镁的4个化学意义（化学元素镁的历史）

镁的简述

H.Davy

1808年，英国化学家戴维（H.Davy）用熔融电解法首先制得了金属镁。1828年法国科学家比西用金属钾还原熔融的无水氯化镁得到纯镁。它是一种银白色轻碱土金属，具有化学活性，能与酸反应生成氢，具有一定的延展性和散热性。它在自然界中分布广泛，是人体的基本元素之一。

形态存在于地壳中： 菱镁矿 （碳酸镁）MgCO3， 白云石（碳酸钙镁）CaMg（CO3）2， 光卤石 （氯化钾镁水合物）KCl·MgCl2·H2O。

发现历史

海泡石

1755年，约瑟夫·布莱克在爱丁堡首次证实镁是一种元素。他在石灰(氧化钙，氧化钙)中发现了苦土(MgO)，石灰是由类似于碳酸盐岩、菱镁矿和石灰石的加热而成。另一种类型的镁矿石被称为海泡石，这是托马斯·亨利在1799年报道的。他说，这种矿石在土耳其更多地用于制造管道。

1792年，安东·鲁普雷希特(Anton Rupprecht)首先将苦土和木炭的混合物加热，生产出了不纯的镁金属。1808年汉弗莱·戴维电解氧化镁生产了纯但含量极低的金属镁。

然而，1831年，法国科学家安东尼·亚历山大·布鲁图斯·布西(antoine - alexandr - brutus Bussy)利用氯化镁和钾反应生成了大量的金属镁，之后他开始研究金属镁的性质。

许多世纪以前，古罗马人相信“镁”(一种产于希腊镁质地区的白色镁盐，因此得名镁)可以治疗多种疾病。直到1808年，英国化学家大卫还在使用电解的苦味镁来分离镁元素。

在20世纪30年代早期，E.V.麦科勒姆和他的同事首次将老鼠和狗作为实验动物，系统地观察缺镁的反应。1934年，首次发表了一篇根据不同疾病发生缺镁的临床报告。镁被证实是人体的基本元素。

镁是自然界中分布最广泛的十种元素之一，但由于它不易从化合物还原为单质，至今尚未被发现。

长期以来，化学家们一直将碳化镁煅烧得到的氧化镁作为一种不可移动的物质。它被列在拉瓦锡1789年出版的元素表中。1808年，在成功地生产钙之后，大卫用同样的方法成功地生产了金属镁。从此，镁被确定为一种元素，并命名为镁，元素符号为Mg。

它来自希腊的镁市，因为它在城市附近生产氧化镁，叫做镁铝，白色氧化镁，元素符号Mg。镁的原子序数是12，相对原子质量是24.3。它是一种典型的二价金属，具有金属的共同特性。由于镁的氧化物性质介于“碱性”和“土壤”之间，所以镁被称为碱土金属元素。

物理特性

外观和特性：银白色，具有金属光泽。

溶解性：不溶于水，碱液，易溶于酸。

化学性质

它具有较强的还原性，可与沸水反应释放氢气。燃烧时会产生耀眼的白光。

它不与氟化物，氢氟酸和铬酸相互作用，不受苛性碱的影响，但易溶于有机物。和无机酸一样，它可以直接与氮，硫和卤素，有机化学品，包括碳氢化合物，醛类，醇类，酚类，胺类，脂类和大多数含镁的油类，或者根本不含镁。

然而，在无水条件下与卤代烃的反应更严重（形成Grebs的试剂）。它可以与二氧化碳反应，因此用二氧化碳灭火器不能熄灭镁燃烧。

它与N2和O2发生反应，因此当它在空气中燃烧时，会剧烈燃烧并发出耀眼的白光，释放出热量，形成白色固体。醋的变化是气泡快速流出，漂浮在醋的表面并逐渐消失。

一些烟花和照明炸弹含有镁粉，这是利用镁在空气中产生耀眼的白光。化学反应中镁的化合价通常为 2。

1. 与非金属元素反应：
2. 2Mg O2 = =点火== 2MgO
3. 3Mg N2 ==点火== Mg3N2
4. Mg Cl2 ==点火== MgCl2
5. 与水反应：
6. Mg 2H2O（热水）== Mg（OH）2 H2↑
7. 与酸反应：

Mg 2HCl = MgCl 2 H 2

Mg H 2 SO 4 = MgSO 4 H 2

1. 与氧化物反应：

2Mg CO2 =点火= 2MgO C.

1. 镁与氯化铵的反应：镁与氯化铵的反应，其实质是镁与酸的反应。铵离子在氯化铵溶液中水解，溶液呈酸性。当加入镁粉时，镁与溶液中的氢离子反应释放出氢，同时释放出大​​量的热量。氨水是铵离子的水解产物，加热时会分解。因此，通过反应可以获得两种气体。总反应方程式：

Mg 2NH4Cl === MgCl2 2NH3↑ H2↑

1. 镁和 碳酸氢盐反应
2. 镁与碱金属氢氧化物的反应

通常认为镁不与碱金属氢氧化物如KOH反应，因为它是碱金属而不是两性金属。然而，在高温下，它可以参与氧化还原反应，例如与NaOH反应，以产生MgO，Na和H2。

镁同位素

已经发现有22种镁的同位素，包括镁19至镁40，其中只有镁24，镁25和镁26是天然存在且稳定的，而其他镁同位素是放射性的。

镁的好处

它通常用作还原剂来代替钛，锆，铀和钍等金属。主要用于制造轻金属合金，球墨铸铁，科学仪器和格氏试剂。也可用于制造烟花，闪光粉，镁盐，吸气器，照明炸弹等。其结构特征与铝类似，并且它具有各种用途的轻金属。它可以用作飞机和导弹的合金材料。

然而，它在汽油点火中是易燃的，这限制了其应用。

日常用途

医疗用途：治疗缺镁和痉挛。

运动用途：在剧烈运动前几小时注射镁化合物或在剧烈运动后注射以补偿镁的损失。体操运动员经常使用碱性碳酸镁来增加摩擦力。医疗：如果镁盐注射过快，会导致发烧和全身不适。

金属镁可与大多数非金属和酸反应; 可在高压下直接合成氢化氢; 镁可以与卤代烃反应合成格氏试剂，广泛用于有机合成。

它具有形成配位化合物的明显趋势。

它是航空航天工业中的一种重要材料。镁合金用于制造飞机机身、发动机零部件等，镁也用于制造照相和光学仪器;镁及其合金也广泛应用于非结构应用中，镁是一种强还原剂，也用于钛、锆、铍、铀的生产铪等。

纯镁强度低，但镁合金是一种优良的轻质结构材料，广泛应用于航天技术、航空航天、汽车和仪器仪表等工业领域。

超音速飞机大约含有5%的镁合金部件，而导弹一般要消耗100到200公斤的镁合金。镁是其它合金(尤其是铝合金)的主要成分。镁合金可与其它元素复合热处理，镁可作为球墨铸铁的球化剂，某些金属(如钛和锆)可由镁制成。

还原剂;镁是燃烧弹和照明弹不可缺少的成分，镁粉是节日烟花爆竹的必要原料，是核工业中的一种结构材料或包装材料;镁肥可以促进植物对磷的吸收和利用，而缺镁植物的生长则趋于停滞。镁是一种基本的物质，在人们的生活中发挥着重要的作用。

植物用途：镁主要存在于年轻的器官和组织中，植物成熟时会集中在种子中。镁离子可以在光合作用和呼吸过程中激活各种磷酸化酶和磷酸激酶。同样，镁也可以激活DNA和RNA的合成。镁是叶绿素的合成成分之一。

在缺乏镁的情况下，叶绿素不能合成，静脉仍然是绿色的，静脉变成黄色，有时是红紫色。如果镁缺乏严重，就会形成褐色斑点坏死。以离子或有机结合的形式存在于植物中。镁是叶绿素的组成部分，是多种酶的激活剂，是光磷酸化过程中氢离子的主要对应离子。

生理用途

它是人体细胞中的主要阳离子，浓缩在线粒体中，仅次于钾和磷，仅次于细胞外液中的钠和钙。它是体内各种细胞基本生化反应的必需物质。

正常成人体的总镁含量约为25克，其中60％至65％存在于骨骼和牙齿中，27％存在于软组织中。它主要分布在细胞内，细胞外液含镁不超过1％。

它是钙，维生素C，磷，钠，钾等代谢的必需物质，在神经肌肉的正常功能和血糖转化中起重要作用。

它是生命有机体正常生活活动和代谢过程中必不可少的元素。它影响细胞的各种生物学功能，影响钾离子和钙离子的运输，调节信号的传递，参与能量代谢，蛋白质和核酸的合成，并且可以复合带负电的基团，尤其是核苷酸中的磷酸盐。

该小组在维持该物质的结构和功能方面发挥作用; 催化酶的激活和抑制以及调节细胞周期，细胞增殖和细胞分化，镁还参与维持基因组的稳定性，并且还参与氧化应激和肿瘤发生。

镁的吸收和代谢：成体的总镁含量约为25g，其中60％至65％存在于骨骼和牙齿中，27％分布在软组织中。促进饮食中镁吸收的成分主要是氨基酸，乳糖等; 抑制镁吸收的主要成分是过量的磷，草酸，植酸和膳食纤维。成人从饮食中摄取的镁的量从胆汁，胰液和肠液分泌到肠中，其中60％至70％在粪便中排泄，部分在汗液和脱落的皮肤细胞中丢失。

镁离子是生物体内的一种阳离子，其总量仅为钙，钠，钾的四分之一; 细胞中镁离子的含量仅次于钾离子。二。整粒种子，未碾磨的谷物，绿叶蔬菜，豆类和坚果是最丰富的膳食镁来源; 鱼，肉，牛奶和水果中的镁含量低，加工过程中的加工食品几乎全部都是镁的损失。肌酸六磷酸盐，粗纤维，乙醇，过量磷酸盐和钙离子会损害镁的吸收，这可能是因为腔内镁的浓度降低了。

镁属于人体营养素，是矿物质中的一种，属于矿物质类。人体中60-65％的镁存在于骨骼和牙齿中，27％存在于软组织中。细胞内镁离子仅占1％，主要以活性形式Mg 2 -ATP 的形式存在。

1. 作为酶的活化剂，它参与了300多种酶促反应。糖酵解，脂肪酸氧化，蛋白质合成，核酸代谢等需要镁离子参与。
2. 促进骨骼的形成。其次，只有骨骼中的钙和磷，它是骨细胞结构和功能的必需元素。它在促进骨形成和骨再生以及维持骨骼和牙齿的强度和密度方面起着重要作用。
3. 调节神经肌肉的兴奋性。可以抑制钾和钙通道。镁离子，钙离子和钾离子协同维持神经肌肉的兴奋性。血液中的镁过低或钙过低，兴奋性增加; 否则，有镇静作用。
4. 保持胃肠道和激素的功能。
5. 它也是一种重要的神经递质，可以放松肌肉，补充含钙的食物，促进钙的吸收。

推荐摄入量

中国营养学会建议成年男性每天需要约350毫克镁，成年女性约300毫克，孕妇和哺乳期妇女约450毫克，2至3岁儿童150毫克，3至200毫克200毫克6年。最大耐受摄入量（UL）设定为700 mg / d。

缺镁主要表现为情绪不适，烦躁，手足抽搐，反射亢进等。正常情况下，由于肾脏的调节，口服镁一般不会引起镁中毒。当肾功能不全时，大量口服镁可引起镁中毒，即腹痛，腹泻，呕吐，烦渴，乏力，乏力，严重呼吸困难，紫癜，瞳孔散大等。

它广泛分布于植物中，肌肉和器官较多，乳制品较少。动物性食品中镁的利用率较高，达到30％~40％，植物性食品中镁的利用率较低。

代谢吸收

镁食物可以在整个肠道中被吸收，但主要在空肠末端和回肠末端被吸收，吸收率通常约为30％。它可以通过被动扩散和主动吸收能量来吸收。健康成人从食物中摄取的镁的量从胆汁，胰液和肠液分泌到肠中。其中60％至70％的粪便排出体外，有些因汗液和脱落的皮肤细胞而流失，其余部分则排泄在尿液中。摄入量为50~120mg，约为1 / 3~1 / 2。

缺乏表现

缺镁会导致血钙下降，神经肌肉亢进，可能对血管功能有潜在影响，据报道，低镁血症患者可能有房室性早搏，心房颤动，室性心动过速和心室颤动，其中一半有血压镁含量在骨矿物质的稳态中起重要作用。缺镁可能是绝经后骨质疏松症的危险因素; 一些研究表明镁耗竭可导致胰岛素抵抗。

钙代谢异常。

引起神经系统问题，如记忆力减退，神经紊乱，抑郁，幻觉，肌肉震颤等。

影响器官功能，如心脏，骨骼和胃肠道。

造成肌肉无力和痉挛等肌肉问题。

治疗

在轻度缺镁的情况下，可以通过饮食或口服添加镁，可以施用氧化镁或氢氧化镁，并且可以组合使用氢氧化铝以避免腹泻。

当口服给药不耐受或不吸收时，可以使用肌内镁，通常为20％至50％的硫酸镁。静脉注射镁应注意急性镁中毒的发生，以免引起心脏骤停。

因此，在镁中毒的情况下，避免给予过多的镁，过快，应注射葡萄糖酸钙或氯化钙。

工业应用

它是最轻的结构金属材料之一，具有比强度高，比刚度高，阻尼性和机械加工性好，易回收的优点。镁合金在国内外汽车工业中用于减轻重量，节约能源，减少污染和改善环境。

在发达国家，每100公里的燃料消耗最终将达到3L目标。欧洲汽车镁占镁消费总量的14％。预计未来将增长15-20％，2005年将增加20万吨。

与塑料相比，镁合金具有重量轻，比强度高，减振性能好，热疲劳性能好，易老化，导热性好，电磁屏蔽能力强，压铸工艺性能好，特别易回收等特点。新一代高性能结构材料的优势在于可替代钢，铝合金和工程塑料。

为了适应电子和通信设备高度集成的趋势以及轻薄的小型化，镁合金是运输，电子信息，通信，计算机，视听设备，便携式工具，电机，林业，纺织品外壳的理想选择。 ，核电站等材料。

发达国家非常重视镁合金的开发和应用，尤其是汽车零部件和笔记本电脑等便携式电子产品的应用。年增长率为20％，非常引人注目，并且具有惊人的发展趋势。

镁金属是铝合金中的主要合金元素。世界每年的需求量约为15万吨。2000年，中国的铝合金产量为290万吨。使用镁作为合金元素，每年需要约101,000吨。

随着汽车工业，石油天然气管道，海上钻井平台，桥梁建设等高强度低硫钢需求的增加，中国的鞍钢，宝钢，武钢，本溪钢铁，包钢，攀钢等而钢铁，首钢等钢厂已经采用镁粉深加脱硫，优质钢材，效果良好。镁粉具有钢铁脱硫的潜在市场。此外，镁粉还用于制造化学产品，药品，烟火，信号，照明炸弹和其他材料，金属还原剂，涂料，焊丝和球墨铸铁球化剂。

镁牺牲阳极作为防止金属腐蚀的有效方法之一，可广泛应用于地下铁管，输油管，储罐，海上设施，设备和民用。

镁合金型材和管道用作自行车车架，轮椅，康复和医疗设备。

镁可以在空气中燃烧。燃烧时非常闪亮。因此，烟花通常与一定量的镁粉混合以达到美学效果。

现代战争要求军方有能力进行远程快速部署，需要武器和装备轻量化，大量轻金属材料将用于手持武器，装甲战车，运输车辆和航空 - 制导武器。

轻量化是提高武器装备作战性能的重要方向。镁的光质决定了镁合金是生产航天器，军用飞机，导弹，高度机动车辆和船舶不可或缺的结构材料。因此，大力发展镁合金的应用范围是国防现代化的需要。

工业发展：

在20世纪50年代之前，镁的发展与军事工业有关。20世纪60年代以后，由于镁在民用市场和空间技术的发展，促进了镁的平衡增长。近年来，随着镁合金在运输，电子和通讯领域的应用增长，世界镁的消费量逐年增加，并且增长迅速。

世界上有10个国家（不包括中国），即美国，加拿大，挪威，俄罗斯，法国，意大利，前南斯拉夫，巴西，印度和朝鲜。2004年，世界金属镁矿开采量为58.4万吨，其中中国42.6万吨，加拿大54,000吨，俄罗斯5万吨，以色列28,000吨，哈萨克斯坦18,000吨。

自20世纪90年代以来，市场经济推动了中国镁工业的发展。在20世纪90年代的10年间，中国的主要镁产量增加了37倍，特别是从1995年到2000年，年均增长率为15.84％，远高于西方世界的增长率。中国已成为世界上最大的原镁生产国和出口国。

2006年1 - 12月，全国镁产量总量为613,084.94吨，同比增长32.23％; 2007年1 - 12月，全国镁（镁）总产量为670,130.87吨，同比增长24.12％; 2008年1 - 10月，全国共产金属镁（镁）为539,498.36吨，同比增长6.59％。

制备

矿石开采

工业上，金属镁是通过电解熔融氯化镁或通过在电炉中用硅铁等还原而制备的。前者称为熔盐电解，后者称为硅热还原。

熔化电解

MgCl 2（1）= Mg（s） Cl 2（g）↑

硅热还原

1 CaCO3（s）==高温== 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（1） 6H2O（1）=== MgCl 2 ·6H 2 O（s） 2H2O（l）

4 MgCl2·6H2O（s）=== MgCl2（s） 6H2O（l）

海水提取

氯化镁可以从海水中提取出来，每立方英里的海水中含有大约120亿磅的镁。

MgCl2·6H2O（s）= MgCl2（s） 6H2O（l）

MgCl2（1）==电解== Mg（s） Cl2（g）↑

注意事项

急救措施：皮肤接触：脱去污染的衣服，用肥皂和水彻底清洗皮肤。如果您感到不舒服，请就医。

眼睛接触：抬起眼睑，用流动的水或生理盐水冲洗。如果您感到不舒服，请就医。

吸入：迅速从场景中移除至新鲜空气。保持呼吸道畅通。如呼吸困难，给输氧。呼吸，心跳停止，立即进行心肺复苏。寻求医疗救助。

摄入：多喝温水，诱发呕吐。寻求医疗救助。

消防措施：危险特性：易燃，燃烧时产生强烈的白光，释放高温。氢气与水或水分发生反应，释放出大量热量，导致燃烧或爆炸。在氯，溴，碘，硫，磷，砷和氧化剂的情况下，存在燃烧和爆炸的危险。粉末和空气可形成爆炸性混合物。当达到一定浓度时，它会在火星发生时爆炸。

有害燃烧产物：氧化镁。

消防方法：消防员必须佩戴空气呼吸器，穿全身消防防毒服，并将其置于风中。尽可能将容器从火上移到开放空间。喷水以使火箱保持冷却直至火灾结束。严禁节约用水，泡沫和二氧化碳。在救援过程中必须保护眼睛和皮肤，以避免飞行的颗粒和烧伤你的身体。

紧急处理：隔离受污染区域和限制进入。消除所有点火源。建议应急人员佩戴防尘口罩，防尘口罩和防静电服。请勿触摸或交叉溢出。尽可能切断泄漏源。不要用水进行治疗。小量泄漏：用干沙或其他不燃材料覆盖溢出物，然后用塑料板覆盖，以减少散落和下雨。粉末泄漏：用塑料薄膜或帆布覆盖漏油，以减少散射并保持干燥。在专家的指导下清除。

检测方法：火焰原子吸收光谱法

工程控制：封闭式操作。提供安全淋浴和洗眼设备。

呼吸系统防护：工作时应佩戴防尘防尘口罩。必要时戴上吸气装置。

眼睛防护：戴化学安全眼镜。

身体防护：穿防静电工作服。

手部防护：戴上一般工作防护手套。

其他防护：工作现场严禁吸烟。保持良好的卫生习惯。

稳定性：稳定

不相容性：酸，酰氯，卤素（氯，溴，碘），强氧化剂，氯化烃，水，氧，硫，磷，砷。

避免接触条件：潮湿空气。

聚合危害：无聚合反应

急性毒性：腐蚀性和刺激性。

其他有害影响：该物质可能对环境有害，建议不要让它进入环境。

废物的性质：危险废物

包装方式：全开或中开钢桶外塑料袋或双层牛皮纸袋（钢板厚度0.75毫米，每桶净重不超过100公斤）; 塑料袋或双层牛皮纸袋全开或中开钢桶（钢板厚度0.5毫米，每桶净重不超过50公斤）; 盒子外面的金属桶（罐）或塑料桶; 螺纹玻璃瓶，铁盖玻璃瓶，塑料瓶或金属桶（罐）外普通木箱。

运输注意事项：运输车辆应配备相应品种和数量的消防设备和泄漏应急处理设备。装载产品的车辆排气管应有一个防火装置。

在运输过程中，确保容器不会泄漏，不会倒塌，不会掉落，也不会损坏。严禁与氧化剂，酸，卤素，氯化烃，食品化学品等混合使用。在运输过程中，应保护其免受暴露，雨淋和高温。

停下来时远离火源和热源。运输车辆和船只必须干燥并具有良好的防雨保护。运输后应彻底清洁车辆。铁路运输时禁止滑倒。

操作注意事项：加强局部排气。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作程序。建议操作人员佩戴自吸式过滤防尘口罩，化学安全眼镜和防静电工作服。远离工作场所的火，热和吸烟。

使用防爆通风系统和设备。避免灰尘。避免接触氧化剂，酸，卤素，氯化烃。要特别注意避免接触水。

处理氮气。在处理过程中轻轻装卸，以防止损坏包装和容器。配备相应品种和数量的消防设备和泄漏应急处理设备。空容器可能是有害的残留物。

储存注意事项：储存注意事项:储存于阴凉、干燥、通风良好的仓库内，远离火源和热源。储层温度不超过32℃，相对湿度不超过75%。包装是密封的，不能与空气接触。应与氧化剂、酸、卤素、氯化烃等分开存放，不得混合存放。采用防爆照明通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储存区域应提供适当的材料以容纳溢出物。

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