Wikipedia

Magnesium

alkuaine
Natrium ← Magnesium → Alumiini
Be
↑
Mg
↓
Ca  
 
 


Yleistä
Nimi Magnesium
Tunnus Mg
Järjestysluku 12
Luokka metalli
Lohko s
Ryhmä 2, maa-alkalimetalli
Jakso 3
Tiheys1,738 · 103 kg/m3
Kovuus2,0[1] (Mohsin asteikko)
Värihopeisen valkoinen
Löytövuosi, löytäjä 1755, Humphrey Davy
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)24,3050[2]
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)150 (145) pm
Kovalenttisäde130 pm
Van der Waalsin säde173 pm
Orbitaalirakenne[Ne] 3s2
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 2
Hapetusluvut+II
Kiderakenneheksagonaalinen
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kiinteä
Sulamispiste923 K (650 °C)
Kiehumispiste1 363 K (1 090 °C)
Moolitilavuus14,00 · 10−3 m3/mol
Höyrystymislämpö128 kJ/mol
Sulamislämpö8,48 kJ/mol
Höyrynpaine100 Pa 861 K:ssa
Äänen nopeus4 940 m/s karkaistuna 293,15 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus1,31 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti 1,023 kJ/(kg K)
Sähkönjohtavuus(20 °C) 22,8 · 106 S/m
Lämmönjohtavuus(300 K) 156 W/(m·K)
CAS-numero7439-95-4
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Magnesium (lat. magnesium) on alkuaine, jonka järjestysluku on 12, kemiallinen merkki Mg ja CAS-numero 7439-95-4. Magnesium on kevyt, kirkkaan hopeanvalkoinen maa-alkalimetalli, joka on ihmisille ja eläimille välttämätön kivennäisaine ja josta voi valmistaa esimerkiksi alumiini-magnesium-seosmetalleja.

Esiintyminen

muokkaa
 
Kiteistä magnesiumia

Magnesium on kahdeksanneksi yleisin alkuaine maankuoressa. Sitä ei esiinny luonnossa vapaana alkuaineena, vaan ainoastaan yhdisteinä, jotka yleensä ovat ioniyhdisteitä. Ioneina magnesiumia on paljon myös meriveteen liuenneena, etupäässä sulfaattina ja kloridina. Magnesiumia on myös useissa mineraaleissa, erityisesti dolomiitissa (sekakarbonaatti CaCO3·MgCO3) ja magnesiitissa (MgCO3).[3] Asbesti sekä talkki ovat myös magnesiumin yhdisteitä.

Maankuoressa magnesiumia on 23,3 kg/t ja merivedessä 1,35 kg/m3.[lähde? ] Magnesiumin merkittävimmät esiintymisalueet ovat Ukraina, Kiina, Pohjois-Korea, Venäjä ja Australia.

Magnesium on ihmiskehon neljänneksi runsain kationi ja toiseksi runsain solunsisäinen kationi. Keskimäärin 60 kg painava ihmiskeho sisältää noin 24 g magnesiumia, josta noin puolet on luussa.

Ominaisuudet

muokkaa

Magnesium on pehmeä ja yleisessä käytössä olevista metalleista kevyin. Magnesium painaa 30 prosenttia vähemmän kuin alumiini ja vain neljänneksen teräksestä.[4] Magnesium on kemiallisesti aktiivinen – se reagoi helposti heikkojenkin happojen, jopa veden, muttei fluorivetyhapon eikä emästen kanssa. Reaktio viileän veden kanssa on erittäin hidas, mutta kiehuvassa vedessä se tapahtuu nopeasti. Ilmassa magnesium peittyy oksidikerroksella. Sen elektronegatiivisuus on 1,31 ja ensimmäinen ionisoitumisenergia 736 kJ/mol.

