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元素名称:镁(měi)

元素类型:金属

相对原子质量:24.3050(6)

发现者:戴维

发现年代:1808年

化学式:Mg

核内质子数:12

核外电子数:12

核电荷数:12

电子层数:3

原子体积:(立方厘米/摩尔)

13.97

元素在太阳中的含量:(ppm)

700

元素在海水中的含量:(ppm)

1200

地壳中含量:(ppm)

23000

电负性:1.31

氧化态:

Main

Mg+2

Other

电离能 (kJ/ mol)

M - M+ 737.7

M+ - M2+ 1450.7

M2+ - M3+ 7732.6

M3+ - M4+ 10540

M4+ - M5+ 13630

M5+ - M6+ 17995

M6+ - M7+ 21703

M7+ - M8+ 25656

M8+ - M9+ 31642

M9+ - M10+ 35461

外围电子排布:3s2 核外电子排布: 2,8,2

晶体结构:晶胞为六方晶胞.。

晶胞参数:

a = 320.94 pm

b = 320.94 pm

c = 521.08 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 120°

莫氏硬度:2.5

同位素放射线: Mg-24 Mg-25 Mg-26 Mg-27[9.45m] Mg-28[21h]

电子亲合和能: -21 KJ.mol-1

第一电离能:738 KJ.mol-1 第二电离能:1451 KJ.mol-1 第三电离能:7733 KJ.mol-1

单质密度:1.738 g/cm3 单质熔点:650.0 ℃ 单质沸点:1170.0 ℃

原子半径:1.72 埃 离子半径:0.66(+2) 埃 共价半径:1.36 埃

热导率: W/(m.K)

156  

目录

发现过程

1808年,英国的戴维,用钾还原白镁氧(即氧化镁MgO),最早制得少量的镁。

物理性质:银白色的金属,密度1.738克/厘米3,熔点648.9℃。沸点1090℃。化合价+2,电离能7.646电子伏特,是轻金属之一,具有延展性,金属镁无磁性,且有良好的热消散性。  

化学性质

镁条燃烧生成氧化镁

具有比较强的还原性,能与热水反应放出氢气,燃烧时能产生眩目的白光,镁与氟化物、氢氟酸和铬酸不发生作用,也不受苛性碱侵蚀,但极易溶解于有机和无机酸中,镁能直接与氮、硫和卤素等化合,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。镁能在能和二氧化碳发生燃烧反应,因此镁燃烧不能用二氧化碳灭火器灭火。

1.与非金属单质的反应: 2Mg+O2=2MgO 3Mg+N2=Mg3N2 (点燃)

2.与水的反应: Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑(加热)

3.与酸的反应:Mg+2HCl=MgCl2+H2 ↑ Mg+H2SO4=MgSO4+H2 ↑

镁与盐酸反应

4.与氧化物的反应:2Mg+CO2=2MgO+C(点燃)

5.与空气反应:2Mg+O2=2MgO(点燃)

3Mg+N2=Mg3N2(点燃)

工业制法

镁存在于菱镁矿(碳酸镁)MgCO3、白云石(碳酸镁钙)CaMg(CO3)2、光卤石(水合氯化镁钾)KCl.MgCl2.H2O中。工业上利用电解熔融氯化镁或在电炉中用硅铁等使其还原而制得金属镁,前者叫做熔盐电解法,后者叫做硅热还原法。氯化镁可以从海水中提取,每立方英里水含有约120亿磅镁。

Mg在海水中的提取

① CaCO3(s)= (高温)CaO(s)+CO2(g)↑

CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)

② Ca(OH)2(aq)+MgCl2(aq)=Mg(OH)2(s)↓+CaCl2(aq)

③ Mg(OH)2(s)+2HCl(l)+6H2O(l)=MgCl2.6H2O(s)+2H2O(l)

④ MgCl2.6H2O(s)=(HCl) MgCl2(s) +6H2O(l)

