마그네슘 특성, 효능, 역사, 용도, 인체 필요성

마그네슘

마그네슘은 주기율표의 2족(알칼리토금속)에 속합니다. 다음은 마그네슘의 주요 특성입니다:

 

원자 번호: 12

원소기호: Mg

원자량: 24.305

상태: 상온에서 고체

밀도: 약 1.74 g/cm³

녹는점: 650°C

끓는점: 1,091°C

색상: 은백색

 

 

화학적 특성: 마그네슘은 공기 중의 산소와 반응하여 표면에 마그네슘 옥사이드(MgO) 층을 형성하므로, 상온에서는 금속 마그네슘이 빠르게 부식되지 않습니다.

물과의 반응: 마그네슘은 뜨거운 물과 반응하여 수소를 방출합니다. (Mg+2H2​O→Mg(OH)2​+H2)

산과의 반응: 마그네슘은 염산과 반응하여 수소를 방출합니다. (Mg+2HCl→MgCl2​+H2)

안전: 순수 마그네슘은 공기와의 접촉을 피하게 보관해야 합니다. 분말 상태로는 공기 중에서 매우 반응성이 높아, 화재 및 폭발의 위험이 있습니다. 마그네슘의 화재 발생시 일반소화기를 사용하여도 불은 잘 꺼지지 않고 물을 뿌리면 불길이 솟아오르고 밝은 빛을 냅니다. 마그네슘을 사용하는 현장이나 공장에서는 화재에 대한 대비가 필요합니다.

마그네슘 연소실험: 마그네슘을 태우면 강한 빛을 내며 연소됩니다. 마그네슘과 산소가 결합하여 산화마그네슘이 됩니다. (2Mg+O2 -> 2MgO)

 

마그네슘 발견의 역사

마그네슘의 이름은 그리스의 에게해에 접한 마그네시아 지역에서 발견된 많은 광석의 이름에서 유래되었습니다.

마그네슘은 1755년 스코틀랜드의 화학자 조지프 블랙(Joseph Black)에 의해 알려지게 되었습니다. 그는 마그네슘을 "마그네시아 알바(Magnesia alba)"라고 불렀으며, 이는 백색 마그네시아 또는 경량의 마그네시아라는 뜻입니다. 그의 연구는 이 물질이 석회와는 다른 새로운 형태의 물질로 구성되어 있다는 것을 밝혀냈습니다.

그러나 마그네슘을 순수한 금속 형태로 분리한 것은 1808년 영국의 화학자 험프리 데이비(Humphry Davy)입니다. 데이비는 전기 분해 방법을 사용하여 마그네슘을 추출했으며, 이 과정에서 그는 다른 여러 금속들도 발견하게 됩니다. 그의 연구와 실험은 화학 분야에서 전기적 방법을 사용하는 중요한 시대의 시작을 알렸으며, 마그네슘이 금속 원소임을 확인했습니다.

순수한 형태의 마그네슘 금속이 분리된 것은 비교적 최근, 19세기 초반의 일입니다.

 

마그네슘의 용도

마그네슘은 그 특성 때문에 다양한 용도로 활용됩니다. 아래는 마그네슘의 주요 용도에 대한 설명입니다:

합금: 마그네슘은 알루미늄, 아연, 망가니즈, 실리콘, 동 및 여러 기타 금속과 합금을 이루어 경량화하고, 강도를 향상시키며, 부식 저항성을 증가시킵니다. 이러한 합금은 항공기, 자동차, 전자 제품 및 다양한 고성능 장비에서 사용됩니다.

불꽃 제조: 마그네슘은 불꽃에 밝은 흰색 빛을 내는 능력이 있어, 폭죽, 불꽃놀이 및 군사용 조명탄에서 사용됩니다.

환경 제어: 마그네슘 황산염 및 기타 마그네슘 화합물은 화장품, 개인 위생용품 및 환경 제어 애플리케이션에서 사용되기도 합니다.

