Horčík je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku Mg a protónové číslo 12. Latinský názov je odvodený od mesta Magnesia (= názov oblasti v Grécku), známeho starovekými ložiskami magnetických rúd. Slovenský názov pochádza z pozorovania, že niektoré zlúčeniny horčíka (predovšetkým horká soľ - MgSO4·7H2O) sú veľmi horké.
Fyzikálne vlastnosti
Horčík je ľahký, pevný, striebristo-biely kov. Je to ľahký, pevný, striebristo-biely kov, tvrdosť podľa Mohsa je 2,5. Je striebrolesklý, ľahký a pomerne mäkký kov, patriaci medzi kovy alkalických zemín. Vyznačuje sa nízkou hustotou, len 1,74 g/cm³, relatívne nízkou teplotou topenia 650 °C a teplotou varu 1090 °C. Za normálnych podmienok je to pevný, lesklý kov, ktorý sa na vzduchu pokrýva tenkou vrstvou oxidu, čo ho chráni pred ďalšou koróziou. Keď je umelo pripravený, pokryje sa kov rýchlo tenkou vrstvou oxidu, ktorá je odolná a nerozpustná.
Chemické vlastnosti
Horčík je veľmi reaktívny; ochotne odovzdáva svoje dva valenčné elektróny za vzniku stabilného dvojmocného katiónu Mg²⁺. Patrí medzi kovy alkalických zemín. Je menej reaktívny ako vápnik; so studenou vodou reaguje pomaly, ochotnejšie s horúcou vodou/parou (vznik H₂ a Mg(OH)₂). Na vzduchu sa pokrýva tenkou, ochrannou vrstvou oxidu horečnatého (MgO). Zapálený na vzduchu hořčík shoří intenzívnym, oslnivě bílým plamenem za vzniku oxidu MgO a nitridu Mg3N2. Horiaci horčík je takmer nemožné uhasiť bežnými metódami; voda aj oxid uhličitý s ním reagujú a oheň ešte zintenzívňujú.
V zlúčeninách má bežné oxidačné číslo +II (horečnatý). V prírode sa elementárny horčík nevyskytuje, je známy iba ako dvojmocný kation vo sloučeninách. V prírode sa nikdy nenachádza v čistej forme. V prírode sa horčík vyskytuje výlučne vo forme zlúčenín. Tvorí dôležité minerály ako dolomit, magnezit a karnalit, no vo veľkom množstve je rozpustený aj v morskej vode, predovšetkým ako chlorid a síran horečnatý.
Zlúčeniny a ich vlastnosti
- Oxid horečnatý (MgO) je biela, žiaruvzdorná látka s vysokou teplotou topenia.
- Hydroxid horečnatý (Mg(OH)₂) je biela, málo rozpustná zásada.
- Síran horečnatý (MgSO₄·7H2O) tvorí kryštalický heptahydrát, známy ako horká soľ alebo Epsomská soľ; je dobre rozpustný vo vode a má mierne horkú chuť.
- Dusičnan horečnatý (Mg(NO₃)₂·6H₂O) je dobre rozpustná zlúčenina.
- Hydridy hořčíku MgH2 alebo Mg(AlH4)2 majú značnú perspektívu ako zásobníky vodíka.
Kvalitatívny dôkaz hořečnatých iontů se provádí přídavkem fosforečnanu sodného Na3PO4, v amoniakálním prostředí dojde k vyloučení sraženiny bílého NH4MgPO4. Vodné roztoky solí hořečnatých jsou bezbarvé, mezi barevné výjimky patří rozpustný žlutý chroman hořečnatý MgCrO4.
Prečítajte si tiež: Komplexná starostlivosť o pohybový aparát: Walmark Vápnik Horčík Zinok
Výskyt a výroba
Horčík je ôsmym najrozšírenejším prvkom v zemskej kôre a tretím najhojnejším prvkom rozpusteným v morskej vode. Magnetický obsah v zemské kôre činí približne 2,35 % hmot. Minerály horčíka sú veľmi rozšírené, hořčík je osmý nejrozšířenější prvek. Najdôležitejšie minerály sú dolomit, magnezit, karnalit a olivín. Priemyselne sa získava predovšetkým elektrolýzou roztaveného bezvodého chloridu horečnatého, ktorý sa pripravuje z morskej vody alebo z minerálu karnalit.
