المغنيسيوم

المغنيسيوم العنصري معدن خفيف الوزن رمادي مائل للبياض، كثافته ثلثي كثافة الألومنيوم. يتميز المغنيسيوم بأدنى درجة انصهار ( 923 كلفن (650 درجة مئوية) ) وأدنى درجة غليان ( 1363 كلفن (1090 درجة مئوية) ) بين جميع المعادن القلوية الترابية. ^{[ 17 ]}    

المغنيسيوم متعدد البلورات النقي هشٌّ ويتكسر بسهولة على طول نطاقات القص . يصبح أكثر ليونة عند مزجه بكميات صغيرة من معادن أخرى، مثل 1% من الألومنيوم. ^{[ 18 ]} كما يمكن تحسين ليونة المغنيسيوم متعدد البلورات بشكل ملحوظ عن طريق تقليل حجم حبيباته إلى حوالي 1 ميكرومتر أو أقل. ^{[ 19 ]} 

في عام 2013، كان استهلاك سبائك المغنيسيوم أقل من مليون طن سنوياً، مقارنةً بـ 50 مليون طن من سبائك الألومنيوم . وقد كان استخدامها محدوداً تاريخياً بسبب ميل سبائك المغنيسيوم إلى التآكل، ^{[ 27 ]} والزحف عند درجات الحرارة العالية، والاحتراق. ^{[ 28 ]}

يشكل المغنيسيوم مجموعة متنوعة من المركبات المهمة للصناعة وعلم الأحياء، بما في ذلك كربونات المغنيسيوم ، وكلوريد المغنيسيوم ، وسترات المغنيسيوم ، وهيدروكسيد المغنيسيوم (حليب المغنيسيا)، وأكسيد المغنيسيوم ، وكبريتات المغنيسيوم ، وكبريتات المغنيسيوم المائية ( أملاح إبسوم ). ^{[ 32 ] [ 33 ]}

في عام 2020، كان هيدريد المغنيسيوم قيد الدراسة كوسيلة لتخزين الهيدروجين. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

يحتوي المغنيسيوم على ثلاثة نظائر مستقرة : ²⁴المغنيسيوم ، ²⁵المغنيسيوم و ²⁶المغنيسيوم . جميعها موجودة بكميات كبيرة في الطبيعة (انظر جدول النظائر أعلاه). حوالي 79% من المغنيسيوم هو نظير ^{النظير 24.}المغنيسيوم . النظير ²⁸المغنيسيوم عنصر مشع، وقد تم إنتاجه في الفترة من الخمسينيات إلى السبعينيات من القرن الماضي في العديد من محطات الطاقة النووية لاستخدامه في التجارب العلمية. يتميز هذا النظير بعمر نصف قصير نسبيًا (21 ساعة)، وكان استخدامه محدودًا بسبب أوقات الشحن.

النظير ²⁶وجد المغنيسيوم تطبيقات في الجيولوجيا النظائرية ، على غرار الألومنيوم. ²⁶المغنيسيوم هو ناتج ثانوي مشع لـ ²⁶الألومنيوم ، الذي يبلغ عمر النصف له 717000 سنة. كميات زائدة من العنصر المستقر ²⁶لوحظ وجود المغنيسيوم في شوائب غنية بالكالسيوم والألومنيوم في بعض النيازك الكوندريتية الكربونية . ويعزى هذا الوفرة الشاذة إلى تحلل نظير المغنيسيوم الأصلي ^.يحتوي على الألومنيوم في الشوائب، ويستنتج الباحثون أن هذه النيازك تشكلت في السديم الشمسي قبل عام ²⁶تحللت هذه الأجسام . وهي من بين أقدم الأجسام في النظام الشمسي وتحتوي على معلومات محفوظة عن تاريخه المبكر.

من المتعارف عليه رسم ²⁶ملغ / ²⁴نسبة المغنيسيوم إلى نسبة الألومنيوم إلى المغنيسيوم. في مخطط التأريخ المتساوي ، تبلغ نسبة الألومنيوم إلى المغنيسيوم المرسومة ²⁷Al / ²⁴المغنيسيوم . لا يمثل ميل خط التساوي الزمني دلالة على العمر، ولكنه يشير إلى الـ ^{26 الأولية}Al / ²⁷نسبة الألومنيوم في العينة في الوقت الذي تم فيه فصل الأنظمة عن خزان مشترك.