⑤ MgCl2(l)==通电== Mg(s)+Cl2(g)↑  

元素用途

常用做还原剂,去置换钛、锆、铀、铍等金属。主要用于制造轻金属合金、球墨铸铁、科学仪器脱硫剂脱氢和格氏试剂,也能用于制烟火、闪光粉、镁盐等。结构特性类似于铝,具有轻金属的各种用途,可作为飞机、导弹的合金材料。但是镁在汽油燃点可燃,这限制了它的应用。

日常用途:体操运动员常涂镁粉来增加摩擦力. (是MgCO3)

医疗用途:治疗缺镁和痉挛

体育用途:在紧张运动几小时前注射,或在紧张运动后注射以弥补镁的流失。

风险:如果注射速度太快,会造成发烧全身不适

金属镁能与大多数非金属和酸反应;在高压下能与氢直接合成氢化镁;镁能与卤化烃或卤化芳烃作用合成格利雅试剂,广泛应用于有机合成。镁具有生成配位化合物的明显倾向。

镁是航空工业的重要材料,镁合金用于制造飞机机身、发动机零件等;镁还用来制造照相和光学仪器等;镁及其合金的非结构应用也很广;镁作为一种强还原剂,还用于钛、锆、铍、铀和铪的生产中。

纯镁的强度小,但镁合金是良好的轻型结构材料,广泛用于空间技术、航空、汽车和仪表等工业部门。一架超音速飞机约有5%的镁合金构件,一枚导弹一般消耗100~200公斤镁合金。镁是其他合金(特别是铝合金)的主要组元,它与其他元素配合能使铝合金热处理强化;球墨铸铁用镁作球化剂;而有些金属(如钛和锆)生产又用镁作还原剂;镁是燃烧弹弹和照明弹不能缺少的组成物;镁粉是节日烟花必需的原料;镁是核工业上的结构材料或包装材料;镁肥能促使植物对磷的吸收利用,缺镁植物则生长趋于停滞。镁在人民生活中占有重要地位的一种基础材料。

镁在其他方面的应用

镁是最轻的结构金属材料之一,又具有比强度和比刚度高、阻尼性和切削性好、易于回收等优点。国内外将镁合金应用于汽车行业,以减重、节能、降低污染,改善环境。发达国家汽车百公里耗油最终将实现3L目标,欧洲汽车用镁占镁总消耗量的14%,预计今后将以15-20%的速度递增,2005年将达到20万吨。我国东风、长安等汽车已开始用镁合金,不久、重庆,成都等地将成为我国汽车用镁合金研究与开发应用生产基地。

与塑料相比,镁合金具有重量轻、比强度高、减振性好、热疲劳性能好、不易老化,又有良好的导热性、电磁屏蔽能力强、非常好的压铸工艺性能,尤其易于回收等优点,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。发达国家非常重视镁合金开发与应用,尤其在汽车零部件、笔记本电脑等便携电子产品的应用,每年以20%的速度增长,非常引人注目,发展趋势惊人。我国青岛作为家电城,先后投资2.1亿及3.5亿人民币,生产制造手机外壳、数码相机、手提电脑、掌上电脑外壳,高级视听器材外壳等产品,年产1600万件铸件产品,第一个镁合金开发应用产业化基地将落户青岛。

金属镁是铝合金中的主要合金元素,世界年需求量在15万吨左右,2000年我国铝合金生产290万吨,用镁作合金元素,每年约需1.01万吨。

随着汽车工业、石油、天然气管线、海洋钻井平台,桥梁建筑等领域用高强度低硫钢的需求不断增加,近几年,我国鞍钢、宝钢、武钢、本钢、包钢、攀钢、首钢等钢厂已经用镁粉深脱硫,获得优质钢,取得良好效果。镁粉用于钢铁脱硫具有潜在市场。此外,镁粉还用于制造化工产品、药品、烟火、信号、照明弹等材料、金属还原剂、油漆涂料、焊丝以及供球墨铸铁用球化剂等。