음료 제조: 마그네슘 황산염은 음료의 첨가제로 사용되기도 합니다.

탈황제: 철 및 스틸 제조 과정에서 마그네슘은 탈황제로서 사용됩니다.

전자 제품: 마그네슘 합금은 전자 제품의 하우징, 특히 노트북 컴퓨터와 카메라에서 경량화 및 내구성 향상을 위해 사용됩니다.

생물학적 응용: 마그네슘 이온은 많은 생화학적 반응에서 중요한 역할을 합니다. 여기에는 DNA 복제 및 에너지 생성과 같은 주요 과정이 포함됩니다.

식물의 필요성: 광합성 시 필요합니다. 결핍 시 마그네슘이 포함된 비료를 줘야 합니다.

농업: 마그네슘 화합물은 농작물의 영양소로서 또는 토양 개선제로 사용됩니다.

생산 과정: 마그네슘은 티타늄 및 지르코늄의 생산 과정에서도 사용됩니다.

이외에도 마그네슘 및 그의 화합물은 다양한 산업 분야에서 여러 용도로 사용됩니다.

 

 

마그네슘 생산

마그네슘은 지구의 지각에서 8번째로 많은 원소입니다. 마그네슘은 주로 바닷물이나 광석(예: 돌로마이트(Dolomite), 마그네사이트(Megnesite, MgCO))에서 추출됩니다. 마그네슘의 상업적 생산은 크게 두 가지 주요 방법으로 이루어집니다:

전기 분해:

바닷물이나 황산마그네슘 용액에서 마그네슘을 생산하는 방법입니다.

바닷물은 먼저 황산에 의해 농축되며, 이로써 황산마그네슘(MgSO4)이 생성됩니다.

황산마그네슘은 이후 전기 분해 공정에서 마그네슘과 황산으로 분해됩니다.

마그네슘이 음극에서 침전되며, 이를 수집하여 순수한 마그네슘으로 정제합니다.

환원법:

마그네슘 광석(주로 돌로마이트)을 사용하여 마그네슘을 추출하는 방법입니다.

광석은 먼저 열로 처리되어서 마그네슘 옥사이드(MgO)로 변환됩니다.

마그네슘 옥사이드는 이후 환원제(주로 페로실리콘)와 함께 고온에서 반응시키면 마그네슘이 생성됩니다. 이 과정에서 생성된 마그네슘은 수증기와 반응하며, 이때 생성되는 수소와 함께 수집됩니다.

두 방법 모두 상업적으로 사용되며, 선택된 방법은 주로 사용 가능한 원료, 에너지 비용, 생산량 등의 요인에 따라 결정됩니다.

마그네슘의 상업적 생산은 중국, 러시아, 이스라엘, 북아메리카 등 여러 지역에서 이루어지며, 중국은 전 세계 마그네슘 생산의 대다수를 차지하고 있습니다.

 

마그네슘의 인체 필요성과 인체 반응

마그네슘은 인체에서 매우 중요한 역할을 하는 필수 영양소입니다. 다음은 마그네슘의 주요 기능 및 필요성에 관한 몇 가지 포인트입니다:

에너지 생산: 마그네슘은 세포의 에너지 생산에 필요한 주요 과정인 아데노신 삼인산(ATP)의 활성화에 관여합니다.

신경 및 근육 기능: 마그네슘은 신경의 전달과 근육의 수축 및 이완에 중요한 역할을 합니다. 마그네슘 결핍은 경련이나 근육 경직과 같은 문제를 일으킬 수 있습니다.

뼈 건강: 마그네슘은 칼슘의 대사 및 뼈에의 적절한 침착에 필요하며, 이로써 뼈의 건강과 밀도를 유지하는 데 도움을 줍니다. 만약 골다공증 환자의 경우 칼슘도 중요 하지만 마그네슘 섭취가 꼭 필요하다고 하네요.

