マグネシウム（読み）まぐねしうむ（英語表記）magnesium

日本大百科全書(ニッポニカ)

マグネシウム
まぐねしうむ
magnesium

周期表第2族に属し、アルカリ土類金属元素の一つ。

歴史

化合物としては硫酸塩七水和物すなわちエプソム塩が、1695年にN・グルーによって単離されており、また1707年にはバレンチンM. B. Valentineが、チリ硝石を処理したあとの母液から塩基性炭酸マグネシウムを取り出している。これはマグネシアアルバmagnesia albaの名で万能薬として用いられていた（アルバは白いを意味する）。マグネシアmagnesiaということばは小アジアの王国リディアの一古代都市の名称で、元素名としてのマグネシウムの語源と考えられるが、古くはいくつかの異なった物質の名称に冠せられていたようである。マグネシアは今日では酸化マグネシウムをさすが、これとても1755年にイギリスのJ・ブラックが明らかにするまでは石灰すなわち酸化カルシウムと混同されていた。1808年イギリスのH・デービーは、酸化マグネシウムの電解によってマグネシウムアマルガムを得、これを蒸留して金属を単離している。さらに1831年にフランスのビュッシーAntoine-Alexandre Bussy（1794―1882）は、塩化マグネシウムをカリウムで還元することによって、ほぼ純粋な金属を塊状で得ることに成功した。1833年にはイギリスのM・ファラデーが、また、1852年にはドイツのブンゼンが、塩化マグネシウムの融解電解によって金属マグネシウムを得ているが、1886年にドイツでカーナル石KCl・MgCl₂・6H₂Oの融解電解に成功して以来、工業的に生産されるようになった。

［鳥居泰男］

存在

天然に遊離状態では産出しないが、地球上に広く多量に分布している。菱苦土(りょうくど)石、カーナル石、苦灰石（ドロマイト）、滑石、蛇紋(じゃもん)石、石綿などが主要な鉱石であるが、輝石、角閃(かくせん)石などにも含まれる。また可溶性塩類として海水、鉱泉などにも存在している。海水からの効率的・経済的な抽出法が考案されたことにより、マグネシウムの供給は事実上無限と考えられる。また、植物の葉緑素の中にはクロロフィルとして含まれ、動物の生理にも重要な役割を果たしている。

［鳥居泰男］

製法

工業的には無水塩化マグネシウムの融解塩電解法と、炭素による高温還元あるいはカーバイド、フェロシリコンなどによる還元法がある。無水塩化マグネシウムは、カーナル石、にがりあるいは海水から直接とるが、酸化マグネシウムを塩素化してつくることもある。また、クロール法によるチタン製造の際の副生塩化マグネシウムも使われる。電解浴はMgCl₂・NaCl・KClあるいはMgCl₂・2NaClなどの形で660～750℃で電解する。電解槽は鉄または耐火れんが張りで、陽極は黒鉛、陰極は鉄製である。

　フェロシリコンによる還元法は、発明者の名にちなんでピジョン法とよばれている。ドロマイトMgCO₃・CaCO₃を焼成したものに75％ケイ素のフェロシリコン（ケイ素鉄）を加えてブリケット（団鉱）とし、耐熱鋼のレトルトの中に入れて1200℃で熱還元する。これを水銀柱0.001ミリメートル程度の真空で蒸留し、マグネシウムを留出させる。この方法で純度99.7％程度のものが得られる。

　炭素による還元は1900～2400℃で行い、生成したマグネシウム蒸気と一酸化炭素を大量の水素ガスで急冷し、得られたマグネシウム粉末を蒸留し、融解してインゴットとする（純度約90％）。この方法は操作が危険で純度もあまりよくないので、現在ではほとんど行われていない。

　電解マグネシウムの純度は99.90～99.97％程度で、不純物は銅、マンガン、鉄、ケイ素、鉛などである。これらを除去するため、比較的低温で真空蒸留すると99.99％の製品が得られる。

［鳥居泰男］

性質

銀白色の軽い金属で、かなりの展延性があり、薄い箔(はく)や細い針金にすることができる。空気中では表面に酸化物の薄い被膜ができるので光沢がしだいに鈍くなるが、それが内部を保護することになるので比較的安定である。したがって通常の金属マグネシウムは冷水とは反応せず、熱水で初めて反応する。

