Magnesium und Wasser: Reaktion, Gleichung und was dabei entsteht

Kurzantwort: Magnesium reagiert mit Wasser zu Magnesiumhydroxid und Wasserstoff: Mg + 2 H2O → Mg(OH)2 + H2. Bei Raumtemperatur läuft die Reaktion sehr langsam, weil sich auf dem Metall eine schwer lösliche Hydroxidschicht bildet und sie fast zum Stillstand bringt. Mit heißem Wasser, Wasserdampf oder Säuren geht es deutlich schneller; mit Wasserdampf entsteht Magnesiumoxid statt Hydroxid. Das Magnesium im Mineralwasser hat damit nichts zu tun: Es liegt bereits gelöst als Ion vor.

Wichtig: Dieser Text erklärt Chemie und ersetzt keine ärztliche Beratung. Magnesiumhydroxid und andere Magnesiumverbindungen sind Arzneimittel oder Nahrungsergänzungsmittel; nimm sie nicht ohne Rücksprache dauerhaft ein und ändere die Dosis eines Medikaments nie eigenmächtig. Brennendes Magnesium darfst du nie mit Wasser löschen. Bei Übelkeit, Erbrechen, Muskelschwäche oder Herzrhythmusstörungen nach der Einnahme von Magnesiumpräparaten gehe sofort zur Ärztin oder in die Notaufnahme.

Wer ein Stück Magnesiumband in ein Glas Wasser legt, sieht erst einmal wenig. Nach einer Weile steigen winzige Bläschen auf. Das ist Wasserstoff. Dieselbe Reaktion sorgt dafür, dass ein Magnesiumbrand mit Wasser nicht zu löschen ist, und sie erklärt, warum ein Magnesiumpräparat im Mund anders schmeckt als ein Stück Metall.

Hier findest du die Reaktionsgleichung, die Gründe für das langsame Tempo, die Bedingungen, unter denen es schnell wird, und die Verbindung zum Magnesium, das du täglich mit Wasser und Lebensmitteln aufnimmst.

Die Reaktionsgleichung

Magnesium ist ein Erdalkalimetall mit der molaren Masse 24,305 g/mol. Wie seine Verwandten Calcium und Barium reagiert es mit Wasser, gibt dabei zwei Elektronen ab und wird zum Magnesium-Ion Mg2+. Das Wasser liefert die Hydroxid-Ionen und den Wasserstoff:

Mg + 2 H2O → Mg(OH)2 + H2

Aus einem Magnesiumatom und zwei Wassermolekülen entstehen ein Molekül Magnesiumhydroxid und ein Molekül Wasserstoff. Magnesiumhydroxid ist ein weißer Feststoff, der in der Natur als Mineral Brucit vorkommt. Wasserstoff ist ein Gas und steigt als Bläschen auf. Mit Luft bildet er ein explosionsfähiges Gemisch, das sogenannte Knallgas. Im Schulversuch wird der Wasserstoff deshalb in einem Reagenzglas aufgefangen und mit der Knallgasprobe nachgewiesen.

Warum die Reaktion bei Raumtemperatur so langsam ist

Calcium sprudelt in kaltem Wasser sichtbar, Magnesium kaum. Der Grund ist das Reaktionsprodukt selbst. Magnesiumhydroxid löst sich sehr schlecht in Wasser, laut Wikipedia nur 9 mg pro Liter bei 18 °C. Es bleibt deshalb als dünner Überzug auf dem Metall liegen und trennt das Magnesium vom Wasser. Chemiker nennen das Passivierung. Die Reaktion kommt weitgehend zum Erliegen, obwohl das Metall darunter noch reagieren könnte.

Dieselbe Schutzschicht erklärt, warum Magnesium an feuchter Luft nicht zerfällt. Schon an der Luft bildet sich ein Überzug aus Oxid und Hydroxid, der das Metall über Jahre stabil hält.

Fein gepulvertes Magnesium reagiert schneller als ein Band, weil die Oberfläche viel größer ist und die Schicht nicht überall gleich dicht sitzt. Aus demselben Grund brennt Magnesiumpulver leichter als ein kompaktes Stück.

Wann Magnesium schnell mit Wasser reagiert

Heißes Wasser und Wasserdampf

Mit steigender Temperatur beschleunigt sich die Reaktion. Mit Wasserdampf reagiert Magnesium heftig und bildet dabei Magnesiumoxid statt Hydroxid:

Mg + H2O (Dampf) → MgO + H2

Das ist der klassische Versuch, bei dem ein glühendes Magnesiumband in einem Rohr von Wasserdampf umspült wird und der freigesetzte Wasserstoff am Rohrende abbrennt.