يُعدّ المغنيسيوم ثامن أكثر العناصر وفرةً في قشرة الأرض من حيث الكتلة، ويحتل المرتبة السابعة بالتساوي مع الحديد من حيث التركيز المولي. [14] ويوجد في رواسب كبيرة من المغنيزيت والدولوميت ومعادن أخرى ، وفي ^{المياه المعدنية حيث} يكون أيون المغنيسيوم قابلاً للذوبان . ^{[ 36 ]}

^{على الرغم من} وجود المغنيسيوم في أكثر من 60 معدناً ، إلا أن الدولوميت والمغنيسيت والبروسيت والكارناليت والتلك والأوليفين فقط هي ذات أهمية تجارية. ^{[ 37} ]

أيون المغنيسيوم (Mg ²⁺⁾الكاتيون هو ثاني أكثر الكاتيون وفرة في مياه البحر (حوالي 1/8 كتلة أيونات الصوديوم في عينة معينة)، مما يجعل مياه البحر وملح البحر مصادر تجارية جذابة للمغنيسيوم .

بلغ الإنتاج العالمي حوالي 1100 ألف طن في عام 2017، حيث أنتجت الصين (930 ألف طن) وروسيا (60 ألف طن) الجزء الأكبر منه. ^{[ 38 ]} كانت الولايات المتحدة في القرن العشرين المورد الرئيسي لهذا المعدن في العالم، إذ كانت تُورّد 45% من الإنتاج العالمي حتى عام 1995. ومنذ أن أتقنت الصين عملية بيدجون، انخفضت حصة الولايات المتحدة في السوق إلى 7%، ولم يتبقَّ سوى منتج أمريكي واحد حتى عام 2013: شركة يو إس ماغنيسيوم، التابعة لمجموعة رينكو ، والواقعة على ضفاف بحيرة سولت ليك الكبرى . ^{[ 39 ]}

في سبتمبر 2021، اتخذت الصين خطوات لخفض إنتاج المغنيسيوم نتيجة لمبادرة حكومية لتقليل توافر الطاقة للصناعات التحويلية، مما أدى إلى ارتفاع كبير في الأسعار. ^{[ 40 ]}

تتشابه عملية بيدجون وعملية بولزانو . ففي كلتيهما، يُعد أكسيد المغنيسيوم المادة الأولية لإنتاج معدن المغنيسيوم. ويُنتج أكسيد المغنيسيوم على شكل محلول صلب مع أكسيد الكالسيوم عن طريق تكليس معدن الدولوميت ، وهو محلول صلب من كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم.

CaCO ₃ · MgCO ₃ → MgO · CaO + 2 CO ₂

يحدث الاختزال عند درجات حرارة عالية باستخدام السيليكون. ويُستخدم سبيكة الفيروسليكون بدلاً من السيليكون النقي لكونها أكثر اقتصادية. ولا يؤثر عنصر الحديد على التفاعل، وتكون معادلته المبسطة كما يلي: ^{[ 41 ]}

MgO · CaO +Si → 2 Mg + Ca ₂ SiO ₄

يتحد أكسيد الكالسيوم مع السيليكون كعامل مزيل للأكسجين، مما ينتج عنه سيليكات الكالسيوم شديدة الاستقرار. ويمكن تعديل نسبة المغنيسيوم إلى الكالسيوم في المواد الأولية بإضافة أكسيد المغنيسيوم أو أكسيد الكالسيوم. ^{[ 42 ]}

تختلف عملية بيدجون وعملية بولزانو في تفاصيل التسخين وتكوين المفاعل. وتنتج كلتاهما غاز المغنيسيوم الذي يُكثّف ويُجمع. وتُهيمن عملية بيدجون على الإنتاج العالمي. ^{[ 43 ] [ 44 ]} وتتميز طريقة بيدجون ببساطتها التقنية، وبفضل ظروف التقطير/ترسيب البخار، يُمكن الحصول على منتج عالي النقاء بسهولة. ^{[ 43 ]} وتعتمد الصين بشكل شبه كامل على عملية بيدجون السيليكوحرارية .

