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• 鎂的來源
• 鎂的化學(xué)性質(zhì)
• 鎂的生產(chǎn)
• 鎂的用途
• 總結(jié):

鎂空氣體中的燃燒(鎂條在空氣體中燃燒的實驗)

鎂的來源

鎂是宇宙中第九豐富的元素。它是在巨大的老恒星中產(chǎn)生的。三個氦核相繼加到一個碳核上，形成一個新的鎂核。當(dāng)像超新星這樣的恒星爆炸時，大部分鎂被分散到星際介質(zhì)中，在那里可以回收到新的恒星系統(tǒng)中。

隨著超新星爆發(fā)，鎂被分散到星云中。

鎂的原子序數(shù)是12，這意味著鎂的原子核中有12個質(zhì)子，外圍有12個電子。鎂被歸為堿土金屬，其最外層3s軌道上有兩個活性電子，很容易被別人“帶走”，把鎂變成+2陽離子，這也決定了鎂是一種活性金屬，很容易被氧化。

與鋁類似，由于氧化速度極快，鎂的最外層原子迅速與空氣體中的氧形成氧化鎂，從而形成致密極薄的鈍化膜，反過來保護內(nèi)層的鎂原子，它們沒有機會與空氣體中的氧接觸。所以我們看到的鎂金屬是一種閃亮的銀灰色固體。

固體鎂金屬

純鎂金屬用處不大，太脆了。鎂是緊密堆積的六方晶體結(jié)構(gòu)，延展性差，壓制時會開裂。因此，通常需要將其他物質(zhì)混合到鎂中制成合金，這可以大大提高鎂的延展性，使其成為熱門的制造材料明星。

鎂很脆(上)，含1%鋁和0.1%鈣的鎂合金能承受54%的變形(下)。

鎂的化學(xué)性質(zhì)

上一節(jié)我們介紹了鎂最外層3s軌道只有兩個電子，這決定了鎂是一種化學(xué)性質(zhì)非常活躍的堿土金屬。如果你把一塊鎂扔進水中，它會與水反應(yīng)，在表面形成氫氣泡。雖然它的反應(yīng)速度比不上堿金屬，但是如果把鎂粉丟到水里就很危險了。理論上，我們可以利用鎂和水之間的可逆反應(yīng)來獲得能量。一家日本公司正試圖制造一種“鎂基發(fā)動機”，這將在鎂的應(yīng)用一章中介紹。

由于鈍化膜的保護，鎂可以制成金屬線圈，儲存在鎂離子中。

鎂可以被快速氧化，因為鎂在其外層很容易失去兩個電子，而氧具有很強的獲取電子的能力，所以鎂很容易與氧反應(yīng)生成氧化鎂(MgO)。如果鎂只放在氧氣環(huán)境中，會形成鈍化膜來保護自己，但點燃后就會大不相同。

下圖是用噴燈加熱一塊鎂金屬的照片。原來是一個視頻，我從里面拍了四張照片，展示了加熱和燃燒的過程。從圖中我們可以看到，當(dāng)金屬鎂在空氣體中加熱到一定溫度時，會自發(fā)地與氧氣發(fā)生反應(yīng)，劇烈燃燒。

鎂的加熱和燃燒過程

鎂及鎂合金的火焰溫度可達(dá)3100℃，并發(fā)出耀眼的白光。你最好不要直接看鎂的火焰，因為里面有大量的紫外線，會永久性損傷視網(wǎng)膜。鎂的燃燒火焰極難熄滅，因為鎂在高溫下會與氮氣、二氧化碳和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以你只能用干沙覆蓋，將其與氧氣隔離。

800℃時，鎂與氮反應(yīng)生成氮化鎂；

3Mg+N?=Mg?N?

鎂可以在二氧化碳中點燃，生成氧化鎂和碳；

2Mg+CO?=2MgO+C

如果用水撲滅鎂火，會因產(chǎn)生氫氣而爆炸:

Mg+2H?O=Mg(OH)?+H?↑

鎂燃燒發(fā)出耀眼的白光。

鎂的生產(chǎn)

鎂是地殼質(zhì)量中第八豐富的元素，它存在于大量的菱鎂礦MgCO?、白云石康姆(CO)等礦物中。雖然含鎂礦物有60多種，但只有白云石、菱鎂礦、水鎂石Mg (OH)、光鹵石KCl MgCl? 6H?O、滑石Mg SiO (OH)和橄欖石(Mg，F(xiàn)e)?SiO?)具有商業(yè)開采價值，其他礦物要么儲量少，要么難以開采，不經(jīng)濟。

菱鎂礦(MgCO?)晶體

鎂離子Mg ?是海水中第二豐富的陽離子，按質(zhì)量計約為鈉離子含量的三分之一，因此從海水的海鹽中提供鎂在商業(yè)上具有成本效益。化工企業(yè)通常在海水中加入氫氧化鈣，形成氫氧化鎂沉淀；

MgCl? +Ca(OH)? = Mg(OH)?↓ +CaCl?

