石頭中蹦出的“鎂”好元素

李啟翔

如果說(shuō)，海水的咸味來(lái)源于其中豐富的鈉元素，那海水中的一絲苦味，則來(lái)源于其中豐富的鎂元素。鎂，一個(gè)中文名中包含著“美”字的元素，究竟有著什么樣的特點(diǎn)，又發(fā)揮著哪些作用呢？

顏值之“鎂”——光鮮亮麗

鎂元素的化學(xué)符號(hào)為Mg，英語(yǔ)名稱(chēng)為Magnesium，源于希臘語(yǔ)中的一個(gè)地名“美格尼西亞”，有占星師的含義。曾經(jīng)，在希臘的美格尼西亞城附近盛產(chǎn)一種名叫“苦土”的鎂礦，也就是鎂的氧化物。人們發(fā)現(xiàn)苦土在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生耀眼的白光，于是便將它與魔法或占星術(shù)聯(lián)系起來(lái)，城市也以此得名。

閃光燈曾經(jīng)被稱(chēng)為鎂光燈，你或許在電視劇中見(jiàn)過(guò)早期的照相機(jī)拍照，隨著快門(mén)被按下，閃光燈發(fā)出“砰”的一聲并閃爍出耀眼的白光，這光就是利用鎂粉與氧氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的。除了閃光燈，人們還將鎂粉用在節(jié)日焰火和煙花里，來(lái)制造明亮的白光。

存在之“鎂”——儲(chǔ)量豐富

鎂在自然中廣泛存在。在地球表面的地殼元素中，鎂的含量大約排在前十，而如果算上更深層的地幔，鎂的含量將一躍排進(jìn)前五。

在陸地上，鎂元素喜歡藏身于各種各樣的巖石中，鎂含量較多的礦石有菱鎂礦、白云巖、橄欖石等，它們形態(tài)多樣，色彩豐富，展示了鎂在自然界中的美。此外，海水、天然鹽湖水中也富含鎂元素，著名的死海就是一個(gè)富含鎂的鹽湖。

如果將鎂單質(zhì)從自然物質(zhì)中提取出來(lái)，它會(huì)呈現(xiàn)出銀白的金屬色澤。在與空氣接觸后，金屬鎂的表層會(huì)與氧氣反應(yīng)，形成一層很薄的氧化膜，將原本光鮮的外表隱藏起來(lái)。

發(fā)現(xiàn)“鎂”的過(guò)程

鎂元素在元素周期表中排行第12，即原子序數(shù)為12，有12 個(gè)核外電子。鎂元素的核外電子共有三層，其中最外層有2 個(gè)電子，它們比較容易“走失”，這與我們之前認(rèn)識(shí)的同在元素周期表第二列的鈹一樣，因此鎂也是一種堿土金屬元素，性格也較為活潑，要將它從自然物中提取出來(lái)也費(fèi)了一番功夫。

1755 年，英國(guó)化學(xué)家約瑟夫·布萊克仔細(xì)辨別了石灰中的苦土，第一次將鎂作為一種單獨(dú)的元素識(shí)別出來(lái)。

1808 年，英國(guó)化學(xué)家漢弗萊·戴維通過(guò)電解的方式，成功分離出金屬鎂。多說(shuō)一句，同一年戴維利用該方法還制得了鈣、鍶、鋇，差點(diǎn)將堿土金屬家族“一網(wǎng)打盡”。

其后，科學(xué)家們通過(guò)不斷優(yōu)化從礦石或海水中提取金屬鎂的方法，終于使鎂變得平易近人，逐漸走入大眾的日常生活。

“鎂”好生活

你可能不了解鎂，但無(wú)論是我們的身體內(nèi)還是日常生活中，都有鎂的身影。

材料之“鎂”——不可輕視

鎂是第三常用的結(jié)構(gòu)金屬，僅次于鐵和鋁。之所以如此受歡迎，是因?yàn)殒V是綜合素質(zhì)很強(qiáng)的一種輕金屬——質(zhì)量輕，硬度強(qiáng)，儲(chǔ)量還很豐富。它既不像鈹帶有毒性危險(xiǎn)性大，也不像鋰那么柔軟活潑，一點(diǎn)就“炸”。

在傳統(tǒng)金屬（如鋼和鋁）中加入鎂，形成的合金既能變得更輕，又不影響強(qiáng)度和穩(wěn)定性，這滿足了汽車(chē)、飛機(jī)、航天器等又想減輕重量，又不想放棄安全性的目標(biāo)。

生活中我們也有許多需要隨身攜帶的用品，比如照相機(jī)、筆記本電腦、手機(jī)等電子產(chǎn)品，總是希望它們能盡可能輕一點(diǎn)，再輕一點(diǎn)，鎂合金輕薄堅(jiān)硬的特質(zhì)，剛好符合要求。

不過(guò)鎂也不是完全沒(méi)有脾氣。鎂一旦燃燒起來(lái)，溫度非常高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了常規(guī)滅火器的極限。如果用水滅火，鎂會(huì)與水反應(yīng)生成氫氣，搞不好會(huì)引發(fā)爆炸，燒得更猛。用二氧化碳滅火器也不行，鎂跟二氧化碳反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氧氣，也會(huì)加劇燃燒。要撲滅鎂的燃燒，需要使用專(zhuān)門(mén)用于金屬火災(zāi)的滅火劑。

生命之“鎂”——不可或缺

鎂是維持人體生命活動(dòng)的必需元素，在人體中的含量十分豐富。

我們體內(nèi)大約一半以上的鎂元素存在于骨骼和牙齒當(dāng)中，它們能夠幫助我們維持骨骼的強(qiáng)度。

鎂還是我們體內(nèi)300 多種酶反應(yīng)的必要催化劑。如果把人體內(nèi)的各種反應(yīng)想象成搭積木，酶就像是小小的助手，能將食物中的營(yíng)養(yǎng)小塊（比如糖、脂肪和蛋白質(zhì)）拼在一起，或者把它們拆開(kāi)，這樣你的身體就能更快更容易地利用這些營(yíng)養(yǎng)小塊來(lái)生長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)了。而有些酶在工作時(shí)還需要一個(gè)小伙伴，比如一個(gè)小金屬元素——鎂，來(lái)幫助它們。

對(duì)于植物來(lái)說(shuō)，鎂也是關(guān)乎生長(zhǎng)的關(guān)鍵元素。

我們都知道，植物會(huì)通過(guò)枝葉中的葉綠素來(lái)吸收陽(yáng)光轉(zhuǎn)化能量。葉綠素本身的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，而鎂位于葉綠素的中心位置，就像葉綠素的心臟，可以起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用。鎂還能幫助葉綠素捕捉陽(yáng)光，特別是其中的紅色光和藍(lán)色光，并且?guī)椭参镞M(jìn)行光合作用，轉(zhuǎn)化所需的營(yíng)養(yǎng)。如果缺乏鎂元素，植物的葉片就會(huì)變黃，失去光合作用的能力。

可以說(shuō)，鎂就像是植物的超級(jí)英雄。沒(méi)有鎂元素，就沒(méi)有葉綠素，也就沒(méi)有植物的生長(zhǎng)，今天的地球或許就不是一片生機(jī)勃勃的景象了。