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鎂（Magnesium）是一種化學元素,它的化學符號是Mg,它的原子序數(shù)是12,是一種銀白色的堿土金屬。鎂是地球的地殼中第八豐富的元素,亦是宇宙中第九多元素。

鎂屬于元素周期表上的IIA族堿土金屬元素。具有銀白色光澤,略有延展性。鎂的密度小,離子化傾向大。在空氣中,鎂的表面會生成一層很薄的氧化膜,使空氣很難與它反應。鎂和醇、水反應能夠生成氫氣。粉末或帶狀的鎂在空氣中燃燒時會發(fā)出強烈的白光。在氮氣中進行高溫加熱,鎂會生成氮化鎂（Mg₃N₂）；鎂也可以和鹵素發(fā)生強烈反應；鎂也能直接與硫化合。鎂的檢測可以用EDTA滴定法分析。

第一個確認鎂是一種元素的是Joseph Black,在愛丁堡（英國）于1755年。他辨別了石灰（氧化鈣,CaO）中的苦土（氧化鎂,MgO）,然而兩者各自都是由加熱類似于碳酸鹽巖,菱鎂礦和石灰石來制取。另一種鎂礦石叫做海泡石（硅酸鎂）,于1799年由Thomas Henry報告,他說這種礦石更多的用于制作煙斗,在土耳其。

不純凈的鎂金屬在1792年由Anton Rupprecht首次制取,他加熱苦土和木炭的混合物。純凈但非常小量的金屬鎂在1808年由Humphry Davy電解氧化鎂制取。然而,是法國科學家Antoine-Alexandre-Brutus Bussy使用氯化鎂和鉀反應制取了相當大量的金屬鎂于1831年,之后他開始研究它的特性。

元素名稱：鎂（měi）

元素類型：金屬

英文名稱：magnesium

CAS號：7439-95-4[1]

相對原子質量：24.3050（6）

發(fā)現(xiàn)者：戴維

發(fā)現(xiàn)年代：1808年

化學式:Mg

核內質子數(shù)：12

核外電子數(shù)：12

核電荷數(shù)：12

電子層數(shù)：3

原子體積：13.97(立方厘米/摩爾)

元素在太陽中的含量:700(ppm)

元素在海水中的含量：1200(ppm)

地殼中含量：23000（ppm）

電負性：1.31

電離能(kJ/ mol)

M - M⁺ 737.7

M⁺ - M2⁺ 1450.7

M2⁺ - M3+ 7732.6

M3+ - M4+ 10540

M4+ - M5+ 13630

M5+ - M6+ 17995

M6+ - M7+ 21703

M7+ - M8+ 25656

M8+ - M9+ 31642

M9+ - M10+ 35461

外圍電子排布：3s2

核外電子排布： 2-8-2

電子層：KLM

外圍電子層排布：3s2

原子量：24.3050

晶體結構：晶胞為六方晶胞。

晶胞參數(shù)：

a = 320.94 pm

= 320.94 pm

c = 521.08 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 120°

莫氏硬度：2.5

同位素及放射線: Mg-24 Mg-25 Mg-26 Mg-27[9.45m] Mg-28[21h]

電子親合和能： -21 KJ·mol⁻1

第一電離能：738 KJ·mol⁻1

第二電離能：1451 KJ·mol⁻1

第三電離能：7733 KJ·mol⁻1

單質密度：1.738 g/cm3

單質熔點：650.0 ℃

單質沸點：1170.0 ℃

原子半徑：1.72 埃

離子半徑：0.66(+2) 埃

共價半徑：1.36 埃

熱導率:156 W/(m·K)

鎂屬于元素周期表上的IIA（第二主族）族堿土金屬元素。具有銀白色光澤,略有延展性。鎂的密度小,離子化傾向大。

在空氣中,鎂的表面會生成一層很薄的氧化膜,使空氣很難與它反應。鎂和醇、水反應能夠生成氫氣。粉末或帶狀的鎂在空氣中燃燒時會發(fā)出強烈的白光。在氮氣中進行高溫加熱,鎂會生成氮化鎂（Mg3N2）；鎂也可以和鹵素發(fā)生強烈反應；鎂也能直接與硫化合。鎂的檢測可以用EDTA滴定法分析。