镁牺牲阳极作为有效的防止金属腐蚀的方法之一,可广泛用在地下铁制管道、石油管道、储罐、海上设施、装备、民用等。

镁合金型材、管材用作自行车架、轮椅康复和医疗器械等。

现代战争需要军队具有远程快速部署运动的能力,要求武器装备轻量化,在手持式武器、装甲战车、运输车、航空制导武器上将大量采用轻金属材料。轻量化是提高武器装备作战性能的重要方向。镁所具有的轻质特性决定了镁合金是生产航天器、军用飞机、导弹、高机动性能战车、船舶的必不可少的结构材料,因此,大力开发镁合金应

用范围是国防现代化的需要。  

哪些食物富含镁?

据测定:紫菜含镁量最高,每100克紫菜中含镁460毫克,居各种食物之冠,被喻为“镁元素的宝库”。其余含镁食物有:谷类如小米、玉米、荞麦面、高粱面,燕麦,通心粉,烤马铃薯;豆类如黄豆、黑豆蚕豆豌豆豇豆豆腐蔬菜如冬菜、苋菜、辣椒蘑菇;水果如杨桃、桂圆核桃仁;其他如虾米、花生、芝麻,海产品等。镁有助于调节人的心脏活动,降低血压,预防心脏病,提高男士的生育能力。建议男士早餐应吃2碗牛奶燕麦粥和一只香蕉。

建议摄取量:中国营养学会建议,成年男性每天约需镁350毫克,成年女性约为300毫克,孕妇以及喂奶期女性约为450毫克(每星期可吃2~3次花生,每次~8粒便能满足对镁的需求量)。

镁是哺乳动物和人类所必需的微量元素,它是细胞内重要的阳离子,参与蛋白质的合成和肌肉的收缩作用。

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,正常情况下,由于肾的调节作用,口服过量的镁一般不会发生镁中毒。当肾功能不全时,大量口服镁可引起镁中毒,表现为腹痛腹泻呕吐、烦渴、疲乏无力,严重者出现呼吸困难紫绀瞳孔散大等。

镁广泛分布于植物中,肌肉和脏器中较多,乳制品中较少。动物性食品中镁的利用率较高,达30%~40%,植物性食品中镁的利用率较低。镁的需要量2~3岁为150毫克,3~6岁为200毫克

抽筋”多吃含镁食物

很多人容易在夜里睡眠时发生腿部“抽筋”,这在医学上称作“抽搐病”,尤以夜里受凉为甚。不少人将其归咎于缺钙,但从人体对矿物质及微量元素的需求来说,缺镁时也会发生这种症状

镁在人体运动功能活动中扮演着十分重要的角色。人之所以活着,全靠人体内一系列复杂的生物化学反应维持着生命活动,而催化这些生化反应则需要上千种促酶(生物催化剂)。国外科学家研究发现,镁可激活325个酶系统,把镁称为生命活动的激活剂是当之无愧的。近年来,国外科学家研究指出,人到中年以后要 “镁”食。即要多食含镁丰富的食物。心血管疾病,如冠心病高血压高血脂心肌梗塞糖尿病等多在人到中年之后发生,这与体内镁含量降低有关。

镁是人体中仅次于钾的细胞内正离子,它参与体内一系列新陈代谢过程,包括骨及细胞的形成,与神经肌肉和心脏功能有密切关系。一般成年人每日对镁的需求量,男性为350毫克,女性为300毫克,如果缺镁,可导致肌肉无力,耐久力降低。由于运动,特别是长时间高强度运动大量消耗体内的镁,从而降低肌肉的活动功能,甚至还会发生抽搐、痉挛等。

专家认为,在正常摄入食物的情况下,一般不存在缺镁和补镁的问题。若出现缺镁症状时,应多选用含镁丰富的食物:谷类、豆类、绿色蔬菜、蛋黄、牛肉猪肉、河鲜产品、花生、芝麻、香蕉等。豆腐中也含有较高的镁成分,经常吃些卤水豆腐,可解决由于缺镁引起的“抽搐病”。  

