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金属镁
工业矿物 2016-11-18

中文名:金属镁

外文名:Magnesium

定义:金属镁是一种银白色的轻质碱土金属,化学性质活泼,能与酸反应生成氢气,具有一定的延展性和热消散性。镁元素在自然界广泛分布,是人体的必需元素之一。

分布

近十年来,世界镁工业的发展发生了重大变化。2000年前,世界上能生产金属镁的国家只有15个,除中国外只有22家企业。其中电解法镁厂12家,硅热法镁厂10家,总产能52.1万吨。主要生产厂家位于北美和欧洲,其镁产量约占世界总产量的80%以上。主要产镁国为美国、加拿大、挪威、俄罗斯和乌克兰等。但是至2000年起世界镁产量结构出现了重大变化。在以中国为首的亚洲国家镁产量快速增长,镁产品出口规模急剧扩张的情况下,北美和欧洲国家镁企业不得不选择退出或大幅度缩减镁产量。目前,北美和欧洲国家的镁产量已降至世界镁产量的20%左右,亚洲国家的镁产量则增至世界镁产量的77%左右。

中国镁产量自1999年首次突破10万吨后即摆脱了徘徊不前的局面,开始持续、快速的增长。中国镁产量占世界镁产量的比重也迅速由30%左右提高到70%左右。中国镁产量在世界镁产量中所具有的垄断地位已经加强,中国镁工业主导世界镁工业的局面已初步形成。

特点

镁属于元素周期表上的IIA族碱土金属元素。具有银白色光泽,略有延展性。镁的密度小,离子化倾向大。镁的密度为1.738 g/cm3 熔点为650.0 ℃沸点为1170.0 ℃。

在空气中,镁的表面会生成一层很薄的氧化膜,使空气很难与它反应。镁和醇、水反应能够生成氢气。粉末或带状的镁在空气中燃烧时会发出强烈的白光。在氮气中进行高温加热,镁会生成氮化镁(Mg3N2);镁也可以和卤素发生强烈反应;镁也能直接与硫化合。镁的检测可以用EDTA滴定法分析。

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。

理化指标:

物理性质:

外观与性状:银白色有金属光泽的粉末。

溶解性:不溶于水、碱液,溶于酸。

熔点:()648℃

沸点:1107℃

相对密度(水=1):1.74

燃烧热:609.7kJ/mol

引燃温度:480~510℃

化学性质:

具有比较强的还原性,能与沸水反应放出氢气,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。但和卤代烃在无水的条件下反应却较为剧烈(生成格氏试剂)镁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。镁由于能和N₂和O₂反应,所以镁在空气中燃烧时,剧烈燃烧发出耀眼白光,放热,生成白色固体。在食醋中的变化为快速冒出气泡,浮在醋液面上,逐渐消失。一些烟花和照明弹里都含有镁粉,就是利用了镁在空气中燃烧能发出耀眼的白光的性质。镁元素在化学反应中的化合价通常为+2价。1.与非金属单质的反应:

2Mg+O₂==点燃==2MgO

3Mg+N₂==点燃==Mg₃N₂

Mg+Cl₂==点燃==MgCl₂2.与水的反应:

Mg+2H2O(热水)== Mg(OH)₂+H₂↑3.与酸的反应:[3]

Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑

Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑4.与氧化物的反应:[3]

2Mg+CO₂=点燃=2MgO+C

元素在太阳中的含量700(ppm)[1]

元素在海水中的含量1200(ppm)[1]

#FormatImgID_0# (类似于铝热反应,用活泼金属还原氧化物)5.镁与氯化铵反应:[3]

镁与氯化铵的反应,究其本质,还是镁与酸的反应。氯化铵溶液中铵根离子水解,溶液显酸性。当加入镁粉之后,镁与溶液中的氢离子反应,放出氢气,同时放出大量的热。铵根离子的水解产物——氨水,受热之后,则发生分解。故此反应可以得到两种气体。

总反应方程式:Mg + 2NH₄Cl ===MgCl₂+ 2NH₃↑ + H₂↑

上式实际可拆分为下列反应方程式:

#FormatImgID_1##FormatImgID_2##FormatImgID_3#6.镁和碳酸氢盐反应[3] 7.镁和碱金属氢氧化物反应[3] 通常认为,镁不会和碱金属的氢氧化物(如KOH)反应,因为镁是碱性金属,而不是两性金属。但是,在高温下,镁可以参与氧化还原反应,如和NaOH反应,产生MgO、Na和H₂。#FormatImgID_4#

用途

作为生产难熔金属的还原剂。如生产稀有金属钛、锆等,镁还可做生产铍、硼的还原剂。

镁在铝合金中的应用。铝合金中增加镁,使合金更轻,强度更高,抗腐蚀性能更好,因此它广泛应用于航空、船舶及汽车工业、结构材料工业、电子技术、光学器材、精密机械工业。

镁在球墨铸铁和钢中的应用。镁在球墨铸铁中起着球化的作用,使铸件强度延展性更高。生铁中加镁,可使铁中鳞片状石墨体球化,生铁的机械强度增加1-3倍,它的液态流动性增加0.5-1.0倍。

镁在钢铁脱硫中的应用。镁用于脱硫,不仅改善了钢的可铸性、延展性、焊接性和冲击韧性,而且降低了结构件的重量。

镁合金构件的应用。因为镁合金密度小,强度高等优点,在汽车、摩托车和自行车制造上已经越来越多的使用镁合金构件。

由于通过采用降低电位实现控制电化学腐蚀技术,镁牺牲阳极合金已广泛应用于油气管道、城市供水、供气管道、储罐的阴极保护,以及码头钢棒、混凝土基础、水工闸门等接地材料的电化学保护和船舶的阴极保护。

作为高储能材料。镁在常温下大约250℃和氢气作用生成MgH2,但在低压或稍高温度下又能释放氢,故具有储氢的作用。MgH2较一般金属氢化物储能高,所以镁可以作为高储能材料。




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