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杂说生活中的镁 精选

已有 6605 次阅读 2022-2-21 08:36 |个人分类:科学与生活|系统分类:科普集锦

杂说生活中的镁

说起镁,年龄大一些的朋友可能首先会想起镁光灯。镁光灯就是闪光灯。我们看影视作品中描述清末民初的一些新闻事件,照相的时候,镁光灯一闪,在强光亮起的同时,一股烟往上升起,摄影者就按下了快门。这种闪光灯,是以镁粉的燃烧来取得强光的。镁在燃烧的时候,发出耀眼的白色光,作为照相的光源,所以称镁光灯。当然,这种镁光灯是一次性的,镁粉燃烧过,也就不能再燃烧发光了。如今的闪光灯是利用高电压下的氙气发光或发光二极管来实现的,能够使用许许多多次。因此,镁光灯不过是个别人使用的过时的惯用语。在节日燃放的烟花中,发出耀眼白光的,则仍然是燃烧着的金属镁的粉末。

镁是一种活泼的金属,容易在空气中燃烧,镁与氧气迅速反应,生成氧化镁。在这个过程中,镁原子失去两个电子,形成正二价的镁离子,而氧原子得到两个电子,形成负二价的氧离子,氧化镁是离子化合物。由于镁离子半径很小,镁离子与氧离子都是二价的,根据库仑定律,两种离子之间的引力很大,因此氧化镁的熔点非常高,达到2852℃。所以,这是一种非常好的耐火材料。

耐火材料好像离我们的生活远了一点,不过其中的镁离子却是离我们最近的。我们每天喝的水里面就有不少镁离子。

我们饮用水的水源不外乎两类,一类是地面水,另一类是地下水。人们常常说,地下水比较硬。什么是水软和水硬呢?粗略地说就是看水中的钙离子和镁离子的含量,含量少的是软水,多的是硬水。

镁离子和钙离子都是带正电荷的离子,水本身是电中性的,各位马上就会推断出,水中一定还有带负电荷的离子。一般情况下,碳酸氢根离子就是一类这样的负离子。这是空气中的二氧化碳溶解在水里所形成的。当我们烧开水的时候,随着温度的升高,二氧化碳在水里越来越少,碳酸氢根离子就容易变成碳酸根离子与钙离子或镁离子结合成溶解度很小的碳酸钙和碳酸镁,沉淀下来,这是水垢的主要成分。

一般情况下,水垢多的水,就是硬水。

那么,硬水对人的身体健康有没有什么危害呢?

我们都知道,钙离子对我们的身体一般是有益的。我们许多人还有常常吃钙片以补钙呢!而不少种类的钙片,其成分就是碳酸钙。

镁离子也是我们身体所必需的一种离子。换句话说,镁元素也是我们的身体所必需的营养元素。镁离子在体内主要有这样一些作用:

首先,镁对于骨骼和牙齿的形成有重要的作用,是骨和牙齿的组成部分。人体中镁的60~65%存在于骨骼和牙齿中。

镁离子作为酶的激活剂,参与数以百计的酶促反应,糖类、脂肪、蛋白质和核酸等生物物质的代谢过程都需要镁离子的参与。

镁离子与钙离子、钾离子等离子协同维持神经肌肉的兴奋性。血液中镁离子的含量过低,兴奋性均增高;反之则有镇静作用。

实际上,作为同一族的元素,镁与钙的化学性质非常相近,在人体生物化学中的作用也基本相似。只是镁离子比钙离子小,在一些分子间作用与离子半径有关的场合,才能够显示出明显的不同。所以,镁与钙一样,都是人体必要的重要的营养元素。

正因为镁元素是人体必要的营养元素,所以,水里面有一些镁离子也应当是有益的。在烧水的时候,出现一些水垢也没有什么关系。

一般地说,地下水(包括绝大多数真正的矿泉水)都是比较硬的。有些人攻击由地下提取的自来水太硬,有水垢,而说可以用矿泉水代之,这是很可笑的。因为把矿泉水加热烧一下,也一定有水垢的,只是人们喝矿泉水不再烧开而已。

当然,我们并不以水中的钙离子和镁离子为这两种元素的主要摄入途径,主要途径还是食物。烧开水形成的水垢还是要及时清除。因为水壶里的水垢多了,毕竟影响烧水的热效率。另外,水垢中实际上并不只有碳酸钙和碳酸镁,在有些情况下,即使是合格的水源,也会有极少量的其他重金属离子。每次喝水,这种重金属离子只是极少量,水也是合格的,但是重金属离子日久天长沉积在水垢中,含量就有可能会增加。顺便说一下,在家庭的烧水壶中,水垢引起的热效率减少问题不大,对于工业锅炉,过多的水垢就是大问题,把管道堵塞会引起爆炸,所以工业锅炉用水就需要专门加以软化——这离开日常生活又有些远了。

