મૅગ્નેશિયમ : આવર્તક કોષ્ટકના બીજા સમૂહનું રાસાયણિક ધાતુતત્વ. સંજ્ઞા Mg. તેની શોધ હમ્ફ્રી ડેવીએ 1808માં કરી હતી. તેમણે ગરમ મૅગ્નેશિયમ ઑક્સાઇડ પર પોટૅશિયમની બાષ્પ પસાર કરી અપચયિત મૅગ્નેશિયમનું મર્ક્યુરી વડે નિષ્કર્ષણ કર્યું હતું. તેમણે મર્ક્યુરીનો કૅથોડ વાપરી મૅગ્નેશિયમ સલ્ફેટનું વિદ્યુતવિભાજન કરીને પણ તે મેળવ્યું હતું. બંને કિસ્સાઓમાં તેમને મૅગ્નેશિયમ સંરસ (amalgam) રૂપે મળ્યું હતું. 1828માં ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક એ. એ. બી. બુસીએ નિર્જળ મૅગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડને પોટૅશિયમ ધાતુ સાથે પિગાળી સારું એવું શુદ્ધ મૅગ્નેશિયમ મેળવ્યું હતું. 1833માં ફૅરડેએ પીગળેલા મૅગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મૅગ્નેશિયમ મેળવ્યું હતું. 1852માં બુન્સેને આ માટેનો ખાસ વિદ્યુત-વિભાજન-કોષ તૈયાર કર્યો હતો, જેમાં પીગળેલું મૅગ્નેશિયમ હવાના સંપર્કમાં આવી સળગી જતું નહોતું.
ઉપસ્થિતિ (occurrence) : મૅગ્નેશિયમ કુદરતમાં વિપુલ પ્રમાણમાં મળી આવે છે. ડૉલોમાઇટ [MgCa(CO3)2], મૅગ્નેસાઇટ (MgCO3), કાર્નેલાઇટ (K2MgCl4·6H2O), ઓલિવાઇન [(Mg, Fe)2SiO4], શંખજીરું (talc, soapstone) [Mg3Si4O10(OH)2] અને સર્પેન્ટાઇન જેવાં 60 જેટલાં ખનિજોમાં તે મળે છે. છોડવાનાં લીલાં પાનમાં તે ક્લોરોફિલ (Mg-પૉર્ફિન સંકીર્ણ) તરીકે રહેલું છે. આ ઉપરાંત દરિયાના પાણીમાં, અંતર્ભૂમિક (subterranean) લવણજલ (brines) અને ક્ષારસ્તરો(salt beds)માં પણ તે મળે છે. પૃથ્વીના પોપડામાં તેનું પ્રમાણ 2.5 % જેટલું છે. વિપુલતાની ર્દષ્ટિએ રાસાયણિક તત્વોમાં તે આઠમું અને ધાત્વિક તત્વોમાં છઠ્ઠું સ્થાન ધરાવે છે. યુ.એસ., ઑસ્ટ્રિયા, બ્રાઝિલ, કૅનેડા, ચેકોસ્લોવાકિયા, ગ્રીસ, ભારત, મંચુરિયા, અગાઉના સોવિયેત સંઘ, વેનેઝુએલા અને યુગોસ્લાવિયામાં તેના મોટા અનામત જથ્થાઓ છે.
દરિયાના પાણીમાંથી મૅગ્નેશિયમનું વિદ્યુતવિભાજીય નિષ્કર્ષણ
ધાતુનું ઉત્પાદન : (i) ફેરોસિલિકન પ્રક્રમ : ડૉલોમાઇટમાંથી મૅગ્નેશિયમ મેળવવાની આ પદ્ધતિ સૌપ્રથમ જર્મનીમાં અને બીજા વિશ્વયુદ્ધ બાદ કૅનેડામાં (પિજિયન વિધિ) વિકસી હતી. નિસ્તાપિત (calcined) ડૉલોમાઇટ ખનિજને ફેરોસિલિકન (સિલિકન અને આયર્નની મિશ્રધાતુ) સાથે મિશ્ર કરી ઈંટો બનાવવામાં આવે છે. પોલાદના રિટૉર્ટ(retort)માં લગભગ શૂન્યાવકાશ હેઠળ ભરી 1150થી 1200° સે. સુધી તપાવવાથી ડૉલોમાઇટના નિસ્તાપનથી મળેલ ઑક્સાઇડનું સિલિકન દ્વારા અપચયન થઈ મૅગ્નેશિયમની બાષ્પ ઉત્પન્ન થાય છે, જે રિટૉર્ટના ઠંડા છેડે સ્ફટિક રૂપે ઠરી જાય છે.
