Sloučeniny hořčíku

Hydrid hořečnatý MgH₂ je pevná látka (světle šedá, krystaluje v rutilové mřížce, hořčík v ní má koordinační číslo šest, vodík tři) vznikající za vyššího tlaku přímou reakcí prvků. Předpokládá se v něm přechodný typ vazeb mezi elektronově deficitními a iontovými.

Acetylid hořečnatý MgC₂ se připravuje působením acetylenu na hořčík při 500 °C. Vodou se rozkládá na acetylen a hydroxid hořečnatý. Karbid hořečnatý Mg₂C₃ vzniká při vyšších teplotách působením acetylenu nebo methanu na kov. Reakcí s vodou poskytuje propin (allylen) C₃H₄.

Borid MgB₂ a nitrid hořečnatý Mg₃N₂ (také sulfid hořečnatý MgS), které vznikají přímou reakcí prvků při vyšších teplotách, jsou pevnými, vodou se rozkládajícími látkami.

Oxid hořečnatý MgO (b. t. 2800 °C, nejvyšší ve 2. skupině) je pevná bílá látka se strukturou chloridu sodného (koordinační číslo hořčíku i kyslíku je šest).

[Zobrazit video]

Oxid hořečnatý lze připravit i spalováním hořčíku na vzduchu. Při hoření však vzniká i jisté množství nitridu hořečnatého.

Efektivní náboje na iontech hořčíku a kyslíku jsou pouze +1 a -1 a vazebné poměry proto nelze popsat v rámci teorie polárních kovalentních vazeb (vysvětlují se obvykle v rámci teorie polarizace iontů), protože hořčík má ve valenční sféře k dispozici pouze čtyři orbitaly s vhodnou energií. Oxid hořečnatý připravený rozkladem jiných sloučenin při nižších teplotách (300-600 °C) je jemný prášek pomalu reagující s vodou za tvorby hydroxidu hořečnatého. Krystalický oxid hořečnatý s vodou nereaguje. S řadou oxidů kovů v oxidačním stupni +III tvoří podvojné oxidy (spinely) MgM₂^IIIO₄. Používá se jako žáruvzdorný vyzdívkový materiál do metalurgických pecí (je výborný vodič tepla a současně dobrý elektrický isolátor). Peroxid hořečnatý MgO₂ se strukturou pyritu lze připravit v kapalném amoniaku, ve vodném prostředí vznikají jeho peroxohydráty.

Halogenidy hořečnaté existují v bezvodé i hydratované formě a podobají se halogenidům prvků alkalických zemin. Fluorid hořečnatý MgF₂ (se strukturou rutilu) je ve vodě nerozpustný, ostatní halogenidy (mající vrstevnatou strukturou chloridu nebo jodidu kademnatého) jsou ve vodě dobře rozpustné a krystalují z ní jako hydráty (chlorid jako doddeka-, okta-, hexa- nebo tetrahydrát, bromid jako nona-, hexa nebo tetrahydrát a jodid jako deka-, okta- nebo hexahydrát). Sklon k tvorbě fluorokomplexů je u hořčíku menší než u beryllia (v pevném stavu je znám K₂MgF₄ se strukturou perowskitu, ale v roztoku nejsou anionty [MgF₄]²⁻ schopny existence; jde tedy o podvojný fluorid didraselno-hořečnatý a nikoliv o sůl komplexního aniontu). Podvojné soli typů M^I₂MgX₄ a M^IMgX₃ jsou známy i s ostatními halogenidy. Účinkem vodní páry na chlorid hořečnatý vzniká Mg(OH)Cl s vrstevnatou strukturou (analogickou MgCl₂). Smísením práškového oxidu hořečnatého s roztokem chloridu hořečnatého se tvoří Mg₂(OH)₃Cl.4H₂O(tzv. Sorelova maltovina, která tuhne na tvrdou leštitelnou látku a s náplní dřevěných pilin se používá ve stavebnictví pod názvem xylolit).

Slabý neamfoterní hydroxid hořečnatý Mg(OH)₂ je bílá, ve vodě nerozpustná látka s vrstevnatou strukturou (typ jodidu kademnatého s koordinačním číslem hořčíku šest). Připravuje se srážením roztoků hořečnatých solí hydroxidy alkalických kovů, v přírodě se nachází jako minerál brucit.

[Zobrazit video]

Hořící hořčík reaguje s vodní parou za vzniku hydroxidu hořečnatého.

Uhličitan hořečnatý MgCO₃ je znám bezvodý (magnezit) i jako tri- a pentahydrát (existují i hydroxidouhličitany hořečnaté). Hydrogenuhličitan hořečnatý Mg(HCO₃)₂ existuje, podobně jako hydrogenuhličitan vápenatý, jen ve vodném roztoku v přítomnosti nadbytku oxidu uhličitého. Dusičnan hořečnatý Mg(NO₃)₂ (krystaluje jako di- nebo nonahydrát) je ve vodě rozpustný, na vzduchu rozplývavý. Z fosforečnanů hořečnatých je analyticky významný nepatrně rozpustný fosforečnan hořečnatoamonný NH₄MgPO₄.6H₂O, který lze termicky převést na difosforečnan hořečnatý Mg₂P₂O₇ (ten je vhodný pro vážkové kvantitativní stanovení hořčíku nebo fosforečnanů). Síran hořečnatý MgSO₄ je dobře rozpustný ve vodě a tvoří řadu hydrátů (dodeka-, hepta-, hexa-, penta-, tetra-, di- a monohydrát), z nichž je nejběžnější heptahydrát (hořká sůl, podle jejíž chuti dostal prvek svůj český název). Chloristan hořečnatý Mg(ClO₄)₂ krystaluje jako hexa-, tetra- nebo dihydrát. Bezvodá sůl, kterou lze připravit termickou dehydratací hydrátů za sníženého tlaku, je stejně účinný sušící prostředek jako oxid fosforečný (navíc je regenerovatelný).

Hořčík tvoří stechiometricky i strukturně analogické dialkylderiváty jako beryllium. Průmyslově se získávají reakcí alkenů s hydridem hořečnatým nebo hořčíkem za přítomnosti vodíku

Za nejvýznamnější organokovové sloučeniny hořčíku jsou považována Grignardova činidla RMgX (X = halogen) tvořící se působením alkyl- nebo arylhalogenidů na jodem aktivovaný (indukce jodem rozrušuje ochranou vrstvičku oxidu na povrchu kovu) kovový hořčík v prostředí bezvodého diethyletheru. V pevných Grignardových sloučeninách je hořčík koordinován tetraedricky (dvě koordinační místa v tetraedru zaujímají molekuly diethyletheru). V roztoku se předpokládá existence rovnováh typu

Grignardova činidla se používají k syntéze sloučenin s novými vazbami C-C

Analogicky lze připravit i sekundární a terciární alkoholy. Významná je rovněž možnost přípravy karboxylových kyselin z oxidu uhličitého

Z komplexů hořčíku mají největší význam chlorofyly (obsahují ligandy porfyrinového typu), které jsou v zelených rostlinách nezbytné pro fotosyntézu. Reakcí hořčíku s cyklopentadienem (500 °C) lze získat reaktivní komplex bis(cyklopentadienyl)hořečnatý [Mg(η⁵-C₅H₅)₂] strukturně analogický ferrocenu.