镁(Magnesium),作为一种轻质碱土金属,其原子序数为12,原子量为24.305。它是地壳中第八丰富的元素,宇宙中第九多元素,密度为1.74克/厘米³,熔点为648.8°C,沸点为1107°C。镁的化学性质活泼,能与空气中的氧气、氮气、二氧化碳发生反应,具有较强的还原性,能与沸水反应放出氢气,能与大多数非金属和酸反应。
发现与制备
镁的发现历史可以追溯到1755年,当时Joseph Black在爱丁堡辨别了石灰中的苦土,即氧化镁(MgO)。1799年,Thomas Henry报告了一种名为海泡石的镁矿石,它在土耳其被用于制作烟斗。1792年,Anton Rupprecht首次通过加热苦土和木炭的混合物制取出不纯净的镁金属。1808年,英国化学家Humphry Davy采用电解氧化镁的方法分离出元素镁。1831年,法国科学家Antoine-Alexandre-Brutus Bussy使用氯化镁和钾反应制取了相当大量的金属镁。
目前,工业上主要通过电解熔融氯化镁或在电炉中用硅铁等还原剂还原而制得金属镁。
物理性质
镁是一种银白色、轻质且有延展性的金属。在空气中,镁的表层会生成一层很薄的氧化膜,使空气很难与它反应并失去光泽。镁的物理性质使其在多个领域具有广泛的应用。
化学性质
镁的化学性质活泼,能与大多数非金属和差不多所有的酸化合,大多数碱,以及包括烃、醛、醇、酚、胺、脂和大多数油类在内的有机化学药品与镁仅仅轻微地或者根本不起作用。
用途
镁及其合金的应用非常广泛,主要包括以下几个方面:
工业用途
- 航空航天工业:镁合金因其密度小、比强度高、弹性模量大等优点,被广泛应用于制造飞机、火箭和导弹等。
- 汽车工业:镁合金的轻质和优良的切削加工性能使其成为制造汽车发动机零件、车身、座椅等部件的理想材料。
- 建筑行业:镁合金可用于制造门窗、装饰材料等。
- 电子工业:镁合金具有良好的导电性和导热性,可用于制造电子设备的零部件。
医疗用途
- 医疗器械:镁合金具有良好的生物相容性,可用于制造人工骨骼、牙科植入物等。
- 药物载体:镁合金可作为药物载体,用于靶向治疗。
其他用途
- 烟火和闪光粉:镁燃烧时能产生眩目的白光,因此被用于制造烟火和闪光粉。
- 照明弹:镁燃烧时发出的强烈白光使其成为制造照明弹的理想材料。
- 照明设备:镁合金因其轻质和良好的导热性,可用于制造照明设备。
未来展望
随着全球对轻量化材料的需求增加,镁合金因其优异的性能,如良好的铸造性能、高比强度和良好的减震性,成为众多应用领域的优选材料。未来,镁行业将更加注重可持续性与技术创新,推动镁在更多领域的应用。同时,随着环保意识的提升,镁的回收和再利用将受到更多关注,推动行业向循环经济模式转型。