poate asigura doza adecvată de magneziu.Cantitatea de magneziu conținută în alimentele prelucrate este în general mică. Apa poate fi o sursă de magneziu, dar cantitatea diferă în funcție de calitatea apei. Iată câteva aliente și cantitatea de magneziu aferentă:

• spanac (1/2 cana)= 80 mg
• unt de arahide (2 lingurițe) = 50 mg
• lapte degresat (1 cana) = 40 mg

Producere

1) Preparare în laborator

2) Producere la scară industrială

Deși magneziul se găsește în peste 60 de minerale, numai dolomitul, magnezitul, brucitul, carnalitul, talcul și olivina au importanță economică. În Statele Unite, acest metal se obține în principal prin electroliza clorurii de magneziu din apa de mare și lacuri sărate.

•  catod: Mg²⁺ + 2e^- → Mg
•   anod: 2Cl^- → Cl₂ (gaz) + 2e^-

Pana in 1995, Statele Unite erau cel mai mare producător de magneziu, furnizând 45% din producția mondială. Astăzi, China a preluat supremația, cu 60% din producția mondială. China folosește o metodă complet diferită de obținere a magneziului și anume dezoxidarea silicotermică.

Proprietăți

Proprietăți fizice

Magneziul este un metal foarte rezistent, de culoare alb-argintie, foarte ușor (cu o treime mai ușor decât aluminiul) și care devine ușor mat în contact cu aerul. În soluție, formează ioni de Mg++. Este ușor de aprins când este sub formă de fâșii subțiri. Odată aprins, arde cu o flacără albă, foarte luminoasă și este greu de stins, fiind capabil să ardă la interacțiunea cu azotul și dioxidul de carbon.

Proprietăți chimice

Magneziul se combină și cu clorul formând clorura de magneziu, conform reacției:

2Mg + Cl2 =2 MgCl

Magneziul reacționează și cu sulful,bromul,iodul formând compușii respectivi.

Utilizare

Compuși ai magneziului, în principal oxidul de magneziu, sunt utilizați ca material refractar pentru cuptoarele din industria siderurgică - la producerea fontei și oțelului, industria metalelor neferoase, a sticlei și a cimentului. Oxidul de magneziu și alți compuși sunt de asemenea utilizați în agricultură (ca fertilizatori), chimie și industria construcțiilor. Aliajul magneziu-aluminiu este utilizat în principal la conservarea băuturilor. Aliajele magneziului sunt de asemenea utilizate ca și componente ale structurii automobilelor. O altă utilizare o reprezintă îndepărtarea sulfurilor de pe fier și oțeluri.

Alte utilizări:

• Magneziul, ca și aluminiul, este rezistent și ușor, deci este folosit la construcția autovehiculelor de mare volum.

• Combinat în aliaje, este esențial în construcția avioanelor și rachetelor.

• Aliat cu aluminiul, îi îmbunătățește acestuia caracteristicile mecanice, de prelucrare și de sudare.

• Agent reducător pentru producerea uraniului pur și a altor metale din sărurile lor.

• Hidroxidul său este folosit în "laptele de magneziu", clorura și sulfatul de magneziu în săruri Epsom, iar citrații săi în medicină.

• Pudra de carbonat de magneziu este folosită de sportivi – gimnaste, halterofili.

• Stearatul de magneziu este o pudră albă, cu proprietăți de ungere. În industria farmaceutică este folosit în procesul de fabricare a tabletelor.

• Este folosit de asemenea în pirotehnie și la fabricarea bombelor incendiare.

• Mai este folosit si la echipamentele pentru blițuri fotografice.

Rolul elementului în biologie

Magneziul este important atât în dezvoltarea animalelor cât și a plantelor. Clorofila constă în porfirine bazate pe magneziu. Necesarul zilnic de magneziu al unui adult este de 300-400 mg în funcție de sex, greutate și înălțime. O dozare inadecvată a magneziului cauzează deseori spasme musculare și este asociată cu boli cardiovasculare, diabet, hipertensiune și osteoporoză. Deficiența acută este rară și nu este niciodată datorată unei insuficiențe din alimentație ci urmare a unor boli specifice care sunt în general rare.

Doza maximă admisa pentru suplimentul de magneziu este de 350 mg/zi. Cel mai comun simptom generat de excesul de magneziu este diareea. Copiilor nu trebuie să li se dea supliment de magneziu.

