(Mg)元素


化学元素(měi)被归为碱土金属。于1808年由汉弗莱·戴维(Humphrey Davy)发现。

属性描述
英文名Magnesium
分类镁属于碱土金属
颜色银白
原子量24.305
状态固态
熔点650 ℃, 923 K
沸点1090 ℃, 1363 K
电子数12
质子数12
最丰富同位素中的中子12
电子层2,8,2
电子构型1s2 2s2 2p6 3s2
密度 @ 20℃:1.738 g/cm3

镁的发现

镁金属
镁金属。图片:Maral10

镁和钙曾经被认为是同一种物质。1755年,苏格兰化学家约瑟夫·布莱克通过实验证明这两者是不同的。布莱克写道:

“我们已经通过实验表明,酸镁是一种特殊的土壤和固定空气的化合物。”

1808年,汉弗莱·戴维爵士在英国伦敦首次分离出镁。戴维造了一个大电池,用它来通过盐传递电流。在此过程中,他首次发现或分离出几种碱金属和碱土金属。

在镁的例子中,戴维的方法与他对钡、钙和锶的方法相似。

戴维用潮湿的化镁和红水银做了一个糊状物。

他在膏体中做了一个凹点,并放置了大约3.5克汞金属作为负电极,而用铂作正极。该实验在石脑油(一种液态烃,他发现可以安全地储存)下进行实验。

当电流通过糊状物时,在汞电极上形成了一种镁汞合金。在后来的实验中,戴维用潮湿的硫酸镁代替了氧化物,从而更快地得到了汞齐。

然后通过加热从汞合金中除去汞,得到金属镁。

在1808年6月对皇家学会的一次演讲中,戴维描述了他获得的镁是不纯净的——因为很难从镁中完全去除汞。然而,他能够观察到,这种金属在空气中变成了白色粉末,当与氧发生反应时,重量会增加,镁又回到了氧化状态。

戴维认为这种新金属的合理名称是magnesium,但他把它叫做“magnium”。

他认为“magnium”这个名字“令人反感,但是magnesium已经被用于金属锰了……”

到了1812年,在“一些哲学朋友的坦率批评”下,戴维改变了主意,这种新的金属被称为magnesium(镁),而manganese则是锰。

镁的名字来源于戴维在实验中使用的magnesia(氧化镁)。Magnesia是希腊的色萨利地区。

1830年在法国,安托万·布西发表了他的著作,展示了如何获得纯镁金属。Bussy读过Friedrich Wohler 1828年出版的关于他如何通过氯化和钾反应生成纯铝的著作。通过类比,Bussy认为他可以做类似的事情,从氯化镁中生产纯镁。

他在红色火焰下使氯化镁与钾蒸气反应,得到了纯镁。他写道:“金属是银白色的,非常光亮,可塑性强,在锤作用下变得扁平成薄片……稀酸会溶蚀金属,释放出气。”

外观和特性

危害:

镁粉有爆炸危险。

明亮的白光加上镁燃烧产生的紫外线会对眼睛造成永久性伤害。

特点:

镁是一种银白色、低密度、相当强的金属,在空气中会失去光泽,形成一层薄薄的氧化物涂层。镁及其合金具有很好的耐蚀性和良好的高温力学性能。

金属与水反应产生氢气。

当镁在空气中燃烧时,会发出耀眼的白光。

镁的利用

当被点燃时产生的灿烂的光被用于摄影,照明弹和烟火。

镁在烟花中发出强烈的白光
镁在烟花中发出强烈的白光

镁合金的密度只有铝的三分之二,铁的五分之一,用于飞机、汽车发动机外壳和导弹制造。

这种金属被广泛用于制造手机、笔记本电脑、相机和其他电子元件。

有机镁化合物(格氏试剂)在有机分子的合成中起着重要的作用。

镁化合物,如氢氧化物(氧化镁乳,Mg(OH2)),硫酸盐(泻盐),氯化物和柠檬酸盐,用于医药目的。

氧化镁乳
约瑟夫·布莱克在研究治疗消化不良的镁(碳酸镁)时发现了化学物质。氧化镁乳,由氢氧化镁制成,现在被用来缓解消化不良。氢氧化物比碳酸盐有一个优势:它与胃酸(HCl)反应时不会释放二氧化碳,所以不会引起嗳气。但是,它会形成氯化镁,这是一种泻药。

镁是细胞内第二大阳离子,参与葡萄糖代谢、离子通道易位、刺激-收缩耦合、刺激分泌耦合、肽激素受体信号转导等多种代谢过程。

同位素及丰度

地壳的丰度:按重量占2.3%,按摩尔占2.0%

丰度太阳系:按重量为700ppm,按摩尔为30ppm

来源

镁是地壳中第八丰富的元素和第六丰富的金属。商业上用“皮金”法获得镁。这种高温方法使用硅作为还原剂从矿物中提取镁,如白云石(MgCa(CO3)2)或菱镁石(MgCO3)或盐水。

同位素

镁有15种同位素,其半衰期已知,质量范围为20到34。自然产生的镁是三种稳定同位素的混合物,它们的百分比如下:24Mg(79.0%)、25Mg(10.0%)和26Mg (11.0%)。

参考

  1. Joseph Black, Experiments upon Magnesia Alba, Quick-Lime, and some other Alkaline Substances (1756)
  2. John Davy (Editor), The Collected Works of Sir Humphry Davy, Vol V, 1840, p110-115 Smith, Elder and Co. Cornhill.
  3. Sir Humphry Davy, Elements of Chemical Philosophy., 1812, Part 1, Vol. 1, p198.
  4. Gay-Lussac et al, Annals of Chemistry and Physics, 1831, Vol. XLVI, p434-437.
  5. Nancy E. Bernhardt, Artur M. Kasko, Nutrition for the Middle Aged and Elderly., (2008) p333. Nova Science Publishers

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