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Ihr Fachportal rund um Magnesium

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Magnesium ist ein Erdkalimetall und gehört zu den chemischen Elementen. Im Periodensystem der Elemente trägt es die Ordnungszahl 12 und ist dort in der in der zweiten Hauptgruppe zu finden. Gleichzeitig gehört Magnesium zu den zehn am häufigsten in der Erdkruste vorkommenden Elementen und ist sowohl in (vor allem grünen) Pflanzen sowie in vielen Mineralen enthalten.

Geschichte

Die Wissenschaft ist sich nicht ganz darüber einig, woher der Begriff Magnesium ursprünglich stammt. Mancher geht davon aus, dass der Begriff vom altgriechischen „μαγνησία λίθος“ abstamme, was ins Deutsche übersetzt für „Magnesia Stein“ bzw. „Magnetstein“ steht. Es gibt aber auch zwei Städte namens Magnisia bzw. Magnesia. Die Erstgenannte befindet sich im östlichen Griechenland, von der zweiten sind nur noch Ruinen erhalten, sie liegen im westlichen Teil der heutigen Türkei nahe des Mittelmeeres . Etymologisch anzunehmen ist eine Ableitung der Städtenamen, aber auch des chemischen Elements, vom Begriff Magnet.

Schon viele Jahrhunderte bevor man elementares Magnesium herstellen konnte wurden Magnesiumverbindungen bereits verwendet. Hierbei gilt es aber zwischen Magnesia alba - dem Magnesiumcarbonat - und dem allgemein gebräuchlichen Begriff Magnesia, der eigentlich für Magnesiumoxid steht, zu unterscheiden.

Erst Mitte des 18. Jahrhunderts wurden Magnesiumverbindungen systematischen Untersuchungen unterzogen. So erkannte beispielsweise ein schottischer Chemiker namens Joseph Black den Unterschied zwischen Magnesium alba (Magnesiumcarbonat) und Kalk (Calciumcarbonat). Anfang des 19. Jahrhunderts gewann der Wissenschaftler Sir Humphry Davy Magnesium, indem er das Verfahren der Elektrolyse nutzte und dabei angefeuchtetes Magnesiumhydroxid nutzte. Mit Hilfe einer Voltaschen Säule gewann er damit aber kein reines Magnesium, sondern Amalgam. Dieses Material dürfte den meisten unter Ihnen als Zahnfüllmaterial bekannt sein. Mit der Entstehung von Amalgam konnte der Wissenschaftler nachweisen, dass Magnesia das Oxid eines bis dahin nicht bekannten Metalls ist, welches er damals Magnium nannte.

Die Herstellung reinen Magnesiums gelang zum ersten Mal im Jahr 1828 einem Chemiker namens Antoine Bussy, der dafür Magnesiumchlorid und Kalium verwendete. Fünf Jahre später wurde das erste reine Magnesium durch Elektrolyse geschmolzenen Magnesiumchlorids hergestellt. Im Jahr 1852 wiederum entwickelte er deutsche Chemiker Robert Wilhelm Bunsen eine Elektrolysezelle, die die Herstellung größerer Magnesiummengen ermöglichte, welche aus geschmolzenem und zugleich wasserfreiem Magnesiumchlorid gewonnen wurden. Dieses Verfahren wird auch heute noch bei der Magnesiumgewinnung bevorzugt. Herr Bunsen hat im Übrigen auch den nach ihm benannten Bunsenbrenner entwickelt, der vielen zumindest aus dem Chemieunterricht noch bekannt sein dürfte.

Mit der technischen Herstellung des Magnesiums begann man 1857. Damals wurde der sogenannte Deville-Caron-Prozess entwickelt. Auch danach wurden noch weitere Verfahren zur technischen Herstellung getestet. Durch Schwierigkeiten bei der Fabrikation wurde die technische Herstellung aber schnell als unwirtschaftlich angesehen.

Wo wird Magnesium abgebaut - Wo kommt es vor?

Wie bereits zu Beginn erwähnt, kommt Magnesium sowohl in Pflanzen als auch in Mineralien vor. Als reines chemisches Element ist es in der Natur nicht vorzufinden. Als Mineral findet man es hauptsächlich in Form von Silicaten, Carbonaten, Sulfaten und Choriden in der Natur. Zu den wichtigsten Mineralien, die Magnesium enthalten, gehören Dolomit, Magnesit, Enstatit, Olivin und Kieserit. In geringerer Menge ist es auch in Serpentin, Sepiolith, Talk, Schönit, Spinell und Camallit enthalten. Abgebaut werden diese Mineralien in Steinbrüchen, Tagebauen oder unter Tage. Bei der Suche und der Ausbeutung dieser Lagerstätten gilt es, zahlreiche gesetzliche Vorgaben zu beachten, die sich von Land zu Land unterscheiden.

