同學們 在國中理化許多實驗中 鎂帶燃燒時所發出的強烈白光 是不是讓人驚嘆 也讓你印象深刻啊？ 早期的閃光燈又稱做鎂光燈 就是藉由鎂燃燒時所放出的強光 作為拍照補光之用 現在就讓我們一起來認識更多鎂的性質及用途吧！ 鎂 元素符號為Mg 原子序12 是一種銀白色金屬 在週期表中位於第二族 其原子之電子組態如畫面所示 容易失去最外層3S軌域中的電子 形成正二價離子 此時會與氖具有相同的電子組態 由此可知 鎂離子的化學性質較鎂原子安定許多 自然界中的鎂是以化合物的型態存在 白雲石裡面含有碳酸鎂 就是一種常見的礦物 而鎂在地殼中的含量排名第8 鎂離子在海水中約占0.13% 僅次於氯離子及鈉離子排名第3名 也就是鎂在海水中的含量較陸地為多 由於鎂離子相當穩定 不易還原為金屬 儘管在1755年蘇格蘭化學家 約瑟夫•布拉克就發現了氧化鎂 但始終無法將鎂給分離出來 隨著電化學的進展 有越來越多的元素透過電解的方式製備出來 1808年 英國化學家戴維藉由電解汞和氧化鎂的混合物 得到鎂汞齊後 再透過加熱將汞去除 成功製得金屬鎂 接著在1831年 法國科學家則是利用鉀與氯化鎂反應 製得元素鎂 目前製備鎂的方法主要有兩種： 第一種是電解熔融態的氯化鎂 在陰極可以生成金屬鎂 陽極則產生氯氣 反應式如畫面所示 另一種則是利用「矽」為還原劑 在1000度的高溫下將氧化鎂還原後產生元素鎂 鎂是強還原劑 反應性比鈉弱一些 將點燃的鎂帶放入二氧化碳氣體瓶中 會反應生成白色的氧化鎂以及黑色的碳固體 同學們可以想一想 若是存放鎂的工廠發生火災 可以用二氧化碳滅火嗎？ 答案是不可以的！ 因為鎂在二氧化碳中仍然可以繼續燃燒 鎂很容易與空氣中的氧氣作用生成氧化鎂 氧化鎂會形成緻密且薄的保護層 使內部的鎂不再繼續氧化 平常我們看到的鎂帶多是灰灰霧霧的顏色 就是因為表面氧化層的關係 鎂具有易燃的特性 燃燒時會放出強烈白光 另外鎂可與熱水反應生成氫氣 反應式如畫面所示 在氮氣的檢驗中 可以將點燃的鎂帶放入氮氣瓶裡 高溫下 元素鎂會與氮氣作用生成黃色氮化鎂 這是一種重要的氮氣檢驗法 此外 鎂的密度小 常用來製造合金 例如：鎂鋁合金具有質量輕、耐腐蝕 切割加工性良好、容易壓鑄成型 尺寸安定性高等特性 可用來製作汽車、飛機 等交通工具零件和外殼 另外 由於鎂鋁合金的散熱性良好 加上具有電磁屏蔽性 所以可作為筆記型電腦 或手機等電子產品的外殼 鎂也可作為醫療、建築材料、稀土合金 或是金屬還原劑 由於鎂燃燒會放出強烈白光 除了可作為攝影用的鎂光燈外 在軍事上也可用於製作照明彈或是燃燒彈 其他像是節慶中施放的煙火 也含有鎂金屬 在電化學的單元中 我們學過金屬可以藉由陰極保護法防鏽 其中 扮演陽極角色的金屬 常常會由鎂來擔任喔！ 鎂離子在生物體內也是重要角色 人體中許多酵素形成需要鎂離子參與 若是缺乏鎂離子 會讓身體部分酵素無法被合成出來 進而影響生理機能 所以營養均衡是相當重要的 人體的離子平衡系統主要由 鎂離子、鈉離子、鉀離子以及鈣離子組成 對骨骼形成及神經傳導都扮演著重要的角色 另外 葉綠素的中心金屬離子也是鎂離子呢！ 最後要介紹三種在生活中 扮演重要角色的鎂化合物 第一種是氧化鎂 氧化鎂外觀是白色固體 俗稱苦土 可以透過高溫鍛燒碳酸鎂或氫氧化鎂製得 具有熔點高 耐高溫的特性 可做為爐子的內襯 另外 氧化鎂也可做為軟便劑以及制酸劑 第二種是氫氧化鎂 氫氧化鎂微溶於水 水溶液呈弱鹼性 可中和胃酸 另外 氫氧化鎂也具有軟便的效果 可以用來治療便秘 很特別的是 氫氧化鎂還可以作為阻燃劑 第三種要介紹的則是七水合硫酸鎂 七水合硫酸鎂又稱作瀉鹽 除了醫藥上可作為瀉藥使用外 也可做為肥料、飼料添加劑 至於不帶結晶水的硫酸鎂 可在化學反應中作為乾燥劑用來除水 聽完了前面的課程 大家對鎂是否有了更多的認識呢？ 想一想 海水中有大量的鎂離子 能不能直接將海水蒸乾得到氯化鎂後 再電解得到鎂呢？ 你的理由是什麼？ 不能將海水蒸乾後直接電解的原因是 海水裡除了氯離子、鎂離子外 還有許多其他的陰、陽離子 加上氯化鎂很容易潮解 這些因素都會大大影響鎂的生成產率 所以一般會加入氫氧化鈣 先與海水中的鎂離子生成氫氧化鎂沉澱後 再加入鹽酸將其溶解 接著將水去除得到氯化鎂 最後則是透過電解氯化鎂熔融鹽的方法 得到元素鎂 第二個問題則是如果想以日曬法製造食鹽 直接引入海水曬乾就可以了嗎？ 讓我們來總結一下這支影片的學習內容 鎂的元素符號為Mg 原子序12 外觀是銀白色金屬 在週期表中位於第二族 電子組態如畫面 鎂在海中含量比陸地多 鎂的製備方法有兩種 第一種是由海水中得到氯化鎂 將其熔融後進行電解生成金屬鎂 第二種則是利用矽作為還原劑 在高溫下將氧化鎂還原製得元素鎂 鎂是強還原劑 反應性比鈉弱一些 鎂很容易與空氣中氧氣作用生成氧化物 此氧化物層緻密且薄 可使內部的鎂不再繼續氧化 鎂的密度小 質量輕 可製造鋁鎂合金 具有散熱性良好、電磁屏蔽性 可做電子產品外殼 由於鎂燃燒能放出強烈白光 除用於鎂光燈外 也可做照明彈以及燃燒彈 人體中許多酵素的形成需要鎂離子參與 且鎂離子、鈉離子、鉀離子 以及鈣離子構成人體的離子平衡系統 對骨骼形成及神經傳導都有重要的功能 葉綠素的中心金屬離子也是鎂離子 生活中常見的鎂化合物有氧化鎂 氫氧化鎂以及七水合硫酸鎂 同學們 這一個單元 你是否都學會了呢？ 歡迎在影片下方留言區告訴我們你的心得 我們下次見