既然,镁元素也是人体必需的营养元素,这就有一个摄入量的问题。中国营养学会建议,成年男性每天约需镁350毫克,成年女性约为300毫克,孕妇以及哺乳期女性约为450毫克。

镁元素广泛存在于植物性的食物中,在肌肉和内脏中也较多。与影响钙的摄入一样,草酸也影响镁元素的摄入。动物性食品中镁的利用率较高,植物性食品中镁的利用率则较低。

在植物中,镁离子起到特别重要的作用。众所周知,动物包括我们人类之所以能够生存,主要是因为有植物作为它们的直接或间接的食物。而植物的生长,则是因为它们能够进行光合作用。光合作用把水和空气中的二氧化碳结合成葡萄糖和其他有机物,这是一个需要能量输入的反应,这天然能量就是阳光。而在这个反应中的吸收阳光的就是叶绿素。叶绿素的分子结构中包括四个吡咯构成的卟啉环,四个吡咯与中间的镁离子结合。(图)

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没有叶绿素,地球上就没有如今天这样的生物圈。在这个意义上,镁原子实在是地球生物圈最重要的元素之一。

由于每人每天需要300多毫克的镁并不算多,而植物中都含有较多的镁,所以,只要正常饮食,一般情况下,缺乏镁的人并不多,正常的人并不需要特别摄入补充镁的制剂。与所有的营养元素一样,人们所需要的量是有一定范围的,但是,只要不是故意摄入镁制剂,食用一般食品和饮水并不会特别过度超量。

一般人容易接触到的大量含镁的物质是卤水(去除水后的固体称卤块),其中以氯化镁为主要成分。俗话说“卤水点豆腐,一物降一物”,卤水在民间就是用来点豆腐的。氯化镁这种电解质使得豆浆中的大豆蛋白变性而沉淀,挤压去一些水分后就是豆腐。由于点豆腐并不需要很多卤水,而我们每次也不可能吃特别多的豆腐,所以也不用担心吃豆腐引起卤水中毒。当然,氯化镁会使豆腐微微发苦,讲究的人可以在烹调豆腐之前先在开水中过一下,以溶解一些氯化镁而减少苦味。

当然,过多的摄入卤水是有害的,最极端的著名例子是革命传统戏剧《白毛女》中杨白劳喝卤水而自杀,引起他死亡的主要原因就是摄入了超多的镁离子。

这说明任何化学物质,即使是人体必需的物质,过多了也会造成伤害。

卤水也叫苦卤、盐卤。一般指由海水等咸水制盐时所残留的母液。其主要成分是氯化镁、硫酸镁以及氯化钠的混合物。这些化合物都溶解在海水里。海水经日晒因水分蒸发而浓缩,氯化钠的溶解度比较小,所以先结晶出来,氯化镁和硫酸镁的溶解度比较大,仍然停留在海水里,所以残留下的母液里,氯化镁、硫酸镁的含量就高了。

为什么氯化钠溶解度小而氯化镁溶解度大呢?

镁离子带两个正电荷,所谓两个正电荷的意思就是缺少两个电子。水中的氧原子正好有两对“孤电子对”。这样,一个镁离子与一个氧原子相互吸引,一个二价正离子相对一双孤电子对,一对一,没有“第三者”,镁离子就特别“亲水”了。

过去(至少我小时候还是如此),我们的食用盐是大颗粒的海盐,没有经过重结晶深加工,其中会含有一些氯化镁。家里的盐放在盐罐里,时间一长,空气中的水分会被氯化镁吸收而溶解,盐罐里就“出水”了。这是氯化镁的潮解作用。

顺便说一下,钙离子也有相似的性质,所以,氯化镁、氯化钙都可以作为干燥剂,来吸收空气中的水分,以保持局部空间内的干燥。

我们看体育比赛,体操运动员在上双杠、单杠之前,往往在手上和单杠、双杠上抹上一些雪白的“镁粉”,举重运动员也会在手上和杠铃的握杠上抹上“镁粉”。这种“镁粉”的成分是硫酸镁,由于镁离子与水比较“亲近”,硫酸镁的吸水性很强,能够吸收手上的汗水,使手保持干燥,同时也增加手与器械之间的摩擦力,从而不容易从杠上滑脱。

当然,作为一种轻金属,镁可以成为合金的一个重要组分,与许多金属形成合金。像铝镁合金就是最重要的一种。镁的各种合金在国民经济建设和国防建设中都有非常重要的作用。这是镁的最重要用途。






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