Bei der Berechnung der Wasserhärte ist der Anteil von Calcium und Magnesium entscheidend. Meerwasser enthält beispielsweise mehr als 1 kg/m³ Magnesium und Calcium.

Die Gewinnung von Magnesium

Zur Gewinnung von Magnesium greift man hauptsächlich auf zwei Verfahren zurück - die Schmelzflusselektrolyse und die thermische Reduktion (sogenannte Pidgeon-Prozess).

Bei der Schmelzflusselektrolyse werden Downs-Zellen eingesetzt, die aus großen Trögen aus Eisen bestehen, welche von unten erwärmt werden. Graphitstäbe dienen dabei als Anoden. Die Graphitstäbe werden von oben eingelassen und sind an der Spitze von einer ringförmigen Katode ummantelt. Auf der Salzschmelze sammelt sich das Magnesium und kann dann abgeschöpft werden. Im oberen Teil der Zelle sammelt sich das durch das Verfahren entstehende Chlorgas, welches dann zur Herstellung von Magnesiumchlorid genutzt wird.

Bei der zweiten Methode handelt es sich um eine thermische Reduktion von Magnesiumoxid, die auch als Pidgeon-Prozess bezeichnet wird. Hier wird in einen Behälter, der aus Chrom-Nickel-Stahl besteht, sowohl gebrannter Dolomit, Schwerspat sowie ein Reduktionsmittel eingefüllt. Zu diesen Reduktionsmitteln gehört beispielsweise Ferrosilicium. Anschließend wird das entstehende Gas abgepumpt und auf 1160 Grad erhitzt. Am wassergekühlten Kopfstutzen, der sich außerhalb des Ofens befindet, kondensiert das dampfförmige Magnesium, das später durch Vakuumdestillation weiter gereinigt wird.

Vor allem in China wird hauptsächlich auf den Pidgeon-Prozess zurückgegriffen. Dies ist insofern bemerkenswert, da in diesem Land knapp 90 Prozent des weltweit verarbeiteten Magnesiums produziert wird. Im Jahr 2015 waren dies etwa 800.000 Tonnen Magnesiummetall. Der Abstand zu den im Ranking zweit- bis viertplatzierten Ländern Russland, Israel und Kasachstan ist enorm.

Welche Eigenschaften hat Magnesium?

Reines Magnesisum (Mg) besitzt nur eine geringe Härte und Festigkeit. Gelangt das Metall an die Luft, überzieht es sich mit einer nicht vollständig deckenden Oxidschicht. Der Grund für die nicht vollständige Deckung ist, dass Magnesiumoxid ein geringeres Molvolumen besitzt als reines Magnesium. Dünne Bänder oder Folien, die mit Magnesium versetzt sind, sind leicht entzündlich, bei einem Brand entsteht eine sehr helle weiße Flamme. Bei der Verbrennung entstehen Magnesiumoxid und Magnesiumnitrid. Magnesiumpulver, welches gerade frisch hergestellt wurde, kann sich vor allem bei höheren (Außen-)Temperaturen selbst erwärmen und entzünden. Gleichzeitig kann es bei Schmelztemperaturen zu gefährlichen Reaktionen kommen. In vielen Oxiden - beispielsweise Kohlenstoffmonoxid und Stickoxid - verbrennt das Mg ebenfalls.

Zu den wichtigen Eigenschaften gehört auch, das Magnesium und seine Legierungen wesentlich leichter sind als beispielsweise Aluminium. Deshalb sind sie für den Leichtbau besonders gut geeignet.

Kommt Magnesium mit Wasser in Berührung, entsteht ein Überzug aus Magnesiumhydroxid. Dieser Überzug führt dazu, dass die Reaktion nahezu vollständig zum Erliegen kommt. Dieser Prozess wird auch als Passivierung bezeichnet. Gelöst werden kann die Hydroxidschicht mit schwachen Säuren. Ohne Passivierung entsteht eine heftige exotherme Reaktion. So kann sich beispielsweise das Metall mit Wasserstoff verbinden und ein explosionsfähiges Gemisch erzeugen.