相关信息

镁是在自然界中分布最广的十个元素之一,但由于它不易从化合物中还原成单质状态,所以迟迟未被发现。

长时期里,化学家们将从含碳酸镁的菱镁矿焙烧获得的镁的氧化物苦土当作是不可再分割的物质。在1789年拉瓦锡发表的元素表中就列有它。1808年,戴维在成功制得钙以后,使用同样的办法又成功的制得了金属镁。从此镁被确定为元素,并被命名为magnesium,元素符号是Mg。Magnesium来自希腊城市美格里西亚Magnesia,因为在这个城市附近出产氧化镁,被称为magnesia alba,即白色氧化镁。不过镁的名称magnesium很容易和锰的名字manganum混淆,虽然有人提出更改,却一直沿用下来。

镁是一种参与生物体正常生命活动及新陈代谢过程必不可少的元素。镁影响细胞的多种生物功能:影响钾离子和钙离子的转运,调控信号的传递,参与能量代谢、蛋白质和核酸的合成;可以通过络合负电荷基团,尤其核苷酸中的磷酸基团来发挥维持物质的结构和功能;催化酶的激活和抑制及对细胞周期、细胞增殖细胞分化的调控;镁还参与维持基因组的稳定性,并且还与机体氧化应激肿瘤发生有关。

镁的吸收代谢:成人身体总镁含量约25g,其中60%~65%存在于骨、齿,27%分布于软组织。食物中的镁在整个肠道均可被吸收,但主要是在空肠末端与回肠部位吸收,吸收率一般约为30%。膳食中促进镁吸收的成分主要有氨基酸乳糖等;抑制镁吸收的主要成分有过多的磷、草酸、植酸和膳食纤维等。成人从膳食中摄入的镁大量从胆汁胰液和肠液分泌到肠道,其中60%~70%随粪便排出,部分从汗和脱落的皮肤细胞丢失。

镁离子是生物机体中含量较多的一种正离子,其量在整体中仅次于钙、钠、钾而居第四位;镁离子在细胞内的含量则仅次于钾离子而居第二位。整粒的种子、未经碾磨的谷物、青叶蔬菜、豆类和坚果是日粮镁最为丰富的来源;鱼、肉、奶和水果中镁含量较低;经过加工的食物,在加工过程中镁几乎全部损失。肌酸六磷酸粗纤维乙醇、过量的磷酸盐和钙离子削弱了镁的吸收,这可能是因为降低了内腔镁的浓度。

镁可以有效促进钙的吸收.在细胞中有一个特殊的钙的通路,其形成的主要元素是镁.所以人体缺镁会影响钙的代谢.  

镁缺乏症

镁的简介

镁是人体细胞内的主要阳离子,浓集于腺粒体中,仅次于钾和磷,在细胞外液仅次于钠和钙居第三位,是体内多种细胞基本生化反应的必需物质。镁的原子序为12,原子量为24.3,是典型的二价金属,具有金属的共有特性。由于镁的氧化物性质与钙一样介于“碱性”和“土性”之间,故称为碱金属元素。正常成人身体总镁含量约25g,其中60%-65%存在于骨、齿,27%分布于软组织。镁主要分布于细胞内,细胞外液的镁不超过1%。在钙、维生素C、磷、钠、钾等的代谢上,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。

镁的发现

许多世纪以前,古罗马人认为“magnesia”(希腊Magnesia地区出产的一种白色镁盐,镁元素即因此得名)能治疗多种疾病。直到1808年,英国化学家戴维采用电解苦土(含镁)的方法分离出元素镁。上世界30年代初MoCollum,E.V及其同事首次用鼠和狗作为实验动物,系统地观察了镁缺乏的反应。1934年首次发表了少数人在不同疾病的基础上发生镁缺乏的临床报道。证实镁是人体的必需元素。Flink及其同事在上世纪50年代初曾报告因酗酒和接受无镁静脉输液而发生镁耗竭的病例。健康人一般不会发生镁缺乏,但已发现越来越多的临床疾病与镁耗竭有关。