具有比較強的還原性,能與沸水反應放出氫氣,燃燒時能產(chǎn)生眩目的白光,鎂與氟化物、氫氟酸和鉻酸不發(fā)生作用,也不受苛性堿侵蝕,但極易溶解于有機和無機酸中,鎂能直接與氮、硫和鹵素等化合,包括烴、醛、醇、酚、胺、脂和大多數(shù)油類在內的有機化學藥品與鎂僅僅輕微地或者根本不起作用。但和鹵代烴在無水的條件下反應卻較為劇烈（生成格氏試劑）鎂能和二氧化碳發(fā)生燃燒反應,因此鎂燃燒不能用二氧化碳滅火器滅火。鎂由于能和N₂和O2反應,所以鎂在空氣中燃燒時,劇烈燃燒發(fā)出耀眼白光,放熱,生成白色固體。在食醋中的變化為快速冒出氣泡,浮在醋液面上,逐漸消失。一些煙花和照明彈里都含有鎂粉,就是利用了鎂在空氣中燃燒能發(fā)出耀眼的白光的性質。

1、與非金屬單質的反應：

2Mg+O2點燃2MgO

3Mg+N2點燃Mg3N2

Mg+Cl2點燃MgCl2

2、與水的反應：

Mg+2H2O△Mg(OH)2+H2↑

3、與酸的反應：

Mg+2HCl=MgCl2+H2 ↑ Mg+H2SO4=MgSO4+H2 ↑

4、與氧化物的反應：

2Mg+CO2點燃2MgO+C

*注：該反應在氧氣充足時一般不發(fā)生或發(fā)生后又有 C+O2=CO2（點燃）,所以在反應后不見有黑色固體生成。

5、鎂與氯化銨反應：　

Mg + 2NH4Cl =MgCl2 + 2NH3↑ + H2↑　

NH4+ + H2O (可逆）NH3·H2O + H+（水解）　

Mg+ 2H+ =Mg2+ +H2↑　NH3H2ONH3↑+H2O

工業(yè)制法

鎂存在于菱鎂礦（碳酸鎂）MgCO3．白云石（碳酸鎂鈣）CaMg(CO3)2．光鹵石（水合氯化鎂鉀）KCl·MgCl2·H2O中。工業(yè)上利用電解熔融氯化鎂或在電爐中用硅鐵等使其還原而制得金屬鎂,前者叫做熔鹽電解法,后者叫做硅熱還原法。

熔融電解 MgCl2（l）= Mg(s)+Cl2(g)↑

硅熱還原

① CaCO3(s)= (高溫)CaO(s)+CO2(g)↑ CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)

② Ca(OH)2(aq)+MgCl2(aq)=Mg(OH)2(s)↓+CaCl2(aq)

③ Mg(OH)2(s)+2HCl(l)+6H2O(l)=MgCl2·6H2O(s)+2H2O(l)

④ MgCl2·6H2O(s)=(HCl) MgCl2(s) +6H2O(l)

⑤ MgCl2（l）熔融電解 Mg(s)+Cl2(g)↑

海水中提取

氯化鎂可以從海水中提取,每立方英里海水含有約120億磅鎂。

MgCl2·6H2O(s)= MgCl2(s) +6H2O(l)

MgCl2（l）熔融電解 Mg(s)+Cl2(g)↑

醫(yī)療用途

治療缺鎂和痙攣。

體育用途

在緊張運動幾小時前注射,或在緊張運動后注射以彌補鎂的流失。

體操運動員常涂鎂粉來增加摩擦力。 (是MgCO3)

醫(yī)療中：如果注射鎂鹽速度太快,會造成發(fā)燒和全身不適。

金屬鎂能與大多數(shù)非金屬和酸反應；在高壓下能與氫直接合成氫化鎂；鎂能與鹵化烴或鹵化芳烴作用合成格利雅試劑,廣泛應用于有機合成。鎂具有生成配位化合物的明顯傾向。