2 (MgO⋅CaO) + FeSi → 2Mg + Ca2SiO4 + Fe
આ સ્ફટિકને એકઠા કરી ઓગાળી તેના ઢાળકા (ingots) પાડવામાં આવે છે.
(ii) વિદ્યુતવિભાજન વિધિ (process) : દરિયાનું પાણી 0.13 % જેટલું મૅગ્નેશિયમ ધરાવતું હોઈ તે આ ધાતુનો મુખ્ય સ્રોત છે એમ મનાય છે. જો દરિયાના પાણીમાંથી દર વર્ષે 9 કરોડ મેટ્રિક ટનના હિસાબે 10 લાખ વર્ષ સુધી મૅગ્નેશિયમ કાઢતા જવામાં આવે તો દરિયાના પાણીમાંનું તેનું પ્રમાણ 0.13 %થી ઘટીને 0.12 % થાય. આ માટેની પદ્ધતિની રૂપરેખા આકૃતિમાં દર્શાવી છે.
અન્ય એક પદ્ધતિમાં કાર્નેલાઇટ અથવા પોટૅશિયમ, મૅગ્નેશિયમ અને સોડિયમના ક્લોરાઇડોના મિશ્રણનું 650થી 700° સે. તાપમાને કાર્બનને ધનધ્રુવ અને લોખંડના પ્રક્રિયાપાત્રને ઋણધ્રુવ તરીકે વાપરીને વિદ્યુતવિભાજન કરતાં સોડિયમ અને પોટૅશિયમ ધાતુઓની સરખામણીમાં ઓછા ધનવિદ્યુતીય એવા મૅગ્નેશિયમના ક્લોરાઇડનું જ માત્ર વિદ્યુતવિભાજન થઈ ધનધ્રુવ ઉપર ક્લોરિન અને ઋણધ્રુવ પર મૅગ્નેશિયમ ધાતુ છૂટી પડે છે. મૅગ્નેશિયમ ધાતુ હલકી હોવાથી વિદ્યુતવિભાજ્ય(electrolyte)ની ઉપર તરે છે અને કાર્બન- ડાયૉક્સાઇડને લીધે તેનું ઉપચયન થતું નથી.
ગુણધર્મો : મૅગ્નેશિયમ ચાંદી જેવી સફેદ, ચળકતી, નરમ અને હલકી ધાતુ છે. તે ઘનવર્ધનીય અને પ્રતન્ય છે. ઍલ્યુમિનિયમ કરતાં તેની ઘનતા 2⁄3 ભાગની હોઈ જ્યાં વજન ઓછું રાખવું હોય ત્યાં અનેક રીતે તે ઉપયોગમાં આવે છે. તેના કેટલાક ભૌતિક ગુણધર્મો સારણી 1માં દર્શાવ્યા છે :
સારણી 1 : મૅગ્નેશિયમના કેટલાક ભૌતિક ગુણધર્મો
| ગુણધર્મ | મૂલ્ય |
| પરમાણુક્રમાંક | 12 |
| પરમાણુભાર | 24.305 |
| ઇલેક્ટ્રૉનીય સંરચના | [Ne]3s2 અથવા 2, 8, 2 |
| કુદરતી સમસ્થાનિકોની સંખ્યા | 3 |
| આયનીકરણ ઊર્જા (કિજૂ. મોલ-1) | (i) 737.7 (ii) 1450.7 |
| માનક વીજવિભવ, E° (વોલ્ટ) [Mg2+(aq) + 2e Mg(s)] | –2.356 |
| ગલનબિંદુ (° સે.) | 650 |
| ઉત્કલનબિંદુ (° સે.) | 1090 |
| ઘનતા (ગ્રા. ઘ.સેમી.–1) (20° સે.) | 1.738 |
| વીજ-અવરોધકતા (μ ઓહ્મ સેમી.) (25° સે.) | 4.48 |
| ઉપચયન-અવસ્થા | +2 |
ઈ. એમ. એફ. (electromotive force) શ્રેણીમાં મૅગ્નેશિયમનું સ્થાન ઊંચું હોવાથી તે રાસાયણિક રીતે સક્રિય ધાતુ છે, આથી ઘણી ધાતુઓના ક્ષારો કે ઑક્સાઇડનું તે અપચયન કરી ધાતુને છૂટી પાડે છે. હેલોજન તત્વો (ખાસ કરીને તેઓ ભેજયુક્ત હોય ત્યારે) સાથે તે સળગી ઊઠે છે અને હેલાઇડ MgX2 આપે છે. તે હવામાં આંખો આંજી નાંખે તેવા ચળકાટ સાથે સળગીને ઑક્સાઇડ (MgO) અને