鎂（英文：鎂帶），元素符號(hào)Mg，一種銀白色光澤的、有延展性的金屬元素。鎂元素位于元素周期表的第12位，第三周期ⅡA族，電子排布為[Ne]3s2，符號(hào)為Mg，原子量24.305 g/摩爾，熔點(diǎn)為650 ℃，沸點(diǎn)為1090 ℃，有同位素24Mg、25Mg、26Mg等；鎂無磁性，有良好的熱消散性，鎂是地球上第四常見的元素，也是地球上儲(chǔ)存量最為豐富的輕金屬元素之一。它在地殼中豐度達(dá)2%，居元素含量第8位。鎂可從鹵水汁中提取，屬可再生資源。
鎂具有很高的化學(xué)活潑性，在潮濕大氣、海水、無機(jī)酸及其鹽類、有機(jī)酸等介質(zhì)中容易腐蝕，但在干燥的大氣、碳酸根、鉻酸鹽、氫氧化鈉、苯、汽油及不含水和酸的潤滑油中很穩(wěn)定。
鎂占人體總重量的0.5%，是生命體中重要的功能元素，也是保證骨骼和牙齒健康所必需的成分；鎂還是人體第二豐富的細(xì)胞陽離子，參與人體內(nèi)多種化學(xué)反應(yīng)過程，如與ATP，脫氧核糖核酸和核糖核酸等多聚磷酸進(jìn)行反應(yīng)。在植物體中，鎂是葉綠素的核心元素，參與光合作用為地球上的生命體提供氧氣和能量，維持生態(tài)平衡。
相關(guān)歷史
1774年金屬鎂首次被人類發(fā)現(xiàn)，并以希臘古城苛性苦土粉命名。
1755年，約瑟夫·布萊克（Joseph?黑色）在愛丁堡確認(rèn)鎂是一種元素，并辨別出了生石灰中的氧化鎂（氧化鎂，MgO）。
1808年，戴維（H.Davy）在英國首次通過電解汞和氧化鎂的混合物，制取鎂汞齊，得到了金屬鎂。1828年，布賽（A.Bussy）在法國用鉀還原熔融的氯化鎂制得純鎂。1833年，邁克爾·法拉第（M.Faraday）在英國電解熔融氯化鎂制得純鎂。1886年，德國首先采用電解法開始鎂的工業(yè)生產(chǎn)。
第二次世界大戰(zhàn)期間，意大利發(fā)明了在真空高溫爐內(nèi)用硅鐵還原白云石來生產(chǎn)鎂的工藝。加拿大皮金博士（Pidgeon）發(fā)明了在外熱式真空蒸餾罐內(nèi)用硅鐵還原白云石制鎂的新工藝。第二次世界大戰(zhàn)后，1947年法國著手研究了連續(xù)生產(chǎn)的硅熱法煉鎂工藝，1969年建成年產(chǎn)4500 噸鎂的半連續(xù)硅熱法鎂廠。
20世紀(jì)50年代以前，鎂的發(fā)展依附于軍事工業(yè)，60年代以后，鎂在民用和空間技術(shù)的應(yīng)用得到發(fā)展。近10年來，鎂在交通、電子及通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，世界鎂的消費(fèi)量在迅速增長。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
純鎂呈銀白色，在室溫下為穩(wěn)定的固態(tài)，有著近乎完美的密排六方結(jié)構(gòu)（hep)。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，熔點(diǎn)為650 °C，沸點(diǎn)為1090 °C；隨壓力的增加，鎂的熔點(diǎn)逐漸升高。鎂的密度小，為1.74 g/cm3；蒸氣壓215.95 Pa（627℃），1037.1 Pa（727℃）；熱導(dǎo)率1.57 W/(cm·K)；電阻率4.47×10-6 π·cm。
金屬鎂的主要物理性質(zhì)見下表：
同位素
Mg在自然界中存在3種穩(wěn)定同位素，分別為24Mg、25Mg和26Mg，其中26Mg和24Mg之間具有較大的質(zhì)量差(8.33％)，在各類地質(zhì)過程中顯示出不同程度的分餾，使之成為研究不同地質(zhì)演化過程的有力指標(biāo)和良好示蹤劑。