Yhdisteinä magnesiumia on yhteyttämisen kannalta tärkeässä klorofyllissä, ja se on tärkeä myös ihmisen elintoiminnoille. Magnesium toimii eräiden entsyymien aktivaattorina fotosynteesissä, soluhengityksessä ja nukleiinihappojen valmistuksessa. Magnesiumia tarvitaan erityisesti sydän- ja verenkiertoelimistössä ja se edistää A- ja E-vitamiinien sekä muiden kivennäis- ja hivenaineiden hyväksikäyttöä. Magnesiumin on havaittu olevan keskeisessä roolissa ihmisen vuorokausirytmin säätelijänä, sillä solujen magnesiumpitoisuus vaihtelee vuorokaudenajan mukaan[5]. Magnesiumin määrä solussa vaikuttaa myös siihen, miten tehokkaasti solu pystyy polttamaan saamaansa ravintoa energiaksi.[5]

Isotoopit

muokkaa

Magnesiumilla on kolme pysyvää isotooppia, jotka ovat 24Mg, 25Mg ja 26Mg. Luonnossa esiintyvästä magnesiumista 78,99 % on isotooppia 24Mg, 10,00 % isotooppia 25Mg ja 11,01 % isotooppia 26Mg. Magnesiumista tunnetaan 19 radioaktiivista isotooppia. Pitkäikäisin isotooppi on 28Mg, jonka puoliintumisaika on 20,915 tuntia. Useimpien radioaktiivisten isotooppien puoliintumisaika on alle sekunti.[6]

Valmistus

muokkaa

Magnesiumia valmistetaan teollisesti merivedestä.[3] Kalsiumkarbonaatti (CaCO3, kalkki) kuumennetaan kalsiumoksidiksi (CaO, poltettu kalkki), joka edelleen veden kanssa reagoi kalsiumhydroksidiksi (Ca(OH)2, sammutettu kalkki). Kalsiumhydroksidia tarvitaan luovuttamaan hydroksidi-ioni OH− meriveteen liuenneille Mg2+-ioneille, jolloin muodostuu magnesiumhydroksidisakka Mg(OH)2. Magnesiumhydroksidi reagoi vetykloridihapon (HCl) kanssa magnesiumkloridiksi (MgCl2) ja vedeksi. Vesi haihdutetaan ja kidevedellinen MgCl2 kuumennetaan noin 720 °C:seen, jolloin kidevesi poistuu ja saadaan sulaa MgCl2. Edelleen elektrolyysi:

  • katodi: Mg2+ + 2e− → Mg
  • anodi: 2Cl− → Cl2 + 2e−

Käyttö

muokkaa

Metallina

muokkaa
 
Yöllistä wakeskatingia magnesiumsoihtujen valossa. Magnesium palaa erittäin kirkkaasti.

Magnesiumia käytetään pelkistimenä valmistettaessa muita metalleja (titaani, zirkonium, hafnium, beryllium). Lisäksi se on ainesosana monissa metalliseoksissa, kuten duralumiinissa, magnaliumissa ja elektronissa. Magnesium kestää korroosiota hyvin bensiinissä ja monissa öljyissä, mutta ei kloridipitoisissa liuoksissa eikä mineraalihapoissa. Myös magnesium­seosten korroosionkesto on heikko, joten ne on suojattava pinnoitteella. Muiden metallien rinnalla magnesiummetallit toimivat anodeina.

Seostamalla magnesiumin sekaan muita metalleja saadaan parannettua sen lujuusominaisuuksia. Hyvin magnesiumpitoisissa metalliseoksissa yhdistyvät lujuus ja keveys, ja siksi ne ovat tärkeitä esimerkiksi lentokoneteollisuudessa sekä monissa instrumenteissa. Magnesiumia on käytetty keveyttä ja lujuutta vaativissa rakenteissa, kuten etenkin 1950-luvun jälkeen nopeissa sotilaslentokoneissa ja ohjuksissa.

Seostamalla magnesiumiin piikarbidia on tutkimuksissa saatu aikaan metallinanokomposiitiksi kutsuttavaa seosta, jonka lujuus, jäykkyys, plastisuus ja lämmönkestävyys ovat huomattavasti parantuneet.[7]

Valokuvauksen alkuaikoina magnesiumia käytettiin salamavalona, sillä nopeasti palaessaan se tuottaa hetkellisesti suuren valotehon. Samasta syystä sitä käytetään myös ilotulitusvälineissä.