Chlorid horečnatý potrebný pre elektrolytickú výrobu hořčíku sa pripravuje rozdielnymi spôsobmi podľa druhu vstupnej suroviny. Najjednoduchší je využitie karnalitu MgCl2·KCl·6H2O, ktorý sa kalcináciou zbaví krystalické vody a je pripravený k elektrolýze. Surový hořčík sa rafinuje přetavováním pod vrstvou solné taveniny nebo v atmosféře inertních plynů. Karbotermická a karbidotermická výroba se prováděla redukcí oxidu hořečnatého při vysokých teplotách.
Technické využitie
Najväčšie uplatnenie dnes nalézá hořčík ako súčasť ľahkých zliatin a ako redukčné činidlo pre výrobu ďalších kovov (titan, zirkonium, niob, hafnium). Oxid hořečnatý MgO sa používa k výrobě žáruvzdorných materiálů. Síran hořečnatý MgSO4 sa vyžívá v lékařství a lázeňství a jako důležitý zdroj hořčíka pro výživu rostlin. Větší praktický význam než čistý kov majú pre technickú prax zliatiny hořčíka. Velmi často používaná hořčíková slitina s označením AE42 obsahuje 4 % hliníku a ďalšie legujúce prísady; komerčne úspešné sú aj slitiny ZE41, AZ91, AM20 a ďalšie.
Progresívnym konstrukčným materiálom sú hořčíkové kompozity ("Metal Matrix Composites") - výztužným materiálom sú oxid hlinitý, uhlíková vlákna, karbid křemíku SiC a karbid boru B4C. Hořčíkové kompozity sa vyrábajú metodami práškovej metalurgie, difúznym spojovaním výztuže s matricou alebo infiltráciou vlákien výztuže roztaveným kovom.
Biologický význam a výživa
Horčík je kľúčovým prvkom pre život na Zemi. Globálny význam horčíka je daný jeho výskytom v molekule chlorofylu. Tým je zdrojom energie pre všetky ďalšie biochemické a biologické reakcie na Zemi. Horčík je nezbytným stavebným prvkom živých organizmov. Viac než 300 enzýmov používa ionty hořčíku pre svoju katalytickú činnosť, vrátane všetkých enzýmov ktoré využívajú alebo syntetizujú ATP. Horčík je preto označovaný ako intracelulárny (vnútrobunkový) ión.
Prečítajte si tiež: Správne hnojenie viniča
Dostatok horčíka v potrave je dôležitý pre správnu činnosť svalov a nervov, ale i pre uvoľňovanie energie z glukózy a pre správnu stavbu kostí. Tu horčík aktivuje kostné bunky a zvyšuje mineralizáciu kosti. Udržuje v dobrom stave obehový systém a je prevenciou infarktu. Reguluje tvorbu bielkovín, cukrov a tukov a ovplyvňuje priechodnosť bunkových membrán. Je taktiež aktivátorom enzýmov, zúčastňuje sa vyše 100 enzymatických procesov.
Horčík zohráva kľúčovú úlohu v mnohých telesných funkciách: svalová kontrakcia a relaxácia, správne fungovanie nervového systému, tvorba energie v podobe ATP, syntéza bielkovín a rovnováha elektrolytov. Horčík prispieva k normálnej funkcii tráviaceho systému a môže pomôcť predchádzať zápche. Niektoré štúdie naznačujú, že doplnky horčíka môžu pomôcť znížiť frekvenciu a intenzitu migrén a bolestí hlavy.
Zdroj v potrave a odporúčané dávky
Uvádza sa, že priemerný príjem horčíka v potrave by mal činiť asi 300 mg denne. Dospelé telo obsahuje asi 24 g hořčíka, z toho 60 % v kostre; každý dospelý človek má v tele niečo medzi 22-26 g horčíka. Drvivá väčšina (99 %) horčíka v ľudskom tele sa nachádza vo vnútri buniek. Medzi potraviny bohaté na magnézium patria listová zelenina (napr. špenát), orechy (kešu, mandle), semienka (sezamové), tmavá čokoláda, pražené sójové bôby, otruby, banány, ryža, droždie, morské plody, syry a kakao. Vysoký obsah horčíka majú tiež niektoré minerálne vody (obsahujú heptahydrát síranu hořečnatého).
Potreba horčíka sa mení podľa veku, pohlavia a stavu (tehotenstvo, dojčenie, zvýšená fyzická námaha). Potreba horčíka u dojčiacich mamičiek a tehotných žien sa zvyšuje. Počas výlučného dojčenia dojča dostáva od svojej matky približne 25 mg horčíka denne, preto ak žena dojčí, musí prijímať dostatok magnézia. Niektoré odporúčania navrhujú príjem horčíka mierne navýšiť na 350-400 mg pre tehotné ženy.