2018年8月5日，S·薩卡爾等人發(fā)明了磁性鎂同位素25Mg2+在制造用于治療缺氧的藥物中的應(yīng)用。提供具有低毒性和良好效率以在需要時(shí)以組織選擇性方式治療缺氧的藥物。2012年10月，海等人將鎂同位素分析技術(shù)應(yīng)用于葡萄酒辨別，分析了不同地域的40種葡萄酒中鎂同位素的組成。證明了鎂同位素具有區(qū)分不同產(chǎn)地葡萄酒的能力，且地理分辨率較高的特點(diǎn)。
化學(xué)性質(zhì)
燃燒反應(yīng)
金屬鎂與氧有很大的親和力，在空氣中非常容易氧化。金屬鎂在空氣中引燃的溫度為480-510 ℃，燃燒時(shí)能產(chǎn)生眩目的白光，因此鎂作為鎂粉燃燒有著不少應(yīng)用，如作為閃光燈、煙花和海洋照明彈等。
與水的反應(yīng)
鎂表面的氧化膜使其不與冷水發(fā)生明顯反應(yīng)，但可與熱水緩慢反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣。其反應(yīng)為：
置換反應(yīng)
鎂與氟化物、氫氟酸和鉻酸不反應(yīng)，但極易溶解于其他有機(jī)和無機(jī)酸中，如：
金屬鎂具有一定的還原性，常用做還原劑去置換鈦、鋯、鉿、、鈹?shù)冉饘伲纾?/p>
氧化還原反應(yīng)
鎂是堿性金屬，不是兩性金屬，因此金屬鎂一般不會(huì)和堿金屬的氫氧化物（如氫氧化鈉和氫氧化鉀）反應(yīng)。但是，在高溫下，鎂可以參與氧化還原反應(yīng)，如與NaOH反應(yīng)，產(chǎn)生MgO、Na和H2。
此外，鎂與氫發(fā)生反應(yīng)生成二氫化鎂MgH2，因此鎂可作為儲(chǔ)氫材料。
與有機(jī)物反應(yīng)
鎂與有機(jī)物（包括烴、醛、醇、酚、胺、脂和大多數(shù)油類在內(nèi)的有機(jī)化學(xué)藥品）基本不反應(yīng)，或只有輕微反應(yīng)。
但有機(jī)鎂（organomagnesium）作為碘化甲基鎂（Grignard reagents）在有機(jī)化學(xué)中生成新碳－碳鍵有著重要的作用。Grignard試劑中的烴基帶負(fù)電。與鹵代烴中帶正電的烴基不同，其極性發(fā)生反轉(zhuǎn)，有極強(qiáng)的親核性和堿性，性質(zhì)活潑。可與羰基發(fā)生親核加成，如：
應(yīng)用領(lǐng)域
冶金領(lǐng)域
金屬鎂可作為鋁合金的添加元素。在鋁合金中加入金屬鎂，使合金更輕，強(qiáng)度更大，抗腐蝕能力更好。鎂粉可作為鋼鐵的脫硫劑，工藝簡(jiǎn)單，成本較低，生產(chǎn)出的低硫鋼可用于汽車設(shè)備及結(jié)構(gòu)體中。用鎂脫硫不僅改善了鋼的可鑄性、延展性、焊接性和沖擊韌性，而且降低了結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量。
鎂既可作為生產(chǎn)稀有金屬Ti、Zr、Hf等的還原劑，也可作為生產(chǎn)鈹、硼的還原劑。在銅基和基合金的生產(chǎn)過程中，被用作脫氧劑，還用作鎳基合金、鎳-銅合金、鎳-銅-鋅合金的合金化元素。在球墨鑄鐵中起著球化作用，使鑄件強(qiáng)度、延展性更高。另外，鎂被加入鋅的壓鑄合金中，可以提高其強(qiáng)度和改善尺寸穩(wěn)定性。
化學(xué)工業(yè)
在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域，鎂被大量使用在生產(chǎn)復(fù)雜和特種有機(jī)化合物及金屬有機(jī)物的工藝中。如被用于生產(chǎn)鎂的烷基（或烴基）(alkyls）和芳基（aryls）金屬化合物、在潤滑油中用作中和劑、用于氬和氫氣的凈化、在真空管道制造中用作吸氣劑（getter)。用于生產(chǎn)硼、鋰、鈣的氫化物，鍋爐用水的脫氧脫氯劑等。
電化學(xué)
