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镁科研

皮江法炼镁生产指导｜第二章 镁的性质

发布时间：2023-02-08 作者：综合管理部


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第二章  镁的性质

镁量元素周期表中第12号元素，第ⅡA族主族元素，元素符号Mg,来源于希腊的Magnesia城（第一次生产镁使用的氧化镁产地）而命名。原子量24.305，化合价为+2，是密集六方晶体。有三个同位素，质量分别是23.99、24.99、25.99，相对出现率是77%，11.5%和11.1%。镁的电子排布是（2）（8）（2）。金属镁是银白色，密度是1.74g/cm3,是最轻的结构金属。



一.化学性质

镁是一种化学性质活泼的金属，但在常温和干燥空气中稳定。固体镁不易燃烧，在熔融状态和接近熔点温度条件下易燃烧，而镁粉和镁箔容易在空气中燃烧，生成氧化镁。

2Mg+O2-→2MgO

镁与水反应，在常压和PH值高的无盐水或纯水中，由于生成不溶性氢氧化镁膜，反应将终止∶

Mg+2H2O→Mg(OH)2+H2

镁是一种强还原剂，可在锌盐溶液中置换锌、与Fe3+、H+和 Hg2+也发生类似反应。在中性和碱性溶液中这些反应速度很慢，但在较浓的酸溶液甚至在某些酸（如盐酸的弱溶液）中，反应也可自由进行。此外，许多元素可由高价位被还原到低价位∶

Mg+2Fe3+→Mg2++2Fe2+

5Mg+2Mn4++16H+→5Mg2++2Mn2++8H2O

镁可与酸反应，镁与氢氟酸的反应由于生成MpF2膜而终止∶Mg+2HF→MgF2+H2

镁与卤族元素在有机溶剂或高温无氧和氮存在条件下反应∶

Mg+ Cl2→MgCl2

Mg+l2→Mgl2

在高温下无氧和氮存在时，镁的其它反应有∶

Mg + 2HCl→MgCl,+H2

3Mg +2P→Mg3P2

Mg+S→MgS

Mg +FeS→MgS+ Fe

2Mg + TiCl→2MgCl2+ Ti

2Mg +UF4→2Mg F2+ U

镁与四氯化钛的反应，是KROLL法生产海绵钛的基础。镁与四氟化铀的反应是生产元素铀的一个途径。

Grignard试剂是镁与卤素制造的一种重要化合物，可溶在无水乙醚中，通常用于有机合成。镁与各种化学剂接触时的行为见表2-1。

表2-1 镁与各种化学剂接触的行为

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二.物理性质


纯度为99.9%的镁的物理性质列于表2-2。
表2-2 镁的物理性质（纯度99.9%）

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三.腐蚀性质


1.化学腐蚀

镁在许多固态和液态化学物质中，具有良好的稳定性。镁在水溶液中的腐蚀速度受氢离子浓度即PH值的强烈影响；镁耐碱腐蚀；不耐酸腐蚀（低浓度和高温氢氟酸除外），铬酸腐蚀速度较低，但有氯化物或硫酸盐存在时，腐蚀加快。铬酸盐和磷酸盐形成膜，在温度不高时阻止腐蚀进行。多数有机酸腐蚀镁合金；镁耐 PH≥10.2纯碱溶液腐蚀，低浓度（甚至加热到沸点）碱液不腐蚀镁（焦磷酸盐除外）。


镁在60%的苛性钠溶液中，溶液温度60℃时耐腐蚀，当温度升高时发生严重腐蚀；镁合金不耐盐水腐蚀，铁、铜、镍等杂质是镁在盐水中耐腐蚀性变化的原因。

表2-1列举了镁与各种化学剂接触时的形为。化学剂中超过允许值的少量杂质，工作温度，合金成分，腐蚀电池，空气—液体的界面，高的温度均可引起腐蚀。

2.非水腐蚀

有机化合物通常轻微或不腐蚀镁，大多数醇对镁的腐蚀程度不超过中等，但无水甲醇强烈腐蚀镁。填加1%的亚硫俊氨可以减缓这种腐蚀。

3.气体腐蚀

干燥的氯、碘、溴和氟对镁的腐蚀不严重，有水存在时腐蚀加快。二氧化硫，氨和含氟的制冷剂，在无水存在时亦不腐蚀镁。

4.土壤腐蚀

镁合金耐沃土（粘土）腐蚀，有氯化物存在时，腐蚀很严重，尤其是作为钢结构的牺牲阳极时。

5.大气腐蚀

空气湿度为9.5%时，镁合金可保持18个月，不失光泽，当空气湿度逐渐增加到90%时，腐蚀速率缓慢增加。

6.电化学腐蚀

镁与标准氢电池比较的工作电压是1.4伏左右，因为氢氧化镁保护膜造成电压损失，添加合金元素通常会使电位变 得更正。镁合金的电极电位是1.3—1.4伏，这一电位通常给镁合金在电化学腐蚀电池可以工作的水溶液中的应用产生限制，向溶液中添加镁或钙的氮化物，由于在阴极上生成氢氧化物膜，可以阻止腐蚀。

在通常的大气中，电化学反应的倾向危害不大，因为周围介质的导电性不好。

7.高温腐蚀

镁合金的氧化速率随时间及温度而增加，添加Be、Ce、L a等合系元素可减缓氧化速率，二氧化硫及氟硼酸铵可阻止高温氧化。



四.机械性质

金属镁无磁性，抗冲击而不产生火花，具有良好的导热和散热性能，不易碎裂，可以阳极氧化，电镀和染色，有较好的疲劳强度和减振能力。

镁的机械性质列于表2-3、2-4中。


表2-3  20℃时镁的机械性质

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表 2-4  高温下镁的机械性质

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