Yhdisteinä

muokkaa

Magnesiumin yhdisteistä tärkeimpiä ovat sulfaatit, oksidit ja karbonaatit. Kidevedellisistä magnesium- ja kalsiumkarbonaateista muodostuvaa dolomiittia käytetään jossain määrin ainakin maataloudessa maanparannusaineena. Kidevedellistä magnesiumsulfaattia, magnesiumoksidin vesilietettä ja magnesiumhydroksidia käytetään lääkeaineina.

Monet lannoitteet sisältävät magnesiumia, sillä se on tärkeä kasviravinne. Magnesiumin puute näkyy värin vähenemisenä kasvin lehtisuonten väleissä.

Eläinlääkinnässä magnesiumilla on suuri merkitys. Sen puute aiheuttaa karjalle ja hevosille laidunhalvausta.

Fysiologiset sekä terveydelliset vaikutukset ja saanti

muokkaa

Magnesium on kasvien ja eläinten välttämätön ravintoaine, jota löytyy lähes kaikesta ihmisravinnosta ja etenkin pähkinöistä, viljasta ja palkokasveista.

Fysiologinen tehtävä

muokkaa

Magnesium osallistuu lihasten ja hermoston toiminnan ja verensokerin sekä verenpaineen säätelyyn. Magnesiumia tarvitaan myös valkuaisaineiden, luuston ja DNA:n muodostamiseen.[8] Magnesium säätelee lisäksi vuorokausirytmiä[9].

Magnesium aktivoi myös entsyymejä.

Tarve ja saantisuositukset

muokkaa

Magnesiumin saannin terveysvaikutuksista ei ole olemassa riittävästi tutkimustietoa, jotta sen perusteella voitaisiin päätellä magnesiumin keskimääräinen päivätarve. Euroopan ruokaturvallisuusviraston magnesiumin saantia koskeva suositus perustuu sen vuoksi terveen väestön keskimääräiseen magnesiumin saantiin yhdeksässä EU-maassa. Tämän tietoon perustuen on arvioitu, että naisille riittäisi 300 mg/vrk ja miehille 350 mg/vrk.[10]

Suomen valtion ravitsemusneuvottelukunnan suositus naisille on keskimäärin noin 280 mg/vrk ja miehille 350 mg/vrk. Lasten tarve riippuu iästä.[11]

Yhdysvaltojen kansallinen terveysinstituutti suosittelee naisten magnesiumin päiväsaanniksi 310–320 milligrammaa ja miesten 400–420 milligrammaa[8]. Yhdysvaltojen kansallisen terveysinstituutin mukaan magnesiumia ei saisi ottaa ravintolisistä yli 350 milligrammaa päivässä[8].

Magnesiumia sisältävien ravinnelisien runsasta pitkäaikaiskäyttöä ei suositella, koska runsas ylimääräisen magnesiumin saanti häiritsee muiden hivenaineiden imeytymistä.

Imeytyminen

muokkaa

Magnesium imeytyy kasviperäisestä ruoasta huonommin kuin eläinperäisestä kasviperäisen ruoan sisältämien fytaattien, oksalaattien ja kuidun vuoksi. Myös kalsium, fosfori, rauta, kupari, sinkki ja mangaani heikentävät magnesiumin imeytymistä.[12] Proteiinin runsas nauttiminen sen sijaan lisää magnesiumin imeytymistä[13].

Tyydyttyneiden sekä keskipitkien rasvahappojen nauttiminen näyttäisi lisäävän ja pitkäketjuisten vähentävän magnesiumin imeytymistä[14].

Saanti

muokkaa

Työikäiset suomalaiset naiset saavat magnesiumia keskimäärin noin 340 mg/vrk ja miehet 428 mg/vrk. Nuorten saanti on suurempaa kuin iäkkäiden.[15] Finravinto 2017 -tutkimuksen osanottajista 12–15 prosenttia sai ravinnostaan suomalaista suositusta vähemmän magnesiumia[16].

