Hořčík

Šablona:Infobox chemický prvek Hořčík (chemická značka Mg, latinsky Magnesium) je lehký, středně tvrdý, stříbrolesklý kov alkalických zemin z 2. skupiny periodické tabulky prvků. V přírodě se vyskytuje pouze ve sloučeninách a je osmým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře. Je nezbytný pro všechny živé organismy, kde hraje klíčovou roli ve více než 300 enzymatických reakcích. V průmyslu se využívá především pro výrobu lehkých a pevných slitin a jako redukční činidlo.

Název je odvozen od řecké oblasti Magnesia, kde se již ve starověku těžil oxid hořečnatý. Jako prvek jej poprvé izoloval sir Humphry Davy v roce 1808 pomocí elektrolýzy.

Fyzikálně-chemické vlastnosti

Hořčík je stříbřitě bílý, lesklý a poměrně měkký kov s tvrdostí 2,5. Krystalizuje v šesterečné (hexagonální) soustavě. Je to druhý nejlehčí kov (po lithiu) a jeho hustota je přibližně o třetinu nižší než hustota hliníku.

Na suchém vzduchu se pokrývá tenkou, ale pevnou vrstvou oxidu hořečnatého (MgO), která ho chrání před další korozí. S vodou reaguje za normální teploty jen velmi pomalu, reakce se zrychluje s rostoucí teplotou za vzniku hydroxidu hořečnatého a uvolňování vodíku. Při zahřátí na vzduchu hoří oslnivým bílým plamenem, přičemž vzniká oxid hořečnatý a částečně i nitrid hořečnatý (Mg₃N₂). Tato vlastnost se dříve využívala ve fotografických blescích. Hořčík se snadno rozpouští v kyselinách za vzniku hořečnatých solí.

Izotopy

Přírodní hořčík je směsí tří stabilních izotopů: ²⁴Mg (78,99 %), ²⁵Mg (10,00 %) a ²⁶Mg (11,01 %). Kromě nich je známo 19 radioaktivních izotopů s nukleonovými čísly od 19 do 40. Nejstabilnějším radioizotopem je ²⁸Mg s poločasem přeměny 20,915 hodin. Vědci dokázali připravit i extrémně lehké izotopy jako ¹⁸Mg (12 protonů, 6 neutronů) s poločasem života v řádu 10^-21 sekundy. Naopak nejtěžší známý izotop je ⁴⁰Mg.

Výskyt v přírodě

Hořčík je v zemské kůře zastoupen přibližně 2,35 % hmotnostně, což ho řadí na osmé místo v hojnosti prvků. Vzhledem ke své reaktivitě se nevyskytuje v elementární formě. Nachází se v mnoha minerálech, z nichž nejvýznamnější jsou:

Dolomit – CaMg(CO₃)₂
Magnezit – MgCO₃
Olivín – (Mg,Fe)₂[SiO₄]
Mastek a azbest (křemičitany)
Karnalit – KMgCl₃·6H₂O

Velké množství hořečnatých iontů (Mg²⁺) je rozpuštěno v mořské vodě, která je tak významným zdrojem tohoto prvku. Hořčík je také centrálním atomem v molekule chlorofylu, zeleného barviva nezbytného pro fotosyntézu v rostlinách.

Výroba

Kovový hořčík se vyrábí především dvěma způsoby:

Elektrolýza taveniny chloridu hořečnatého (MgCl₂): Jedná se o nejrozšířenější metodu. Chlorid hořečnatý se získává buď z mořské vody, nebo zpracováním minerálů jako dolomit a magnezit. Elektrolýza probíhá při teplotě nad 700 °C, na katodě se vylučuje roztavený hořčík a na anodě plynný chlor.
Silikotermický proces (Pidgeonův proces): Při tomto procesu se oxid hořečnatý (získaný z páleného dolomitu) redukuje křemíkem (ve formě ferrosilicia) za vysoké teploty (kolem 1200 °C) a ve vakuu. Tento způsob je energeticky náročnější, ale umožňuje získat velmi čistý kov.

Největším světovým producentem hořčíku je Čína, která se na celosvětové produkci podílí více než 80 %.

Využití

Slitiny hořčíku

Hlavní využití hořčíku spočívá v jeho slitinách, především s hliníkem, zinkem, manganem a křemíkem. Tyto slitiny se vyznačují nízkou hustotou, vysokou pevností v poměru k hmotnosti a dobrou obrobitelností.

Letecký a automobilový průmysl: Díky nízké hmotnosti se slitiny hořčíku používají na výrobu součástí letadel, automobilů (např. bloky motorů, převodovky, ráfky kol) a kosmických lodí, kde přispívají ke snížení hmotnosti a tím i spotřeby paliva.
Elektronika: Používají se na výrobu krytů mobilních telefonů, notebooků a fotoaparátů.
Sportovní vybavení: Slitiny hořčíku se uplatňují při výrobě rámů jízdních kol a dalšího sportovního náčiní.

Nevýhodou hořčíkových slitin je nižší odolnost proti korozi a menší odolnost proti tečení za vysokých teplot.