Im Vergleich zu Aluminium ist Magnesium gegen Fluorwasserstoffsäure und Basen ziemlich beständig, was an der geringen Löslichkeit des Überzugs aus Magnesiumfluorid liegt.

Magnesiumlegierungen zeichnen sich unter anderem durch eine hohe Dämpfung aus. Bei einer Schwingungsbelastung kommt es deshalb zu einer geringeren Vibration und auch zu deutlich niedrigeren Geräuschemissionen.

Wie weist man Magnesium nach?

Es gibt einige Methoden, Magnesium nachzuweisen. Am besten gelingt dies mit Magneson II, Chinalizarin, Titangelb und Phosphatsalz-Lösungen.

  • Magneson II

Nutzt man Magneson II (4-(4-Nitrophenylazo)-l-naphthol, so gilt es vorab, die Ursubstanz in Wasser zu lösen und dieses dann alkalisch werden zu lassen. Ist dies geschehen, werden ein paar Tropfen des Azofarbstoffs Magneson II hinzugegeben. Enthält die Flüssigkeit Magnesium-Ionen, kommt es daraufhin zur Bildung eines dunkelblauen Farblacks.

  • Chinalizarin

Soll der Nachweis mit Chinalizarin erfolgen, wird ebenfalls eine saure Probelösung geschaffen, der dann zwei Tropfen der Farbstofflösung hinzugefügt werden. Im nächsten Schritt wird dann wiederum verdünnte Natronlauge hinzufügt, bis es zu einer basischen Reaktion kommt. Tritt dann eine blaue Färbung oder Fällung auf, konnte Magnesium nachgewiesen werden.

  • Titangelb

Auch hier wird die Ursubstanz in Wasser aufgelöst, sodann aber angesäuert. Im Anschluss daran wird ein Tropfen Titangelb-Lösung hinzugegeben und die Flüssigkeit sodann mit verdünnter Natronlauge ebenfalls alkalisch gemacht. Ist Magnesium vorhanden, zeigt sich ein hellroter Niederschlag.

  • Phosphatsalz-Lösungen

Eine weitere Möglichkeit, Magnesiumsalze nachzuweisen, sind Niederschläge mit Phosphatsalz-Lösungen. Diese schwermetallfreie und zugleich mit Ammoniak und Ammoniumchlorid versetzte Probelösung wird mit Dinatriumhydrogenphosphatlösung versetzt. Dadurch kommt es zu einer weißen, säurelöslichen Trübung durch Magnesiumammoniumphosphat. Somit ist auch hier der Nachweis von Magnesium erbracht.

Verwendungsbereiche

Metallisches Magnesium wird als Magnesiumpulver in Brandsätzen, -bomben und Leuchtmunition verwendet, ist aber auch Zusatz in Feuersteinen, die in jedem Feuerzeug zu finden sind. Magnesiumstäbe dienen oft als sogenannte Opferanoden, die dafür sorgen, dass edlere Metalle vor Korrosion geschützt sind.

In der Metallurgie wird Magnesium sehr oft eingesetzt. So ist es unter anderem

  • ein Reduktionsmittel zur Gewinnung von Titan, Uran, Kupfer, Chrom, Nickel und Zirconium,
  • Bestandteil von Aluminiumlegierungen,
  • als Magnesiumgranulat für die Entschwefelung von Stahl und Eisen nutzbar,
  • Basis genormter Leichtlegierungen (u.a. in der Automobil- und Luftfahrtindustrie) und
  • als Brennstoff für Fackeln verwendbar, wenn diese unter Wasser brennen sollen.

In der organischen Chemie nutzt man Magnesium zur Herstellung von sogenannten Grignard-Verbindungen. Bei diesen Verbindungen handelt es sich um eine metallorganische Reagenz zwischen einem Alkylhalogenid oder einem Arylhalogenid mit metallischem Magnesium unter Anwesenheit eines Lösungsmittels.

Da Magnesium leicht entzündlich ist, kann es auch als Feuerzeug verwendet werden. Das ist beispielsweise bei den sogenannten Fire Starter Kits der Fall. Das Verfahren ähnelt dabei durchaus der steinzeitlichen Prozedur des Feuerentzündens mittels Magnesiumspänen, die zuvor von Magnesiumblöcken abgerieben und dann zum Brennmaterial gegeben wurden. An der Rückseite des Feuersteins wurde dann - beispielsweise mit der Messerrückseite - geschabt. Der so entstehende Funkenflug sollten die Magnesiumspäne entzünden.