Manteli ja cashew-pähkinät sisältävät erityisen runsaasti magnesiumia (n. 280/260 mg/100 g). Magnesiumia on runsaasti myös esimerkiksi soijapavussa (225 mg/100 g), tattarissa (n. 180 mg), kaurassa (160 mg) ja rukiissa (n. 90 mg). Myös suklaa (60 mg), pavut, herne (40 mg), pasta (33 mg), kermajuusto (32 mg), valkoinen vehnäjauho (29 mg) sekä peruna ja banaani (24 mg) sisältävät magnesiumia.[17]

Lihan magnesiumpitoisuus on noin 19, lohen 16 ja seidin 14 mg[17].

Markkinoilla on myös magnesiumia sisältäviä ravintolisiä ja ihosuihkeita. Magnesiumin imeytyminen ihon läpi on kuitenkin hyvin yksilöllistä.[18]

Liikasaanti

muokkaa
Katso myös: hypermagnesemia

Yli 5000 milligramman päiväannokset saattavat johtaa hypermagnesemiaan[19]. Lievä hypermagnesemia oireeton, mutta vakavana se voi aiheuttaa esimerkiksi pahoinvointia, punastumista, refleksien heikkoutta, lihasheikkoutta ja alhaista verenpainetta. Hyvin vakavassa hypermagnesemiassa sydän tai hengitys voi pysähtyä.[20]

Puutos

muokkaa
Katso myös: hypomagnesemia

Magnesiumin puutosta ei esiinny yleensä terveillä ihmisillä, joilla on tavanomainen ruokavalio. Tämä johtuu siitä, että munuaiset poistavat elimistöstä vähemmän magnesiumia, jos sen saanti on riittämätöntä. Pidempään noudatettu magnesiumköyhä ruokavalio, alkoholin liikakäyttö, eräät lääkkeet ja sairaudet voivat kuitenkin johtaa magnesiumin puutokseen.[21] Magnesiumin puutosta voi ilmetä esimerkiksi suoliston imeytymishäiriöiden, kuten vaikean keliakian, yhteydessä tai niillä diabeetikolla, joiden virtsaneritys on runsasta.[22][16] Myös ikääntyminen heikentää magnesiumin imeytymistä[23].

Hypomagnesia eli varsinainen magnesiuminpuutos on harvinainen tila. Elimistön alhaiset magnesiumpitoisuudet saattavat tästä huolimatta aiheuttaa esimerkiksi ruokahaluttomuutta, pahoinvointia, oksentelua, väsymystä, lihasheikkoutta, lihaskramppeja ja lihasten nykimistä. Pidemmälle edennyt magnesiumin puutos saattaa aiheuttaa lisäksi puutumista, pistelyä, sydämen rytmihäiriöitä, näköhermon turvotusta, masennusta, epileptisiä kohtauksia, dementiaa ja psykoosioireita. Vakavissa tapauksissa saattaa ilmetä myös kalsiumin ja kaliumin alhaisia veripitoisuuksia. Vakavassa puutoksessa veren magnesiumpitoisuus on alle 0,4 millimoolia litrassa.[24][21]

Magnesiumin puutetta elimistössä mitataan helpoiten ja yleisimmin verikokeella. On olemassa kuitenkin viitteitä, että verikoe ei aina antaisi luotettavaa kuvaa mahdollisen puutoksen esiintymisestä.[25] Verikokeella diagnosoinnin ongelmana on se, että vain noin 1 % elimistön magnesiumista on verenkierrossa, 60 % ollessa luissa, 20 % lihaksissa ja 19 % muissa pehmytkudoksissa.[26] Tämän lisäksi keho pystyy siirtämään puutoksen aikana magnesiumia soluista verenkiertoon, joka voi estää puutteen havaitsemisen pelkällä verikokeella.[26]

