Sciences · Éléments chimiques
Magnésium
Le magnésium (Mg, numéro atomique 12) est un métal alcalino-terreux très léger, qui brûle d’une lumière blanche intense. Il allège les alliages, occupe le cœur de la chlorophylle et participe à des centaines de réactions de l’organisme.
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Le magnésium est le plus léger des métaux de structure : un tiers plus léger que l’aluminium. Il est aussi un acteur central du vivant, puisqu’il se trouve au centre de chaque molécule de chlorophylle et qu’il est indispensable au fonctionnement de nos cellules.
Fiche d’identité
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Symbole | Mg |
| Numéro atomique | 12 |
| Masse atomique | 24,305 u |
| Famille | Métal alcalino-terreux (groupe 2, période 3) |
| État à 20 °C | Solide |
| Fusion | 650 °C |
| Ébullition | environ 1 090 °C |
| Découverte | reconnu comme élément par Joseph Black en 1755 ; isolé par Humphry Davy en 1808 |
| Abondance | environ 2 à 2,3 % de la croûte terrestre ; 3ᵉ ion dissous de l’eau de mer |
Propriétés
Le magnésium est un métal blanc argenté, de masse volumique 1,74 g/cm³. Il cède facilement ses deux électrons externes pour former l’ion Mg²⁺. À l’air, une fine couche d’oxyde le protège à température ambiante.
Chauffé, il brûle avec une flamme blanche éblouissante et très chaude, riche en ultraviolets. Le feu de magnésium ne s’éteint pas à l’eau : le métal chaud décompose l’eau et libère de l’hydrogène, ce qui attise l’incendie (voir combustion). On utilise du sable sec ou des extincteurs spéciaux pour feux de métaux.
Isotopes
| Isotope | Part naturelle |
|---|---|
| Magnésium 24 | environ 79 % |
| Magnésium 26 | environ 11 % |
| Magnésium 25 | environ 10 % |
Les trois isotopes sont stables. Le magnésium 26 est aussi le produit de désintégration de l’aluminium 26, ce qui permet de dater les premiers solides du système solaire dans les météorites.
Où le trouve-t-on ?
Huitième élément de la croûte terrestre, le magnésium est encore plus abondant dans le manteau, dont l’olivine et les pyroxènes sont riches en magnésium et en fer (voir structure de la Terre). Ses principaux minerais sont la dolomite (carbonate de calcium et de magnésium), la magnésite (carbonate de magnésium) et la carnallite. L’eau de mer en contient environ 1,3 g par litre, une ressource pratiquement inépuisable.
Production
La Chine assure la grande majorité de la production mondiale de magnésium métal, principalement par le procédé Pidgeon : la dolomite calcinée est réduite par le ferrosilicium sous vide vers 1 200 °C. Ce procédé consomme beaucoup d’énergie, souvent issue du charbon. L’autre voie est l'électrolyse du chlorure de magnésium fondu, extrait de l’eau de mer ou de saumures. L’Union européenne classe le magnésium parmi ses matières premières critiques.
Usages
- Alliages d’aluminium : quelques pour cent de magnésium renforcent les canettes, carrosseries et profilés. C’est le premier débouché.
- Pièces moulées légères : carters, volants, jantes, boîtiers d’ordinateurs portables et d’appareils photo.
- Métallurgie : désulfuration de l’acier, production de fonte à graphite sphéroïdal, réduction du titane (procédé Kroll) et de l’uranium.
- Pyrotechnie : fusées éclairantes, feux d’artifice, ancien flash photographique.
- Anodes sacrificielles : protection contre la corrosion des coques de bateaux, chauffe-eau et canalisations.
- Composés : oxyde réfractaire pour les fours, hydroxyde (lait de magnésie) contre l’acidité gastrique, sulfate (sel d’Epsom), chlorure pour le déneigement.
Rôle biologique
Le magnésium est au cœur de la chlorophylle : sans lui, pas de photosynthèse. Les plantes carencées jaunissent entre les nervures de leurs feuilles.
Chez l’être humain, le corps adulte en contient environ 25 g, dont plus de la moitié dans les os. Il est le cofacteur de plus de 300 enzymes, notamment celles qui utilisent l’ATP, et participe à la contraction musculaire, à la transmission nerveuse et au rythme cardiaque. Les besoins sont de l’ordre de 300 à 400 mg par jour chez l’adulte ; on le trouve dans le chocolat noir, les oléagineux, les céréales complètes, les légumes secs et certaines eaux minérales (voir minéraux et oligo-éléments).
Un excès par voie alimentaire est rare, l’excédent étant éliminé par les reins ; les compléments à forte dose provoquent surtout des diarrhées. Une supplémentation se discute avec un médecin, en particulier en cas d’insuffisance rénale.
Histoire du nom
Le nom vient de Magnésie, région de Thessalie, en Grèce, d’où provenaient divers minéraux blancs appelés magnesia alba. En 1755, l’Écossais Joseph Black montre que cette « magnésie » est une substance distincte de la chaux. En 1808, Humphry Davy isole un peu de métal impur par électrolyse ; Antoine Bussy en obtient une quantité notable en 1831 en réduisant le chlorure de magnésium par le potassium.
Questions fréquentes
Pourquoi le magnésium brûle-t-il si fort ?
Sa réaction avec l’oxygène dégage énormément d’énergie et porte la flamme à plus de 2 000 °C ; l’oxyde formé, chauffé à blanc, émet une lumière intense.
Faut-il prendre du magnésium contre la fatigue ?
Une alimentation variée couvre en général les besoins. Une carence avérée peut justifier un complément, mais la fatigue a de nombreuses causes : mieux vaut consulter un médecin.
Le magnésium et le manganèse sont-ils liés ?
Non. Leurs noms ont une origine commune, la région de Magnésie, mais ce sont deux éléments différents.