Magnesiumlegierungen sind wesentlich leichter als Aluminium bzw. dessen Legierungen. Während Magnesiumlegierungen nur eine Dichte von 1,75 g/cm³ aufweisen, liegt diese bei Aluminiumlegierungen bei etwa 2,75 g/m³. Des Weiteren ist der Schmelzbereich von Magnesiumlegierungen deutlich niedriger, er liegt zwischen 430 und 630 Grad Celsius. Durch das geringere Gewicht können Magnesiumlegierungen im Leichtbau eingesetzt werden. In Kraftfahrzeugen werden unter anderem Gehäuseteile und Felgen aus Magnesiumlegierungen hergestellt. Auch in der Luftfahrt werden Legierungen mit Magnesium eingesetzt, sorgen sie doch für eine deutliche Gewichtseinsparung und eine bessere Kosteneffizienz.

Das Getriebegehäuse des VW Käfers wurde beispielsweise aus einer Mg-Si-Legierung hergestellt. Mittlerweile bestehen aber auch Motoren bzw. Motorblöcke, Felgen, Profile, Türen, Gehäuse, der Kofferraumdeckel, der Handbremshebel und die Motorhaube vielfach aus Magnesiumlegierungen, da die Vibration und die Geräuschemission dieses Materials unter Schwingungsbelastung geringer ausfällt als bei anderen Materialien.

Ende des 20. Jahrhunderts wurden dann Magnesium-Lithium-Legierungen entwickelt, die noch weniger wiegen.

In der Medizin kommt Magnesium ebenfalls vermehrt zum Einsatz. So wird beispielsweise daran geforscht, Magnesiumwerkstoffe als resorbierbares Implantatmaterial einzusetzen, welches sich mit der Zeit auflösen soll. Dadurch entfiele eine zweite OP zur Implantatentnahme. Des Weiteren wird Magnesium als  Nahrungsergänzungsmittel in Tablettenform angeboten.

Magnesiumoxid und Magnesiumcarbonat werden als Düngemittel für die Kalkung von Grün- und Ackerflächen verwendet. So wird der Boden-pH-Wert angehoben und zugleich gewährleistet, das weitere Nährstoffe besser verfügbar sind. Magnesiumphosphat und Magnesiumnitrat werden als Mehrnährstoffdünger genutzt.

Magnesium ist in vielen Pflanzen und somit auch in Lebensmitteln enthalten. Das Element gehört zu den essentiellen Stoffen, die für alle Lebewesen und Organismen unentbehrlich sind. So sind beispielsweise im Blattgrün von Pflanzen ungefähr 2 Prozent Magnesium enthalten. Kommt es zu einem Magnesiummangel, tritt genau wie bei einem Lichtmangel eine Vergeilung der Pflanzen ein. Da der menschliche Körper Magnesium nicht selbst herstellen kann, muss es ihm in ausreichendem Maße zugeführt werden, wenn möglich komplett über Lebensmittel wie beispielsweise grüne Gemüsesorten, Vollkornprodukte und Fleisch. Ein stetiger Magnesiummangel sollte vermieden werden, kann dieser doch ernste gesundheitliche Konsequenzen haben.

Was sind Magnesiumlegierungen? Wo kommen sie zum Einsatz?

Zuerst einmal gilt es zu klären, was generell unter einer Legierung zu verstehen ist. Dabei handelt es sich um ein Stoffsystem, welches metallische Eigenschaften aufweist und aus zwei oder mehr Komponenten besteht. Zumindest bei einer dieser Komponenten muss es sich um ein Metall handeln. Bei zwei Komponenten spricht man von binären Legierungen, bei drei von temären und bei vier Komponenten von quaternären Legierungen. Die Komponente, die den größten Anteil stellt, wird als Grundmetall angesehen, welches die Bezeichnung der Legierung bestimmt. Bei den anderen Komponenten handelt es sich dann um Zusätze. Nahezu alle metallischen Werkstoffe sind Legierungen, gleichzeitig finden sich aber auch fast alle Metalle als Bestandteile von Legierungen wieder.

Zu den nichtmetallischen Zusätzen gehören beispielsweise Kohlenstoff, der unter anderem in Stahl vorkommt, Silicium, Bor sowie Phosphor. Hinsichtlich der Struktur unterscheidet man zwischen homogenen Legierungen, deren Komponenten im festen Zustand gemischt werden, intermetallischen Verbindungen, welche sich bei bestimmten Mengenverhältnissen bilden und heterogenen Legierungen. Letztgenannte bestehen aus zwei oder mehreren Phasen, die in ihrer Zusammensetzung und Struktur differieren. Die meisten Legierungen entsprechen keinem der drei Fälle, bei ihnen handelt es sich um Zwischenzustände. Für die Analyse und Charakterisierung setzt man auf die Spektral-, die Röntgen- und die Thermostrukturanalyse sowie auf die Licht- und Elektronenmikroskopie.