إلى جانب عملية بيدجون، تُعدّ عملية التحليل الكهربائي ثاني أكثر العمليات استخدامًا لإنتاج المغنيسيوم . وهي عملية من خطوتين. تتمثل الخطوة الأولى في تحضير مادة أولية تحتوي على كلوريد المغنيسيوم، أما الخطوة الثانية فتتمثل في تفكيك المركب في خلايا التحليل الكهربائي إلى فلز المغنيسيوم وغاز الكلور . ^{[ 44 ]}

لاستخلاص المغنيسيوم، ^يُضاف هيدروكسيد الكالسيوم إلى مياه البحر لترسيب هيدروكسيد المغنيسيوم . [ ^{45 ]}

كلوريد المغنيسيوم₂ +Ca(OH)₂ →Mg(OH)₂ +CaCl₂

هيدروكسيد المغنيسيوم ( البروسيت ) قليل الذوبان في الماء ويمكن جمعه بالترشيح. يتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك لإنتاج كلوريد المغنيسيوم . ^{[ 44 ]}

Mg(OH)₂ + 2 HCl →MgCl₂ + 2H₂ O

ينتج عن التحليل الكهربائي من كلوريد المغنيسيوم المغنيسيوم. ^{[ 46 ]}

التفاعل الأساسي هو كما يلي:

MgCl ₂ → Mg(g) + Cl ₂ (g)

تتراوح درجات الحرارة التي يتم عندها تشغيل هذا التفاعل بين 680 و 750  درجة مئوية. ^{[ 44 ]}

يمكن الحصول على كلوريد المغنيسيوم باستخدام عملية داو ، وهي عملية تمزج مياه البحر والدولوميت في جهاز تلبيد، أو عن طريق تجفيف محاليل كلوريد المغنيسيوم الملحية. تُغمر الخلايا الإلكتروليتية جزئيًا في محلول إلكتروليتي من الملح المنصهر، يُضاف إليه كلوريد المغنيسيوم الناتج بتراكيز تتراوح بين 6 و18%. ^{[ 44 ]} لهذه العملية عيوبها، منها إنتاج غاز الكلور الضار ، واستهلاكها الكبير للطاقة، مما يُشكل مخاطر بيئية. ^{[ 47 ]} تتميز عملية بيدجون بمزايا أكثر مقارنةً بطريقة التحليل الكهربائي، من حيث بساطتها، وقصر مدة إنشائها، وانخفاض استهلاكها للطاقة، وجودة المغنيسيوم العالية عمومًا. ^{[ 21 ]}

في الولايات المتحدة، كان يتم الحصول على المغنيسيوم بشكل رئيسي باستخدام عملية داو في كوربوس كريستي، تكساس ، عن طريق التحليل الكهربائي لكلوريد المغنيسيوم المنصهر من المحلول الملحي ومياه البحر . محلول ملحي يحتوي على أيونات المغنيسيوم (Mg²⁺ ^).تُعالج الأيونات أولاً بالجير (أكسيد الكالسيوم) ويتم جمع هيدروكسيد المغنيسيوم المترسب :

Mg ²⁺(aq) + CaO (s) + H₂ O(l) →Ca ²⁺(aq) + Mg(OH)₂ (s)

ثم يتم تحويل الهيدروكسيد إلى كلوريد المغنيسيوم عن طريق المعالجة بحمض الهيدروكلوريك وتسخين المنتج لإزالة الماء:

Mg ( OH) _₂ + 2 HCl → MgCl₂ ₊ 2 _H₂O

ثم يُجرى التحليل الكهربائي للملح في حالته المنصهرة. عند المهبط ، Mg ²⁺يتم اختزال الأيون بواسطة إلكترونين إلى فلز المغنيسيوم:

Mg ²⁺+ 2 e ⁻→ المغنيسيوم

عند المصعد ، كل زوج من Cl ⁻تتأكسد الأيونات إلى غاز الكلور ، مطلقةً إلكترونين لإكمال الدائرة الكهربائية:

2 Cl ⁻→ Cl₂ (g) + 2e ⁻

تُعتبر طريقة استخلاص المغنيسيوم بالكربون الحراري طريقةً منخفضة الطاقة وعالية الإنتاجية. وتتلخص العملية الكيميائية فيما يلي :

C + MgO → CO + Mg

من عيوب هذه الطريقة أن التبريد البطيء للبخار قد يؤدي إلى انعكاس التفاعل بسرعة. ولمنع حدوث ذلك، يمكن إذابة المغنيسيوم مباشرةً في مذيب معدني مناسب قبل بدء الانعكاس. كما يمكن تبريد البخار بسرعة لمنع الانعكاس. ^{[ 48 ]}

تتضمن عملية أحدث، وهي تقنية غشاء الأكسيد الصلب، الاختزال الإلكتروليتي لأكسيد المغنيسيوم. عند المهبط، Mg ²⁺يُختزل أيون O₂⁻ بواسطة إلكترونين إلى فلز المغنيسيوم. الإلكتروليت هو زركونيا مثبتة بالإيتريوم (YSZ). المصعد عبارة عن فلز سائل. عند مصعد YSZ/الفلز السائل ^، O₂⁻يتأكسد. تُحيط طبقة من الجرافيت بمصعد المعدن السائل، وعند هذا السطح الفاصل يتفاعل الكربون والأكسجين لتكوين أول أكسيد الكربون. عند استخدام الفضة كمصعد للمعدن السائل، لا حاجة إلى الكربون أو الهيدروجين كعامل اختزال، وينطلق غاز الأكسجين فقط عند المصعد. ^{[ 49 ]} وقد ذُكر في عام 2011 أن هذه الطريقة تُوفر 40% من التكلفة لكل رطل مقارنةً بطريقة الاختزال الإلكتروليتي. ^{[ 50 ]}

طوّر ريكي وزملاؤه "نهجًا عامًا لتحضير مساحيق المعادن عالية التفاعل عن طريق اختزال أملاح المعادن في مذيبات إيثرية أو هيدروكربونية باستخدام المعادن القلوية كعوامل اختزال"، وهو ما يُعرف الآن بعملية ريكي . ^{[ 51 ]} أنهى ريكي تحديد معادن ريكي في عام 1989، ^{[ 52 ]} وكان من بينها مغنيسيوم ريكي، الذي أُنتج لأول مرة في عام 1974. ^{[ 53 ]}

يُعدّ المغنيسيوم ثالث أكثر المعادن استخدامًا في الإنشاءات، بعد الحديد والألومنيوم. ^{[ 60 ]} وتتمثل التطبيقات الرئيسية للمغنيسيوم، بالترتيب، في: سبائك الألومنيوم، والصب بالقوالب (المُسبَّك بالزنك ) ، ^{[ 61 ]} وإزالة الكبريت في إنتاج الحديد والصلب، وإنتاج التيتانيوم في عملية كرول . ^{[ 42 ]}

يُستخدم المغنيسيوم في المواد والسبائك خفيفة الوزن. على سبيل المثال، عند مزجه بجزيئات نانوية من كربيد السيليكون ، فإنه يتمتع بقوة نوعية عالية للغاية . ^{[ 62 ]}

تاريخيًا، كان المغنيسيوم أحد المعادن الرئيسية في صناعة الطيران، وقد استُخدم في الطائرات العسكرية الألمانية منذ الحرب العالمية الأولى، وعلى نطاق واسع في الحرب العالمية الثانية. أطلق الألمان على سبائك المغنيسيوم اسم " إلكترون "، وهو مصطلح لا يزال مستخدمًا حتى اليوم. في صناعة الطيران التجارية، اقتصر استخدام المغنيسيوم عمومًا على مكونات المحركات، نظرًا لمخاطر الحريق والتآكل. يتزايد استخدام سبائك المغنيسيوم في صناعة الطيران في القرن الحادي والعشرين، مدفوعًا بأهمية ترشيد استهلاك الوقود. ^{[ 63 ]} يمكن لسبائك المغنيسيوم أن تحل محل سبائك الألومنيوم والصلب في التطبيقات الإنشائية. ^{[ 64 ] [ 65 ]}