Măsuri de protecție chimică

Magneziul și aliajele lui în forma lor pură sunt foarte inflamabile când sunt topite sau sub formă de pulbere. Magneziul reacționează exotermic la contactul cu aerul și apa și trebuie mânuit cu grijă. Lumina albă strălucitoare (care include ultraviolete), produsă la arderea magneziului, poate dăuna ochilor, de aceea trebuie folosiți ochelari de protecție. Apa nu trebuie folosită la stingerea magneziului aprins, deoarece alimentează focul în loc să-l stingă, conform reacției:

Mg_(s) + 2 H₂O_(l) → Mg(OH)_2(aq) + H_2(g)

Extinctoarele cu dioxid de carbon, de asemenea nu trebuie folosite, deoarece magneziul arde în dioxid de carbon (formând oxid de magneziu MgO și carbon). Extinctoarele folosite trebuie să fie unele de clasa D, uscate sau focul se poate acoperi pur și simplu cu nisip.

https://youtu.be/sL_4Zi7Y0wg  (Efectele nebănuite ale magneziului)

Bibliografie

• D. Marian, Metale de înaltă puritate, Editura Tehnică, 1988
• https://ro.wikipedia.org/wiki/Magneziu

 Glucoza

Glucoza este compusul organic, aparținând clasei zaharidelor, care are formula chimică C₆H₁₂O₆. Deși are aceeași formulă chimică, fructoza este diferită față de glucoză prin modul de legare a atomilor. Astfel, glucoza are o singură grupare de alcool primar (în imagine, la carbonul cu numărul 6), pe când fructoza are două grupări de alcool primar.

                Glucoză dextrogir                              

                                                                                                                                                                                                                                                     Glucoză levogir 

Structură             

Glucoza conține șase atomi de carbon și o grupă carbonil (specifică aldehidelor) și este numită uneori aldohexoză. În natură, în unele plante, glucoza există sub formă de structură aciclică; în altele, ea poate fi găsită sub formă ciclică. Teoretic, structura ciclică a glucozei apare în urma interacțiunii dintre grupa carbonil și grupele hidroxil de la carbonii cu cifrele 4 și 5. Aceste interacțiuni sunt reacții de adiție a grupelor hidroxil amintite la grupa carbonil. În soluție apoasă, cele două forme se află în echilibru, și la un pH 7, forma ciclică este predominantă.La formarea structurii ciclice a glucozei, apare la fosta grupă carbonil o nouă grupare hidroxil, care se numește hidroxil glicozidic și care are o reactivitate mai mare decât celelalte grupe hidroxil din moleculă. În acest caz, numerotarea carbonilor începe de la primul carbon de după oxigenul din ciclu, în sens orar.

Izomeri

Glucoza are patru centre optice, deci teoretic glucoza poate avea 16 stereoizomeri optici. Doar șapte dintre aceștia sunt găsiți în natură, iar dintre ei, cei mai importanți sunt galactoza (Gal) și manoza (Man). Acești opt izomeri (incluzând și glucoza) sunt toți diastereoizomeri unul față de celălalt și aparțin seriei-D.În cazul glucozei (dar și al fructozei, în mod echivalent), un alt centru asimetric la carbonul 1 (numit carbonul anomeric) este creat când glucoza trece în forma ciclică și se formează două structuri inelare, numite anomeri (un caz particular de izomeri) — α-glucoza și β-glucoza. α-glucoza este acea structură a glucozei în care grupele hidroxil de la carbonii cu numerele 1 și 4 se află de aceeași parte a planului ciclului hexagonal, iar β-glucoza este structura în care cei doi hidroxili se află de părți diferite ale planului. Formele α și β pot trece dintr-una în alta în soluție apoasă pe o perioadă de câteva ore, stabilizându-se la un raport α:β 36:64.

Transformarea glucozei din structura aciclică (D-glucoză) în structura ciclică (β-glucoză)

Proprietăți fizice

Glucoza este o substanță solidă, cristalizată, incoloră și solubilă în apă. Are un gust dulce. Punctul său de topire este foarte ridicat, deoarece între numeroasele sale grupări hidroxil (-OH) se formează multe legături de hidrogen. Când sunt încălzite, toate monozaharidele (nu numai glucoza) se descompun înainte de a se topi, în carbon și apă, reacție numită carbonizare. Glucoza are 75% din puterea de îndulcire a fructozei (care este luată ca unitate).