Durch das Legieren ist es möglich, die Eigenschaften des Grundmetalls wesentlich zu verändern, was vor allem für den Einsatz in der Praxis von großem Vorteil ist. So lässt sich unter anderem die mechanische Festigkeit, die elektrische und die Wärmeleitfähigkeit sowie die Korrosionsbeständigkeit zum Positiven verändern.

Bei Magnesiumlegierungen ist Magnesium die Grundkomponente. Zu den weiteren Komponenten gehören häufig Aluminium, Mangan, Kupfer, Zink, Zirconium und Silicium. Gegenüber dem reinen Magnesium zeichnen sich diese Legierungen durch eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit und weitere verbesserte mechanische Eigenschaften aus. Magnesiumlegierungen, die 90 bis 95 Prozent des Grundelementes enthalten, gelten als Elektronmetalle. Diese verfügen über geringe Dichte von ca. 1,8 g/cm³ und lassen sich gut verarbeiten, weshalb diese Legierungen sehr gern als Konstruktionsmaterial eingesetzt werden, wenn es auf hohe Festigkeit und eine möglichst geringe Masse ankommt.

Zu den Einsatzgebieten der Magnesiumlegierungen gehören unter anderem der Fahrzeugbau, die Raumfahrt inklusive Raketenbau, die Flugzeugindustrie, der Geräte- und der Büromaschinenbau.

Welche Verbindungen gibt es?

Es gibt zahlreiche Magnesiumverbindungen. Zu den wichtigsten Verbindungen zählen sicher die Oxide und Hydroxide. Zu dieser Gruppe gehören

  • Totgebranntes Magnesiumoxid MgO, das auch als Magnesia bezeichnet und zur Auskleidung von Hochtemperaturanlagen - zu denen unter anderem Schmelzöfen und Gießpfannen gehören - verwendet wird,
  • Magnesiumhydroxid Mg(OH)2, welches unter anderem im Arzneimittel Antazidum enthalten ist, das zur Bindung überschüssiger Magensäure eingesetzt wird, und
  • Magnesiumperoxid MgO2.

Zur Gruppe der Halogeniden gehören

  • Magnesiumbromid MgBr2, das unter anderem zur Herstellung von Brom aus bromhaltigen Laugen dient,
  • Magnesiumchlorid MgCl2, dieses dient unter anderem der Gewinnung des elementaren Magnesiums bei der Schmelzflusselektrolyse, findet Verwendung in Estrichzementen, wird in der Lebensmitteltechnik als Säureregulator, Geschmacksverstärker, Trägerstoff und Trennmittel eingesetzt und trägt als  Lebensmittelzusatzstoff die europäische Kennziffer E 511,
  • Magnesiumfluorid MgF, welches in der Metallurgie, in der optischen Industrie zum Entspiegeln von Brillengläsern, als Zusatz zu Keramiken und als Katalysator in der Chemieindustrie zum Einsatz kommt, und
  • Magnesiumiodid Mgl2, das sich mit Wasser zu Hydraten verbindet sowie bei der Zufuhr von Luft zu elementarem Iod, Wasser und Magnesiumhydroxid zerfällt.

Salz von Sauerstoffsäuren

Hier existieren unter anderem folgende Verbindungen, die Magnesium enthalten:

  • Magnesiumammoniumphosphat Mg(NH4)PO4,
  • Magnesiumcarbonat MgCO3, dieses wird als Magnesia und Chalk bezeichnet und dient unter anderem der Verbesserung des Griffigkeit beim Turnen, Klettern, Gewichtheben und in der Leichtathletik, da es den Schweiß an den Händen aufsaugt,
  • Magnesiumhydrogenphosphat MgHPO4 · 3 H2O,
  • Magnesiumnitrat Mg(NO3)2,
  • Magnesiumperchlorat Mg(ClO4)2,
  • Magnesiumsulfat-Heptahydrat Mg(SO4) · 7 H2O, das als Mineral Epsomit bekannt ist und als Bittersalz Verwendung findet.

