Magnésium

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Magnésium
SodiumMagnésiumAluminium
Be
  Structure cristalline hexagonale
 
12
Mg
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Mg
Ca
Tableau completTableau étendu
Informations générales
Nom, symbole, numéro Magnésium, Mg, 12
Série chimique Métal alcalino-terreux
Groupe, période, bloc 2 (IIA), 3, s
Masse volumique 1,738 g·cm-3 (20 °C)[1]
Dureté 2,5
Couleur blanc-gris métallique
No CAS 7439-95-4
No EINECS 231-104-6
Propriétés atomiques
Masse atomique 24,3050 ± 0,0006 u [1]
Rayon atomique (calc) 150 pm
Rayon de covalence 1,41 ± 0,07 Å [2]
Rayon de van der Waals 173
Configuration électronique [Ne] 3s2
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 2
État(s) d’oxydation 2
Oxyde base forte
Structure cristalline hexagonal
Propriétés physiques
État ordinaire solide paramagnétique
Point de fusion 650 °C [1]
Point d’ébullition 1 090 °C [1]
Énergie de fusion 8,954 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 127,40 kJ·mol-1
Volume molaire 14,00×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 361 Pa
Vitesse du son 4 602 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1,31
Chaleur massique 1 825 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 22,6×106 S·m-1
Conductivité thermique 156 W·m-1·K-1
Solubilité sol. dans CH3OH [3]
Énergies d’ionisation[4]
1re : 7,646235 eV 2e : 15,03527 eV
3e : 80,1437 eV 4e : 109,2655 eV
5e : 141,27 eV 6e : 186,76 eV
7e : 225,02 eV 8e : 265,96 eV
9e : 328,06 eV 10e : 367,50 eV
11e : 1 761,805 eV 12e : 1 962,6650 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
24Mg 78,99 % stable avec 12 neutrons
25Mg 10,00 % stable avec 13 neutrons
26Mg 11,01 % stable avec 14 neutrons
Précautions
Directive 67/548/EEC[5]
Facilement inflammable
F



SIMDUT[6]
B4 : Solide inflammable
B4, B6,
SGH[5]
SGH02 : Inflammable
Danger
H250, H260, P222, P223, P231, P232, P370, P378, P422,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le magnésium est un élément chimique, de symbole Mg et de numéro atomique 12.

Le magnésium est un métal alcalino-terreux. C'est le huitième élément le plus abondant de la croûte terrestre, le cinquième métal derrière l'aluminium, le fer, le calcium et le sodium. C'est aussi le troisième composant des sels dissous dans l'eau de mer.

Histoire[modifier | modifier le code]

Le nom magnésium provient du nom grec d'un district de Thessalie appelé Magnesia. Cette ville était extrêmement riche en magnésium et ce sous différentes formes.

En Angleterre, Joseph Black reconnut le magnésium comme un élément en 1755, et Sir Humphry Davy isola la forme métallique pure par électrolyse en 1808 à partir d'un mélange de magnésie et d'oxyde de mercure HgO.

Isotopes[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Isotopes du magnésium.

Le magnésium possède 22 isotopes connus avec un nombre de masse variant entre 19 et 40. Trois d'entre eux sont stables, 24Mg, 25Mg, et 26Mg, et présents dans la nature selon un ratio approximatif de 80/10/10. On attribue au magnésium une masse atomique standard de 24,3050 u. Parmi les 19 radioisotopes connus du magnésium, 28Mg a la durée de vie la plus longue avec une demi-vie de 20,915 heures, suivi de 27Mg avec une demi-vie de 9,458 min. Tous les autres isotopes ont une demi-vie inférieure à une minute, et la plupart d'entre eux inférieure à une seconde.

Caractéristiques[modifier | modifier le code]

Le magnésium, métal possédant de faibles caractéristiques mécaniques, est très léger (un tiers plus léger que l'aluminium) ; d'aspect blanc-argenté, il se ternit légèrement une fois exposé à l'air par formation d'un oxycarbonate.

