Magnésium
Le magnésium est un élément chimique avec le symbole Mg et le numéro atomique 12. C'est un solide clair et gris qui ressemble à une grande famille de cinq éléments de la deuxième colonne (Groupe 2, ou métaux de base alcalin) de la table périodique : ils ont tous la même configuration électronique dans leur couche électronique externe, produisant une structure cristalline similaire. Le magnésium est le neuvième élément le plus abondant dans l'univers.
Identité
- Masse atomique
- [24.304, 24.307] u
- Catégorie
- Métaux alcalino-terreux
- Groupe
- 2
- Période
- 3
- Bloc
- s
- États d'oxydation
- +2
- État physique (à 25 °C)
- Solide
- Apparence
- solide gris brillant
Structure électronique
- Configuration électronique
- 1s2 2s2 2p6 3s2
- Configuration abrégée
- [Ne] 3s2
- Électrons par couche
- 2, 8, 2
- Électronégativité (Pauling)
- 1.31
- Affinité électronique
- -40 kJ/mol
- 1ʳᵉ énergie d'ionisation
- 738 kJ/mol
- Énergies d'ionisation
- 738 · 1451 · 7733 · 10543 · 13630… kJ/mol
Propriétés physiques
- Point de fusion
- 649.9 °C (923 K)
- Point d'ébullition
- 1089.8 °C (1363 K)
- Densité
- 1.738 g/cm³
- Capacité thermique molaire
- 24.9 J/(mol·K)
Comportement chimique de l'magnésium
Le magnésium possède deux électrons de valence ([Ne] 3s2) qu'il cède facilement pour atteindre la configuration électronique stable du néon : il adopte presque toujours l'état d'oxydation +2 dans les liaisons ioniques ou polaires, avec une faible électronégativité (1.31). Il est moins réactif que les métaux alcalins, car sa deuxième énergie d'ionisation est plus élevée et qu'il est protégé par une couche d'oxyde. Cependant, une fois la combustion amorcée, il brûle avec une flamme éblouissante. Son petit cation fortement hydraté (Mg2+) est présent dans la chlorophylle et dans des centaines d'enzymes.
Réactivité
2 Mg + O₂ → 2 MgO
Il brûle dans l'air avec une flamme blanche éblouissante (environ 3,100 C), en produisant de l'oxyde de magnésium. La lumière est si intense qu'elle a été utilisée dans les flashes photographiques et les fusées éclairantes ; la regarder directement peut endommager la vue.
Mg + 2 H₂O → Mg(OH)₂ + H₂
Avec de l'eau froide, il réagit lentement en raison de sa couche protectrice d'oxyde, mais avec de la vapeur d'eau ou de l'eau chaude, il forme de l'hydroxyde et libère de l'hydrogène. L'eau n'éteint pas un feu de magnésium : elle l'alimente.
3 Mg + N₂ → Mg₃N₂
Chauffé dans l'azote, il forme du nitrure de magnésium, une réaction que peu de métaux peuvent réaliser compte tenu de la solidité de la triple liaison N≡N. Au contact de l'eau, le nitrure libère de l'ammoniac.
2 Mg + CO₂ → 2 MgO + C
Il brûle même dans le dioxyde de carbone, dont il capte l'oxygène en laissant du carbone. Les extincteurs au CO2 sont donc interdits pour les feux de magnésium : seul du sable sec ou une poudre spéciale convient.
Composés notables
| Composé | Formule | Utilisation ou importance |
|---|---|---|
| Oxyde de magnésium | MgO | Matériaux réfractaires pour fours, antiacides et ciment |
| Sulfate de magnésium | MgSO₄ | Sels d'Epsom, engrais et médecine |
| Hydroxyde de magnésium | Mg(OH)₂ | Antiacide (lait de magnésie) et retardateur de flamme |
| Carbonate de magnésium | MgCO₃ | Magnésite, magnésie utilisée dans le sport et matériaux ignifuges |
| Chlorophylle a | C₅₅H₇₂MgN₄O₅ | Pigment photosynthétique présent chez toutes les plantes |
Distribution de la couche électronique
Afficher dans le générateur d'atomesIsotopes
Le magnésium naturel est constitué de trois isotopes stables : le magnésium-24 (24Mg, environ 79 %), le magnésium-25 (environ 10 %) et le magnésium-26 (environ 11 %), tous possédant douze protons. Le 26Mg, produit de désintégration de l'aluminium-26 aujourd'hui éteint, permet de dater la formation des premiers solides du Système solaire dans les météorites.
Occurrence et production
C'est le huitième élément le plus abondant de la croûte terrestre (environ 2.3 %) et le troisième élément dissous le plus abondant dans l'eau de mer (1,300 ppm). Il est présent dans la dolomite, la magnésite, l'olivine et la carnallite, ainsi que sous forme de Mg2+ dans l'eau de mer. Il est obtenu par électrolyse du chlorure fondu ou par réduction thermique (procédé Pidgeon), et de plus en plus à partir de l'eau de mer.