Bei Magnesiumorganylen handelt es sich um metallorganische Verbindungen, die eine Bindung zwischen Magnesium und Kohlenstoff besitzen. Eine besonders große Bedeutung kommt dabei den Grignardverbindungen zu. Untergeordnete Rollen spielen Alkenylmagnesiumhalogenide und binäre Magnesiumorganyle.

Verbindungen mit weiteren hauptgruppenzugehörigen Elementen

Zugleich bestehen noch Verbindungen zu anderen Hauptgruppenelementen, so unter anderem zu

  • Magnesiumcarbid Mg2C3,
  • Magnesiumdiborid MgB2,
  • Magnesiumhydrid MgH2,
  • Magnesiumnitrid Mg3N2 und
  • Magnesiumsulfid MgS.

Weitere Verbindungen sind Magnesiumcitrat, Magnesiumonoperoxyphthalat, Magnesiumstearat und Spinell MgAl2O4.

Magnesium und unser Körper

Magnesium ist für unseren Körper unverzichtbar, übernimmt es im Organismus doch wesentliche Aufgaben. Unser Körper selbst enthält nur etwa 20 g dieses Elements, deshalb muss ihm tagtäglich über die Nahrungsmittelkette eine ausreichende Menge zugeführt werden. Geschieht dies nicht, so kann der Magnesiummangel nicht nur zu Muskelkrämpfen, sondern auch zu Ruhelosigkeit, Reizbarkeit, Nervosität, Müdigkeit, Kopfschmerzen, Herzrhythmusstörungen und Depressionen führen. Wird hingegen über einen langen Zeitraum deutlich zu viel Magnesium zugeführt, können Nierenfunktionsstörungen und ebenfalls Erkrankungen des Herzens und des Nervensystems auftreten. Gerade deshalb ist es wichtig, die individuelle Menge Magnesium zu bestimmen, die der eigene Körper benötigt. Bei der Festlegung Ihres individuellen Magnesiumbedarfs kann Ihnen beispielsweise Ihr Hausarzt helfen. Auch spezielle Rechner, die auf Internetseiten zu finden sind, liefern erste Informationen über Ihren Magnesiumbedarf, aber auch über den Anteil des Elements in einzelnen Lebensmitteln.

Die Resorption des Magnesiums erfolgt zuerst im oberen Dünndarm, wird aber auch vom gesamten übrigen Verdauungstrakt vorgenommen. Ausgeschieden wird es über die Nieren.

Besonders wichtig ist Magnesium für das Elektrolytgleichgewicht und für das ausgeglichene Verhältnis zwischen An- und Entspannung der Muskulatur. Aber auch an anderen Stellen wird Magnesium dringend benötigt, um die Vitalität des Körpers aufrechtzuerhalten. Die wichtigsten Bereiche werden hier kurz zusammengefasst:

Vitalität der Muskeln

Magnesium ist für unsere Muskeln besonders wichtig, dient es doch als Gegenspieler von Calcium, von dem der Körper etwa 1.000 g enthält. Dazu muss man wissen, dass eine erhöhte Calciumkonzentration zu Verspannungen und Krämpfen der Muskulatur führen kann. Magnesium sorgt dann dafür, dass der Calciumeinstrom in die Muskelzellen reduziert wird und trägt so zur Entspannung der Muskulatur bei.

Elektrolytgleichgewicht

Das Elektrolytgleichgewicht wird durch Magnesium ebenfalls reguliert. Ist in den Zellen eine zu geringe Menge vorhanden, werden die Membrane für Kalium, Calcium und Natrium durchlässiger. Dies führt zu einer gesteigerten Erregbarkeit der Nervenzellen, was wiederum das Risiko von Muskelkrämpfen erhöht. Magnesium stabilisiert die Zellmembrane und verringert somit die Erregbarkeit der einzelnen Nervenzellen.

Energiestoffwechsel

Das Element hat auch Auswirkungen auf den Energiestoffwechsel. Hier aktiviert es das Adenosintriphosphat (ATP), welches auch als Kraftstoff der Zellen bezeichnet wird. Magnesium macht das ATP erst scharf, was wiederum der Muskelarbeit zugute kommt. Bei der Muskelarbeit wird viel Energie und natürlich auch ATP benötigt. Zugleich aktiviert Magnesium auch noch etwa 300 Enzyme.