鎂是航空工業(yè)的重要材料,鎂合金用于制造飛機機身、發(fā)動機零件等；鎂還用來制造照相和光學儀器等；鎂及其合金的非結構應用也很廣；鎂作為一種強還原劑,還用于鈦、鋯、鈹、鈾和鉿等的生產(chǎn)中。

純鎂的強度小,但鎂合金是良好的輕型結構材料,廣泛用于空間技術、航空、汽車和儀表等工業(yè)部門。一架超音速飛機約有5%的鎂合金構件,一枚導彈一般消耗100～200公斤鎂合金。鎂是其他合金（特別是鋁合金）的主要組元,它與其他元素配合能使鋁合金熱處理強化；球墨鑄鐵用鎂作球化劑；而有些金屬（如鈦和鋯）生產(chǎn)又用鎂作還原劑；鎂是燃燒彈,照明彈和閃光彈不能缺少的組成物；鎂粉是節(jié)日煙花必需的原料；鎂是核工業(yè)上的結構材料或包裝材料；鎂肥能促使植物對磷的吸收利用,缺鎂植物則生長趨于停滯。鎂在人民生活中占有重要地位的一種基礎材料。

生理用途

鎂是人體細胞內的主要陽離子,濃集于線粒體中,僅次于鉀和磷,在細胞外液僅次于鈉和鈣居第三位,是體內多種細胞基本生化反應的必需物質。正常成人身體總鎂含量約25g,其中60%～65%存在于骨、齒,27%分布于軟組織。鎂主要分布于細胞內,細胞外液的鎂不超過1%。在鈣、維生素C、磷、鈉、鉀等的代謝上,鎂是必要的物質,在神經(jīng)肌肉的機能正常運作、血糖轉化等過程中扮演著重要角色。

鎂是一種參與生物體正常生命活動及新陳代謝過程必不可少的元素。鎂影響細胞的多種生物功能：影響鉀離子和鈣離子的轉運,調控信號的傳遞,參與能量代謝、蛋白質和核酸的合成；可以通過絡合負電荷基團,尤其核苷酸中的磷酸基團來發(fā)揮維持物質的結構和功能；催化酶的激活和抑制及對細胞周期、細胞增殖及細胞分化的調控；鎂還參與維持基因組的穩(wěn)定性,并且還與機體氧化應激和腫瘤發(fā)生有關。

鎂的吸收代謝：成人身體總鎂含量約25g,其中60%～65%存在于骨、齒,27%分布于軟組織。膳食中促進鎂吸收的成分主要有氨基酸、乳糖等；抑制鎂吸收的主要成分有過多的磷、草酸、植酸和膳食纖維等。成人從膳食中攝入的鎂大量從膽汁、胰液和腸液分泌到腸道,其中60%～70%隨糞便排出,部分從汗和脫落的皮膚細胞丟失。

鎂離子是生物機體中含量較多的一種正離子,其量在整體中僅次于鈣、鈉、鉀而居第四位；鎂離子在細胞內的含量則僅次于鉀離子而居第二位。整粒的種子、未經(jīng)碾磨的谷物、青葉蔬菜、豆類和堅果是日糧鎂最為豐富的來源；魚、肉、奶和水果中鎂含量較低；經(jīng)過加工的食物,在加工過程中鎂幾乎全部損失。肌酸六磷酸、粗纖維、乙醇、過量的磷酸鹽和鈣離子削弱了鎂的吸收,這可能是因為降低了內腔鎂的濃度。

鎂屬于人體營養(yǎng)素——礦物質元素中的一種,屬于礦物質的常量元素類。人體中的鎂60～65%存在于骨骼和牙齒中,27%存在于軟組織中,細胞內鎂離子僅占1%,多以活性形式Mg2+ -ATP形式存在。

作為酶的激活劑,參與300種以上的酶促反應。糖酵解、脂肪酸氧化、蛋白質的合成、核酸代謝等需要鎂離子參加。
促進骨的形成。在骨骼中僅次于鈣、磷,是骨細胞結構和功能所必需的元素,對促進骨形成和骨再生,維持骨骼和牙齒的強度和密度具有重要作用。