氫氧化鎂不溶于水，可濾出與鹽酸反應(yīng)生成濃縮氯化鎂；

Mg(OH)? + 2 HCl = MgCl? + 2 H?O

然后氯化鎂可以電解得到金屬鎂。

水鎂石鎂(oh)

從其他礦石中提取鎂基本上遵循逐步合成氯化鎂，然后電解氯化鎂得到金屬鎂的步驟。

白云石，白色晶體是camg (co)

大多數(shù)情況下，我們不需要提純金屬鎂，包括碳酸鎂、氯化鎂、檸檬酸鎂、氫氧化鎂(氧化鎂乳)、氧化鎂、硫酸鎂和七水硫酸鎂(瀉鹽)等。這些鎂化合物對工業(yè)和生物非常重要。

鎂的用途

鎂主要用于燃燒。出于各種目的，人們發(fā)明了各種各樣的燃燒方法。

最早的時候，東方人發(fā)現(xiàn)燒鎂可以發(fā)出耀眼的白色火花，于是就做成煙花。由于鎂粉的自燃溫度只有473°C，所以也可以搭配火石使用，用刀刮擦產(chǎn)生的火花可以點燃干草或刨花。這在野外生活時可以代替火柴。比打火機耐用，不怕淋濕。

鎂也可以和燧石一起使用。用刀刮擦產(chǎn)生火花點火。

鎂粉燃燒產(chǎn)生的白光非常接近陽光，因此成為最早攝影的輔助照明。伴隨著“啪”的一聲，這種原始的閃光散發(fā)出耀眼的白光和煙霧，使得攝影過程時尚而刺激。

最早的照相館用燒鎂粉來補光。

鎂通常用于軍事目的，因為它易燃，在燃燒過程中會產(chǎn)生3100℃的高溫。很多軍機會發(fā)射含鎂干擾彈，引導(dǎo)紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈遠(yuǎn)離自己。第二次世界大戰(zhàn)期間，參與國用鎂制造燃燒彈，溫度極高，難以撲滅，給消防員造成了極大的傷害和麻煩。

發(fā)射紅外干擾彈的運輸機

由于鎂很輕，其與鋁、鋅等金屬的合金能耐高溫、低蠕變，且具有良好的可加工性，因此鎂合金被廣泛用于生產(chǎn)航空空航空航天和發(fā)動機的結(jié)構(gòu)件。當(dāng)鎂注入碳化硅納米顆粒時，它具有極高的比強度。

早在第一次世界大戰(zhàn)時，鎂鋁合金就被德國人用來制造軍用飛機。二戰(zhàn)后，鎂鋁合金的應(yīng)用更加廣泛。德國寶馬用鎂合金制造汽車用高性能六缸發(fā)動機。事實上，許多其他發(fā)動機制造商會在鋁中添加鎂，以改善其壓鑄和機械性能。

寶馬-6的鋁鎂合金發(fā)動機缸體

除了發(fā)動機缸體的壓鑄，鎂合金還被用來制造高端汽車的輪轂。一些手機廠商也用它來制作智能手機的外殼，以獲得更輕的重量和更好的加工性能。

保時捷鎂合金車輪

鎂會與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氫氣并產(chǎn)生熱量。日本東京工業(yè)大學(xué)(TIT)和三菱公司希望開發(fā)一種“鎂噴氣循環(huán)發(fā)動機(MAGIC)”。他們聲稱他們已經(jīng)生產(chǎn)了一種沒有化石燃料的無污染發(fā)動機原型。雖然它的體積很小(直徑約5厘米，高度約13.5厘米)，但發(fā)動機可以產(chǎn)生幾十千瓦的熱量輸出。然而，15年過去了，這項研究沒有發(fā)表任何最新進展。

2004年，TIT聲稱開發(fā)了“MAGIC”。

除了鎂，各種鎂的化合物也被廣泛使用。氧化鎂常被用作各種冶金工業(yè)爐內(nèi)襯的高溫耐火材料，也用于農(nóng)業(yè)、化學(xué)和建筑工業(yè)。鎂鹽是多種食物必不可少的添加劑，因為我們?nèi)祟愋枰獢z入鎂；鎂是葉綠素的一種成分，所以鎂鹽也用于肥料生產(chǎn)。亞硫酸鎂用于造紙；六氟硅酸鎂用于紡織，可以防蛀；磷酸鎂廣泛應(yīng)用于建筑防火材料的生產(chǎn)。

總結(jié):

鎂來自巨大的老恒星內(nèi)部。它由氦和碳組成，然后通過超新星爆發(fā)被拋入太空空。我們星球上所有的鎂元素都是這樣獲得的。

鎂的最外層有兩個自由電子，這就決定了鎂是一種非常活潑的堿土金屬，能與氧、氮、水甚至二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以當(dāng)鎂燃燒時，水和二氧化碳都無法將其熄滅，所以只能選擇用干沙覆蓋。

鎂因各種原因而被燒掉了。它可以用作閃光燈、干擾彈和燃燒彈。

鎂合金質(zhì)輕，加工性能優(yōu)異，廣泛應(yīng)用于航空空航空航天和汽車發(fā)動機制造，也用于制作手機殼。可能你手機的后殼是鎂合金的吧！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的镁在空气中燃烧（镁条在空气中燃烧的实验）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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