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  英国戴维于1808年用钾还原氧化镁制得金属。它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。


  一.矿藏分布

  地壳中存在形式:菱镁矿(碳酸镁)MgCO?,白云石(碳酸镁钙)CaMg(CO?)?,光卤石(水合氯化镁钾)KCl·MgCl?·H?O中。

  二.应用领域

  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、科学仪器和格氏试剂等。也能用于制烟火、闪光粉、镁盐、吸气器、照明弹等。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。

  1.日常用途

  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镁化合物,或在紧张运动后注射以弥补镁的流失。体操运动员常涂碱式碳酸镁来增加摩擦力。医疗中:如果注射镁盐速度太快,会造成发烧和全身不适。

  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、铀和铪等的生产中。

  植物用途:镁主要存在于幼嫩器官和组织中,植物成熟时则集中于种子。镁离子在光合和呼吸过程中,可以活化各种磷酸变位酶和磷酸激酶。同样,镁也可以活化DNA和RNA的合成过程。镁是叶绿素的合成成分之一。缺乏镁,叶绿素即不能合成,叶脉仍绿而叶脉之间变黄,有时呈红紫色。若缺镁严重,则形成褐斑坏死。在植物体内以离子或有机物结合的形式存在。镁是叶绿素的组分,也是许多酶的活化剂,在光合磷酸化中是氢离子的主要对应离子。

  2.生理用途

  镁是人体细胞内的主要阳离子,浓集于线粒体中,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。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。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。

  镁属于人体营养素——矿物质元素中的一种,属于矿物质的常量元素类。人体中的镁60~65%存在于骨骼和牙齿中,27%存在于软组织中,细胞内镁离子仅占1%,多以活性形式Mg2+ -ATP形式存在。

  作为酶的激活剂,参与300种以上的酶促反应。糖酵解、脂肪酸氧化、蛋白质的合成、核酸代谢等需要镁离子参加。

  促进骨的形成。在骨骼中仅次于钙、磷,是骨细胞结构和功能所必需的元素,对促进骨形成和骨再生,维持骨骼和牙齿的强度和密度具有重要作用。

  调节神经肌肉的兴奋性。能抑制钾、钙通道。镁、钙、钾离子协同维持神经肌肉的兴奋性。血中镁过低或钙过低,兴奋性均增高;反之则有镇静作用。

  维护胃肠道和激素的功能。

  镁也是重要的神经传导物质,它可以让肌肉放松下来;与含钙食品一同补充,能促进钙的吸收。

  3.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。

  钙代谢异常。

  造成神经系统问题,如记忆力衰退、神经错乱、抑郁症、幻觉、肌肉震颤等。

  影响心脏、骨骼及胃肠道等器官功能。

  引致肌肉无力、抽筋等肌肉问题。

  4.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。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、过快,如遇镁中毒,应给注射葡萄糖酸钙或氯化钙对抗之。[3]

  5.工业应用


  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。[3]

  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。[3]

  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。

  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,中国鞍钢、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。

  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。

  镁是可以在空气中燃烧的,燃烧时火花四射,十分美丽,因此烟花中通常都掺有一定量的镁粉,来达到美观的效果。

  三.制备方法

  矿石提取

  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。

  四.注意事项

  急救措施:皮肤接触:脱去污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。如有不适感,就医。

  眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。如有不适感,就医。

  吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。呼吸、心跳停止,立即进行心肺复苏术。就医。

  食入:饮足量温水,催吐。就医。

  储存注意事项:储存于阴凉、干燥、通风良好的专用库房内,远离火种、热源。库温不超过32℃,相对湿度不超过75%。包装要求密封,不可与空气接触。应与氧化剂、酸类、卤素、氯代烃等分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
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