Další využití

Metalurgie: Hořčík se používá k odstraňování síry ze surového železa a oceli a jako redukční činidlo při výrobě jiných kovů, jako je titan, zirkonium nebo uran.
Pyrotechnika: Pro své intenzivní bílé světlo při hoření se používá v ohňostrojích, světlicích a zápalných směsích.
Organická chemie: V podobě Grignardových činidel (organokovové sloučeniny) je nepostradatelný v organické syntéze.
Ochrana proti korozi: Jako tzv. "obětovaná anoda" se používá k ochraně ocelových konstrukcí, jako jsou lodní trupy nebo potrubí, před korozí.

Biologický význam

Hořčík je esenciální minerál pro všechny živé organismy. V lidském těle je čtvrtým nejhojnějším minerálem. Tělo dospělého člověka obsahuje asi 22–26 gramů hořčíku, z čehož je přibližně 60 % uloženo v kostech, zbytek ve svalech a měkkých tkáních. Uvnitř buněk je druhým nejčastějším kationtem po draslíku.

Funkce v těle

Hořčík se podílí na více než 300 enzymatických reakcích a je klíčový pro mnoho tělesných funkcí:

Energetický metabolismus: Je nezbytný pro tvorbu a využití ATP, hlavní energetické "měny" buněk.
Činnost svalů a nervů: Reguluje nervosvalový přenos a svalovou kontrakci. Působí jako přirozený blokátor vápníkových kanálů, čímž pomáhá uvolňovat svaly.
Zdraví kostí: Přispívá ke strukturálnímu vývoji kostí a je důležitý pro metabolismus vápníku a vitamínu D.
Kardiovaskulární systém: Udržuje normální srdeční rytmus, reguluje krevní tlak a napětí cév.
Syntéza biomolekul: Podílí se na syntéze bílkovin, DNA a RNA.
Psychická činnost: Přispívá ke snížení míry únavy a vyčerpání a k normální psychické funkci.

Doporučená denní dávka

Doporučená denní dávka (DDD) hořčíku se liší podle věku, pohlaví a životní situace. Pro dospělé muže se pohybuje okolo 400–420 mg, pro dospělé ženy 310–320 mg. Zvýšenou potřebu mají dospívající, těhotné a kojící ženy, sportovci a lidé vystavení stresu.

Nedostatek hořčíku (hypomagnezémie)

Nedostatek hořčíku je v populaci poměrně častý, odhaduje se, že jím trpí až třetina Čechů. Může být způsoben nedostatečným příjmem v potravě, sníženým vstřebáváním (např. při střevních onemocněních) nebo zvýšenými ztrátami (např. užíváním některých léků, alkoholem).

Příznaky nedostatku:

Svalové projevy: Křeče (typicky v lýtkách), svalová slabost, třes, tiky (např. cukání očního víčka).
Neurologické projevy: Podrážděnost, nervozita, úzkost, únava, vyčerpání, bolesti hlavy, problémy se soustředěním, nespavost.
Kardiovaskulární projevy: Bušení srdce (palpitace), nepravidelný srdeční rytmus (arytmie), zvýšený krevní tlak.
Další projevy: Ztráta chuti k jídlu, nevolnost, zácpa.

Dlouhodobý nedostatek je spojován se zvýšeným rizikem osteoporózy, hypertenze, diabetes mellitus 2. typu a dalších chronických onemocnění.

Nadbytek hořčíku (hypermagnezémie)

Předávkování hořčíkem z potravy je u zdravých jedinců vzácné, protože ledviny účinně vylučují jeho nadbytek. Riziko hrozí především lidem s poruchou funkce ledvin nebo při nadměrném užívání doplňků stravy a léků obsahujících hořčík (např. antacida).

Příznaky nadbytku:

Trávicí potíže: Průjem, nevolnost, zvracení, bolesti břicha.
Svalová slabost, letargie, nechutenství.
V závažných případech může dojít k poklesu krevního tlaku, poruchám srdečního rytmu a dýchacím potížím.

Zdroje hořčíku v potravě

Bohatým zdrojem hořčíku jsou především potraviny rostlinného původu.

Ořechy a semena: Dýňová, slunečnicová, lněná a chia semínka; mandle, kešu ořechy, para ořechy.
Luštěniny: Fazole, čočka, cizrna, hrách, sója.
Celozrnné obiloviny: Oves, pšenice, ječmen, pohanka, quinoa.
Zelená listová zelenina: Špenát, mangold, kapusta.
Ovoce: Banány, avokádo, datle, sušené meruňky.
Ostatní: Hořká čokoláda s vysokým obsahem kakaa, tučné ryby (losos, makrela), některé minerální vody.

Vstřebávání hořčíku mohou negativně ovlivnit některé složky potravy (např. fytáty v obilovinách a luštěninách) a konzumace alkoholu či průmyslově zpracovaných potravin.

Odkazy

Reference

Související články

Externí odkazy

Národní zdravotnický informační portál – Hořčík