Proprietăți chimice   

1.Reacții la grupa carbonil   

• Reacții comune aldehidelor și cetonelor

În această reacție, se adiționează o moleculă de hidrogen diatomică la o moleculă de glucoză, adiția având loc la dubla legătură dintre oxigen și carbon. Legătura π dintre cei doi atomi se rupe, iar câte un atom de hidrogen se leagă la fiecare dintre ei și astfel se produce hexitolul (sorbitol).

• Reactii caracteristice aldehidelor

2. Reacții la grupa hidroxil

• Reacția de esterificare

Glucoza, în reacție cu clorura acidului acetic, produce esterul pentacilat al glucozei și acid clorhidric. 

• Reacția de eterificare

Reacția de esterificare are loc doar cu un ester anorganic, precum sulfatul acid de metil.

3. Reacția de fermentație

Această reacție are loc în prezență de enzime, care au rol de biocatalizator. Astfel, din glucoză rezultă alcool etilic și dioxid de carbon.

Obținere

1. Naturală    

• Glucoza este unul dintre produșii de fotosinteză a plantelor și a unor procariote. Se găsește îndeosebi în sucul fructelor dulci ale plantelor
• La animale și ciuperci, glucoza este rezultatul descompunerii glicogenului, proces numit glicogenoliză. La plante, se descompune amidonul.
• La animale, glucoza este sintetizată în ficat și rinichi din intermediari care nu sunt carbohidrați, precum piruvat și glicerol, proces numit gluconeogeneză.

   2. Industrială

• La scară industrială, glucoza se obține prin hidroliza amidonului în mediu acid.
• O altă metodă este hidroliza enzimatică a amidonului. Multe culturi pot fi folosite ca sursă pentru amidon: porumbul, orezul, grâul, cartofii sunt utilizați la scară largă în toată lumea.

Procesul enzimatic are două etape. Pe durata a 1-2 ore, la aproximativ 100 °C, enzimele descompun amidonul în carbohidrați mai mici, cu o moleculă formată din 5-10 unități de glucoză. Unele variațiuni ale acestui proces încălzesc amidonul la aproximativ 130 °C sau mai mult de câteva ori. Astfel se îmbunătățește solubilitatea amidonului în apă, dar se dezactivează enzimele, așa că enzime noi trebuie adăugate în amestec după fiecare încălzire.

În a doua etapă, numită zaharificare, amidonul parțial hidrolizat este hidrolizat complet până la glucoză folosind enzima glucoamilază provenită de la ciuperca Aspergillus niger. Condițiile de reacție specifice sunt la un pH de 4,0–4,5, o temperatură de 60 °C și o cantitate de carbohidrați de 30–35%. În aceste condiții, amidonul poate fi convertit în glucoză în proporție de 96% după 1–4 zile. Totuși, se pot obține reacții cu randamente mai mari folosind soluții mai diluate, dar în acest fel sunt necesare reactoare mai mari și cantități mai mari de apă, și de aceea această modalitate nu este considerată economică. Soluția de glucoză rezultată este apoi purificată prin filtrare și concentrată prin evaporarea apei. D-glucoza solidă este produsă apoi prin cristalizări repetate.

Rol biologic

Se poate specula asupra cărui fapt se datorează răspândirea atât de mare a glucozei, și nu a altor monozaharide, precum fructoza. Glucoza se poate forma din formaldehidă în condiții abiotice, deci se poate ca ea să fie fost disponibilă pentru sistemele biochimice primitive. Glucoza este foarte răspândită în regnul animal și vegetal, și este principala oză din organismul uman.

                                                         Flacoane cu soluție de glucoză 5%, pentru folosință medicală

• Sursă de energie

Glucoza este un combustibil esențial în biologie. Carbohidrații reprezintă sursa principală de energie pentru corpul uman, producând 4 kilocalorii (17 kilojouli) pe gram. Descompunerea carbohidraților (amidonul, de exemplu) produce mono și dizaharide, iar o mare parte dintre produși este glucoză. Prin glicoliză și prin reacțiile ciclului acidului citric, glucoza este oxidată pentru a forma dioxid de carbon și apă, rezultând și energie, în principal sub formă de ATP.Este distribuită în toate celulele și fluidele organismului, cu excepția urinei. În ser, concentrația de glucoză (glicemie) normală este de 80–110 mg/dl. Menținerea glicemiei în limite constante este asigurată prin acțiunea antagonistă a doi hormoni ai pancreasului endocrin: insulină (hipoglicemiant) și glucagon (hiperglicemiant). Creșterea cantității de glucoză în sânge este specifică diabetului zaharat, iar în urină (glicozurie) apare numai când glicemia depășește 160–180 mg/dl. Măsurarea concentrației sanguine se poate realiza cu glucometrul.