在電化學(xué)方面的應(yīng)用包括陰極保護(hù)、制造電池和光刻等。鎂犧性陽極用于延長各種金屬裝置的壽命，包括家用和工業(yè)用熱水器（槽）、各種地下構(gòu)建物，如土壤里的石油管道、地下電纜、管線、井體、儲(chǔ)槽和塔基等；以及海水冷凝器、輪船船體、壓載箱和海洋環(huán)境中使用的鋼樁。
煙火領(lǐng)域
鎂在早期用來制作煙火，含鋁量超過30%的鎂鋁合金粉末燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生耀眼的白光，該白光比自然光更適合于攝影，從而被用作攝影閃光燈，鎂粉還廣泛用于焰火、禮花、軍用信號(hào)彈、照明彈、燃燒彈等方面。
醫(yī)藥領(lǐng)域
在醫(yī)藥領(lǐng)域，鎂的化合物硫酸鎂可解除支氣管平滑肌肌肉痙攣。補(bǔ)充鎂劑可預(yù)防強(qiáng)心類藥物中毒，增加對(duì)強(qiáng)心苷類的耐受性，且可擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈，降低外周阻力，減輕心臟負(fù)荷，改善肺炎所致的心肌缺血。
生理作用
鎂離子是體內(nèi)細(xì)胞代謝中酶的激活劑（如ATP代謝酶等），對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、神經(jīng)肌肉和心肌均起抑制作用，因此是所有已知生命體的重要元素。參與體內(nèi)蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、核酸以及氧化磷酸化的代謝，也是脫氧核糖核酸相酶系中的輔助因子和細(xì)胞內(nèi)的調(diào)解者。
對(duì)植物
鎂是葉綠素分子的中心，是其中唯一的礦物元素。鎂與ATP合，在ATP和酶分子之間形成一個(gè)橋梁，可影響ATP能量的變化。鎂對(duì)于光合磷酸化反應(yīng)和氧化磷酸化反應(yīng)都是必需的。缺鎂時(shí)，葉綠素形成受到抑制，葉緣和葉尖先褪綠，繼而向薄壁細(xì)胞組織蔓延，進(jìn)而導(dǎo)致綠色植物黃白化。故鎂在植物合成葉綠素中起到重要的作用。
對(duì)人體
鎂是酶的活動(dòng)所需要的一種重要的催化劑，在能量代謝過程中起著重要的作用。可消除心理緊張，抑制精神亢奮，幫助提高睡眠質(zhì)量；鎂與鈣一起，可作為鎮(zhèn)靜劑使用。鎂能降低血壓，維持正常的心肌收縮，對(duì)心肌梗死、腦中風(fēng)等病有一定的預(yù)防作用。還可防止鈣沉淀在組織和血管壁中，避免結(jié)石的形成。鎂與鈣、鉀結(jié)合后，可調(diào)節(jié)凝血機(jī)制，幫助人體制造和利用胰島素。鎂還具有擴(kuò)張氣管的作用，可幫助治療哮喘和支氣管炎。
毒性
鎂的推薦膳食攝入量范圍：從嬰兒的30毫克，到31至50歲男性的420毫克。大多數(shù)成年人每天可以耐受350毫克鎂而不會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng)。
鎂是人體細(xì)胞內(nèi)第二重要的陽離子，是很多酶的輔因子，與肌肉收縮、神經(jīng)傳導(dǎo)等有重要關(guān)系。當(dāng)血漿鎂濃度超過2 mmol/L時(shí)，就可出現(xiàn)皮膚潮熱、口渴、血壓下降、倦怠乏力、腱反射消失、呼吸抑制、心律失常、甚至心臟驟停、昏迷、體溫不升等現(xiàn)象。
制備方式
鎂蘊(yùn)藏量豐富，是僅次于鋁、鐵、鈣，居第四位的金屬元素。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）統(tǒng)計(jì)，2015年全世界的菱鎂礦儲(chǔ)量（Reserves，以Mg含量計(jì)算）約為24.58億噸。其制備方式主要有電解法煉鎂和還原法煉鎂。
皮江法煉鎂