Säuren

Schon schwache Säuren lösen die Hydroxidschicht auf. Wikipedia nennt Ammoniumsalze als Beispiel. Mit Salzsäure reagiert Magnesium heftig und unter Wärmeentwicklung zu Magnesiumchlorid und Wasserstoff. Gegen Flusssäure und Laugen ist Magnesium dagegen vergleichsweise beständig, weil sich dort das schwer lösliche Magnesiumfluorid als Schutzschicht bildet.

Brennendes Magnesium

Ein Magnesiumbrand ist mit Wasser nicht zu löschen. Das brennende Metall spaltet das Wasser, es entstehen Magnesiumoxid und Wasserstoff, und der Wasserstoff verbrennt in der Hitze sofort mit. Der Brand wird also angefacht statt erstickt. Auch Kohlendioxid ist ungeeignet: Magnesium brennt darin weiter und bildet Magnesiumoxid und Kohlenstoff. Metallbrände werden mit Sand oder speziellen Metallbrandpulvern erstickt.

Was das mit Magnesium im Trinkwasser zu tun hat

Im Mineral- oder Leitungswasser findet keine dieser Reaktionen statt. Dort liegt Magnesium bereits gelöst als Mg2+-Ion vor, herausgelöst aus Gestein wie Dolomit. Zusammen mit Calcium bildet es die Wasserhärte. 1 Grad deutscher Härte entspricht so vielen Calcium- oder Magnesium-Ionen pro Liter, wie in 10 mg Calciumoxid enthalten sind; 1 mmol/l Erdalkali-Ionen entsprechen 5,6 °dH. Deshalb schreibt die DGE, dass härteres Trinkwasser mehr Magnesium liefert als weiches.

Ein Mineralwasser darf sich laut Mineral- und Tafelwasser-Verordnung „magnesiumhaltig“ nennen, wenn es mehr als 50 mg Magnesium pro Liter enthält. In der DGE-Beispielrechnung liefern 1,5 Liter natürliches Mineralwasser 45 mg Magnesium. Zum Vergleich: Der DGE-Schätzwert für Erwachsene liegt bei 300 mg pro Tag für Frauen und 350 mg für Männer.

Magnesiumhydroxid im Körper

Das Produkt der Reaktion hat selbst eine Anwendung. Magnesiumhydroxid neutralisiert Magensäure und wird als Antazidum und als mildes Abführmittel eingesetzt. Im Magen reagiert es mit der Salzsäure zu Magnesiumchlorid und Wasser. Ein Teil des Magnesiums wird dabei aufgenommen.

Der Körper eines Erwachsenen enthält laut DGE etwa 25 g Magnesium, zu 99 Prozent in Zellen, vor allem in Knochen und Muskeln. Nur rund 1 Prozent befindet sich in der Flüssigkeit außerhalb der Zellen. Das Bundesinstitut für Risikobewertung empfiehlt für Nahrungsergänzungsmittel eine Höchstmenge von 250 mg Magnesium pro Tag; ab etwa 300 mg aus Präparaten kann Durchfall auftreten. Das gilt auch für Magnesiumhydroxid.

Häufige Fragen

Was entsteht, wenn Magnesium mit Wasser reagiert?

Magnesiumhydroxid und Wasserstoff. Mit Wasserdampf entsteht Magnesiumoxid statt Hydroxid.

Warum sprudelt Magnesium in kaltem Wasser kaum?

Das Magnesiumhydroxid löst sich nur zu 9 mg pro Liter und bildet eine Schutzschicht auf dem Metall. Sie bremst die Reaktion fast vollständig.

Ist die Reaktion exotherm?

Ja. Wie bei allen Alkali- und Erdalkalimetallen wird Wärme frei. Bei Raumtemperatur ist sie wegen des langsamen Tempos kaum spürbar, mit Wasserdampf wird sie deutlich.

Kann ich Magnesium mit Wasser löschen?

Nein. Brennendes Magnesium zersetzt Wasser, der entstehende Wasserstoff verbrennt mit. Metallbrände gehören in die Brandklasse D und werden mit Sand oder Metallbrandpulver bekämpft.

Reagiert das Magnesium in Tabletten mit Wasser?

Nein. In Präparaten steckt kein Metall. Sie enthalten bereits eine Verbindung wie Oxid, Citrat oder Hydroxid, die sich im Wasser oder im Magen löst, ohne Wasserstoff zu bilden.

Wie viel Magnesium steckt im Leitungswasser?

Das hängt vom Härtegrad ab und schwankt regional stark. Den Wert für deinen Wohnort veröffentlicht dein Wasserversorger in der Trinkwasseranalyse.

Quellen

Redaktion vitalatlas.de — hier wird zusammengetragen, was Fachgesellschaften, Behörden und Studien zu Vitaminen und Mineralstoffen sagen. Der Text ersetzt keine ärztliche Beratung.


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