調節(jié)神經(jīng)肌肉的興奮性。能抑制鉀、鈣通道。鎂、鈣、鉀離子協(xié)同維持神經(jīng)肌肉的興奮性。血中鎂過低或鈣過低,興奮性均增高；反之則有鎮(zhèn)靜作用。

維護胃腸道和激素的功能。

鎂也是重要的神經(jīng)傳導物質,它可以讓肌肉放松下來；與含鈣食品一同補充,能促進鈣的吸收。
建議攝取量

中國營養(yǎng)學會建議,成年男性每天約需鎂350毫克,成年女性約為300毫克,孕婦以及喂奶期女性約為450毫克,2～3歲兒童為150毫克,3～6歲為200毫克。可耐受最高攝入量（UL）定為700mg/d。

鎂缺乏在臨床上主要表現(xiàn)為情緒不安、易激動、手足抽搐、反射亢進等,正常情況下,由于腎的調節(jié)作用,口服過量的鎂一般不會發(fā)生鎂中毒。當腎功能不全時,大量口服鎂可引起鎂中毒,表現(xiàn)為腹痛、腹瀉、嘔吐、煩渴、疲乏無力,嚴重者出現(xiàn)呼吸困難、紫紺、瞳孔散大等。

鎂廣泛分布于植物中,肌肉和臟器中較多,乳制品中較少。動物性食品中鎂的利用率較高,達30%～40%,植物性食品中鎂的利用率較低。

代謝吸收

食物中的鎂在整個腸道均可被吸收,但主要是在空腸末端與回腸部位吸收,吸收率一般約為30%�？赏ㄟ^被動擴散和耗能的主動吸收兩種機制吸收。健康成人從食物中攝入的鎂大量從膽汁、胰液和腸液分泌到腸道,其中60%～70%隨糞便排出,部分從汗和脫落的皮膚細胞丟失,其余從尿中排出,每天約排出50～120mg,約占攝入量的1/3～1/2。

缺乏表現(xiàn)

鎂缺乏可致血清鈣下降,神經(jīng)肌肉興奮性亢進；對血管功能可能有潛在的影響,有人報告低鎂血癥患者可有房室性早搏、房顫以及室速與室顫,半數(shù)有血壓升高；鎂對骨礦物質的內穩(wěn)態(tài)有重要作用,鎂缺乏可能是絕經(jīng)后骨質疏松癥的一種危險因素；少數(shù)研究表明鎂耗竭可以導致胰島素抵抗。

鈣代謝異常。

造成神經(jīng)系統(tǒng)問題,如記憶力衰退、神經(jīng)錯亂、抑郁癥、幻覺、肌肉震顫等。

影響心臟、骨骼及胃腸道等器官功能。

引致肌肉無力、抽筋等肌肉問題。

治療措施

輕度缺鎂時,可由飲食或口服補充鎂劑,可給予氧化鎂或用氫氧化鎂,為避免腹瀉可與氫氧化鋁膠聯(lián)用�？诜�不能耐受或不能吸收時,可采用肌肉注射鎂劑,一般采用20%～50%硫酸鎂。靜脈給鎂時需注意急性鎂中毒的發(fā)生,以免引起心搏驟停。故避免給鎂過多、過快,如遇鎂中毒,應給注射葡萄糖酸鈣或氯化鈣對抗之。

工業(yè)應用

鎂是最輕的結構金屬材料之一,又具有比強度和比剛度高、阻尼性和切削性好、易于回收等優(yōu)點。國內外將鎂合金應用于汽車行業(yè),以減重、節(jié)能、降低污染,改善環(huán)境。發(fā)達國家汽車百公里耗油最終將實現(xiàn)3L目標,歐洲汽車用鎂占鎂總消耗量的14%,預計今后將以15～20%的速度遞增,2005年將達到20萬噸。

