Gunnar Nordberg
Il magnesio (Mg) è il metallo strutturale più leggero conosciuto. È il 40% più leggero dell'alluminio. Il magnesio metallico può essere laminato e trafilato se riscaldato tra 300 e 475 ºC, ma è fragile al di sotto di questa temperatura ed è soggetto a bruciare se riscaldato molto al di sopra di essa. È solubile in e forma composti con un numero di acidi, ma non è influenzato dagli acidi fluoridrico o cromico. A differenza dell'alluminio, è resistente alla corrosione alcalina.
Evento e usi
Il magnesio non esiste allo stato puro in natura, ma si trova generalmente in una delle seguenti forme: dolomite (CaCO3· MgCO3), magnesite (MgCO3), brucite (Mg(OH)2), periclasio (MgO), carnallite (KClMgCl2· 6H2O) o kieserite (MgSO4· H2O). Inoltre, si trova come silicato nell'amianto e nel talco. Il magnesio è così ampiamente distribuito sulla terra che le strutture per la lavorazione e il trasporto del minerale sono spesso i fattori determinanti nella scelta di un sito per l'estrazione.
Il magnesio è utilizzato, principalmente in forma di lega, per componenti di aeromobili, navi, automobili, macchinari e utensili manuali per i quali sono richieste sia leggerezza che resistenza. Viene utilizzato nella fabbricazione di strumenti di precisione e specchi ottici e nel recupero del titanio. Il magnesio è anche ampiamente utilizzato nelle attrezzature militari. Poiché brucia con una luce così intensa, il magnesio è ampiamente utilizzato in articoli pirotecnici, razzi di segnalazione, proiettili incendiari e traccianti e nelle lampadine flash.
Ossido di magnesio ha un alto punto di fusione (2,500 ºC) ed è spesso incorporato nei rivestimenti dei refrattari. È anche un componente di mangimi per animali, fertilizzanti, isolanti, pannelli di rivestimento, additivi petroliferi e barre di riscaldamento elettrico. L'ossido di magnesio è utile nell'industria della pasta di legno e della carta. Inoltre, funge da acceleratore nell'industria della gomma e da riflettore negli strumenti ottici.
Altri composti importanti includono cloruro di magnesio, idrossido di magnesio, nitrato di magnesio ed solfato di magnesio. Il cloruro di magnesio è un componente di estintori e ceramiche. È anche un agente per la protezione dal fuoco del legno e della produzione di tessuti e carta. Il cloruro di magnesio è un intermedio chimico per ossicloruro di magnesio, che viene utilizzato per il cemento. Una miscela di ossido di magnesio e cloruro di magnesio forma una pasta utile per i pavimenti. Idrossido di magnesio è utile per la neutralizzazione degli acidi nell'industria chimica. Viene anche utilizzato nella lavorazione dell'uranio e nella raffinazione dello zucchero. L'idrossido di magnesio serve come additivo residuo dell'olio combustibile e come ingrediente nel dentifricio e nella polvere gastrica antiacido. Nitrato di magnesio è utilizzato nella pirotecnica e come catalizzatore nella produzione di prodotti petrolchimici. Solfato di magnesio ha numerose funzioni nell'industria tessile, tra cui la pesatura del cotone e della seta, i tessuti ignifughi e la tintura e la stampa di calici. Trova anche impiego in fertilizzanti, esplosivi, fiammiferi, acqua minerale, ceramiche e lozioni cosmetiche, e nella fabbricazione di carta madreperla e smerigliata. Il solfato di magnesio aumenta l'azione sbiancante della calce clorurata e agisce come agente di correzione dell'acqua nell'industria della birra e come catartico e analgesico in medicina.
Leghe. Quando il magnesio viene legato con altri metalli, come manganese, alluminio e zinco, ne migliora la tenacità e la resistenza alla fatica. In combinazione con litio, cerio, torio e zirconio, vengono prodotte leghe che hanno un migliore rapporto resistenza/peso, oltre a notevoli proprietà di resistenza al calore. Ciò li rende preziosi nell'industria aeronautica e aerospaziale per la costruzione di motori a reazione, lanciarazzi e veicoli spaziali. Un gran numero di leghe, tutte contenenti oltre l'85% di magnesio, sono conosciute con il nome generico di Dow metal.
Pericoli
Ruoli biologici. In quanto ingrediente essenziale della clorofilla, il fabbisogno di magnesio del corpo umano è ampiamente fornito dal consumo di verdure verdi. Il corpo umano medio contiene circa 25 g di magnesio. È il quarto catione più abbondante nel corpo, dopo calcio, sodio e potassio. L'ossidazione degli alimenti rilascia energia, che viene immagazzinata nei legami fosfatici ad alta energia. Si ritiene che questo processo di fosforilazione ossidativa avvenga nei mitocondri delle cellule e che il magnesio sia necessario per questa reazione.
La carenza di magnesio prodotta sperimentalmente nei ratti porta a una dilatazione dei vasi sanguigni periferici e successivamente a ipereccitabilità e convulsioni. Tetania simile a quella associata all'ipocalcemia si è verificata nei vitelli alimentati solo con latte. Gli animali più anziani con carenza di magnesio hanno sviluppato "barcollamenti dell'erba", una condizione che sembra essere associata a malassorbimento piuttosto che a una mancanza di magnesio nel foraggio.