Edellä mainittujen seikkojen takia muun muassa tieteellisissä tutkimuksissa mitataan usein veren punasolujen magnesiumpitoisuus, sillä se antaa paremman kuvan magnesiumin pitoisuuksista solujen sisällä. Sekään ei kuitenkaan ole aina luotettava mittari, sillä tutkimuksissa on havaittu magnesiumin puutosta myöskin normaalit magnesiumin veren punasoluarvot omaavilla koehenkilöillä.[27]

Puutosta voidaan etsiä myös muun muassa hiuksista ja hampaista, virtsanäytteestä, lihasten solunäytteistä sekä magnesiumin ioneja löytävillä elektrodeilla. Selvää ei kuitenkaan ole, mikä näistä testeistä olisi kaikkein luotettavin, sillä niissä kaikissa on omat sokeat kohtansa, jotka tekevät puutoksen havainnoimisesta hyvin haastavaa.[26]

Terveysvaikutukset

muokkaa

Magnesiumin puute saattaa edistää muun muassa joitakin syöpälajeja, lisätä PMS-oireita ja masennusta.

Magnesiumia runsaasti saavilla esiintyy muita vähemmän diabetesta[28].

Runsaasta magnesiumin saannista saattaa olla hyötyä rappeutumissairauksissa, kuten kuulonalenemassa ja tinnituksessa, sekä neurologisissa häiriöissä, kuten autismissa, ylivilkkausoireyhtymässä ja Touretten oireyhtymässä.

Rytmihäiriöiden ja astmakohtausten on tutkimusten mukaan todettu helpottuvan magnesiumruiskeilla[28]. Moni käyttää magnesiumia myös estääkseen suonenvetoja. Magnesiumin tehoa kramppien hoidossa on kuitenkin tutkittu vain vähän. Magnesiumin vanhusväestön öisiä lihaskouristuksia ehkäisevä vaikutus on tutkimusten mukaan kuitenkin vähäistä. Tutkimuksista saatu näyttö tästä on ollut kohtalaista. Raskaana olevilla naisilla tehdystä kokeista on saatu ristiriitaisia tuloksia.[29][30][16]

Levottomat jalat saattavat korjaantua magnesium- ja kalkkilisällä, mutta niiden pitkäaikaista käyttöä ei suositella.