食物来源

镁普遍存在于食物中,由于叶绿素是镁卟啉的鳌合物,所以绿叶蔬菜是富含镁的。食物中诸如糙粮、坚果也含有丰富的镁,而肉类、淀粉类食物及牛奶中的镁含量属中等。除了食物之外,从饮水中也可以获得少量镁。但饮水中镁的含量差异很大。如硬水中含有较高的镁盐,软水中含量相对较低。

代谢吸收

食物中的镁在整个肠道均可被吸收,但主要是在空肠末端与回肠部位吸收,吸收率一般约为30%。可通过被动扩散和耗能的主动吸收两种机制吸收。健康成人从食物中摄入的镁大量从胆汁、胰液和肠液分泌到肠道,其中60%-70%随粪便排出,部分从汗和脱落的皮肤细胞丢失,其余从尿中排出,每天约排出50-120mg,约占摄入量的1/3~1/2。

生理功能

1.激活多种酶的活性 镁作为多种酶的激活剂,参与300多余种酶促反应

2.抑制钾、钙通道。

3.维护骨骼生长和神经肌肉的兴奋性

4.维护胃肠道激素的功能。

需要人群

酒精中毒的人通常有缺镁的现象,常喝酒、喝浓茶和喝浓咖啡的人最好多摄取镁。

生理需要

成人的适宜摄入量(AI)定为350mg/d,可耐受最高摄入量(UL)定为700mg/d。

缺乏表现

镁缺乏可致血清钙下降,神经肌肉兴奋性亢进;对血管功能可能有潜在的影响,有人报告低镁血症患者可有房室性早搏、房颤以及室速与室颤,半数有血压升高;镁对骨矿物质的内稳态有重要作用,镁缺乏可能是绝经后骨质疏松症的一种危险因素;少数研究表明镁耗竭可以导致胰岛素抵抗。

治疗措施

轻度缺镁时,可由饮食或口服补充镁剂,可给予氧化镁或用氢氧化镁,为避免腹泻可与氢氧化铝胶联用。口服不能耐受或不能吸收时,可采用肌肉注射镁剂,一般采用20%~50%硫酸镁

若低镁血症严重,出现手足搐搦、痉挛发作或心律失常等,应给予静脉注射静脉给镁时需注意急性镁中毒的发生,以免引起心搏骤停。故避免给镁过多、过速,如遇镁中毒,应给注射葡萄糖酸钙氯化钙对抗之。

过量表现 

过量镁摄入,血清镁在1.5-2.5mmol/L时,常伴有恶心胃肠痉挛等胃肠道反应;当血清镁增高到2.5-3.5mmol/L时则出现嗜睡肌无力、膝腱反射弱、肌麻痹;但血清镁增至5mmol/L时,深腱反射消失;血清镁超过5mmol/L时可发生随意肌或呼吸肌麻痹;血清镁7.5mmol/L或更高时可以发生心脏完全传导阻滞心搏停止

高镁血症可引起低血钙,其部分机制可能是由于甲状旁腺素分泌降低或靶器官对激素的反应性降低。高镁血症可影响骨和血液凝固。在尿毒症时,骨中镁含量显著增高。更重要的是镁过多可致骨异常。镁过多可干扰血小板粘附凝血酶原生成时间。尿毒症时凝血障碍部分原因可能是由于慢性高镁血症所致。

治疗措施

钙和镁之间有显著拮抗作用,可先从静脉输给10%葡萄糖酸钙10%氯化钙,以对抗镁对心脏和肌肉的抑制,同时要积极纠正酸中毒和缺水。如血清镁仍无下降或症状不减轻时,应及早采用腹膜透析血液透析。  

镁与钙磷摄入量之比

有很多营养素之间是有关联的,如钾与钠,β-胡萝卜素维生素A等等。其中,镁是与钙磷有关联的。钙、磷、镁摄入量之比为5:3:1。如果其中一样摄入过多或过少,其他营养素就会受影响,就会影响健康。  

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