En solution, il forme des ions Mg2+. Certains sels de magnésium sont très solubles dans l'eau ; le carbonate précipite (dureté magnésienne) ; l'hydroxyde est pratiquement insoluble.

Il s'enflamme difficilement sous forme de bloc, mais très facilement s'il est réduit en petits copeaux ou en ruban. En poudre, ce métal s'échauffe et s'enflamme spontanément par oxydation avec le dioxygène de l'air. Il brûle avec une flamme blanche très lumineuse, d'où son utilisation pour les flashs ou lampes-éclairs aux débuts de la photographie et utilisées pendant des décennies sous formes d'ampoules à usage unique. Cependant, la production de lumière ultraviolette lors de la combustion du magnésium rend dangereuse son observation directe.

Utilisation[modifier | modifier le code]

Industrie[modifier | modifier le code]

Le magnésium est principalement utilisé dans les alliages aluminium-magnésium. On l'utilise aussi pour faciliter l'élimination du soufre dans la métallurgie du fer et des aciers. Il permet la fabrication de fonte à graphite sphéroïdal, dans laquelle le graphite se trouve sous forme de nodules (sphéroïdes).

Le magnésium est largement employé dans les alliages à base d'aluminium destinés à la déformation plastique, servant à la fabrication de profilés ou des canettes de boissons, qui en consomme des quantités importantes.

La légèreté du magnésium et ses caractéristiques mécaniques le rendent précieux pour des usages particuliers comme la réalisation de petites mallettes résistantes, de boîtiers d'ordinateurs portables ou d'appareils photo haut de gamme. Utilisés principalement dans l'aéronautique, les alliages de magnésium commencent à s'étendre dans d'autres secteurs d'activités, notamment dans l'industrie automobile où la politique est actuellement de minimiser le poids des véhicules afin de réduire la consommation en carburant. Cependant, l'élaboration de ces alliages à base magnésium est difficile et dangereuse puisque le magnésium finement divisé (gouttelettes de magnésium liquide, poudre de magnésium) peut s'enflammer ou exploser au contact avec l'atmosphère ou de l'eau.

Le magnésium est également utilisé comme réactif dans les industries chimiques et pharmaceutiques.

Les randonneurs utilisent aussi de petites barres de magnésium pour faire du feu : à l'aide d'un couteau, de petits copeaux sont retirés de la barre, puis allumés à l'aide d'une barre de ferrocérium frottée contre le couteau. La barre de magnésium est insensible à l'humidité de même manière que le ferrocérium ce qui permet d'assurer un allumage en conditions difficiles, comme sous la pluie.

Des alliages à base de magnésium servent aussi pour réaliser des pièces moulées pour les automobiles et les machines.

Des alliages magnésium-calcium sont utilisés dans la métallurgie du plomb (pour le débismuthage).

L'oxydation du magnésium, fortement exothermique, peut fournir de l'énergie afin de réchauffer un plat. Le principe de cette utilisation comme chauffe-plat est brevetée aux États-Unis depuis 1981.

Des composés du magnésium, principalement la magnésie MgO, sont employés comme matériau réfractaire pour le garnissage de fours (verre, ciment), dans la métallurgie du fer, de l'acier ou d'autres métaux non-ferreux.

La magnésie et d'autres composés sont employés dans les industries chimique et du bâtiment. Dans l'agriculture, le caractère basique de la magnésie est utilisé pour l'amendement des sols.

Le carbonate de magnésium (abusivement appelé magnésie) est très employé dans certains sports, comme la gymnastique et l'escalade. Il permet d'augmenter l'adhérence des mains.

Les propriétés explosives du magnésium en font l'une des huit matières premières stratégiques considérées comme indispensables en temps de guerre comme en temps de paix[7].