Nell'uomo sono stati descritti casi di tetania da magnesio simili a quelli causati da carenza di calcio. Nei casi segnalati, tuttavia, è stato presente un "fattore condizionante", come un eccessivo vomito o perdita di liquidi, oltre a un apporto dietetico inadeguato. Poiché questa tetania assomiglia clinicamente a quella causata da carenza di calcio, una diagnosi può essere fatta solo determinando i livelli ematici di calcio e magnesio. I livelli ematici normali vanno da 1.8 a 3 mg per 100 cmXNUMX3, ed è stato scoperto che le persone tendono a diventare comatose quando la concentrazione nel sangue si avvicina al 17 mg per cento. I "tumori aeroformi" dovuti all'evoluzione dell'idrogeno sono stati prodotti negli animali introducendo nei tessuti magnesio finemente suddiviso.
Tossicità. Il magnesio e le leghe contenenti l'85% del metallo possono essere considerate insieme nelle loro proprietà tossicologiche. Nell'industria, la loro tossicità è considerata bassa. I composti più usati, magnesite ed dolomite, può irritare le vie respiratorie. Tuttavia, i fumi di ossido di magnesio, come quelli di alcuni altri metalli, possono causare febbre da fumi metallici. Alcuni ricercatori hanno riportato una maggiore incidenza di disturbi digestivi nei lavoratori delle piante di magnesio e suggeriscono che potrebbe esistere una relazione tra l'assorbimento del magnesio e le ulcere gastroduodenali. Nelle fonderie di leghe di magnesio o ad alto contenuto di magnesio, vengono utilizzati flussi di fluoruro e inibitori contenenti zolfo per separare il metallo fuso dall'aria con uno strato di anidride solforosa. Ciò impedisce la combustione durante le operazioni di fusione, ma i fumi di fluoruri o di anidride solforosa potrebbero presentare un pericolo maggiore.
Il pericolo maggiore nel maneggiare il magnesio è quello del fuoco. Piccoli frammenti di metallo, come quelli che risulterebbe dalla molatura, lucidatura o lavorazione, possono essere facilmente accesi da una scintilla o fiamma casuale, e poiché bruciano a una temperatura di 1,250ºC, questi frammenti possono causare profonde lesioni distruttive della pelle. Incidenti di questo tipo si sono verificati quando un utensile è stato affilato su una mola precedentemente utilizzata per molare le fusioni in lega di magnesio. Inoltre, il magnesio reagisce con acqua e acidi, formando gas idrogeno combustibile.
Scaglie di magnesio che penetrano nella pelle o penetrano in ferite profonde potrebbero causare "tumori aeroformi" del tipo già menzionato. Questo sarebbe piuttosto eccezionale; tuttavia, le ferite contaminate dal magnesio guariscono molto lentamente. La polvere fine della lucidatura del magnesio potrebbe essere irritante per gli occhi e le vie respiratorie, ma non è specificamente tossica.
Misure di sicurezza e salute
Come per qualsiasi processo industriale potenzialmente pericoloso, è necessaria una cura costante nella manipolazione e nella lavorazione del magnesio. Coloro che sono impegnati nella fusione del metallo dovrebbero indossare grembiuli e protezione per le mani in pelle o altro materiale adatto per proteggerli dagli "schizzi" di piccole particelle. Gli schermi facciali trasparenti dovrebbero essere indossati anche come protezione per il viso, soprattutto per gli occhi. Dove i lavoratori sono esposti alla polvere di magnesio, le lenti a contatto non devono essere indossate e le attrezzature per il lavaggio degli occhi devono essere immediatamente disponibili. I lavoratori che lavorano o lucidano il metallo devono indossare tute alle quali i piccoli frammenti di metallo non aderiranno. Nelle aree in cui possono svilupparsi fumi di ossido di magnesio è inoltre essenziale una sufficiente ventilazione locale degli scarichi, oltre a una buona ventilazione generale. Gli utensili da taglio devono essere affilati, poiché quelli smussati possono riscaldare il metallo fino al punto di ignizione.
Gli edifici in cui il magnesio viene colato o lavorato devono essere costruiti, se possibile, con materiali non infiammabili e senza sporgenze o protuberanze su cui potrebbe accumularsi la polvere di magnesio. L'accumulo di trucioli e “trucioli” dovrebbe essere evitato, preferibilmente mediante spazzamento a umido. Fino allo smaltimento definitivo, i raschiati devono essere raccolti in piccoli contenitori e messi da parte a intervalli di sicurezza. Il metodo più sicuro per lo smaltimento dei rifiuti di magnesio è probabilmente la bagnatura e l'interramento.
Poiché l'accensione accidentale del magnesio presenta un grave rischio di incendio, sono essenziali una formazione antincendio e adeguate strutture antincendio. I lavoratori dovrebbero essere addestrati a non usare mai l'acqua per combattere un tale incendio, perché questo disperde semplicemente i frammenti in fiamme e può diffondere il fuoco. Tra i materiali suggeriti per il controllo di tali incendi vi sono il carbone e la sabbia. Sono disponibili anche polveri antincendio preparate commercialmente, una delle quali è costituita da polietilene in polvere e borato di sodio.