化学第十二号元素是镁(Magnesium),元素符号为Mg。以下是对镁元素的详细介绍:
一、基本信息
原子序数:12
相对原子质量:24.305(常用近似值24)
元素类别:碱土金属,位于周期表第2周期、ⅡA族(s区)
电子排布:[Ne] 3s2,氧化态主要为+2
二、物理性质
外观:银白色金属光泽,轻质且延展性良好
密度:1.74 g/cm3,约为水的1.74倍
熔点:648℃(或650℃,不同来源略有差异)
沸点:1107℃
导热性与导电性:导热性较强,电导率中等
三、化学性质
1. 活泼性:镁是活泼金属,易失去外层两个电子形成Mg2?,具有强还原性。
2. 反应特性:
与非金属(如O?、Cl?)剧烈反应,燃烧时发出耀眼白光。
与沸水反应生成氢气,可与酸(盐酸、硫酸等)剧烈反应。
在氮气中燃烧生成氮化镁(Mg?N?),在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳。
四、发现与命名
发现:1755年由苏格兰化学家约瑟夫·布莱克(Joseph Black)确认其存在,1808年汉弗里·戴维首次通过电解氧化镁制得金属镁。
命名:源自希腊语“Magnesia”,指一种富含氧化镁的矿石。
五、同位素
天然稳定同位素:镁-24(78.99%)、镁-25(10.00%)、镁-26(11.01%)。
其他同位素:已发现22种放射性同位素,如镁-19至镁-40。
六、应用领域
1. 工业用途:
合金制造:与铝形成轻质高强合金,用于航空航天、汽车零件(减重30%)。
化工还原剂:用于制备钛、锆等金属。
烟火与照明:镁粉用于烟花、、照明弹。
2. 医疗用途:
人体必需元素:参与300多种酶促反应,维持神经肌肉功能及骨骼健康;缺镁可致心律失常、肌肉痉挛。
药物应用:用于抗酸剂、镇静剂,辅助治疗高血压和癫痫。
3. 其他领域:
农业:镁肥促进植物吸收磷。
电子产品:镁合金用于笔记本电脑、手机外壳,兼具轻量化与电磁屏蔽性能。
七、分布与制备
自然界分布:地壳第八丰富元素(约2.1%),存在于菱镁矿、白云石及海水中。
制备方法:电解熔融氯化镁或还原氧化镁(如硅热法)。
八、安全与毒性
毒性:过量摄入镁离子可导致头晕、恶心(镁中毒),需遵医嘱补充。
防护:镁粉易燃,需避免高温和氧化环境。
九、生命科学意义
植物:叶绿素的核心成分,缺乏会导致光合作用受阻。
人体:成人体内约含25克镁,60%存在于骨骼中,参与DNA合成与能量代谢。
镁因其轻质、高强和广泛的应用潜力,被誉为“21世纪的绿色材料”。如需更深入的技术细节(如具体反应方程式或同位素数据),可参考相关文献。