Les premières lampes flash photographiques (initialement à culot Edison puis, par la suite, équipées de douilles à baïonnettes, voire classique sans ergot) étaient composées de fin fil de magnésium que l'on enflammait à l'aide d'une étincelle électrique provenant de tensions aussi variées que le 220 volts du réseau ou les 3 à 4,5 volts de piles de lampes de poche. Auparavant, les éclairs des flash étaient fournis par de la poudre de magnésium, laquelle était mise à feu à l'aide d'une pierre à briquet avec pour avantage, comme le faisait savoir la publicité d'époque, d'être « sans bruit, sans odeur, sans fumée ». Cette poudre était fournie en vrac par les revendeurs de matériel photo sous la marque As de trèfle, ou en sachet avec mèche de mise à feu incorporée sous les marques Perchlora ou Solar de Lumière. Par la suite, la poudre fut remplacée par du fil de magnésium ou du ruban de magnésium auxquels le photographe devait mettre le feu par un système d'allumage par pierre à briquet interposée.

Alimentation[modifier | modifier le code]

L'apport recommandé quotidien est estimé à 300 mg de magnésium par jour (le double pour les sportifs ou les femmes enceintes) ou encore 6 mg par kg de poids corporel[8].

Sources alimentaires de magnésium[modifier | modifier le code]

La première source alimentaire de magnésium est souvent d'origine céréalière : les produits céréaliers étant présents à tous les repas, ce sont eux qui couvrent la majeure partie des besoins. Cependant, les produits à base de céréales intégrales ou de farine complète apportent de 3 à 5 fois plus de magnésium que les produits raffinés (pain blanc, riz blanc poli, ...). Il est donc vivement recommandé d'aller vers ce type de produits pour couvrir ses besoins journaliers en magnésium. Une alimentation végétarienne est aussi favorable[8].

(Les quantités correspondent à une portion de 100 g.)

  • Sel de Nigari, un extrait naturel de sel marin (11 500 mg),
  • les fruits de mer (à l'exception des bigorneaux) en contiennent 410 mg, c'est sans aucun doute l'aliment le plus riche en magnésium,
  • ils sont suivis de près par la mélasse (de 197 à 242 mg),
  • le cacao (avec 150 à 400 mg),
  • les céréales complètes (contenant de 100 à 150 mg),
  • la caroube en contient environ 55 mg,
  • les épinards de 50 à 100 mg, mais ils contiennent aussi de l'acide oxalique qui gêne leur assimilation.

Quelques autres aliments contenant du magnésium : légumes verts, sarrasin, fèves, amandes, banane.

Médecine[modifier | modifier le code]

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Le corps ne produit pas de magnésium et doit le puiser dans l'alimentation. La consommation excessive de magnésium est éliminée dans les urines, le magnésium ne s'accumule donc pas.

Certains troubles peuvent être consécutifs à un manque de magnésium : dépression[réf. nécessaire], angoisse[réf. nécessaire], diabètes[réf. nécessaire], spasmes musculaires[réf. nécessaire], crampes[réf. nécessaire], troubles cardio-vasculaires[réf. nécessaire], pression artérielle élevée[réf. nécessaire], insomnie[réf. nécessaire] et ostéoporose[réf. nécessaire].

Le magnésium, sous forme d'hydrate[réf. nécessaire], d'oxyde hydraté[réf. nécessaire], de carbonate (MgCO3)[réf. nécessaire], de chlorure (MgCl2)[réf. nécessaire], est utilisé en médecine[réf. nécessaire].

L’hydroxyde de magnésium (Mg(OH)2) est employé en médecine pour traiter les aigreurs d'estomac[réf. nécessaire].

L'empoisonnement par excès de magnésium peut exister chez l'enfant et dans le cas de personne souffrant d'insuffisance rénale. L'ingestion de grandes quantités de magnésium a un effet laxatif, du fait d'un appel d'eau par effet osmotique[réf. nécessaire].