નાઇટ્રાઇડ (Mg3N2) આપે છે. હાઇડ્રોજન સાથે તે 570° સે. અને 200 વાતાવરણ દબાણે હાઇડ્રાઇડ (MgH2) બનાવે છે. ઊકળતા પાણી કે વરાળમાંથી તે હાઇડ્રોજન મુક્ત કરે છે અને MgO અથવા Mg(OH)2 ઉત્પન્ન કરે છે. કાર્બન ડાયૉકસાઇડનું પણ તે વિઘટન કરી તેમાં સળગ્યાં કરે છે. એમોનિયાની સાથે ઊંચા તાપમાને પ્રક્રિયા કરી Mg3N2 અને મિથેનૉલની સાથે 200° સે.એ. પ્રક્રિયા કરી Mg(OMe)2 બનાવે છે. આલ્કિલ અને એરાઇલ હેલાઇડ મૅગ્નેશિયમ સાથે પ્રક્રિયા કરી ગ્રિન્યાર્ડ પ્રક્રિયક RMgX આપે છે. લગભગ બધા ઍસિડ સાથે તે પ્રક્રિયા કરે છે. (શુદ્ધ ક્રોમિક અને હાઇડ્રૉફ્લોરિક ઍસિડ અપવાદરૂપ). હાઇડ્રૉકાર્બન, આલ્ડિહાઇડ, આલ્કોહૉલ, ફિનૉલ, એમાઇન, એસ્ટર જેવાં કાર્બનિક સંયોજનો સાથે તે અલ્પ પ્રમાણમાં પ્રક્રિયા કરે છે અથવા તેમના પ્રત્યે નિષ્ક્રિય રહે છે. મૅગ્નેશિયમનો ભૂકો અને પોટૅશિયમ ક્લોરેટનું મિશ્રણ સ્ફોટક હોય છે.
ઉપયોગો : મૅગ્નેશિયમની મિશ્રધાતુઓ વજનમાં હલકી, ખૂબ મજબૂત તેમજ ઢાળી શકાય તથા વેલ્ડિંગ કરી શકાય તેવી હોવાથી બાંધકામ માટે તેમનો ઉપયોગ થાય છે. સરખી મજબૂતાઈ ધરાવતી મૅગ્નેશિયમ-મિશ્રધાતુ પોલાદ કરતાં ચોથા ભાગનું વજન ધરાવે છે, જ્યારે ઍલ્યુમિનિયમની મિશ્રધાતુ પોલાદ કરતાં ત્રીજા ભાગનું વજન ધરાવે છે. સામાન્ય રીતે મિશ્રધાતુ 90 %થી વધુ Mg, 2–9 % Al, 1–3 % Zn અને 0.2–1 % Mn ધરાવે છે. ઊંચા તાપમાને કામ આપે તે માટે તેમાં Pr કે Nd જેવી વિરલ મૃદા ધાતુઓ (rare-earth-metals) ઉમેરવામાં આવે છે. આ મિશ્રધાતુઓનો ઉપયોગ વિમાન તથા મોટરના ભાગો, મિસાઇલ, અવકાશયાનો તથા વૈજ્ઞાનિક ત્રાજવાં માટે થાય છે.
આ ઉપરાંત ધાતુ-નિષ્કર્ષણમાં, ધાતુમાંથી ઑક્સિજન દૂર કરવા માટે, નિકલ અને કૉપરની મિશ્રધાતુઓના ઉત્પાદનમાં ઑક્સિજન-હારક તરીકે, બોરોન અને સિલિકન મેળવવામાં અપચયનકર્તા તરીકે, શુષ્ક (dry) અને ભીની (wet) બૅટરીમાં, પ્રકાશિક (optical) અરીસા બનાવવામાં, આછા પ્રકાશમાં ફોટોગ્રાફ લેવા માટેના ફ્લૅશલાઇટ પાઉડર(KClO3 + Mgનું મિશ્રણ)માં, પ્રકાશ-સંકેતો (light signals) માટે તેમજ આતશબાજીમાં પણ મૅગ્નેશિયમ વપરાય છે. કાર્બનિક રસાયણમાં વપરાતા ગ્રિન્યાર્ડ પ્રક્રિયકમાં, અગ્નિ-બૉંબ બનાવવામાં તથા પેટ્રોલ માટેનાં અપસ્ફોટરોધી (antiknock) ઉમેરણો(additives)માં પણ મૅગ્નેશિયમ ઉપયોગમાં લેવાય છે. ધાતુઓને ક્ષારણ સામે રક્ષણ આપવાની કૅથોડિક રક્ષણ(cathodic protection) પદ્ધતિમાં પણ તે વપરાય છે.
કલ્પેશ સૂર્યકાન્ત પરીખ