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镁（Mg，原子序数 12，第 ⅡA 族碱土金属元素）是典型的活泼金属，核心特征是仅存 + 2 价稳定价态、单质密度小（轻金属）、化合物多为离子型且易溶于水（氢氧化物除外）。其单质及化合物因 “轻量化”“高活性”“低毒性” 特性，在航空航天、医药、农业、建筑等领域应用广泛。以下从镁单质和核心化合物两方面，系统梳理其结构、性质与用途。

一、镁单质（Mg）：轻金属中的 “性能担当”

1. 物理性质：轻、软、导热优

外观与密度：银白色有金属光泽，质地较软（可用小刀切割），密度仅 1.74g/cm³（约为铁的 1/4、铝的 2/3），是工业常用轻金属之一。

熔点与导电性：熔点 648.8℃（低于铝、铁），沸点 1107℃，导热性、导电性优良（接近铝，优于铁），常温下延展性好（可轧成薄片或拉成细丝）。

特殊性：常温下表面易形成致密氧化膜（MgO），厚度约 5nm，能阻止内部镁进一步氧化，因此在空气中较稳定（区别于钙的易腐蚀）。

2. 化学性质：强还原性，反应随条件差异显著

镁原子最外层 2 个电子，易失去形成 Mg²+，化学性质活泼，但因表面氧化膜保护，常温下反应较温和，加热或去除氧化膜后活性骤增。

3. 用途：基于 “轻量化 + 强活性” 的多场景适配

合金工业（核心用途，占比约 80%）

镁与铝、锌、锰等形成合金（如 AZ 系列镁合金），兼具低密度（比铝合金轻 30%）、高强度、良好铸造性，

用于：

航空航天：飞机机身、发动机零件（减重省油）；

汽车工业：方向盘、变速箱壳体（降低整车重量，提升续航）；

3C 产品：笔记本电脑、手机外壳（轻薄便携）。

化学工业：

还原剂：冶炼稀有金属（如 Ti、Zr，通过 Mg 还原 TiCl₄：TiCl₄ + 2Mg Ti + 2MgCl₂）；

脱硫剂：去除钢铁、有色金属中的硫（生成 MgS，易浮于渣中）。

其他：

照明：军用信号弹、摄影闪光灯（利用燃烧的强光）；

医药：镁条可用于局部热敷（缓慢氧化放热），但现已被更安全的热敷贴替代。

二、镁的核心化合物：以 + 2 价为核心，性质随阴离子差异变化

镁的化合物均为 + 2 价，性质主要由阴离子决定 —— 氧化物（MgO）高熔点，氢氧化物（Mg (OH)₂）弱碱难溶，盐类（MgCl₂、MgSO₄等）多易溶于水，且部分盐具有潮解性或医疗价值。

1. 氧化镁（MgO，俗称 “苦土”）：高熔点的碱性氧化物

物理性质：

白色粉末，熔点高达 2852℃（工业常用耐火材料中熔点较高的一种），难溶于水，易溶于酸，无毒性。

化学性质：

碱性氧化物通性：与酸反应生成盐和水（如 MgO + 2HCl = MgCl₂ + H₂O），与酸性氧化物反应生成盐（如 MgO + CO₂ =MgCO₃）；

稳定性：常温下稳定，加热至 2000℃以上才缓慢分解为 Mg 和 O₂（工业上无法通过分解 MgO 制镁）。

制备与用途：

制备：① 镁燃烧（2Mg + O₂  2MgO）；② 煅烧碳酸镁（MgCO₃ MgO + CO₂↑，工业主流方法）；

用途：① 耐火材料（制作耐火砖、坩埚，用于高温炉）；② 建筑材料（与 MgCl₂混合制成 “镁氧水泥”，用于地板、隔墙）；③ 医药（抗酸剂，中和胃酸过多，如 “氧化镁片”）。

2. 氢氧化镁（Mg (OH)₂）：弱碱难溶的阻燃剂

物理性质：

白色絮状沉淀，难溶于水（溶解度仅 0.0009g/100mL，20℃），溶于酸，不溶于醇，无毒性。

化学性质：

弱碱性：水溶液呈弱碱性（pH≈9.5），与酸反应生成盐和水（如 Mg (OH)₂ + H₂SO₄ = MgSO₄ + 2H₂O），不与强碱反应；

热分解：加热至 350℃以上分解为 MgO 和 H₂O（Mg (OH)₂ MgO + H₂O↑），分解过程吸热（每克吸热约 1.3kJ）。

用途：

阻燃剂（核心用途）：添加到塑料、橡胶、电缆中，火灾时分解吸热降温，生成的 MgO 覆盖在材料表面隔绝空气，且无有毒气体释放（环保型阻燃剂）；

水处理：中和酸性废水，吸附水中重金属离子（如 Pb²⁺、Cu²⁺）；

医药：轻泻剂（口服后不被肠道吸收，通过增加肠道水分软化粪便），但需控制剂量（过量导致腹泻）。

3. 氯化镁（MgCl₂，俗称 “卤片”）：易潮解的盐类

物理性质：

白色晶体，易潮解（空气中吸收水分形成结晶水合物 MgCl₂・6H₂O），易溶于水（溶解度 54.3g/100mL，20℃），水溶液呈弱酸性（Mg²+ 水解），熔点 714℃。