皮江法生產(chǎn)金屬鎂是以煅燒白云石為原料、硅鐵為還原劑、螢石為催化劑，進(jìn)行計(jì)量配料。粉磨后壓制成球，稱為球團(tuán)。將球團(tuán)裝入還原罐中，加熱到1200 ℃，內(nèi)部抽真空至13.3 Pa或更高，則產(chǎn)生鎂蒸氣。鎂蒸氣在還原罐前端的冷凝器中形成結(jié)晶鎂，亦稱粗鎂。再經(jīng)熔劑精煉，產(chǎn)出商品鎂錠，即精鎂。
主要化學(xué)過程有兩步：
第一步，白云石煅燒。在此過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：
第二步，還原反應(yīng)。在此過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：
電解法煉鎂
電解法的反應(yīng)原理是通過電解熔融制造純凈的無水的氯化鎂，并進(jìn)一步使氯化鎂分解為鎂和氯氣。根據(jù)原料不同以及原理處理方式的不同，電解法分為：道烏法、氧化鎂氯化法、光鹵石法以及AMC法。
道烏法
用海水以及石灰乳做原料。提取出Mg(OH)2，然后利用Mg(OH)2和鹽酸反應(yīng)，進(jìn)一步制成氯化鎂溶液，之后進(jìn)一步提純和濃縮氯化鎂溶液，制成[MgCl2·（1-2)H2O]，并以其為電解的原料，電解制成金屬鎂，其電解反應(yīng)溫度需要750 ℃左右。主要反應(yīng)式為：
氧化鎂氯化法
用天然菱鎂礦做原材料，在高溫下，一般要求在700-800 ℃之間的高溫環(huán)境下煅燒，提制活性好的輕燒氯化鎂，這樣的制作方法，要求80%的氯化鎂粒子規(guī)格小于0.144 mm，在此基礎(chǔ)上，和碳素混合，制成團(tuán)狀，團(tuán)狀氯化鎂在豎式電爐中進(jìn)一步氯化，得到無水氯化鎂，然后將無水氯化鎂放入電解槽，電解制成金屬鎂。其制作反應(yīng)方程為：
光鹵石法
將光鹵石（MgCl2·氯化鉀6H2O)脫水，然后電解制造金屬鎂。發(fā)生的反應(yīng)式如下：
AMC法
AMC法是由AMC公司發(fā)明的電解氯化鎂方法，有效地解決了氯化鎂脫水過程中必要的水解反應(yīng)。在氯化鎂的脫水過程中加入氣態(tài)氨，完成在乙二胺一乙烯溶液中的脫水反應(yīng)。接著在干燥爐內(nèi)加熱MgCl2·6NH3，加熱溫度在550 ℃左右。最后通過電解，將無水氯化鎂轉(zhuǎn)化為金屬鎂。其反應(yīng)方程式如下：
分布情況
鎂的資源
鎂是自然界中分布最廣的元素之一，約占地殼質(zhì)量的2.35%，居第8位，按金屬結(jié)構(gòu)材料劃分，排在第3位。世界上鎂鹽資源極其豐富，按液體礦分有海水、地下鹵水、鹽湖鹵水；按固體礦分有菱鎂礦、白云石礦、蛇紋石礦、滑石、水鎂石及少量其他沉積礦等。鎂的化學(xué)活性很高，在自然界中只能以化合物形式存在，如氧化鎂（MgO）、硫酸鎂（MgSO4）、氯化鎂（MgCl2）、碳酸鎂（MgCO3）等。
在鹽湖資源中，液體礦產(chǎn)資源具有十分重要的地位，世界上已大規(guī)模開發(fā)的鹽湖幾乎全是利用其鹵水，鹽湖固體礦的開發(fā)則很少。因?yàn)辂u水(包括海水和鹽湖鹵水）是一種再生資源，而菱鎂礦、白云石礦是不可再生資源。在海水中的鎂含量約為0.13%。也就是說，每立方米海水中約含有1.3 kg鎂，因而海水為人們提供了取之不盡的鎂資源。
鎂的分布
據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）統(tǒng)計(jì)，2015年全世界的鎂資源主要分布在中國、俄羅斯和朝鮮等國家和地區(qū)。
中國的鎂資源主要分布在遼寧省、山東省、山西省等省。白云石礦豐富，主要分布在山西、寧夏回族自治區(qū)、河南省、吉林省、青海省、貴州省等省、自治區(qū)；其中，四大鹽湖區(qū)鎂鹽礦產(chǎn)資源分布較廣。
安全事宜
GHS 分類
參考資料
消防相關(guān)