Rôle biologique[modifier | modifier le code]

Le corps humain adulte contient environ 24 grammes (1 mol) de magnésium, une moitié se trouvant dans les os et l'autre dans les tissus mous. Le sérum ne contient qu'environ 0,3% du magnésium corporel, raison pour laquelle les concentrations sériques ne sont pas utilisables pour diagnostiquer la carence en magnésium[10]. Le test de charge en magnésium[11], s'il ne cause pas de troubles intestinaux et si le sujet n'a pas de maladie rénale, est actuellement recommandé, bien qu'il ne soit pas standardisé[12]. Dans certains cas de carence[13], la rétention de magnésium lors de la charge reflète son absorption intestinale et est considérée proportionnelle à la carence osseuse qu'elle vient combler[14]. Les mesures du magnésium cellulaire total et ionisé sont fréquemment contradictoires[13] et les mesures d'excrétion urinaire ne sont pas corrélées avec celles du test de charge, réputé plus fiable. La biopsie du muscle permettrait de connaître les concentrations de cet élément dans l'autre compartiment principal, mais cette procédure est rare en clinique. La recherche se tourne vers les techniques d'imagerie par résonance magnétique[13] et la découverte de marqueurs physiologiques indirects tels que la pompe sodium-potassium (Na/K-ATPase), la thromboxane B2, la protéine C réactive, et l'endothéline-1. Il n'existe pas actuellement de test fiable, rapide, et abordable des concentrations de magnésium dans le corps humain[15].

Le magnésium sert à[8] :

  • la formation des os et des dents, avec le calcium et le phosphore
  • favorise la fixation du calcium sur l'os
  • action sur la croissance
  • la transmission de l'influx nerveux
  • favorise la plasticité cérébrale et évite le déclin de la mémoire[16]
  • la contraction musculaire, rythme cardiaque
  • contribue aux mécanismes de défense immunitaire
  • lutte contre le stress, effet sédatif (relaxant musculaire)
  • à forte concentration, lutte contre la constipation par action osmotique et stimulation motrice locale
  • lutte contre la lithiase oxalo-calcique
  • anti-allergique
  • anti-inflammatoire
  • anti-agrégant plaquettaire (rôle protecteur contre les thromboses)
  • radioprotecteur
  • régulateur thermique
  • catalyse de nombreuses réactions métaboliques (catalyse enzymatique, synthèses glycogénique et protéique, transfert du phosphate, etc.).

Signes de carence en magnésium (hypomagnésémie)[17] :

  • hyperexcitabilité neuro-musculaire : crises de tétanie se caractérisant par la contracture des membres supérieurs (mains d'accoucheur) et du visage ;
  • les manifestations chroniques sont le signe de Chvostek (= la percussion de la bouche provoque une contracture de la lèvre supérieure) et le signe de Trousseau (= un garrot au niveau du bras provoque une contracture de la main) ;
  • troubles immunologiques ;
  • atteintes cardio-vasculaires et, dans les cas extrêmes, infarctus ;
  • fatigabilité musculaire ;
  • troubles digestifs : diarrhées, nausées et anorexie ;
  • irritabilité, nervosité, insomnie ;
  • crampes, tremblements ;
  • myoclonies (= contractions musculaires brèves et involontaires, entraînant ou non un mouvement) ;
  • syndrome confusionnel ;
  • crises comitiales (= crises d'épilepsie) le plus souvent convulsives ;
  • problèmes au cours de la gestation, pour la mère et le fœtus ;
  • dérèglement du système thermique du corps (en plein été, on a la sensation qu'il fait terriblement froid).

Signes d'hypermagnésémie :

  • hypotension ;
  • bradycardie ;
  • nausées, vomissements ;
  • fatigabilité musculaire ;
  • hyporéflexie ou aréflexie ;
  • hypotonie musculaire, somnolence ;
  • syndrome confusionnel ;
  • coma, arrêt cardiaque.

Note : l'hypermagnésémie est pratiquement toujours d'origine iatrogène (due à un médicament).

Végétaux[modifier | modifier le code]

Le magnésium est l'un des éléments constitutifs de la chlorophylle, qui catalyse la photosynthèse[18] :

6CO2 + 6H2O + lumière → C6H12O6 (glucose) + 6O2,

où il joue un rôle analogue à celui du fer dans l'hémoglobine du sang.