Hier hilft Magnesium ebenfalls

Der Mineralstoff wird nicht nur für die Muskulatur benötigt, sondern ist auch in anderen Bereichen sehr nützlich. So trägt er unter anderem

  • zum Erhalt normaler Knochen und Zähne,
  • zur Verringerung der Müdigkeit,
  • zur Reduzierung von Erschöpfungszuständen und
  • zu einer normalen Funktion des Nervensystems

bei. Wissenschaftliche Untersuchungen haben auch nachgewiesen, dass Magnesium in Zusammenhang mit Migräne, Diabetes und dem prämenstruellen Syndrom (PMS) positive Wirkungen erzielt.

Welche Lebensmittel enthalten Magnesium?

Ungefähr 300 Proteinen dient Magnesium als Kofaktor. Dies gilt vor allem für ATP- sowie Nukleinsäure-bindende Enzyme. Je nach Alter und Geschlecht des Menschen wird eine tägliche Magnesiumzufuhr von 24 bis 400 mg/Tag empfohlen. Bei Jugendlichen und Erwachsenen sollte die Tageszufuhr entsprechend der Empfehlung der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) bei etwa 300 bis 400 mg liegen. Wer regelmäßig Sport treibt, öfter Alkohol trinkt oder schwanger ist bzw. stillt, hat einen höheren Magnesiumbedarf. Auch die Einnahme von Medikamenten kann zu einem höheren Magnesiumbedarf beitragen. Dies gilt vor allem für Entwässerungsmittel, Abführmittel, Magensäureblocker, Schilddrüsen-Medikamente (Thyroxin) und Diabetes-Medikamente. In diesen Fällen sollte die Zufuhr nach Rücksprache mit dem Hausarzt entsprechend erhöht werden. Dies ist natürlich nicht nur über das Essen selbst, sondern auch über Nahrungsergänzungsmittel bzw. Tabletten möglich, die diesen Wirkstoff enthalten.

Die Nationale Verzehrsstudie II des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft belegt, dass etwa ein Viertel aller Männer sowie ein Drittel aller Frauen zu wenig Magnesium zu sich nehmen. Bei den Mädchen in der Altersgruppe von 14 und 18 Jahren liegt der Anteil sogar bei 50 Prozent. Viele Schwangere und Stillende haben ebenfalls einen zu geringen Magnesiumspiegel.

Welche Lebensmittel enthalten viel Magnesium?

Besonders viel Magnesium ist in Vollkornprodukten enthalten. Gleichzeitig ist das Element in Mineral- und Leitungswasser zu finden, sofern bei Letzterem eine ausreichende Wasserhärte vorliegt. Leber, Geflügelfleisch, Fisch, Sesam, Sonnenblumen- und Kürbiskerne, Cashew- und Erdnüsse enthalten ebenfalls viel Magnesium. Gleiches gilt für Kartoffeln, Naturreis, Spinat, Brokkoli, Kohlrabi, Hülsenfrüchte, Mandeln, Bitter-Schokolade, diverses Beerenobst, Bananen, Orangen, Milch und Milchprodukte.


Welche Mengen sind 300 mg Magnesium gleichzusetzen?

Es ist oft gar nicht so einfach, den täglichen Magnesiumbedarf mit der Ernährung zuzuführen. Um eine Menge von 300 mg zu erreichen, müssten Sie tagtäglich entweder

  • 200 g Erdnüsse,
  • 6 Bananen,
  • 2 Tafeln Bitter-Schokolade,
  • 3 Portionen Pommes frites oder
  • 20 Brötchen

verzehren. Natürlich läuft es aber meist auf eine Kombination aus verschiedenen Lebensmitteln hinaus. Trotz alledem ist ein Wert von 300 mg bei Frauen bzw. 400 mg bei Männern kontinuierlich nicht so einfach zu erreichen, zumal es auch noch auf die Verarbeitung der Lebensmittel ankommt. Des Weiteren wurde festgestellt, dass kalorienreiche Speisen meist magnesiumreicher sind. Viele Menschen achten aber eher auf eine kalorienarme Kost. Hier kann es durchaus sinnvoll sein, Nahrungsergänzungsmittel mit Magnesium zu sich zu nehmen, um das körpereigene Depot wieder aufzufüllen.

Welche Gefahren gehen von Magnesium aus? Wie schützt man sich?

Zuerst einmal gilt es natürlich auch hier, zwischen der Verwendung von Magnesium als industriellen Werkstoff und als Bestandteil der Nahrung zu differenzieren.