　　Mg＋H₂O―→MgO＋H₂
　アマルガムにすると冷水とも激しく反応し、また粉末状のものは熱水中で水素を発生して水酸化マグネシウムを生ずる。

　　Mg＋2H₂O―→Mg(OH)₂＋H₂
　通常、希薄な酸には水素を発生して溶ける。濃硫酸とは二酸化硫黄(いおう)、硫化水素を発生して反応し、濃硝酸とは酸化窒素と少量の窒素、一酸化二窒素、水素を発生して反応し、硝酸アンモニウムをも生成する。希硝酸には水素と二酸化窒素を発生して溶ける。アルカリ水溶液には溶けないが、アンモニウム塩が共存すると溶解する。水銀とアマルガムをつくるほか、多くの金属と合金をつくる。エーテル溶液中で多くの有機ヨウ素化合物と反応し、ヨウ化アルキルマグネシウムをつくる。

　薄い箔または粉末を空気中で強熱するとまばゆい光を放って燃え、酸化マグネシウムを生じ、一部は窒化マグネシウムとなる。窒素とは高温で直接反応する。そのほか適当な温度を与えれば、ハロゲン元素、硫黄、炭素、ケイ素、ホウ素などとも直接反応する。

［鳥居泰男］

用途

マグネシウムリボンあるいはマグネシウム粉末としてフラッシュランプ、ゲッター、断熱材などに用いられることはよく知られている。また、チタン、ジルコニウム、ベリリウムなどの純金属製造用還元剤、電気防食などにも使われる。各種マグネシウム合金は実用合金のなかでもっとも軽いので、その特徴を生かして広く使われている。グリニャール試薬としての用途もある。

［鳥居泰男］

人体とマグネシウム

マグネシウムは、人体に約25グラム含まれ、骨にその60～65％が存在し、残りは筋肉、脳、神経、体液などに分布している。生理作用は、骨や歯を形成し、多くの酵素の形成成分として糖質・脂質の代謝などにおける酵素作用の活性化、体内でのタンパク質の合成などに必要である。カルシウムと似た作用があり、とくに骨格においてはカルシウムと拮抗(きっこう)性があることが知られている。食品には動植物全体に分布し、普通の食事から必要な量がほぼとれている。欠乏症は血中脂質の上昇、食欲不振、筋肉痛などがある。腎(じん)機能障害によって過剰症が発症することがある。「日本人の食事摂取基準」（厚生労働省）により、食事からとるべき量については目安量や推奨量が、また、通常の食品以外からの摂取量の上限量が設定されている。

［河野友美・山口米子］

『日本マグネシウム協会マグネシウム技術便覧編集委員会編『マグネシウム技術便覧』（2000・カロス出版）』▽『根本茂著『初歩から学ぶマグネシウム――一番軽い金属構造材』（2002・工業調査会）』▽『糸川嘉則編『ミネラルの事典』（2003・朝倉書店）』▽『日本塑性加工学会編『マグネシウム加工技術』（2004・コロナ社）』▽『外須美夫編『マグネシウムの基礎と臨床　日常診療および周術期における役割』（2005・真興交易医書出版部）』▽『三宅洋左著『知っておきたいマグネシウムの役割　骨粗鬆症・心疾患（虚血性）・肥満予防のための食事』増補（2005・けやき出版）』▽『菱田明・佐々木敏監修『日本人の食事摂取基準2015年版――厚生労働省「日本人の食事摂取基準」策定検討会報告書』（2014・第一出版）』

[参照項目] | デービー | マグネシウム合金

[補完資料] | マグネシウム（データノート） | マグネシウムの性質

周期表

マグネシウムの製造工程

マグネシウム（データノート）
まぐねしうむでーたのーと

マグネシウム
　元素記号　　Mg
　原子番号　　12
　原子量　　　24.305
　融点　　　　648.8℃
　沸点　　　　1090℃
　比重　　　　1.738（測定温度20℃）
　結晶系　　　六方
　元素存在度　宇宙　1.050×10⁶（第7位）
　　　　　　　　　　（Si10⁶個当りの原子数）
　　　　　　　地殻　2.33％（第7位）
　　　　　　　海水　1.29×10⁶μg／dm³

[参照項目] | マグネシウム

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

マグネシウム
magnesium

元素記号 Mg ，原子番号 12，原子量 24.3050。周期表2族。天然には炭酸塩，硫酸塩，ケイ酸塩などとして多量に産する。地殻存在量 2.33%，海水中の含有量 1290 mg/l 。植物の葉緑体中にはクロロフィルとして存在する。動物の生理にも重要な役割を果している。マグネシウムの化合物は古くから知られていたが，1808年に H.デービーによって単体金属が得られた。工業的には塩化物の溶融塩電解法，フェロシリコンの熱還元法の2法によって製錬されている。金属は銀白色の軽金属。融点 650℃，比重 1.741。マグネシウム合金はすぐれた可削性，軽さ，強度をもつ構造材料として需要は著しい。航空機をはじめ，各種輸送機械，紡績，光学器械などに用いられるほか，還元冶金，電気防食などにも応用されている。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典