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개요

알칼리 토금속에 속하는 원소. 원자번호 12. 상온에서는 은백색의 고체 상태이다. 원래 마그네슘은 사리염(황산마그네슘), 마그네시아(마그네슘의 산화물), 염기성 탄산마그네슘(마그네슘의 탄산염) 등과 같은 화합물을 통해 알려졌다. 은백색을 띠는 금속원소 자체는 산출되지 않는다. 1808년 험프리 데이비가 마그네시아와 산화수은의 혼합물을 전기분해하여 얻은 마그네슘 아말감에서 수은을 증발시켜 최초로 분리했다. 비중이 가벼우며 강도가 커서 활용도가 높다.

특성

지각에서 8번째로 풍부하게(약 2.5％) 존재하는 원소로 마그네사이트·백운석·수활석·사문석·크리솔라이트·해포석·활석과 대부분의 석면에 분포되어 있다. 해수에는 약 0.13％의 마그네슘이 포함되어 있으며 대부분 용해된 염화물로 존재하기 때문에 독특한 쓴맛이 난다. 인체 세포 내에 칼륨량의 1/6 정도 존재하며, 세포 내에서 일어나는 탄수화물 대사에서 효소반응의 촉매로 작용한다. 매우 강한 환원제로 대부분의 산이나 끓는 물과 반응하여 수소를 발생한다. 그러나 대부분의 알칼리에 대해서는 강하다. 3s 궤도에 있는 2개의 전자를 잃거나 공유하기 때문에 산화수는 항상 ＋2이다.

생산

천연에서 3가지 동위원소, 즉 ²⁴Mg(78.70％), ²⁶Mg(11.17％), ²⁵Mg(10.13％)의 혼합물로 산출된다. 상업적으로 주로 해수로부터 얻어진 용융된 염화마그네슘(MgCl₂)을 전기분해하여 얻거나 마그네슘 화합물을 환원제로 직접 환원해서도 얻는다.

활용

마그네슘의 미세한 분말은 공기 중에 강한 백색광을 내며 타기 때문에 과거에는 주로 사진 플래시 리본이나 화약·소이탄·불꽃놀이용품 등에 사용되었다. 밀도가 알루미늄의 2/3 정도로 낮기 때문에 항공 우주산업에 널리 이용된다. 철로 만들면 4.7㎏ 정도인 부품이 마그네슘으로 만들 경우 중량이 1㎏밖에 나가지 않는다.

순수한 금속은 구조강도가 낮으므로 알루미늄·아연·망간 등과 함께 합금을 만들면 경도·인장강도·염수에 대한 내식성을 높이고, 주조·용접·기계로 만드는 데 용이하다. 마그네슘 합금은 응용 분야가 많다. 비행기·우주비행선·기계·자동차 및 휴대용 연장과 가정용 용구에 쓰인다.

화합물

탄산마그네슘(MgCO₃)은 천연에서는 마그네사이트 광물에서 산출되며, 마그네슘 금속을 얻는 중요한 원천이다. 이것은 여러 가지 마그네슘 화합물과 이산화탄소를 인공적으로 반응시켜 얻기도 한다. 무취(無臭)의 백색 분말로서 공업적으로 널리 쓰이는데, 가령 보일러나 관에 열절연체로 쓰이거나 식품·약품·화장품·고무·잉크·유리 등의 첨가제로 사용된다.

수산화마그네슘(Mg(OH)₂)은 해수에 석회유(石灰乳)를 가하여 대량생산되는 백색 분말로서, 이것은 마그네슘 금속을 생산하는 1차 원료로 물속에서 마그네시아 유(乳)로 알려진 현탁액으로 만들어 제산제와 완하제로 사용되었다. 염산과 수산화마그네슘이 반응하면 염화마그네슘(MgCl₂)이 얻어지는데 이것은 무색의 조해성 물질로 마그네슘 금속을 생산하는 데 사용하며, 무거운 중량을 견뎌야 하는 바닥용 시멘트 및 섬유를 제조할 때 첨가제로 사용된다.

탄산마그네슘이나 수산화마그네슘을 배소하면 보통 마그네시아라고 알려진 산화마그네슘(MgO)이 생기는데 백색 고체로서 고온에 견디는 내화벽돌·전기절연체·열절연체·시멘트·비료·고무·플라스틱의 제조에 널리 사용되며, 의약품으로는 완하제로 사용된다.

황산마그네슘(MgSO₄)은 무색의 결정성 물질로 이산화황과 공기와 수산화마그네슘을 반응시켜 얻는다. 황산마그네슘의 수화물은 키서라이트라고 하는 광상에서 산출된다. 합성한 황산마그네슘은 사리염(MgSO₄·7H₂O)으로 시판된다. 이 물질은 용도가 다양하다. 공업적으로 시멘트와 비료 생산, 무두질과 염색에 사용되고, 의약품으로는 하제로 사용된다.