金屬鎂、金屬鋁都屬于比較活潑的金屬物質(zhì)，很容易被氧化劑氧化，即易與氧化劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)。在鎂鋁合金的生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸過程中，鎂鋁混合粉不管是處于粉塵云狀態(tài)（分散懸浮在空氣或者其他氣體中的粉塵稱為粉塵云），只要遇到的熱源具有足夠高的溫度，鎂鋁混合粉吸收能量值較大，就有可能被引燃,進(jìn)一步可能誘發(fā)粉塵性爆炸。粉塵發(fā)生爆炸的必要條件之一是有效點(diǎn)火源，鎂鋁粉生產(chǎn)場(chǎng)所正確的選擇防火防爆裝置，能有效地避免粉塵著火。
健康相關(guān)
鎂可引起嚴(yán)重的皮膚灼傷，鎂煙霧可引起金屬煙霧熱；血清鎂的正常范圍為1.7-2.4 mg/dL。毒血癥的治療水平為5-7.4 mg/dL鎮(zhèn)靜，低血壓發(fā)生在超過8-12 mg/dL的水平。心律失常和肌肉麻痹伴呼吸停止的水平超過12 mg/dL。服用含鎂抗酸劑或宣泄劑的腎功能不全患者有風(fēng)險(xiǎn)。
急救措施
法規(guī)限制
2020年3月3日，中華人民共和國工業(yè)和信息化部為進(jìn)一步加快鎂產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)鎂行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，提升資源綜合利用率和節(jié)能環(huán)保水平，推動(dòng)鎂行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，根據(jù)國家有關(guān)法律法規(guī)和產(chǎn)業(yè)政策，制定了《鎂行業(yè)規(guī)范條件》。
2020年11月30日，《工貿(mào)企業(yè)粉塵防爆安全規(guī)定》審議通過，2021年9月1日起施行。其中第十五條規(guī)定：鋁鎂等金屬粉塵濕式除塵系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)安裝與打磨拋光設(shè)備聯(lián)鎖的液位、流速監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，并保持作業(yè)場(chǎng)所和除塵器本體良好通風(fēng)，防止氫氣積聚，及時(shí)規(guī)范清理沉淀的粉塵泥漿。
2022年05月17日，國家鐵路局公安部公布《鐵路旅客禁止、限制攜帶和托運(yùn)物品目錄》，指出鎂鋁粉屬于遇濕易燃物品，禁止攜帶。
參考資料 >
鎂 基本解釋.漢典.2023-08-08
鎂.英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì).2023-08-08
術(shù)語在線—權(quán)威的術(shù)語知識(shí)服務(wù)平臺(tái).termonline.2023-08-07
楊東旭:我為鎂代言.中國化學(xué)會(huì).2023-08-07
Magnesium | Mg | CID 5462224 - PubChem.PubChem.2023-08-07
皮江法煉鎂.中國鎂業(yè)網(wǎng).2023-08-12
鎂行業(yè)規(guī)范條件.工業(yè)和信息化部.2023-08-08
中華人民共和國應(yīng)急管理部令(第6號(hào))工貿(mào)企業(yè)粉塵防爆安全規(guī)定.中華人民共和國應(yīng)急管理部.2023-08-08
國家鐵路局 公安部關(guān)于公布《鐵路旅客禁止、限制攜帶和托運(yùn)物品目錄》的公告.中國政府網(wǎng).2023-08-08