السيارات

• استخدمت مرسيدس-بنز سبيكة إلكترون في هيكل سيارة مرسيدس-بنز 300 SLR من الطرازات الأولى ؛ وقد شاركت هذه السيارات في بطولة العالم للسيارات الرياضية عام 1955، بما في ذلك فوزها في سباق ميلي ميليا ، وفي سباق لومان حيث تورطت إحداها في كارثة لومان عام 1955 عندما تناثرت شظايا مشتعلة من سبيكة إلكترون على المتفرجين. ^{[ 69 ]}
• استخدمت بورشه هياكل من سبائك المغنيسيوم في سيارة 917/053 التي فازت بسباق لومان عام 1971، ولا تزال تستخدم سبائك المغنيسيوم في كتل محركاتها نظرًا لميزة الوزن. ^{[ 70 ]}
• استخدمت مجموعة فولكس فاجن المغنيسيوم في مكونات محركاتها لسنوات عديدة. ^{[ 71 ]}
• تستخدم شركة ميتسوبيشي موتورز المغنيسيوم في صناعة مبدلات السرعة اليدوية . ^{[ 72 ]}
• استخدمت بي إم دبليو كتلًا من سبائك المغنيسيوم في محركها N52 ، بما في ذلك حشوة من سبائك الألومنيوم لجدران الأسطوانات وأغلفة التبريد المحاطة بسبيكة المغنيسيوم عالية الحرارة AJ62A . استُخدم هذا المحرك عالميًا بين عامي 2005 و2011 في طرازات مختلفة من الفئات 1 و3 و5 و6 و7، بالإضافة إلى Z4 وX1 وX3 وX5. ^{[ 73 ]}
• استخدمت شيفروليه سبيكة المغنيسيوم AE44 في سيارة كورفيت Z06 موديل 2006. ^{[ 74 ]}

يُعد كل من AJ62A وAE44 من التطورات الحديثة في سبائك المغنيسيوم عالية الحرارة ومنخفضة الزحف . وتتمثل الاستراتيجية العامة لهذه السبائك في تكوين رواسب بين فلزية عند حدود الحبيبات ، على سبيل المثال عن طريق إضافة الميشمتال أو الكالسيوم . ^{[ 75 ]}

الإلكترونيات

بسبب كثافته المنخفضة وخصائصه الميكانيكية والكهربائية الجيدة، يُستخدم المغنيسيوم في تصنيع الهواتف المحمولة، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة واللوحية ، والكاميرات، والمكونات الإلكترونية الأخرى. ^{[ 76 ]} وقد استُخدم كميزة مميزة نظرًا لخفة وزنه في بعض أجهزة الكمبيوتر المحمولة لعام 2020. ^{[ 77 ]}

مصدر ضوء

المغنيسيوم مادة قابلة للاشتعال، تحترق عند درجة حرارة تقارب 3100 درجة مئوية (3370 كلفن؛ 5610 درجة فهرنهايت) ، ^{[ 66 ]} وتبلغ درجة حرارة الاشتعال الذاتي لشريط المغنيسيوم حوالي 473 درجة مئوية (746 كلفن؛ 883 درجة فهرنهايت) . ^{[ 78 ]} تجعل درجة حرارة احتراق المغنيسيوم العالية منه أداةً مفيدةً لإشعال الحرائق الطارئة. عند احتراقه في الهواء، يُنتج المغنيسيوم ضوءًا أبيض ساطعًا يتضمن أطوال موجية فوق بنفسجية قوية.      

