元素周期表系列：第12号元素——镁元素

严浩

博士科普元素团队

从生命活动到工业生产，有数不清的重要环节需要镁元素的参与。然而最让人印象深刻的应该是镁条燃烧时发出的耀眼白光。

镁是什么样一种元素呢？

博科小答：镁（Magnesium, Mg）是一种活泼的金属元素。镁元素在元素周期表中名列第十二，位于IIA族，属于碱土金属。镁的原子量为24.3050，它的稳定同位素为²⁴Mg，²⁵Mg和²⁶Mg。镁在地壳中的丰度排行第八，主要存在于菱镁矿(主要成分为碳酸镁，MgCO₃)，白云石（CaMg(CO₃)₂）等矿物以及矿泉水、海水等水体中。

镁元素的英文名称源自于希腊文“Magnesia”，是希腊Magnesia地区出产的一种矿石苦土（主要成分为氧化镁）。在古罗马时期，人们认为这种矿石可以用来治疗疾病。1755年，Joseph Black在英国爱丁堡确认了镁元素的存在。1808年，Humphry Davy通过电解氧化镁制取了纯净的金属镁。

金属镁具有怎样的性质？

博科小答：金属镁是一种低密度银白色的金属。它的密度仅为水的1.74倍。镁的熔点为648 ℃，沸点为1107 ℃。金属镁具有很强的还原性，能与沸水反应置换出氢气，可以在空气、氮气、甚至二氧化碳中燃烧。

图一：金属镁

金属镁的应用有哪些？

博科小答：在化工领域，由于镁的还原性，常被用做还原剂去置换钛、锆、铀、铍等金属。

镁是最轻的结构金属材料之一，含有镁的合金具有以下特点：重量轻、比强度（强度－重量比）高、减振性好、热疲劳性能好、不易老化、良好的导热性、电磁屏蔽能力强、非常好的压铸工艺性能，易于回收等等。镁是替代钢铁、铝合金和工程塑料的新一代高性能结构材料。为适应电子、通讯器件高度集成化和轻薄小型化的发展趋势，镁合金是交通、电子信息、通讯、计算机、声像器材、手提工具、电机、林业、纺织、核动力装置等产品外壳的理想材料。

耀眼的白光

镁在空气中燃烧，产生耀眼白光，在人眼看不到的紫外波段也有很强的辐射。在摄影发展的早期阶段，人们曾用镁粉和镁做的灯丝来照明。如今，镁依然凭借这个性质发挥着重要的作用。镁粉是节日烟花必需的原料；也是燃烧弹和照明弹不能缺少的组成物。在舞台上，镁粉可以用来制造闪电等具有强烈发光的演出特效。

镁元素与生命

正常成人身体的镁元素含量约25 g，其中60%～65%存在于骨、齿中，27%分布于软组织。镁是生物体正常生命活动中必不可少的元素。在钙、维生素C、磷、钠、钾等的代谢中，镁是必要的物质；在神经肌肉的机能正常运作、血糖转化等过程中扮演着重要角色。

镁缺乏在临床上主要表现为情绪不安、易激动、手足抽搐、反射亢进等。富含镁的食物有整粒的种子、未经碾磨的谷物、青叶蔬菜、豆类和坚果。相比之下，鱼、肉、奶和水果中镁含量较低；经过加工的食物中，镁几乎全部损失。

对于植物而言，镁离子在光合作用和呼吸过程中可以活化各种磷酸变位酶和磷酸激酶。同样，镁也可以活化DNA和RNA的合成过程。镁是合成叶绿素的成分之一。缺乏镁，叶脉仍绿而叶脉之间变黄，有时呈红紫色。若缺镁严重，则会形成褐斑坏死。

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参考文献

¹ Wikipedia, Magnesium

²维基百科镁

³百度百科镁

⁴维基百科菱镁矿