Vstrebávanie a formy doplnkov
Existuje obrovská škála foriem horčíka; magnesium je viazané na určitý nosič, s ktorým vytvára komplex alebo soľ. Rozdeliť sa dajú na anorganické, organické a komplexotvorné (chelatotvorné). Anorganické formy (napr. oxid horečnatý) obsahujú veľké množstvo elementárneho horčíka, ich nevýhodou je však nižšia rozpustnosť a tým aj nižšia biodostupnosť. Organické formy (napr. citrát, askorbát) majú vyššiu vstrebateľnosť. Špecifickou formou sú cheláty (napr. magnézium bisglycinát, magnézium treonát) s veľmi dobrou vstrebateľnosťou a niekedy so špecifickými klinickými výhodami.
Prečítajte si tiež: Ako užívať zinok a horčík spoločne?
Zmerať biologickú dostupnosť horčíka je veľmi ťažké, pretože prevažná väčšina horčíka sa dostane dovnútra buniek a nezostáva v krvi, kde by ho šlo ľahko detekovať. Tiež existujú ďalšie okolnosti, ktoré vstrebanie horčíka ovplyvňujú. Vitamín D ovplyvňuje vstrebávanie horčíka, avšak vo vyšších dávkach vstrebávanie horčíka naopak brzdí. Niektoré zložky potravy ako oxaláty, fytáty, voľné tuky a vysoký príjem vápnika a fosfátov môžu znížiť vstrebávanie horčíka.
Nedostatok a nadbytok
Nedostatok horčíka môže viesť k hypomagnesémii (hladina horčíka nižšia ako 0,7 mmol/L): nepravidelné údery srdca, vysoký krvný tlak, nespavosť, bolesti hlavy, závraty, nervozita, malátnosť až bezvedomie, svalové kŕče - tzv. tetanický syndróm (zvýšená dráždivosť CNS a PNS - kŕče a tonické sťahy končatín).
NADBYTOK - Hypermagnesemia - je to elektrolytická nerovnováha, ktorá vzniká pri nadmerne vysokom obsahu horčíka v krvi. Vyskytuje sa zriedkavo, pretože obličky sú veľmi účinné pri vylučovaní nadbytku horčíka. Väčšinou sa vyvinie u ľudí s poruchami obličiek, ktorým sa podávajú horčíkové soli alebo užívajú lieky, ktoré obsahujú horčík (niektoré antacidá a laxatíva). Prejavuje sa podráždenosťou, nespavosťou, náladovosťou, zlým trávením, búšením srdca alebo arytmiami. Môže vyvolať tiež depresie, prípadne záchvat astmy.
Zaujímavosti a historické poznámky
- Ako oxid ho identifikoval Joseph Black v roku 1755, kovovú formu prvýkrát izoloval Humphry Davy v roku 1808.
- V minulosti sa práškový horčík používal ako zdroj intenzívneho svetla pre fotografické blesky.
- Poranenia spôsobené kovovým horčíkom či jeho zliatinami sa zle hoja.
- Zistilo sa, že doplnenie stravy tehotných žien o horčík vedie k zníženiu rizika predčasného pôrodu a krvácania.
- Horčík vzniká vo vnútri starnúcich hviezd pri fúzii uhlíka.
Lekár vysvetľuje 7 typov horčíka a ako ich používať
Praktické odporúčania
Horčík sa často v potravinách nachádza spoločne s látkami, ktoré zabraňujú jeho vstrebávaniu. Prirodzenými zdrojmi horčíka sú zelená zelenina, orechy, semienka, tmavá čokoláda, pražené sójové bôby, otruby, banány, ryža, droždie a niektoré minerálne vody. Pri dlhodobejších stratách alebo nízkom príjme môže hroziť nedostatok; v takých prípadoch sa uvažuje o doplnkoch stravy. Užívanie doplnkov konzultujte s odborníkom, pretože horčík môže interagovať s niektorými liekmi a jeho nadmerný príjem môže vyvolať tráviace ťažkosti či hypermagnesémiu u osôb s poruchou obličiek.
| Forma horčíka | Vlastnosti |
|---|---|
| Oxid horečnatý (MgO) | Vysoký obsah Mg, nízka rozpustnosť, nižšia biodostupnosť, možný preháňavý efekt |
| Citrát horečnatý | Dobrá vstrebateľnosť, častá forma doplnkov |
| Bisglycinát / cheláty | Výborná vstrebateľnosť, jemnejšie na trávenie |
| Síran horečnatý (Epsomská soľ) | Vhodný do kúpeľov a ako laxatívum, obmedzené vstrebávanie cez črevo |