استُخدم مسحوق المغنيسيوم ( مسحوق الفلاش ) لإضاءة الأهداف في بدايات التصوير الفوتوغرافي . ^{[ 79 ] [ 80 ]} ثم استُبدل هذا الاستخدام لاحقًا بخيوط المغنيسيوم المستخدمة في مصابيح الفلاش أحادية الاستخدام التي تعمل بالكهرباء . يُستخدم مسحوق المغنيسيوم في الألعاب النارية والمشاعل البحرية حيثما يلزم ضوء ساطع، وفي شموع أعياد الميلاد ذاتية الإشعال. كما استُخدم أيضًا في مؤثرات مسرحية متنوعة، ^{[ 81 ]} مثل البرق، ^{[ 82 ]} وومضات المسدسات، ^{[ 83 ]} والظواهر الخارقة للطبيعة. ^{[ 84 ]}

يُستخدم المغنيسيوم غالبًا لإشعال الثرميت أو مواد أخرى تتطلب درجة حرارة اشتعال عالية. ولا يزال المغنيسيوم يُستخدم كعنصر حارق في الحروب. ^{[ 85 ]}

يمكن أن تصل درجة حرارة لهب المغنيسيوم وسبائكه إلى 3100 درجة مئوية (5610 درجة فهرنهايت) ، ^{[ 66 ]} على الرغم من أن ارتفاع اللهب فوق المعدن المحترق عادةً ما يكون أقل من 300 ملم (12 بوصة) . ^{[ 86 ]} وبمجرد اشتعالها، يصعب إخماد هذه الحرائق لأنها تقاوم العديد من المواد الشائعة الاستخدام لإطفاء الحرائق؛ ويستمر الاحتراق في النيتروجين (مكونًا نتريد المغنيسيوم )، ^{[ 87 ]} وفي ثاني أكسيد الكربون (مكونًا أكسيد المغنيسيوم والكربون ) ، ^{[ 88 ]} وفي الماء (مكونًا أكسيد المغنيسيوم والهيدروجين، الذي يحترق أيضًا بسبب الحرارة في وجود الأكسجين الإضافي).    

تُستخدم مركبات المغنيسيوم، وخاصةً أكسيد المغنيسيوم (MgO)، كمادة حرارية في بطانات الأفران لإنتاج الحديد والصلب والمعادن غير الحديدية والزجاج والأسمنت . كما يُستخدم أكسيد المغنيسيوم ومركبات المغنيسيوم الأخرى في الصناعات الزراعية والكيميائية والإنشائية. ويُستخدم أكسيد المغنيسيوم الناتج عن التكليس كعازل كهربائي في الكابلات المقاومة للحريق . ^{[ 101 ]}

يتفاعل المغنيسيوم مع الهالو ألكانات لإنتاج كواشف غرينيارد ، والتي تستخدم في مجموعة واسعة من التفاعلات العضوية التي تشكل روابط كربون-كربون . ^{[ 102 ]}

تُضاف أملاح المغنيسيوم إلى العديد من الأطعمة ، ^{[ 103 ]} والأسمدة ^{[ 104 ]} (المغنيسيوم هو أحد مكونات الكلوروفيل ^{[ 105 ]} )، وأوساط زراعة الميكروبات . ^{[ 106 ]}

يُستخدم كبريتيت المغنيسيوم في صناعة الورق ( عملية الكبريتيت ). ^{[ 107 ]}

يُستخدم فوسفات المغنيسيوم في معالجة الأخشاب المستخدمة في البناء لجعلها مقاومة للحريق. ^{[ 108 ]}

يستخدم سداسي فلوروسيليكات المغنيسيوم في معالجة المنسوجات ضد العث . ^{[ 109 ]}

يُعدّ التفاعل المهم بين أيونات الفوسفات والمغنيسيوم عاملاً أساسياً في الكيمياء الأساسية للأحماض النووية في جميع خلايا الكائنات الحية المعروفة. يحتاج أكثر من 300 إنزيم إلى أيونات المغنيسيوم لأداء وظيفته التحفيزية، بما في ذلك جميع الإنزيمات التي تستخدم أو تُصنّع الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، وتلك التي تستخدم نيوكليوتيدات أخرى لتصنيع الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA ) والحمض النووي الريبوزي (RNA) . يوجد جزيء الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) عادةً في مركب مخلبي مع أيون المغنيسيوم. ^{[ 110 ]}

