MAGNÉSIUM

Caractéristiques physiques

Le magnésium a pour masse atomique 24,312. Il existe trois isotopes naturels, stables, de nombres de masse 24 (78,99 p. 100), 25 (10,00 p. 100) et 26 (11,01 p. 100). Seize isotopes artificiels radioactifs et de nombres de masse allant de 19 à 23 et de 27 à 37 ont été synthétisés. La structure électronique à l'état fondamental est 1s² ; 2s², 2p⁶ ; 3s² ; le rayon atomique vaut 0,160 nm.

Le tableau (partie droite) présente les caractéristiques physiques principales du magnésium commercial à 99,8 p. 100 et de quelques alliages.

C'est le plus léger des matériaux métalliques produits à échelle industrielle. À volume égal, l'aluminium pèse 1,55 fois plus, le titane 2,55, le fer 4,5 et le cuivre 5. Cette propriété est à la base d'un certain nombre d'applications.

La conductibilité thermique est relativement élevée. Le magnésium vient au quatrième rang des métaux industriels derrière l'argent, le cuivre et l'aluminium et avant le zinc, le nickel, le fer et le titane. Les alliages et notamment ceux au zinc, zirconium et thorium conservent une conductibilité thermique relativement élevée qui favorise les utilisations à chaud.

La section de capture des neutrons thermiques est particulièrement favorable pour le magnésium. Seul le béryllium présente un coefficient plus faible. Le zirconium et l'aluminium sont trois fois plus absorbants, le fer neuf fois plus. Cette propriété a été largement exploitée dans la fabrication des gaines de combustibles de la filière uranium naturel-graphite-dioxyde de carbone.

Caractéristiques chimiques

Dans la classification périodique, le magnésium appartient au groupe II A ; il est caractérisé par le seul degré d'oxydation + II ; l'ion Mg²⁺ est incolore et de saveur amère.

Les propriétés chimiques sont dominées par la très grande réactivité du métal qui se rapproche, sur ce point, des métaux alcalino-terreux. La chaleur d'oxydation est très grande, ce qui en fait un réducteur très énergique d'un grand nombre de chlorures métalliques. Cette réaction est utilisée en métallurgie pour la production de métaux tels que le titane, le zirconium, l'uranium... La magnésie (MgO) ne constitue pas, en général, pour le métal, une barrière protectrice efficace vis-à-vis de la progression de l' oxydation. Dans le dioxyde de carbone sec et sous pression, la vitesse d'oxydation du magnésium et de l'alliage magnésium-zirconium est du type parabolique : le gain de poids est de l'ordre de 50 mg/cm² pendant les mille premières heures et de l'ordre de 100 mg/cm² pendant les trois mille heures suivantes. Dans certains milieux (fluor sec, gaz sulfureux), il se forme un film protecteur, même au-delà du point de fusion.

Dans l'échelle des potentiels, le magnésium est le moins noble des métaux et alliages industriels (potentiel de dissolution : — 1,60 V). Il réagit avec la plupart des acides en libérant de l'hydrogène :

Sous forme de poudre, le magnésium brûle avec une lumière intense, riche en ultraviolets ; il continue même à brûler dans une atmosphère d'anhydride carbonique. Il donne également des réactions violentes avec les éléments non métalliques pour peu que ceux-ci soient oxydants (halogènes, soufre, azote et phosphore). Les composés formés sont assez nettement ioniques avec les éléments les plus fortement électronégatifs (chlore, fluor...). L'iodure, au contraire, a une structure lamellaire du type de celle de l'iodure de cadmium. L'ion Mg²⁺ par son rayon de 0,065 nm s'apparente plus aux ions des métaux de transition (Fe²⁺ : 0,076, Co²⁺ : 0,074, Ni²⁺ : 0,072) qu'aux ions alcalino-terreux[...]