Histoire et origine du nom
Joseph Black a distingué la magnésie de la chaux en 1755, et Humphry Davy a isolé le métal par électrolyse en 1808. Son nom vient de Magnésie, une région grecque riche en magnésite. Sa flamme éblouissante en a fait une vedette de la photographie au XIXe siècle et des bombes incendiaires pendant les guerres mondiales.
Applications et importance de l'magnésium
Utilisations de l'élément
Allié à l'aluminium, il forme des métaux ultralégers utilisés pour les jantes, les boîtiers d'ordinateurs portables, les vélos et les pièces d'avion. Il brûle dans les fusées éclairantes, les flashes et les pièces pyrotechniques, et sert de désoxydant pour l'acier et le titane en métallurgie.
Utilisations de ses composés
Le lait de magnésie soulage l'acidité gastrique ; les sels d'Epsom détendent les muscles et fertilisent les sols ; la magnésite sert à revêtir les fours ; le magnésium de la chlorophylle capte la lumière solaire.
Santé, sécurité et environnement
Rôle biologique
Il est essentiel à la vie : la chlorophylle contient un atome de magnésium en son centre, et des centaines d'enzymes ainsi que les muscles ont besoin de Mg2+. Les fruits à coque, les légumineuses et les légumes verts en apportent ; une carence peut provoquer des crampes.
Sécurité
Le métal solide est sans danger dans des conditions normales, mais la poudre et les copeaux issus de l'usinage s'enflamment facilement et brûlent à des températures extrêmes ; l'eau et le CO2 alimentent le feu. Seuls du sable sec ou des poudres spéciales de classe D conviennent.
Environnement
Abondant et recyclable, il présente une faible toxicité. Sa production par électrolyse consomme beaucoup d'énergie, mais les alliages légers permettent d'économiser du carburant dans les transports.
Questions fréquentes sur l' Magnésium
Pourquoi le magnésium brûle-t-il en produisant une lumière aussi éblouissante ?
Sa combustion libère une énorme quantité d'énergie à environ 3,100 C et, à cette température, l'oxyde incandescent émet une lumière blanche intense riche en ultraviolets. Avant l'apparition du flash électrique, les photographes brûlaient des rubans de magnésium pour réaliser des portraits. Le regarder directement peut endommager la rétine.
Quel est le lien entre le magnésium et les plantes ?
Il est fondamental : chaque molécule de chlorophylle contient un atome de magnésium en son centre, qui permet de capter la lumière solaire pour la photosynthèse. Sans magnésium disponible dans le sol, les feuilles jaunissent et la plante dépérit. Les engrais en apportent comme nutriment secondaire. Chaque bouchée de végétal vert doit donc quelque chose au Mg2+.
Pourquoi utilise-t-on le magnésium pour fabriquer des jantes et des ordinateurs portables ?
Parce que ses alliages comptent parmi les alliages structurels les plus légers : ils sont 35 % plus légers que l'aluminium pour une résistance comparable. Une masse réduite signifie une consommation moindre pour les voitures et les avions, ainsi que des ordinateurs portables plus faciles à transporter. L'astuce consiste à l'allier à l'aluminium ou au zinc, qui limitent la corrosion.
L'eau de mer pourrait-elle nous fournir du magnésium en quantité illimitée ?
Presque : chaque litre d'eau de mer contient 1.3 gramme de magnésium, et des installations industrielles l'extraient déjà en faisant précipiter l'hydroxyde avec de la chaux. Le principal obstacle est le coût énergétique, et non la disponibilité géologique : aujourd'hui, l'extraction de la dolomite est moins chère. Si l'énergie devient moins coûteuse, la mer pourrait devenir une source majeure de magnésium à l'avenir.
Pourquoi ne faut-il pas éteindre un feu de magnésium avec de l'eau ?
Parce que le magnésium porté au rouge décompose l'eau en hydrogène, qui brûle à son tour, et réduit le CO2 en produisant du carbone tout en captant l'oxygène nécessaire à la combustion. Verser de l'eau revient donc à alimenter le feu. Seuls du sable sec, qui étouffe les flammes, ou des poudres spéciales de classe D conviennent.
Les compléments de magnésium aident-ils à prévenir les crampes ?
Seulement en cas de carence : le magnésium régule la contraction musculaire et son manque peut favoriser les crampes, notamment chez les sportifs. Cependant, lorsque les taux sont normaux, un apport supplémentaire n'améliore pas les performances et un excès peut provoquer des diarrhées. Les bananes, les fruits à coque, les légumineuses et les céréales complètes suffisent généralement à couvrir les besoins.
Que sont les sels d'Epsom ?
Il s'agit de sulfate de magnésium hydraté, découvert dans les sources d'Epsom, en Angleterre. Cette poudre amère est utilisée depuis le XVIIe siècle comme purgatif, dans les bains chauds pour détendre les muscles et comme engrais. En médecine, le sulfate de magnésium est administré par injection contre la prééclampsie et certaines arythmies. Un remède classique dont la chimie moderne a confirmé certaines utilisations.
Principales sources consultées : PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Dernière révision : novembre 2026.