قد يساهم تناول المغنيسيوم، وخاصة من النظام الغذائي، في خفض ضغط الدم بشكل طفيف وتقليل مخاطر الإصابة بالسكتة الدماغية والموت القلبي المفاجئ ، ولكن الأدلة متضاربة، والتأثيرات ضئيلة، وهناك حاجة إلى مزيد من التجارب السريرية القوية لتوضيح دوره في الوقاية من أمراض القلب والأوعية الدموية . ^{[ 111 ]}

نظام عذائي

تُعدّ المكسرات والحبوب والكاكاو والخضراوات مصادر جيدة للمغنيسيوم. ^{[ 16 ]} كما أن الخضراوات الورقية الخضراء مثل السبانخ غنية أيضاً بالمغنيسيوم. ^{[ 112 ]}

يحتوي جسم الشخص البالغ على22-26  غرامًا من المغنيسيوم، ^{[ 16 ] [ 117 ]} حيث يوجد 60% منه في الهيكل العظمي ، و39% داخل الخلايا (20% في العضلات الهيكلية)، و1% خارج الخلايا. ^{[ 16 ]} عادةً ما تكون مستويات المغنيسيوم في الدم0.7–1.0  مليمول/لتر أو1.8-2.4 ملي مكافئ /لتر  . قد تكون مستويات المغنيسيوم في الدم طبيعية حتى في حالة نقص المغنيسيوم داخل الخلايا. وتختلف آليات الحفاظ على مستوى المغنيسيوم في الدم باختلاف امتصاصه في الجهاز الهضمي وإفرازه الكلوي . يرتبط المغنيسيوم داخل الخلايا بمستوى البوتاسيوم داخلها . يؤدي ارتفاع مستوى المغنيسيوم إلى خفض مستوى الكالسيوم ^{[ 118 ]} ، وقد يمنع فرط كالسيوم الدم أو يسبب نقص كالسيوم الدم، وذلك بحسب المستوى الأولي [118]. كما أن انخفاض أو ارتفاع تناول البروتين يثبط امتصاص المغنيسيوم، وكذلك كمية الفوسفات والفيتات والدهون ^{في الأمعاء .} يُفرز المغنيسيوم الغذائي غير الممتص في البراز، بينما يُفرز المغنيسيوم الممتص في البول والعرق ^{[ 119 ] .}

يمكن تقييم حالة المغنيسيوم بقياس تركيزه في مصل الدم وكريات الدم الحمراء، بالإضافة إلى قياس محتواه في البول والبراز ، إلا أن اختبارات تحميل المغنيسيوم عن طريق الوريد أكثر دقة وعملية. [ ^{120 ] يشير} احتباس 20% أو أكثر من الكمية المحقونة إلى نقص المغنيسيوم. ^{[ 121 ]} وحتى عام 2004، لم يتم تحديد أي مؤشر حيوي للمغنيسيوم. ^{[ 122 ]}

يمكن مراقبة تركيز المغنيسيوم في البلازما أو المصل لتقييم فعالية الدواء وسلامته لدى المرضى الذين يتلقونه علاجياً ، وذلك لتأكيد التشخيص لدى ضحايا التسمم المحتملين. قد يُظهر الأطفال حديثو الولادة لأمهات تلقين كبريتات المغنيسيوم عن طريق الحقن الوريدي أثناء المخاض أعراض تسمم رغم أن مستويات المغنيسيوم في مصل الدم لديهم طبيعية. ^{[ 123 ]}