Gisements et production du métal[modifier | modifier le code]

On trouve du magnésium partout sur la planète, sous différentes formes (magnésite, dolomite, carnallite, brucite). On peut par exemple extraire le magnésium de la dolomite (comme on le faisait dans les Pyrénées, où se trouvait une usine Pechiney de production de magnésium par électrométallurgie, procédé Magnétherm). On peut également extraire le magnésium de l'eau de mer (teneur : 1,3 kg/m3), voire dans certains lacs qui peuvent en contenir jusqu'à 35 kg/m3. Environ 51 % du sel de la mer Morte est constitué de MgCl2 (proportion massique en sel anhydre).

Les principaux producteurs de magnésium sont la Russie, la Chine et la Corée du Nord (chacun fournissant environ 20 % de la production mondiale).

À partir des différents minerais ou saumures contenant du magnésium, sous forme de chlorure, de carbonate, d'oxyde, le métal est extrait par des procédés du type électrolyse ou électrométallurgie.

Magnésium purifié.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c et d (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc,‎ 2009, 90e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ 2008, p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  3. (en) Metals handbook, vol. 10 : Materials characterization, ASM International,‎ 1986, 1310 p. (ISBN 0-87170-007-7), p. 346
  4. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, TF-CRC,‎ 2006, 87e éd. (ISBN 0849304873), p. 10-202
  5. a et b SIGMA-ALDRICH
  6. « Magnésium » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  7. Avec le germanium (électronique avancée) ; titane (sous-marins de chasse, alliage extrêmement résistant ; platine (contacts aussi conducteurs que l'or pour l'aviation, circuits avec contacts rapides) ; mercure (chimie nucléaire, instruments de mesure) ; molybdène (acier) ; cobalt (chimie nucléaire) ; colombium (alliages spéciaux extrêmement rares). (Christine Ockrent, comte de Marenches, Dans le secret des princes, éd. Stock, 1986, p. 193.)
  8. a, b et c R. W. Bielinski, Magnésium et activité physique Revue Médicale Suisse, vol. 2, no 74, 26 juillet 2006.
  9. La diététique en question - Le magnésium
  10. RJ. Elin, « Assessment of magnesium status. », Clin Chem, vol. 33, no 11,‎ novembre 1987, p. 1965-70 (PMID 3315301)
  11. L. Gullestad, K. Midtvedt, LO. Dolva, J. Norseth et J. Kjekshus, « The magnesium loading test: reference values in healthy subjects. », Scand J Clin Lab Invest, vol. 54, no 1,‎ Feb 1994, p. 23-31 (PMID 8171268)
  12. MJ. Arnaud, « Update on the assessment of magnesium status. », Br J Nutr, vol. 99 Suppl 3,‎ juin 2008, S24-36 (PMID 18598586, DOI 10.1017/S000711450800682X)
  13. a, b et c MJ. Arnaud, « Update on the assessment of magnesium status. », Br J Nutr, vol. 99 Suppl 3,‎ juin 2008, S24-36 (PMID 18598586, DOI 10.1017/S000711450800682X)
  14. W Jahnen-Dechent, M Ketteler, Magnesium basics. Clinical kidney journal, 2012
  15. KB. Franz, « A functional biological marker is needed for diagnosing magnesium deficiency. », J Am Coll Nutr, vol. 23, no 6,‎ décembre 2004, p. 738S-41S (PMID 15637224)
  16. http://www.lefigaro.fr/sante/2010/03/09/01004-20100309ARTFIG00734-du-magnesium-pour-eviter-le-declin-de-la-memoire-.php
  17. Magnésium: la fiche complète, www.passeportsante.net, Lire le dossier
  18. Claude K. W. Friedly, Chimie générale pour l'ingénieur, PPUR,‎ 2002, 747 p. (ISBN 2-88074-428-8, lire en ligne), p. 89
  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés