鎂的簡述
H.Davy
1808年，英國化學家戴維（H.Davy）用熔融電解法首先製得了金屬鎂。1828年法國科學家比西用金屬鉀還原熔融的無水氯化鎂得到純鎂。它是一種銀白色輕鹼土金屬，具有化學活性，能與酸反應生成氫，具有一定的延展性和散熱性。它在自然界中分佈廣泛，是人體的基本元素之一。
形態存在於地殼中： 菱鎂礦 （碳酸鎂）MgCO3， 白雲石（碳酸鈣鎂）CaMg（CO3）2， 光鹵石 （氯化鉀鎂水合物）KCl·MgCl2·H2O。
發現歷史
海泡石
1755年，約瑟夫·布萊克在愛丁堡首次證實鎂是一種元素。他在石灰(氧化鈣，氧化鈣)中發現了苦土(MgO)，石灰是由類似於碳酸鹽巖、菱鎂礦和石灰石的加熱而成。另一種類型的鎂礦石被稱為海泡石，這是托馬斯·亨利在1799年報道的。他說，這種礦石在土耳其更多地用於製造管道。
1792年，安東·魯普雷希特(Anton Rupprecht)首先將苦土和木炭的混合物加熱，生產出了不純的鎂金屬。1808年漢弗萊·戴維電解氧化鎂生產了純但含量極低的金屬鎂。
然而，1831年，法國科學家安東尼·亞歷山大·布魯圖斯·布西(antoine - alexandr - brutus Bussy)利用氯化鎂和鉀反應生成了大量的金屬鎂，之後他開始研究金屬鎂的性質。
許多世紀以前，古羅馬人相信“鎂”(一種產於希臘鎂質地區的白色鎂鹽，因此得名鎂)可以治療多種疾病。直到1808年，英國化學家大衛還在使用電解的苦味鎂來分離鎂元素。
在20世紀30年代早期，E.V.麥科勒姆和他的同事首次將老鼠和狗作為實驗動物，系統地觀察缺鎂的反應。1934年，首次發表了一篇根據不同疾病發生缺鎂的臨床報告。鎂被證實是人體的基本元素。
鎂是自然界中分佈最廣泛的十種元素之一，但由於它不易從化合物還原為單質，至今尚未被發現。
長期以來，化學家們一直將碳化鎂煅燒得到的氧化鎂作為一種不可移動的物質。它被列在拉瓦錫1789年出版的元素表中。1808年，在成功地生產鈣之後，大衛用同樣的方法成功地生產了金屬鎂。從此，鎂被確定為一種元素，並命名為鎂，元素符號為Mg。
它來自希臘的鎂市，因為它在城市附近生產氧化鎂，叫做鎂鋁，白色氧化鎂，元素符號Mg。鎂的原子序數是12，相對原子質量是24.3。它是一種典型的二價金屬，具有金屬的共同特性。由於鎂的氧化物性質介於“鹼性”和“土壤”之間，所以鎂被稱為鹼土金屬元素。
物理特性
外觀和特性：銀白色，具有金屬光澤。
溶解性：不溶於水，鹼液，易溶於酸。
化學性質
它具有較強的還原性，可與沸水反應釋放氫氣。燃燒時會產生耀眼的白光。
它不與氟化物，氫氟酸和鉻酸相互作用，不受苛性鹼的影響，但易溶於有機物。和無機酸一樣，它可以直接與氮，硫和鹵素，有機化學品，包括碳氫化合物，醛類，醇類，酚類，胺類，脂類和大多數含鎂的油類，或者根本不含鎂。
然而，在無水條件下與鹵代烴的反應更嚴重（形成Grebs的試劑）。它可以與二氧化碳反應，因此用二氧化碳滅火器不能熄滅鎂燃燒。
它與N2和O2發生反應，因此當它在空氣中燃燒時，會劇烈燃燒併發出耀眼的白光，釋放出熱量，形成白色固體。醋的變化是氣泡快速流出，漂浮在醋的表面並逐漸消失。
一些煙花和照明炸彈含有鎂粉，這是利用鎂在空氣中產生耀眼的白光。化學反應中鎂的化合價通常為+2。
- 與非金屬元素反應：
- 2Mg + O2 = =點火== 2MgO
- 3Mg + N2 ==點火== Mg3N2
- Mg + Cl2 ==點火== MgCl2
- 與水反應：
- Mg + 2H2O（熱水）== Mg（OH）2 + H2↑
- 與酸反應：
Mg + 2HCl = MgCl 2 + H 2
Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2
- 與氧化物反應：
2Mg + CO2 =點火= 2MgO + C.
- 鎂與氯化銨的反應：鎂與氯化銨的反應，其實質是鎂與酸的反應。銨離子在氯化銨溶液中水解，溶液呈酸性。當加入鎂粉時，鎂與溶液中的氫離子反應釋放出氫，同時釋放出大量的熱量。氨水是銨離子的水解產物，加熱時會分解。因此，通過反應可以獲得兩種氣體。總反應方程式：
Mg + 2NH4Cl === MgCl2 + 2NH3↑+ H2↑
- 鎂和 碳酸氫鹽反應
- 鎂與鹼金屬氫氧化物的反應
通常認為鎂不與鹼金屬氫氧化物如KOH反應，因為它是鹼金屬而不是兩性金屬。然而，在高溫下，它可以參與氧化還原反應，例如與NaOH反應，以產生MgO，Na和H2。
鎂同位素
已經發現有22種鎂的同位素，包括鎂19至鎂40，其中只有鎂24，鎂25和鎂26是天然存在且穩定的，而其他鎂同位素是放射性的。
鎂的好處
它通常用作還原劑來代替鈦，鋯，鈾和釷等金屬。主要用於製造輕金屬合金，球墨鑄鐵，科學儀器和格氏試劑。也可用於製造煙花，閃光粉，鎂鹽，吸氣器，照明炸彈等。其結構特徵與鋁類似，並且它具有各種用途的輕金屬。它可以用作飛機和導彈的合金材料。
然而，它在汽油點火中是易燃的，這限制了其應用。
日常用途
運動用途： 在劇烈運動前幾小時注射鎂化合物或在劇烈運動後注射以補償鎂的損失。體操運動員經常使用鹼性碳酸鎂來增加摩擦力。醫療：如果鎂鹽注射過快，會導致發燒和全身不適。
金屬鎂可與大多數非金屬和酸反應; 可在高壓下直接合成氫化氫; 鎂可以與鹵代烴反應合成格氏試劑，廣泛用於有機合成。
它具有形成配位化合物的明顯趨勢。
它是航空航天工業中的一種重要材料。鎂合金用於製造飛機機身、發動機零部件等，鎂也用於製造照相和光學儀器;鎂及其合金也廣泛應用於非結構應用中，鎂是一種強還原劑，也用於鈦、鋯、鈹、鈾的生產鉿等。
純鎂強度低，但鎂合金是一種優良的輕質結構材料，廣泛應用於航天技術、航空航天、汽車和儀器儀表等工業領域。
超音速飛機大約含有5%的鎂合金部件，而導彈一般要消耗100到200公斤的鎂合金。鎂是其它合金(尤其是鋁合金)的主要成分。鎂合金可與其它元素複合熱處理，鎂可作為球墨鑄鐵的球化劑，某些金屬(如鈦和鋯)可由鎂製成。
還原劑;鎂是燃燒彈和照明彈不可缺少的成分，鎂粉是節日煙花爆竹的必要原料，是核工業中的一種結構材料或包裝材料;鎂肥可以促進植物對磷的吸收和利用，而缺鎂植物的生長則趨於停滯。鎂是一種基本的物質，在人們的生活中發揮著重要的作用。
植物用途：鎂主要存在於年輕的器官和組織中，植物成熟時會集中在種子中。鎂離子可以在光合作用和呼吸過程中激活各種磷酸化酶和磷酸激酶。同樣，鎂也可以激活DNA和RNA的合成。鎂是葉綠素的合成成分之一。
在缺乏鎂的情況下，葉綠素不能合成，靜脈仍然是綠色的，靜脈變成黃色，有時是紅紫色。如果鎂缺乏嚴重，就會形成褐色斑點壞死。以離子或有機結合的形式存在於植物中。鎂是葉綠素的組成部分，是多種酶的激活劑，是光磷酸化過程中氫離子的主要對應離子。
生理用途
它是人體細胞中的主要陽離子，濃縮在線粒體中，僅次於鉀和磷，僅次於細胞外液中的鈉和鈣。它是體內各種細胞基本生化反應的必需物質。
正常成人體的總鎂含量約為25克，其中60％至65％存在於骨骼和牙齒中，27％存在於軟組織中。它主要分佈在細胞內，細胞外液含鎂不超過1％。
它是鈣，維生素C，磷，鈉，鉀等代謝的必需物質，在神經肌肉的正常功能和血糖轉化中起重要作用。
它是生命有機體正常生活活動和代謝過程中必不可少的元素。它影響細胞的各種生物學功能，影響鉀離子和鈣離子的運輸，調節信號的傳遞，參與能量代謝，蛋白質和核酸的合成，並且可以複合帶負電的基團，尤其是核苷酸中的磷酸鹽。
該小組在維持該物質的結構和功能方面發揮作用; 催化酶的激活和抑制以及調節細胞週期，細胞增殖和細胞分化，鎂還參與維持基因組的穩定性，並且還參與氧化應激和腫瘤發生。
鎂的吸收和代謝：成體的總鎂含量約為25g，其中60％至65％存在於骨骼和牙齒中，27％分佈在軟組織中。促進飲食中鎂吸收的成分主要是氨基酸，乳糖等; 抑制鎂吸收的主要成分是過量的磷，草酸，植酸和膳食纖維。成人從飲食中攝取的鎂的量從膽汁，胰液和腸液分泌到腸中，其中60％至70％在糞便中排洩，部分在汗液和脫落的皮膚細胞中丟失。
鎂離子是生物體內的一種陽離子，其總量僅為鈣，鈉，鉀的四分之一; 細胞中鎂離子的含量僅次於鉀離子。二。整粒種子，未碾磨的穀物，綠葉蔬菜，豆類和堅果是最豐富的膳食鎂來源; 魚，肉，牛奶和水果中的鎂含量低，加工過程中的加工食品幾乎全部都是鎂的損失。肌酸六磷酸鹽，粗纖維，乙醇，過量磷酸鹽和鈣離子會損害鎂的吸收，這可能是因為腔內鎂的濃度降低了。
鎂屬於人體營養素，是礦物質中的一種，屬於礦物質類。人體中60-65％的鎂存在於骨骼和牙齒中，27％存在於軟組織中。細胞內鎂離子僅佔1％，主要以活性形式Mg 2+ -ATP 的形式存在。
- 作為酶的活化劑，它參與了300多種酶促反應。糖酵解，脂肪酸氧化，蛋白質合成，核酸代謝等需要鎂離子參與。
- 促進骨骼的形成。其次，只有骨骼中的鈣和磷，它是骨細胞結構和功能的必需元素。它在促進骨形成和骨再生以及維持骨骼和牙齒的強度和密度方面起著重要作用。
- 調節神經肌肉的興奮性。可以抑制鉀和鈣通道。鎂離子，鈣離子和鉀離子協同維持神經肌肉的興奮性。血液中的鎂過低或鈣過低，興奮性增加; 否則，有鎮靜作用。
- 保持胃腸道和激素的功能。
- 它也是一種重要的神經遞質，可以放鬆肌肉，補充含鈣的食物，促進鈣的吸收。
推薦攝入量
中國營養學會建議成年男性每天需要約350毫克鎂，成年女性約300毫克，孕婦和哺乳期婦女約450毫克，2至3歲兒童150毫克，3至200毫克200毫克6年。最大耐受攝入量（UL）設定為700 mg / d。
缺鎂主要表現為情緒不適，煩躁，手足抽搐，反射亢進等。正常情況下，由於腎臟的調節，口服鎂一般不會引起鎂中毒。當腎功能不全時，大量口服鎂可引起鎂中毒，即腹痛，腹瀉，嘔吐，煩渴，乏力，乏力，嚴重呼吸困難，紫癜，瞳孔散大等。
它廣泛分佈於植物中，肌肉和器官較多，乳製品較少。動物性食品中鎂的利用率較高，達到30％~40％，植物性食品中鎂的利用率較低。
代謝吸收
鎂食物可以在整個腸道中被吸收，但主要在空腸末端和迴腸末端被吸收，吸收率通常約為30％。它可以通過被動擴散和主動吸收能量來吸收。健康成人從食物中攝取的鎂的量從膽汁，胰液和腸液分泌到腸中。其中60％至70％的糞便排出體外，有些因汗液和脫落的皮膚細胞而流失，其餘部分則排洩在尿液中。攝入量為50~120mg，約為1 / 3~1 / 2。
缺乏表現
缺鎂會導致血鈣下降，神經肌肉亢進，可能對血管功能有潛在影響，據報道，低鎂血癥患者可能有房室性早搏，心房顫動，室性心動過速和心室顫動，其中一半有血壓鎂含量在骨礦物質的穩態中起重要作用。缺鎂可能是絕經後骨質疏鬆症的危險因素; 一些研究表明鎂耗竭可導致胰島素抵抗。
鈣代謝異常。
引起神經系統問題，如記憶力減退，神經紊亂，抑鬱，幻覺，肌肉震顫等。
影響器官功能，如心臟，骨骼和胃腸道。
造成肌肉無力和痙攣等肌肉問題。
在輕度缺鎂的情況下，可以通過飲食或口服添加鎂，可以施用氧化鎂或氫氧化鎂，並且可以組合使用氫氧化鋁以避免腹瀉。
當口服給藥不耐受或不吸收時，可以使用肌內鎂，通常為20％至50％的硫酸鎂。靜脈注射鎂應注意急性鎂中毒的發生，以免引起心臟驟停。
因此，在鎂中毒的情況下，避免給予過多的鎂，過快，應注射葡萄糖酸鈣或氯化鈣。
工業應用
它是最輕的結構金屬材料之一，具有比強度高，比剛度高，阻尼性和機械加工性好，易回收的優點。鎂合金在國內外汽車工業中用於減輕重量，節約能源，減少汙染和改善環境。
在發達國家，每100公里的燃料消耗最終將達到3L目標。歐洲汽車鎂佔鎂消費總量的14％。預計未來將增長15-20％，2005年將增加20萬噸。
與塑料相比，鎂合金具有重量輕，比強度高，減振性能好，熱疲勞性能好，易老化，導熱性好，電磁屏蔽能力強，壓鑄工藝性能好，特別易回收等特點。新一代高性能結構材料的優勢在於可替代鋼，鋁合金和工程塑料。
為了適應電子和通信設備高度集成的趨勢以及輕薄的小型化，鎂合金是運輸，電子信息，通信，計算機，視聽設備，便攜式工具，電機，林業，紡織品外殼的理想選擇。 ，核電站等材料。
發達國家非常重視鎂合金的開發和應用，尤其是汽車零部件和筆記本電腦等便攜式電子產品的應用。年增長率為20％，非常引人注目，並且具有驚人的發展趨勢。
鎂金屬是鋁合金中的主要合金元素。世界每年的需求量約為15萬噸。2000年，中國的鋁合金產量為290萬噸。使用鎂作為合金元素，每年需要約101,000噸。
隨著汽車工業，石油天然氣管道，海上鑽井平臺，橋樑建設等高強度低硫鋼需求的增加，中國的鞍鋼，寶鋼，武鋼，本溪鋼鐵，包鋼，攀鋼等而鋼鐵，首鋼等鋼廠已經採用鎂粉深加脫硫，優質鋼材，效果良好。鎂粉具有鋼鐵脫硫的潛在市場。此外，鎂粉還用於製造化學產品，藥品，煙火，信號，照明炸彈和其他材料，金屬還原劑，塗料，焊絲和球墨鑄鐵球化劑。
鎂犧牲陽極作為防止金屬腐蝕的有效方法之一，可廣泛應用於地下鐵管，輸油管，儲罐，海上設施，設備和民用。
鎂合金型材和管道用作自行車車架，輪椅，康復和醫療設備。
鎂可以在空氣中燃燒。燃燒時非常閃亮。因此，煙花通常與一定量的鎂粉混合以達到美學效果。
現代戰爭要求軍方有能力進行遠程快速部署，需要武器和裝備輕量化，大量輕金屬材料將用於手持武器，裝甲戰車，運輸車輛和航空 - 制導武器。
輕量化是提高武器裝備作戰性能的重要方向。鎂的光質決定了鎂合金是生產航天器，軍用飛機，導彈，高度機動車輛和船舶不可或缺的結構材料。因此，大力發展鎂合金的應用範圍是國防現代化的需要。
工業發展：
在20世紀50年代之前，鎂的發展與軍事工業有關。20世紀60年代以後，由於鎂在民用市場和空間技術的發展，促進了鎂的平衡增長。近年來，隨著鎂合金在運輸，電子和通訊領域的應用增長，世界鎂的消費量逐年增加，並且增長迅速。
世界上有10個國家（不包括中國），即美國，加拿大，挪威，俄羅斯，法國，意大利，前南斯拉夫，巴西，印度和朝鮮。2004年，世界金屬鎂礦開採量為58.4萬噸，其中中國42.6萬噸，加拿大54,000噸，俄羅斯5萬噸，以色列28,000噸，哈薩克斯坦18,000噸。
自20世紀90年代以來，市場經濟推動了中國鎂工業的發展。在20世紀90年代的10年間，中國的主要鎂產量增加了37倍，特別是從1995年到2000年，年均增長率為15.84％，遠高於西方世界的增長率。中國已成為世界上最大的原鎂生產國和出口國。
2006年1 - 12月，全國鎂產量總量為613,084.94噸，同比增長32.23％; 2007年1 - 12月，全國鎂（鎂）總產量為670,130.87噸，同比增長24.12％; 2008年1 - 10月，全國共產金屬鎂（鎂）為539,498.36噸，同比增長6.59％。
製備
礦石開採
工業上，金屬鎂是通過電解熔融氯化鎂或通過在電爐中用硅鐵等還原而製備的。前者稱為熔鹽電解，後者稱為硅熱還原。
熔化電解
MgCl 2（1）= Mg（s）+ Cl 2（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（1）+ 6H2O（1）=== MgCl 2 ·6H 2 O（s）+ 2H2O（l）
4 MgCl2·6H2O（s）=== MgCl2（s）+ 6H2O（l）
海水提取
氯化鎂可以從海水中提取出來，每立方英里的海水中含有大約120億磅的鎂。
MgCl2·6H2O（s）= MgCl2（s）+ 6H2O（l）
MgCl2（1）==電解== Mg（s）+ Cl2（g）↑
注意事項
急救措施：皮膚接觸：脫去汙染的衣服，用肥皂和水徹底清洗皮膚。如果您感到不舒服，請就醫。
眼睛接觸：抬起眼瞼，用流動的水或生理鹽水沖洗。如果您感到不舒服，請就醫。
吸入：迅速從場景中移除至新鮮空氣。保持呼吸道暢通。如呼吸困難，給輸氧。呼吸，心跳停止，立即進行心肺復甦。尋求醫療救助。
攝入：多喝溫水，誘發嘔吐。尋求醫療救助。
消防措施：危險特性：易燃，燃燒時產生強烈的白光，釋放高溫。氫氣與水或水分發生反應，釋放出大量熱量，導致燃燒或爆炸。在氯，溴，碘，硫，磷，砷和氧化劑的情況下，存在燃燒和爆炸的危險。粉末和空氣可形成爆炸性混合物。當達到一定濃度時，它會在火星發生時爆炸。
有害燃燒產物：氧化鎂。
消防方法：消防員必須佩戴空氣呼吸器，穿全身消防防毒服，並將其置於風中。儘可能將容器從火上移到開放空間。噴水以使火箱保持冷卻直至火災結束。嚴禁節約用水，泡沫和二氧化碳。在救援過程中必須保護眼睛和皮膚，以避免飛行的顆粒和燒傷你的身體。
緊急處理：隔離受汙染區域和限制進入。消除所有點火源。建議應急人員佩戴防塵口罩，防塵口罩和防靜電服。請勿觸摸或交叉溢出。儘可能切斷洩漏源。不要用水進行治療。小量洩漏：用幹沙或其他不燃材料覆蓋溢出物，然後用塑料板覆蓋，以減少散落和下雨。粉末洩漏：用塑料薄膜或帆布覆蓋漏油，以減少散射並保持乾燥。在專家的指導下清除。
檢測方法：火焰原子吸收光譜法
工程控制：封閉式操作。提供安全淋浴和洗眼設備。
呼吸系統防護：工作時應佩戴防塵防塵口罩。必要時戴上吸氣裝置。
眼睛防護：戴化學安全眼鏡。
身體防護：穿防靜電工作服。
手部防護：戴上一般工作防護手套。
其他防護：工作現場嚴禁吸菸。保持良好的衛生習慣。
穩定性：穩定
不相容性：酸，酰氯，鹵素（氯，溴，碘），強氧化劑，氯化烴，水，氧，硫，磷，砷。
避免接觸條件：潮溼空氣。
聚合危害：無聚合反應
急性毒性：腐蝕性和刺激性。
其他有害影響：該物質可能對環境有害，建議不要讓它進入環境。
廢物的性質：危險廢物
包裝方式：全開或中開鋼桶外塑料袋或雙層牛皮紙袋（鋼板厚度0.75毫米，每桶淨重不超過100公斤）; 塑料袋或雙層牛皮紙袋全開或中開鋼桶（鋼板厚度0.5毫米，每桶淨重不超過50公斤）; 盒子外面的金屬桶（罐）或塑料桶; 螺紋玻璃瓶，鐵蓋玻璃瓶，塑料瓶或金屬桶（罐）外普通木箱。
運輸注意事項：運輸車輛應配備相應品種和數量的消防設備和洩漏應急處理設備。裝載產品的車輛排氣管應有一個防火裝置。
在運輸過程中，確保容器不會洩漏，不會倒塌，不會掉落，也不會損壞。嚴禁與氧化劑，酸，鹵素，氯化烴，食品化學品等混合使用。在運輸過程中，應保護其免受暴露，雨淋和高溫。
停下來時遠離火源和熱源。運輸車輛和船隻必須乾燥並具有良好的防雨保護。運輸後應徹底清潔車輛。鐵路運輸時禁止滑倒。
操作注意事項：加強局部排氣。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作程序。建議操作人員佩戴自吸式過濾防塵口罩，化學安全眼鏡和防靜電工作服。遠離工作場所的火，熱和吸菸。
使用防爆通風系統和設備。避免灰塵。避免接觸氧化劑，酸，鹵素，氯化烴。要特別注意避免接觸水。
處理氮氣。在處理過程中輕輕裝卸，以防止損壞包裝和容器。配備相應品種和數量的消防設備和洩漏應急處理設備。空容器可能是有害的殘留物。
儲存注意事項：儲存注意事項:儲存於陰涼、乾燥、通風良好的倉庫內，遠離火源和熱源。儲層溫度不超過32℃，相對溼度不超過75%。包裝是密封的，不能與空氣接觸。應與氧化劑、酸、鹵素、氯化烴等分開存放，不得混合存放。採用防爆照明通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲存區域應提供適當的材料以容納溢出物。
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