심장 건강: 마그네슘은 심장의 정상적인 리듬 유지와 혈관의 이완에 도움을 줍니다. 또한, 혈압 조절에도 중요한 역할을 합니다. 하지만 과다한 마그네슘 섭취는 혈압을 낮출 수 있으므로 이미 저혈압 문제가 있는 사람들은 주의해야 합니다. 비슷한 증상으로 눈 밑 떨림이나 근육경련 같은 증상이 있으면 마그네슘을 섭취해야 합니다.

DNA 합성: 마그네슘은 DNA 및 RNA의 합성에 필요한 여러 효소의 활성화에 관여합니다.

단백질 합성: 마그네슘은 단백질 합성과 관련된 여러 효소의 활동을 지원합니다.

항산화 작용: 마그네슘은 몇몇 항산화 효소의 활성화에 필요하며, 이로써 자유 라디칼로부터 세포를 보호합니다.

혈당 조절: 마그네슘은 인슐린의 분비 및 작용에 영향을 미쳐 혈당의 조절에 중요한 역할을 합니다.

스트레스와 불안 완화: 일부 연구에서 마그네슘 보충제 섭취가 스트레스와 불안을 완화하는 데 도움을 줄 수 있다고 제시되었습니다.

수면 향상: 마그네슘은 신경계를 안정시키는 역할을 하기 때문에 잠을 잘 못 자는 사람들에게 도움을 줄 수 있습니다.

 

  

마그네슘 섭취 방법

마그네슘은 다양한 음식물과 건강 보조제로 섭취할 수 있습니다. 여러 마그네슘 섭취 방법과 주의 사항을 살펴보겠습니다:

1. 식품을 통한 섭취:

마그네슘을 포함하는 주요 식품들은 다음과 같습니다:

전체 곡물: 밀, 귀리, 보리, 퀴노아 등

견과류: 아몬드, 브라질 견과, 캐슈넛, 호두

씨앗: 호박씨, 참깨, 아마씨, 치아씨

초콜릿: 특히 다크 초콜릿

잎채소: 시금치, 케일, 취나물

어류: 연어, 마카렐, 참다랑어, 정어리

묵: 검정두, 녹두, 렌즈콩, 복숭아

바나나, 아보카도

2. 보충제를 통한 섭취:

일부 사람들은 마그네슘 보충제의 도움을 받을 수 있습니다. 여러 가지 마그네슘 보충제 형태가 있습니다 (마그네슘 시트레이트, 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 클로라이드, 마그네슘 글리시네이트, 마그네슘 말레이트, 마그네슘 타우레이트) 각각의 형태는 흡수율과 사용되는 목적에 따라 다를 수 있습니다.

 

부작용 또는 주의 사항:

과다 섭취: 마그네슘을 과다 섭취하면 체내의 다른 전해질과 칼슘 및 칼륨의 불균형, 설사, 구토, 저혈압, 혼란, 심근 억제, 호흡 부전 등의 부작용이 발생할 수 있습니다. 특히 마그네슘 시트레이트와 같은 형태의 마그네슘은 변비 치료제로도 사용되므로 과다 섭취하면 빠른 설사를 유발할 수 있습니다.

약물과의 상호 작용: 마그네슘은 항생제, 고혈압 약, 이뇨제, 무릎 및 골다공증 약물과 같은 일부 약물과 상호 작용할 수 있습니다..

 

일반적으로 균형 잡힌 식단을 통해 필요한 양의 마그네슘을 섭취하는 것이 가장 좋습니다. 그러나 특정 상황에서는 보충제가 필요할 수 있으므로, 보충제를 시작하기 전에 의사 또는 건강 전문가와 상담하는 것이 좋습니다. 마그네슘은 섭취량, 섭취 형태, 개인의 건강 상태 등 여러 요인에 따라 다를 수 있습니다. 적절한 양의 마그네슘을 섭취하면 여러 긍정적인 효과를 기대할 수 있으나, 과다 섭취하거나 특정 건강 문제가 있는 경우 부작용이 발생할 수 있습니다.