化学性质：

盐类通性：与碱反应生成 Mg (OH)₂沉淀（如 MgCl₂ + 2NaOH = Mg (OH)₂↓ + 2NaCl）；与碳酸盐反应生成 MgCO₃沉淀；

电解熔融态：工业制镁的核心反应（MgCl₂  Mg + Cl₂↑，需加入 CaCl₂降低熔点，节约能耗）。

制备与用途：

制备：① 海水蒸发（海水中含约 0.5% MgCl₂，是最主要来源）；② 光卤石（KCl・MgCl₂・6H₂O）溶解分离；

用途：① 融雪剂（降低冰雪熔点，且腐蚀性低于 NaCl，用于机场、高速公路）；② 镁氧水泥原料（与 MgO 混合，硬化后强度高）；③ 食品添加剂（豆制品凝固剂，如 “卤水点豆腐”，但需食品级纯度）。

4. 硫酸镁（MgSO₄，俗称 “泻盐”“硫苦”）：多结晶水的医疗用盐

物理性质：

白色晶体，常见结晶水合物为 MgSO₄・7H₂O（七水硫酸镁，俗称 “泻盐”），易溶于水（溶解度 35.1g/100mL，20℃），水溶液呈中性，加热至 150℃失去结晶水生成无水硫酸镁（干燥剂）。

化学性质：

盐类通性：与 BaCl₂反应生成 BaSO₄白色沉淀（MgSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + MgCl₂）；与碱反应生成 Mg (OH)₂沉淀；

稳定性：无水硫酸镁加热至 1124℃分解为 MgO、SO₂、SO₃和 O₂。

用途：

医药（核心用途）：① 口服：轻泻剂、抗惊厥药（注射用硫酸镁可抑制神经肌肉兴奋，治疗子痫）；② 外用：湿敷消肿（高浓度溶液渗透压高，减轻局部水肿）；

农业：镁肥（补充作物镁元素，预防叶片发黄，适用于水稻、蔬菜）；

工业：干燥剂（无水硫酸镁吸水性强，用于干燥有机试剂，不与醇、醚反应）。

5. 碳酸镁（MgCO₃，俗称 “镁白”）：难溶的轻质填料

物理性质：

白色粉末，难溶于水（溶解度 0.013g/100mL，20℃），易溶于酸（生成 CO₂），有 “轻质” 和 “重质” 之分（轻质碳酸镁密度小，多孔，吸附性强）。

化学性质：

与酸反应：MgCO₃ + 2HCl = MgCl₂ + CO₂↑ + H₂O（实验室制 CO₂的备选原料，反应速率较 CaCO₃慢）；

热分解：MgCO₃ MgO + CO₂↑（分解温度约 600℃，低于 CaCO₃，工业制 MgO 的主要原料）。

用途：

食品工业：添加剂（抗结剂，用于奶粉、面粉；膨松剂，用于饼干）；

橡胶工业：填料（提升橡胶耐磨性和强度）；

医药：抗酸剂（中和胃酸，作用温和，优于 MgO），牙膏摩擦剂（温和不损伤牙釉质）。

三、镁及其化合物的核心转化关系（逻辑脉络）

掌握以下转化路径，可快速理解镁的化学性质关联：Mg（单质）→ MgO（燃烧 / 与氧反应）→ Mg (OH)₂（与热水反应 / MgO 与水缓慢反应）→ 镁盐（与酸反应，如 MgCl₂、MgSO₄、MgCO₃）反向转化：

镁盐→Mg (OH)₂（加碱，如 NaOH、Ca (OH)₂）；

Mg (OH)₂→MgO（加热分解）；

MgCl₂→Mg（电解熔融态，工业制镁）。

总结

镁及其化合物的核心特征是 “+2 价稳定 + 性质适配场景”：单质的轻量化支撑航空航天，氧化镁的高熔点适配耐火材料，氢氧化镁的阻燃性服务环保，氯化镁的潮解性用于融雪，硫酸镁的医疗属性助力医药。从工业刚需到日常生活，镁化合物因 “低毒、高效、易制备” 的优势，成为碱土金属中应用最广泛的元素之一。