鎂課堂:(一)說(shuō)說(shuō)鎂的身世
2015年01月14日 10:45 10336次瀏覽 來(lái)源: 中國(guó)有色網(wǎng) 分類(lèi): 鎂應(yīng)用 作者: 王祝堂
鎂是一種銀白色的輕金屬,元素符號(hào)Mg,在元素周期表中屬ⅡA族,原子序數(shù)12,原子量24.305,化合價(jià)為+2,密集六方晶體,密度1.74g/cm3,約為鋁密度的64.4%,鐵密度的22.1%。由于它的密度小,故把它列為有色輕金屬。有色輕金屬共有7種,按密度大小排列如下:鋇(Ba)3.5g/cm3,鋁(Al)2.7g/cm3,鍶(Sr)2.6g/cm3,鎂(Mg)1.74g/cm3,鈣(Ca)1.54g/cm3,納(Na)0.97g/cm3,鉀(K)0.86g/cm3。此外,還有4種稀有輕金屬:銫(Cs)1.87g/cm3,鈹(Be)1.848g/cm3,銣(Rb)1.53g/cm3,鋰(Li)0.534g/cm3。
由于鎂的密度小,又可以與鋁、鋅、錳、鋯、鋰、釷、銀、稀土等形成一系列的有工業(yè)使用價(jià)值的鎂基合金,故鎂又獲得最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料美譽(yù),雖然還有一些金屬的密度比鎂的小,但它們不能形成有實(shí)用價(jià)值的結(jié)構(gòu)材料或廣為應(yīng)用的功能性能。由于鎂及鎂合金密度小,用它們?nèi)〈?、鑄鐵、鋁等制造交通運(yùn)輸裝備零部件可大幅度減輕其自身質(zhì)量,節(jié)能減排效果卓著,不過(guò)提取鎂的能耗不比提取鋁的低。鎂還有21世紀(jì)綠色金屬的美稱(chēng),用途會(huì)越來(lái)越廣,大有用武之地。
鎂還有具有許許多多優(yōu)秀的化學(xué)性能和冶煉性質(zhì),因此它在各種非結(jié)構(gòu)應(yīng)用中也有著廣泛的使用,扮演著重要的角色。
鎂是一種非?;顫姷慕饘?,尚未在自然界中發(fā)現(xiàn)有純凈的鎂存在,但它是自然界分布很廣的重要有色金屬,屬二價(jià)堿土金屬,約占地殼總質(zhì)量的2.45%,可見(jiàn)鎂資源的豐富,使它成為第八種豐富的化學(xué)元素和第六種豐富的金屬元素。鎂是地殼中儲(chǔ)量多的第三種結(jié)構(gòu)金屬,僅次于鋁和鐵。
鎂現(xiàn)身人間已有206個(gè)年頭,1808年英國(guó)化學(xué)家戴維(Humphry Davy)找到了鎂,宣布鎂的誕生。那一年,他確定一種白色的氧化物是一種從未發(fā)現(xiàn)的新的金屬的化合物,那就是氟化鎂。他在實(shí)驗(yàn)室使用鉀蒸汽通過(guò)熱的氧化鎂,并用汞提取被還原的鎂,獲得鎂汞齊,他還用汞作陰極電解了硫酸鎂,也制得了一種汞齊形式的鎂,這是人們首次制得金屬鎂,他所用的氧化鎂產(chǎn)自希臘的Mognesia(馬格尼西亞)州,于是將這種新發(fā)現(xiàn)的命名為Magnesia,以后根據(jù)元素的拉丁文統(tǒng)一命名法改為拉丁文Magnesium,中國(guó)則根據(jù)ma的諧音給它取了個(gè)悅耳動(dòng)聽(tīng)的名字“鎂”。不過(guò)戴維制得的鎂不是相當(dāng)純凈的,肯定含有一定量的種種雜質(zhì)。
20年后的法國(guó)科學(xué)家比西(A.A.B.Bussy)于1928年用鉀還原熔融氯化鎂制得鎂。1833年,當(dāng)時(shí)的英國(guó)大化學(xué)家法拉第(M.Faraday)又用電解熔融氯化鎂法制得少量的鎂,但在當(dāng)時(shí)鎂仍是實(shí)驗(yàn)室的奇珍異寶,比黃金貴不知多少倍。1852年德國(guó)化學(xué)家本生(Robeet Bunsen)在世界上建立了第一座用于電解無(wú)水氯化鎂的電解槽(池)。1886年德國(guó)格里詩(shī)姆-伊利可創(chuàng)公司(Griesheim Elektron)在斯塔斯福特(Stassfurt)建成了世界首家商業(yè)化生產(chǎn)的鎂廠(chǎng),采用由菲希爾(Fisher)和格利特奇爾(Greatzel)發(fā)明的本生電解槽,以從光鹵石礦中提取鉀時(shí)副產(chǎn)物氯化鎂鹽鹵為原料。后來(lái),該廠(chǎng)遷到德國(guó)的比特費(fèi)德(Bitterfeid),其員工皮斯托(Pistor)和莫斯舍爾(Moschel)發(fā)明一種高效連續(xù)生產(chǎn)無(wú)水氯化鎂的新工藝,鎂的生產(chǎn)成本因而一路下滑。
1860年,英國(guó)人馬瑟(Johnson Matthey)與曼徹斯特(Coin Mna-Chester)開(kāi)始用用類(lèi)似的工藝制取鎂。1896年,英國(guó)切米斯克-法布里克格里舍-伊利可創(chuàng)(Chemische-Fabrik Griesheim-Elektron)公司和鋁鎂法布里克公司聯(lián)合收購(gòu)電解制鎂工藝,直到1914~1915年,它仍是全球制取鎂的最主要的生產(chǎn)企業(yè)。1916年美國(guó)道屋(DOW)化學(xué)公司建立起了自己的第一家電解氯化鎂生產(chǎn)鎂的世界最大工廠(chǎng),從此道屋公司執(zhí)世界鎂生產(chǎn)牛耳。
在此需指出,許多人在鎂之前冠以“金屬”二字,筆者建議中國(guó)不要用金屬鎂一詞,因?yàn)?ldquo;鎂”帶有金字旁,就說(shuō)明它是一種金屬,這是漢字的絕妙之處。但在翻成英文時(shí)又應(yīng)說(shuō)成“Metal Magnesium”,這是他們的習(xí)慣,同時(shí)從“Magnesium”也看不出來(lái)它是金屬還是非金屬,因而在前面加metal順理成章。
責(zé)任編輯:淮金
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