마그네슘의 유기금속 화합물 중에서 가장 중요한 것은 그리냐르 시약으로 알킬기와 알릴기 같은 유기원자단과 플루오르를 제외한 할로겐 원자와 마그네슘으로 이루어져 있다(→ 그리냐르 시약). 이것은 많은 종류의 유기금속 화합물을 만드는 데 사용된다. 마그네슘은 클로로필의 구성성분이며, 헤모글로빈에 들어 있는 철과 비슷한 작용을 한다.

식품과의 관계

마그네슘은 인체 내에서 탄수화물 대사 과정에서 촉매가 되고, DNA, RNA, ATP의 생성에 관여하며, 칼슘, 인과 함께 골격의 형성에도 중요한 역할을 한다. 마그네슘이 부족하면 눈꺼풀이 떨리는 안검경련 현상이 발생하게 된다. 다리에 쥐가 나거나 불면증, 골밀도 저하, 근육통, 신경불안 등도 마그네슘의 부족으로 발생할 때가 많다. 마그네슘이 많이 함유된 음식은 다시마, 새우, 청어, 우유, 바나나, 견과류, 콩 등이다. 특히 다시마에는 100g에 760mg의 마그네슘이 들어 있어 식품 가운데 최고의 함유량을 보이고 있다.

유의할 점

마그네슘의 권장량은 하루에 남자 350mg, 여자 280mg 정도이다. 다시마와 같은 식품을 통해 섭취할 때에는 부작용이 적으나, 농축제제 형태로 복용할 때에는 권장량을 넘어 과다복용을 할 우려가 있다. 마그네슘을 과다복용할 경우 일반적으로 설사가 나는 경우가 많다. 신장이상이 있는 사람은 고마그네슘혈증으로 근력저하나 호흡마비가 올 수 있으므로, 영양제로 복용할 때에는 의사의 상담에 따라야 한다.

주요화합물

탄산마그네슘(MgCO₃)은 천연에서는 마그네사이트 광물에서 산출되며, 마그네슘 금속을 얻는 중요한 원천이다. 이것은 여러 가지 마그네슘 화합물과 이산화탄소를 인공적으로 반응시켜 얻기도 한다. 무취(無臭)의 백색 분말로서 공업적으로 널리 쓰이는데, 가령 보일러나 관에 열절연체로 쓰이거나 식품·약품·화장품·고무·잉크·유리 등의 첨가제로 사용된다.

수산화마그네슘(Mg(OH)₂)은 해수에 석회유(石灰乳)를 가하여 대량생산되는 백색 분말로서, 이것은 마그네슘 금속을 생산하는 1차 원료로 물속에서 마그네시아 유(乳)로 알려진 현탁액으로 만들어 제산제와 완하제로 사용되었다. 염산과 수산화마그네슘이 반응하면 염화마그네슘(MgCl₂)이 얻어지는데 이것은 무색의 조해성 물질로 마그네슘 금속을 생산하는 데 사용하며, 무거운 중량을 견뎌야 하는 바닥용 시멘트 및 섬유를 제조할 때 첨가제로 사용된다. 탄산마그네슘이나 수산화마그네슘을 배소하면 보통 마그네시아라고 알려진 산화마그네슘(MgO)이 생기는데 백색 고체로서 고온에 견디는 내화벽돌·전기절연체·열절연체·시멘트·비료·고무·플라스틱의 제조에 널리 사용되며, 의약품으로는 완하제로 사용된다.

황산마그네슘(MgSO₄)은 무색의 결정성 물질로 이산화황과 공기와 수산화마그네슘을 반응시켜 얻는다. 황산마그네슘의 수화물은 키서라이트라고 하는 광상에서 산출된다. 합성한 황산마그네슘은 사리염(MgSO₄·7H₂O)으로 시판된다.

이 물질은 용도가 다양하다. 공업적으로 시멘트와 비료 생산, 무두질과 염색에 사용되고, 의약품으로는 하제로 사용된다.

마그네슘의 유기금속 화합물 중에서 가장 중요한 것은 그리냐르 시약으로 알킬기와 알릴기 같은 유기원자단과 플루오린을 제외한 할로젠 원자와 마그네슘으로 이루어져 있다(→ 그리냐르 시약). 이것은 많은 종류의 유기금속 화합물을 만드는 데 사용된다. 마그네슘은 클로로필의 구성성분이며, 헤모글로빈에 들어 있는 철과 비슷한 작용을 한다.