物理 [元素周期表] 镁
镁 (Magnesium)
1. 基本信息
元素符号: Mg
原子序数: 12
原子量: 24.305
位置: 位于元素周期表第三周期，第IIA族，属于碱土金属家族。
电子构型: [Ne] 3s²
2. 原子结构
两个价电子: 镁原子最外层有两个电子（3s²）。相比于钠，它失去电子需要更多的能量，因此化学活性比碱金属弱，但依然是活泼金属。
形成阳离子: 在化学反应中容易失去两个价电子，形成Mg²⁺离子。
3. 物理性质
外观: 银白色的轻质金属，表面在空气中会因氧化而逐渐变暗。
密度: 很低（1.74 g/cm³），约为铝的2/3，是结构金属中最轻的之一。
机械性能: 质地较软，但纯镁的机械强度不高。当制成合金后，其比强度（强度与密度之比）非常高。
其他特性: 具有良好的导热性和导电性。
4. 化学性质
与空气反应: 在空气中，表面会形成一层薄而致密的氧化镁（MgO）薄膜，阻止内部金属继续被氧化。在高温下（如点燃），能在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成氧化镁和少量氮化镁（Mg₃N₂）。
与水反应: 与冷水反应非常缓慢，因为生成的氢氧化镁难溶于水，会覆盖在金属表面阻止反应。但与热水或水蒸气能较快反应生成氢气和氢氧化镁。
与酸反应: 能与大多数酸剧烈反应，生成相应的镁盐和氢气。
还原性: 在高温下，能从许多金属氧化物中还原出金属单质，例如与二氧化碳反应：
2Mg + CO₂ → 2MgO + C。
5. 存在与制备
自然界存在: 在地壳中含量丰富，位列第八。不以单质存在。
主要矿物: 菱镁矿（MgCO₃）、白云石（CaMg(CO₃)₂）、光卤石（KCl·MgCl₂·6H₂O）。
水体: 海水是镁的巨大资源库，海水中含有约0.13%的镁。
工业制法:
电解法: 工业上主要通过电解熔融的氯化镁（MgCl₂，可从光卤石或海水中获得）来制取。
热还原法: 也可用硅铁在高温下还原白云石。
6. 主要用途
镁合金 (核心应用):
在铝、锌、锰等金属中加入镁制成的合金，具有密度小、比强度高、减震性好的优点。
广泛应用于航空航天、汽车工业（方向盘、轮毂、变速箱壳体）、3C产品（笔记本电脑外壳、相机机身）等领域，是实现轻量化的关键材料。
冶金工业:
还原剂: 用于生产其他金属，如钛、锆、铀的克劳尔法。
球墨铸铁: 作为球化剂，使铸铁中的石墨呈球状，极大提高铸铁的强度和韧性。
炼钢脱硫: 作为高效的脱硫剂，去除钢水中的硫。
化学与医药:
格氏试剂: 卤化镁有机化合物（RMgX），是有机合成中极其重要的试剂。
医疗: 镁是人体必需的矿物质。硫酸镁（泻盐）用作泻药和抗惊厥药；氧化镁和氢氧化镁（镁乳）用作抗酸剂治疗胃酸过多。
其他用途:
闪光粉和焰火: 利用镁燃烧时发出耀眼白光的特性。
牺牲阳极: 利用其更活泼的电化学性质，附着在钢铁设施（如船舶、管道）上，通过自身腐蚀来保护主体金属，这是一种阴极保护法。