Lemagnésium est le 12e élément du tableau périodique de Mendeleïev, où il est désigné par le symbole Mg. C’est un métal blanc argenté, extrêmement léger. Dans des conditions normales, il reste pratiquement inchangé dans l’air, car il est protégé de l’oxydation par une fine couche d’oxyde superficielle.

Histoire

La découverte du magnésium est liée aux eaux minérales de la source d’Epsom en Angleterre. En 1695, un sel au goût amer et à l’effet laxatif a été extrait de l’eau par ébullition (sulfate de magnésie). Les pharmaciens l’ont immédiatement surnommé «sel anglais». Le métal pur n’a été isolé que deux siècles plus tard, au début du XXe siècle.

Gisements

Le magnésium est surtout présent aux États-Unis, en Norvège et en Chine. La brusite et la magnésite sont composées d’un tiers de sels de magnésium, tandis que la kiesérite, l’epsomite et la dolomite sont composées d’un sixième de sels de magnésium. Les sels de magnésium sont facilement solubles. L’eau de mer contient jusqu'à 0,13% de Mg. La magnésite est extraite du sol par les eaux géothermiques. Les sédiments des lacs sédimentaires sont particulièrement riches en sels de magnésium. On trouve partout des dépôts de sels de carnallite sédimentaire. Des gisements de dolomie sont également associés aux sources chaudes. La plupart d’entre eux ont été formés il y a des millions d’années par sédimentation.

Rôle biologique

Le magnésium est un électrolyte important dans la régulation du métabolisme. Les médecins ont constaté que les applications du bischofit traitent les troubles musculo-squelettiques, en particulier les troubles de la colonne vertébrale et des articulations, et qu’elles sont indispensables à la rééducation après une blessure.

Obtention

Le magnésium technique est obtenu par électrolyse d’un mélange de sels fondus de chlorures de magnésium, de sodium et de potassium. Ce métal est contaminé par des impuretés et doit être affiné par électrolyse, puis refondu sous vide à l’aide de fondants spéciaux. La sublimation sous vide est souvent utilisée. La pureté du magnésium raffiné est de 99,999% et plus. Une autre méthode, thermique, est basée sur la réduction du MgO à l’aide de silicium ou de coke à haute température. De cette manière, le silicium facilite la séparation du magnésium de la dolomie. Le prix du magnésium en lingots est d’environ 3 $/kg.

Propriétés chimiques

Le magnésium se dissout facilement dans les acides, en libérant de l’hydrogène. Les alcalis n’ont aucun effet sur lui. Il se corrode rapidement dans l’eau de mer et dans une solution de chlorure de sodium à 3%, formant de l’hydroxyde… Le magnésium est stable dans les alcools (sauf le méthyle), l’essence, la paraffine, le fréon et les huiles minérales. C’est un agent réducteur énergique qui déplace les éléments moins actifs des composés. Il réduit d’autres métaux à partir de solutions salines à température ambiante. Lorsqu’il est chauffé, il élimine l’oxygène des alcalis et des oxydes, et des composés simples peuvent être fabriqués avec de la poudre de magnésium. Cette propriété précieuse permet de l’utiliser pour produire du titane.

Qualités physiques

Le magnésium est très léger, sa densité à 20 °C est d’environ 1,7 g/cm³, son point de fusion est de 651 °C et son point d'ébullition de 1103 °C. Sa surface est recouverte d’un film d’oxyde qui se décompose à 623 °C, après quoi il s’enflamme. La feuille et la poudre de Mg s’enflamment avec une allumette ordinaire et brûlent non seulement dans l’air mais aussi dans le dioxyde de carbone. Le flash lumineux de magnésium, dont le spectre contient même des rayons ultraviolets, a été utilisé en photographie jusqu’au début du vingtième siècle. Sa propriété de brûler avec une flamme éblouissante est indispensable dans les fusées éclairantes et les fusées de signalisation, les balles et projectiles traceurs et les bombes incendiaires. Dans les camps de pionniers, il était ajouté aux feux de joie allumés à la fermeture ou à l’ouverture d’une équipe. Ces feux produisaient une gerbe d'étincelles. Un mélange de poudres de permanganate de magnésium et de potassium est un explosif.

Qualités technologiques

Le magnésium est un métal très léger et ductile. Il peut être plié, estampé, laminé, percé et coupé sans problème. Toutefois, à l'état pur, il est cassant et ne convient pas à la construction lourde. On utilise alors des alliages de magnésium avec du zinc, de l’aluminium, du béryllium, du manganèse, du titane ou des terres rares… Ils sont résistants à la corrosion et ont une résistance spécifique considérable. Ces alliages sont produits par fusion sans flux dans une atmosphère inerte. Cela permet d’obtenir une structure homogène présentant une bonne stabilité physique et mécanique. Ces alliages ont un champ d’application très large.

Composition en pourcentage des alliages de magnésium (GOST 2581−78)

Applications

Aujourd’hui, le magnésium est devenu la base des matériaux de construction les plus légers. L’alliage d’aluminium et de magnésium, qui présente une résistance spécifique élevée, est indispensable dans l’industrie aéronautique et automobile actuelle. Les pièces les plus légères des avions, des hélicoptères et des zeppelins sont fabriquées à partir de cet alliage. C’est un atout majeur pour le développement de nouveaux modèles. L’alliage est aujourd’hui à la base des composants des cellules, des capots, des ailerons, des portes de cockpit, des trains d’atterrissage, des leviers de commande, des boîtiers d’instruments et de pompes, des réservoirs d’oxygène et de carburant. Les pièces en alliage de magnésium réduisent la consommation de carburant en diminuant le poids et améliorent l'économie de carburant des véhicules modernes. Les alliages de magnésium sont utilisés dans la fabrication de carters automobiles, de composants d’amortisseurs, de pièces de pompes et d’instruments, et de couvercles de réservoirs. Les roues en magnésium offrent non seulement légèreté et durabilité, mais aussi un aspect élégant. Le magnésium laminé est également utilisé dans les instruments, les jumelles, les téléphones portables et les appareils photo. Le magnésium laminé est utilisé dans la fabrication de batteries électriques et la faible absorption des neutrons thermiques est à la base du magnésium utilisé dans la fabrication des gaines d'éléments combustibles.

Sels de magnésium

Les sels de magnésium (bromure de magnésium et perchlorate) sont utilisés dans les batteries modernes de grande puissance qui ont une capacité et une tension de décharge considérables. Les batteries magnésium-soufre sont encore à un stade de développement prometteur. Le perchlorate de magnésium est également utilisé pour le séchage en profondeur des gaz. Le MgO entre dans la composition de réfractaires pour la production de creusets et le revêtement de fours industriels. Les monocristaux synthétiques de _MgF2 sont à la base d’optiques spéciales.

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