Magnesiumin yhdisteitä

muokkaa

Lähteet

muokkaa
  1. ↑ Antti Kivinen, Osmo Mäkitie: Kemia, s. 325. Otava, 1988. 951-1-10136-6.
  2. ↑ Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 16.4.2011. (englanniksi)
  3. ↑ a b Catherine E. Housecroft ym.: Chemistry, s. 660. (3. painos) Pearson Education Limited, 2006. ISBN 0 131 27567 4. (englanniksi)
  4. ↑ http://www.research-in-germany.de/93922/2012-02-28-ultralight-vehicles-new-cooperative-venture-strengthens-magnesium-research-in-geesthacht.html[vanhentunut linkki]
  5. ↑ a b Magnesium auttaa sisäistä kelloa pysymään ajassa. http://www.tiede.fi/artikkeli/uutiset/magnesium_auttaa_sisaista_kelloa_pysymaan_ajassa
  6. ↑ Isotopes of the Element Magnesium Jefferson Lab. Viitattu 27.12.2023. (englanniksi)
  7. ↑ Magnesiumista kehitettiin huippuluja metalli | Tiedetuubi www.tiedetuubi.fi. Arkistoitu 11.1.2016. Viitattu 4.2.2016.
  8. ↑ a b c Office of Dietary Supplements - Magnesium ods.od.nih.gov. Viitattu 2.1.2021. (englanniksi)
  9. ↑ Tutkimus: Magnesium tukee sisäisen kellon toimintaa www.iltalehti.fi. Viitattu 29.4.2024.
  10. ↑ Dietary Reference Values for magnesium | EFSA www.efsa.europa.eu. 27.7.2015. Viitattu 28.4.2024. (englanniksi)
  11. ↑ Valtion ravitsemusneuvottelukunta: Terveytta ruoasta! Suomalaiset ravitsemussuositukset 2014 2014. Valtion ravitsemusneuvottelukunta. Arkistoitu 28.5.2014. Viitattu 16.5.2014.
  12. ↑ Jan Philipp Schuchardt, Andreas Hahn: Intestinal Absorption and Factors Influencing Bioavailability of Magnesium-An Update. Current Nutrition and Food Science, 2017-11, 13. vsk, nro 4, s. 260–278. PubMed:29123461. doi:10.2174/1573401313666170427162740. ISSN 1573-4013. Artikkelin verkkoversio.
  13. ↑ E. J. Brink, A. C. Beynen: Nutrition and magnesium absorption: a review. Progress in Food & Nutrition Science, 1992, nro 2, s. 125–162. PubMed:1496118. ISSN 0306-0632. Artikkelin verkkoversio.
  14. ↑ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5652077/
  15. ↑ Paturi, M Tapanainen H, Reinivuo H, Pietinen P (toim.): Finravinto 2007 -tutkimus 2008. Kansanterveyslaitos. Arkistoitu 7.6.2011. Viitattu 6.10.2008.
  16. ↑ a b c Magnesium ei todennäköisesti auta suonenvetoihin, vaikka niin usein väitetään – Toimi näin, kun kramppi iskee Helsingin Sanomat. 14.5.2019.
  17. ↑ a b Ravintotekijä - Fineli fineli.fi. Viitattu 31.12.2020.
  18. ↑ Suvi Erkkilä, Katja Räisänen & Paula Ylikulju: MAGNESIUMIN IMEYTYMINEN VOITEESTA. https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/82066/Erkkila_Suvi_Raisanen_Katja_Ylikulju_Paula.pdf;jsessionid=3AFF1D919A5F92EF6552037699BF14CD?sequence=1
  19. ↑ Magnesium threonate: Benefits, side effects, dosage, and more www.medicalnewstoday.com. 11.1.2022. Viitattu 28.9.2024. (englanniksi)
  20. ↑ EV Lerma et al: Nephrology secrets, s. 560–569. (3. painos) Elsevier/Mosby, 2012. doi:10.1016/B978-1-4160-3362-2.00089-0. ISBN 9781416033622.
  21. ↑ a b Magnesium threonate: Benefits, side effects, dosage, and more www.medicalnewstoday.com. 11.1.2022. Viitattu 28.9.2024. (englanniksi)
  22. ↑ 6 tapaa, joilla magnesium tukee terveyttä. 13.12.2016. http://www.iltalehti.fi/terveys/201612122200039320_tr.shtml
  23. ↑ Signs and symptoms of low magnesium www.medicalnewstoday.com. 20.6.2018. Viitattu 28.9.2024. (englanniksi)
  24. ↑ Signs and symptoms of low magnesium www.medicalnewstoday.com. 20.6.2018. Viitattu 28.9.2024. (englanniksi)
  25. ↑ Magnesiumin Puute On Yleinen Vaiva | LisäravinneTieto.com lisaravinnetieto.com. Viitattu 29.6.2016.[vanhentunut linkki]
  26. ↑ a b c R Swaminathan: Magnesium Metabolism and its Disorders. The Clinical Biochemist Reviews, 1.5.2003, nro 2, s. 47–66. PubMed:18568054. ISSN 0159-8090. Artikkelin verkkoversio.
  27. ↑ R. J. Elin, J. M. Hosseini, J. R. Gill: Erythrocyte and mononuclear blood cell magnesium concentrations are normal in hypomagnesemic patients with chronic renal magnesium wasting. Journal of the American College of Nutrition, 1.10.1994, nro 5, s. 463–466. PubMed:7836624. ISSN 0731-5724. Artikkelin verkkoversio.
  28. ↑ a b Magnesiumin uskotaan ehkäisevän diabetesta Yle.fi. Viitattu 2.9.2011.
  29. ↑ Magnesium for muscle cramps. https://www.cochrane.org/CD009402/NEUROMUSC_magnesium-for-muscle-cramps
  30. ↑ Magnesium for muscle cramps. https://www.publish.csiro.au/hc/pdf/HC13253

Aiheesta muualla

muokkaa
 
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Magnesium.

 

Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnesium&oldid=22683286”