與塑料相比,鎂合金具有重量輕、比強度高、減振性好、熱疲勞性能好、不易老化,又有良好的導熱性、電磁屏蔽能力強、非常好的壓鑄工藝性能,尤其易于回收等優(yōu)點,是替代鋼鐵、鋁合金和工程塑料的新一代高性能結構材料。為適應電子、通訊器件高度集成化和輕薄小型化的發(fā)展趨勢,鎂合金是交通、電子信息、通訊、計算機、聲像器材、手提工具、電機、林業(yè)、紡織、核動力裝置等產(chǎn)品外殼的理想材料。發(fā)達國家非常重視鎂合金開發(fā)與應用,尤其在汽車零部件、筆記本電腦等便攜電子產(chǎn)品的應用,每年以20%的速度增長,非常引人注目,發(fā)展趨勢驚人。

金屬鎂是鋁合金中的主要合金元素,世界年需求量在15萬噸左右,2000年中國鋁合金生產(chǎn)290萬噸,用鎂作合金元素,每年約需1.01萬噸。

隨著汽車工業(yè)、石油、天然氣管線、海洋鉆井平臺,橋梁建筑等領域用高強度低硫鋼的需求不斷增加,中國鞍鋼、寶鋼、武鋼、本鋼、包鋼、攀鋼、首鋼等鋼廠已經(jīng)用鎂粉深脫硫,獲得優(yōu)質鋼,取得良好效果。鎂粉用于鋼鐵脫硫具有潛在市場。此外,鎂粉還用于制造化工產(chǎn)品、藥品、煙火、信號、照明彈等材料、金屬還原劑、油漆涂料、焊絲以及供球墨鑄鐵用球化劑等。

鎂犧牲陽極作為有效的防止金屬腐蝕的方法之一,可廣泛用在地下鐵制管道、石油管道、儲罐、海上設施、裝備、民用等。

鎂合金型材、管材用作自行車架、輪椅、康復和醫(yī)療器械等。

鎂是可以在空氣中燃燒的,燃燒時火花四射,十分美麗,因此煙花中通常都摻有一定量的鎂粉,來達到美觀的效果。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭需要軍隊具有遠程快速部署運動的能力,要求武器裝備輕量化,在手持式武器、裝甲戰(zhàn)車、運輸車、航空制導武器上將大量采用輕金屬材料。輕量化是提高武器裝備作戰(zhàn)性能的重要方向。鎂所具有的輕質特性決定了鎂合金是生產(chǎn)航天器、軍用飛機、導彈、高機動性能戰(zhàn)車、船舶的必不可少的結構材料,因此,大力開發(fā)鎂合金應用范圍是國防現(xiàn)代化的需要。

工業(yè)發(fā)展：20世紀50年代以前,鎂的發(fā)展依附于軍事工業(yè),20世紀60年代以后,由于金屬鎂在民用市場和空間技術的應用得到發(fā)展,于是推動了鎂的平衡增長。近幾年來隨著鎂合金在交通、電子及通信等領域應用的增長,世界鎂的消費在逐年上升并增長迅速。全世界（除中國外）有10個國家即美國、加拿大、挪威、俄羅斯、法國、意大利、前南斯拉夫、巴西、印度、朝鮮生產(chǎn)金屬鎂。2004年,世界金屬鎂開采量為58.4萬噸, 其中,中國42.6萬噸,加拿大5.4萬噸,俄羅斯5萬噸,以色列2.8萬噸,哈薩克斯坦1.8萬噸。

20世紀90年代以來,市場經(jīng)濟拉動了中國鎂工業(yè)的發(fā)展。在90年代的10年間,中國原鎂產(chǎn)量增長了37倍,特別是1995～2000年,年平均增長率為15.84%,大大高于西方世界的增長率。中國已成為世界上最大的原鎂生產(chǎn)國和出口國。

2006年1～12月,全國共產(chǎn)金屬鎂613084.94噸,同比增長32.23%；2007年1～12月,全國共產(chǎn)金屬鎂（鎂）670130.87噸,同比增長24.12%；2008年1～10月,全國共產(chǎn)金屬鎂（鎂）539498.36噸,同比增長6.59%