Gefahren von elementarem Magnesium

Bei dem elementaren Magnesium, wie es beispielsweise in der Chemieindustrie, in der Metallverarbeitung etc. zum Einsatz kommt, hängt die Gefährlichkeit des Materials von der Temperatur und Teilchengröße ab. Kompaktes Magnesium, das Temperaturen ausgesetzt ist, welche unter dem Schmelzpunkt liegen, sind nahezu ungefährlich. Magnesiumspäne und -pulver hingegen ist leichtentzündlich. Letztere können aufgrund ihrer Oberfläche mit Sauerstoff reagieren. Zu einer Selbstentzündung kann es bei sehr feinem Magnesiumpulver kommen, die Luft-Pulver-Gemische sind sogar explosionsgefährlich. Um diese Gefahren zu reduzieren, sollte eine Phlegmatisierung vorgenommen werden, bei der das Pulver mit einer bestimmten Flüssigkeit überzogen wird. Dies wird auch bei anderen Metallpulvern so gehandhabt.

Bei geschmolzenem Magnesium besteht ebenfalls die Gefahr, dass es sich an der Luft von selbst entzündet. Mit zahlreichen weiteren Stoffen reagiert feinkörniges oder erhitztes Magnesium ebenfalls. Deshalb muss auf eine dauerhafte Sicherung gegen den Eintritt von Luftsauerstoff geachtet werden. Dazu deckt man die Schmelze mit einem magnesiumchoridreichen Mittel ab. Als Oxidationsschutz eignet sich auch Schwefelhexafluorid. Früher deckte man die Schmelze auch mit elementarem Schwefel ab, was aber zu einer starken Belästigung durch Schwefeldioxid führte. Daher greift man auf diese Verfahren heutzutage nicht mehr zurück.

Bei Magnesiumbränden kann es zu Temperaturen von bis zu ca. 3.000 Grad Celsius kommen. Um diese Brände zu löschen, dürfen keinesfalls konventionelle Löschmittel wie Wasser, Schaum, Kohlenstoffdioxid oder Stickstoff eingesetzt werden, da Magnesium mit diesen Elementen heftig reagiert. Kommt der Magnesiumbrand beispielsweise mit Wasser in Kontakt, ist die ernsthafte Gefahr einer Knallgasreaktion gegeben.

Um Metallbrände und somit auch den Magnesiumbrand einer Schmelze zu bekämpfen, ist auf das Löschprinzip des Erstickens zurückzugreifen. Dadurch wird der Sauerstoff verdrängt. Als Brandbekämpfungsmittel können hier trockener Sand oder ein Abdecksalz für Magnesiumschmelzen aufgebracht werden. Zur Brandbekämpfung sind zudem Löschpulver der Brandklasse D sowie Magnesiumoxid-Pulver - beispielsweise Magnesia usta bzw. gebrannte Magnesia - einsetzbar. Im Notfall kann man auch versuchen, den Brand durch das Aufbringen trockener rostfreier Graugussspäne zu ersticken.

Generell gilt es, bei der Arbeit mit Magnesium alle Sicherheitshinweise genauestens einzuhalten. Unter keinen Umständen darf es zu einer explosiven Atmosphäre kommen. Die regulären Arbeitsschutzmaßnahmen wie beispielsweise das Vermeiden von Zündquellen gilt es ebenfalls zu beachten.

Gefahren durch übermäßige Magnesiumzufuhr für den menschlichen Körper

Wer zu viel Magnesium zu sich nimmt, kann unter Umständen gesundheitliche Probleme davontragen. Dies ist aber meist erst dann der Fall, wenn die Zufuhr dauerhaft über der benötigten Menge liegt. Da Magnesium über die Nieren ausgeschieden wird, kann ein zu hoher Anteil zu einer Schädigung der Nieren führen.  Liegt der Blutwert des Magnesiums bei mehr als 12,2 mg/dl (Milligramm pro Deziliter) bzw. 2,5 mmol/l, kommt es zu einer Atemlähmung.  Normalerweise liegen die Magnesium-Normalwerte im Blut zwischen 1,9 - 2,5 mg/dl bzw. 0,77 - 1,03 mmol/l bei Frauen, 1,8 - 2,6 mg/dl bzw. 0,73 bis 1,06 mmol/l bei Männern und zwischen 1,5 - 2,1 mg/dl respektive 0,60 - 0,95 mmol/l bei Schulkindern.

Mit einer ausgewogenen Ernährung, die auch eine angemessene Menge an Fleisch und Wurst sowie Milchprodukten enthält, und eventuell der Zufuhr von Magnesiumpräparaten in einer geringeren Dosierung dürfte eine Magnesiumüberversorgung nahezu ausgeschlossen sein. Erst recht, wenn Sie regelmäßig Sport treiben.