• Precursor

Glucoza este esențială în producerea proteinelor și în metabolismul lipidelor. De asemenea, la cele mai multe plante și animale, este un precursor pentru vitamina C (acid ascorbic).Glucoza este folosită ca precursor la sinteza unor substanțe importante. Amidonul, celuloza și glicogenul sunt polimeri (polizaharide) comuni ai săi. Lactoza - zahărul din lapte, este o dizaharidă compusă din glucoză și galactoză. În zaharoză, o altă dizaharidă importantă, glucoza este legată de fructoză.Glucoza intră în structura diglucidelor și poliglucidelor. Prin oxidare în ficat se transformă în acid glucuronic, care are un rol important în glucuronoconjugare.

Utilizare

Există mai multe forme de comercializare și folosire a glucozei, dintre care cele mai importante sunt:

• sirop de glucoză - conține glucoză în concentrație de 32,40%;
• glucoza tehnică - cu o concentrație de 75%;
• glucoza cristalizată (tablete) - concentrație de 99%.

Tablete de glucoză

În medicină este folosită mai ales sub formă de soluții apoase perfuzabile. În funcție de concentrațiile lor, acestea au acțiuni și indicații diferite. Soluțiile sub 5 % sunt utilizate pentru diluarea unor medicamente, pentru hidratare sau ca substituent energetic. Soluția de glucoză 5 % este izotonă și are aceleași utilizări, fiind folosită cel mai adesea. Soluțiile de concentrații mai mari de 5 % (10, 20, 33, 40 %) sunt hipertonice și își găsesc utilitatea ca diuretice osmotice (realizează deshidratare tisulară, foarte utilă în edeme). Pentru a evita efectele nefaste ale hiperglicemiei, de obicei oricărei perfuzii cu glucoză i se adaugă insulină.

Bibliografie:

https://ro.wikipedia.org/wiki/Glucoz%C4%83

Atomul. Structura atomului.

Atomul este cea mai mică unitate constitutivă a materiei comune care are proprietățile unui element chimic.

• atomos (lb.greaca)=,,ce nu poate fi taiat''   

Totalitatea atomilor de acelasi tip alcatuiesc un element chimic.Se cunosc 112 elemente chimice:

•  90 de elemente chimice(11 gaze, 2 lichide , 77 solide)

• 22 de elemente chimice artificiale.

Fiecare atom este format dintr-un nucleu și din unul sau mai mulți electroni legați de nucleu. Nucleul este format din unul sau mai mulți protoni și, de obicei, dintr-un număr similar de neutroni. Protonii și neutronii se numesc nucleoni. Peste 99,94% din masa unui atom este concentrată în nucleu. Protonii au sarcina electrica pozitivă, electronii au sarcină electrică negativă, iar neutronii nu au sarcină electrică. Dacă numărul de protoni este egal cu cel de electroni, atunci atomul este neutru din punct de vedere electric. Dacă un atom are mai mulți sau mai puțini electroni decât protoni, atunci acesta are o sarcină totală negativă, respectiv pozitivă, și se numește ion.

              Ocuparea straturilor electronice cu electroni

Repartizarea electronilor unui atom pe straturile electronice reprezinta structura electronica a atomului.Ocuparea straturilor electronice cu electroni se face dupa anumite reguli:

1. Electronii din jurul nucleului tind sa se aranjeze pe straturile cu energii cat mai joase (ocuparea straturilor se face de la nucleu spre exterior)
2. Numarul maxim de electroni care pot exista este dat de relatia: Nmax.=2*n^2 unde ,,n''-numarul stratului electronic :n=1;2;3;4...
3. Intr-un atom pe ultimil strat electronic (K, L, M, N, O, P, sau Q)nu pot exista mai mult de 8 electroni.