사이언스웨이브
원자번호：12
족：2족(3주기)
원자량：24.305
밀도：1.74 g·cm-3
각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 2
mp：651℃ / bp：1,107℃
마그네슘(영어 발음은 매그니지엄)은 은백색의 매우 가볍고 부드러운 원소로서, 알칼리토금속에 속하는 두 번째 원소이다.
알칼리토금속이란 알칼리금속과 희토류금속의 중간 성질을 가진 금속을 말한다. 마그네슘은 지각 중에 13%가 포함되어 있어, 철, 산소, 실리콘 다음으로 4번째 많은 원소이다. 이 원소는 물에 잘 녹으며 해수 속에도 다량 녹아 있다.
마그네슘이라는 이름은 옛날 그리스의 ‘마그네시아’라는 지역에서 채굴되었기 때문에 붙여졌다고 한다. 마그네슘은 영국의 화학자 데이비(Humphry Davy 1778-1829)가 1808년에 산화마그네슘(MgO)를 전기분해하여 처음 순수하게 분리했다.
마그네슘을 생산하는 가장 중요한 방법의 하나는 바닷물에서 얻는 ‘도우법’(Dow process)이다. 미국의 화학자 도우(Hebert Henry Dow 1866-1930)가 개발한 혁명적인 이 방법은, 마그네슘이 많이 녹아있는 바닷물에 수산화칼슘이 가득한 굴이나 조개껍데기를 넣어, 마그네슘과 수산화칼슘이 결합하여 물에 녹지 않는 침전물이 되도록 한 후, 이 침전물을 염산으로 처리하여 염화마그네슘으로 만들고, 이를 전기분해하여 순수한 마그네슘과 염소를 생산한다.
마그네슘의 성질
마그네슘은 밀도가 1.74에 불과한 가벼운 금속이지만 단단한 성질을 가졌다. 마그네슘의 비중은 철의 약 1/5이고, 알루미늄의 약 2/3이다. 알루미늄과 마그네슘으로 만든 합금은 가벼우면서도 더 단단하고 부식(腐蝕)에도 강한 성질을 갖게 된다. 독일은 제1차 세계대전 때부터 알루미늄-마그네슘 합금으로 비행기 동체를 제조했으며, 뒤에는 경주용 자동차 제조에도 이용하기 시작했다.
오늘날 마그네슘은 철과 알루미늄 다음으로 대량 소비되는 구조재(構造材) 합금 금속이니다. 금속(알루미늄) 사다리, 자동차, 비행기, 고급 자전거, 공구(工具), 휴대전화기, 노트북 컴퓨터, 카메라 몸체 등을 이 합금으로 만든다. 마그네슘과 알루미늄 합금은 마그날륨(magnalium) 또는 마그넬륨(magnelium)이라 한다.
마그네슘은 화학반응을 잘 일으키므로, 철 재련 때, 황(S) 성분을 제거하는데 이용되기도 한다. 마그네슘의 가루라든가 입자를 공기 중에서 태우면 산소와 화합하면서 불꽃놀이 탄처럼 밝은 백색광을 내면서 맹렬하게 불탄다. 마그네슘은 공기 중에서 630℃에 이르면 자연 점화되고, 그것이 탈 때는 3.100℃까지 고온이 된다.
마그네슘의 중요한 이용도
사진촬영에 사용하는 강한 빛을 내는 섬광전구(flash bulb)는 가느다란 마그네슘 코일에 배터리 전류를 흘려 점화함으로써 순간적으로 강한 빛을 얻는 조명구(照明具)이다. 섬광전구 속에는 순수한 산소를 채워 산화반응이 급격히 일어나도록 한다. 흥미롭게도 마그네슘은 이산화탄소 속에서도 연소한다. 그러므로 마그네슘 화재를 진화하느라 이산화탄소 소화기를 사용한다면 아무 소용이 없을 것이다.
마그네슘은 인간을 비롯하여 생물체에 필수적인 무기 영양소이다. 인체 내에는 마그네슘이 11번째 많이 포함되어 있으며, 수백 가지 효소들의 기능을 정상화하는데 필수적이다. 또한 세포 내에서 DNA, RNA, ATP(대사과정에 생겨나는 에너지 전달물질)와 같은 중요 물질을 생산하는데 꼭 참여하는 중요한 원소이기도 하다.
성인 한 사람의 몸에는 약 24g의 마그네슘이 들어 있으며, 그중 약 60%는 뼈에, 약 39%는 세포 내에, 나머지 1%는 세포 외부에 있다.
엽록소에는 a, b, c, d, e 등 몇 가지 종류가 있다. 왼쪽의 분자구조는 엽록소 a이다. 엽록소 분자의 중심에 Mg가 놓여 있다.
특히 마그네슘은 녹색식물의 엽록소를 구성하는 가장 핵심적인 원소이다. 만일 마그네슘이 없다면 녹색식물이 존재할 수 없다. 엽록소의 분자 구조는 적혈구의 헤모글로빈 분자와 비슷한데, 헤모글로빈 분자는 중심에 철이 있고, 엽록소 분자의 중심에는 마그네슘이 있다. 엽록소는 태양에너지를 효과적으로 흡수하여 모든 생물체의 에너지원이 되는 탄수화물을 생산하도록 광합성작용을 한다.
수산화마그네슘[Mg(OH)2] 가루를 물에 풀면 우윳빛으로 보이는데, 이것을 ‘마그네시아 밀크’라 부른다. 이것은 약한 염기성을 가지고 있으므로, 위에 산(酸)이 많이 분비되었을 때 적당량을 복용하면 중화시키는 제산제 작용을 한다.