يُعدّ انخفاض مستوى المغنيسيوم في البلازما ( نقص مغنيسيوم الدم ) شائعًا، إذ يُلاحظ لدى 2.5-15% من عامة السكان. ^{[ 124 ]} في الفترة من 2005 إلى 2006، استهلك 48% من سكان الولايات المتحدة كمية من المغنيسيوم أقل من الكمية الموصى بها في المدخول الغذائي المرجعي . ^{[ 125 ]} تشمل الأسباب الأخرى زيادة الفقد الكلوي أو المعوي، وزيادة انتقال المغنيسيوم داخل الخلايا، والعلاج بمضادات الحموضة من مثبطات مضخة البروتون. غالبًا ما يكون نقص المغنيسيوم بدون أعراض، ولكن قد تظهر أعراض مرتبطة باضطرابات عصبية عضلية ، وقلبية وعائية ، واستقلابية. ^{[ 124 ]} يرتبط إدمان الكحول غالبًا بنقص المغنيسيوم. كما يرتبط انخفاض مستوى المغنيسيوم في الدم بشكل مزمن بمتلازمة التمثيل الغذائي ، وداء السكري من النوع الثاني ، وارتعاش العضلات ، وارتفاع ضغط الدم. ^{[ 126 ]}

• توصي إرشادات جمعية القلب الأمريكية/الكلية الأمريكية لأمراض القلب/الجمعية الأوروبية لأمراض القلب لعام 2006 بشأن إدارة المرضى الذين يعانون من اضطرابات نظم القلب البطينية والوقاية من الموت القلبي المفاجئ، بإعطاء المغنيسيوم عن طريق الوريد للمرضى الذين يعانون من اضطراب نظم القلب البطيني المرتبط بتورساد دي بوانت والذين يعانون من متلازمة كيو تي الطويلة ؛ ولعلاج المرضى الذين يعانون من اضطرابات نظم القلب الناجمة عن الديجوكسين. ^{[ 127 ]}
• يُستخدم كبريتات المغنيسيوم عن طريق الوريد لعلاج تسمم الحمل والارتعاج . ^{[ 128 ] [ 129 ]}
• يمكن علاج نقص المغنيسيوم، بما في ذلك النقص الناتج عن إدمان الكحول، عن طريق إعطاء المغنيسيوم عن طريق الفم أو الحقن، وذلك حسب درجة النقص. ^{[ 130 ]}
• هناك أدلة محدودة تشير إلى أن مكملات المغنيسيوم قد تلعب دورًا في الوقاية من الصداع النصفي وعلاجه . ^{[ 116 ]}

من غير المرجح حدوث جرعة زائدة من مصادر غذائية فقط، لأن الكلى تتخلص من فائض المغنيسيوم في الدم بسرعة . وتزداد احتمالية حدوث الجرعة الزائدة في حال وجود خلل في وظائف الكلى. ^{[ 124 ]} كما تزداد احتمالية حدوث الجرعة الزائدة في حالات الإفراط في تناول المكملات الغذائية. وقد تسبب العلاج بجرعات عالية من الفيتامينات في وفاة طفل، ^{[ 132 ]} وحالة فرط مغنيسيوم حاد لدى امرأة وفتاة صغيرة كانتا تتمتعان بكلى سليمة. ^{[ 133 ] [ 134 ]} تشمل الأعراض الأكثر شيوعًا للجرعة الزائدة الغثيان والقيء والإسهال؛ وتشمل الأعراض الأخرى انخفاض ضغط الدم ، والتشوش الذهني، وبطء معدل ضربات القلب والتنفس ، ونقص معادن أخرى، والغيبوبة ، وعدم انتظام ضربات القلب ، والوفاة نتيجة السكتة القلبية . ^{[ 118 ]} ويمكن أن يؤدي استنشاق أكسيد المغنيسيوم في البيئات الصناعية إلى الإصابة بحمى أبخرة المعادن . ^{[ 135 ] : 1135}

تحتاج النباتات إلى المغنيسيوم لتكوين الكلوروفيل ، وهو عنصر أساسي لعملية التمثيل الضوئي . ^{[ 136 ]} يعمل المغنيسيوم الموجود في مركز حلقة البورفيرين في الكلوروفيل بطريقة مشابهة للحديد الموجود في مركز حلقة البورفيرين في الهيم . يؤدي نقص المغنيسيوم في النباتات إلى اصفرار الأوراق في أواخر الموسم بين عروقها، ^{[ 137 ]} وخاصة في الأوراق القديمة، ويمكن معالجة ذلك إما بإضافة ملح إبسوم (الذي يُغسل بسرعة)، أو الحجر الجيري الدولوميتي المسحوق إلى التربة.