引言：
镁是一种轻金属，其熔点相对较低，约为650摄氏度（1202华氏度）。这一特性使得镁在高温应用中具有一定的局限性，但也为其在某些合金和轻质材料中的使用提供了便利。
简介：什么是镁？
镁（英语：Magnesium），是一种化学元素，化学符号为Mg，原子序数为12，是一种银白色的碱土金属。镁元素是一种必需且丰富的金属，用于多个领域。这是因为它以各种化合物的形式存在。这些化合物具有组合元素的性质。
镁时一种银白色的碱土金属，化学性质活泼，具有一定的延展性和热消散性，镁元素在自然界广泛分布，也是人体的必需元素之一，镁及镁合金密度小，比强度高，并且镁的矿产资源丰富，所以在航空航天、汽车、电子电器等行业都得到了广泛的应用，随着阻燃镁合金技术的发展，镁金属熔点的测试成为其中最为重要的研究之一。
1. 了解熔点
物质的熔点是指在一定压力下，纯物质在固态和液态之间达到平衡的温度。换句话说，在给定的压力和熔点温度下，固态物质的化学势与液态物质的化学势相等。对于纳米级固态体系，即分散度极高的固态体系，其表面效应不可忽视。这使得其化学势不仅取决于温度和压力，还与固体颗粒的粒径相关，属于热力学一级相变过程。
2. 为什么镁的熔点低
镁的熔点低吗？镁元素是一种灰白色轻质金属，密度为铝的三分之二。镁的熔点（923 K（650 ℃））和沸点（1,363 K（1,090 ℃））是所有碱土金属中最低的。
（1）晶体结构和键性质的讨论
镁的熔点受其晶体结构和键合性质的影响。镁采用六方密堆积 (HCP) 晶体结构，这是一种相对稳定的原子排列。镁中的金属键来自带正电的镁离子和大量离域电子之间的吸引力。这种金属键的强度对物质的熔点有很大影响。更强的金属键通常会导致更高的熔点，因为需要更多的能量来克服离子和电子之间的吸引力。
（2）原子尺寸和电离能对熔点的影响
镁的原子大小和电离能也会影响其熔点。作为一种元素，镁的原子半径相对较小，这意味着它的原子在晶格中排列得更紧密。这种紧密堆积增强了镁离子和电子海之间的静电吸引力，从而提高了熔点。此外，镁的电离能（从原子中去除电子所需的能量）适中。虽然不是特别高，但它仍然反映了镁电子结构的相对稳定性。较高的电离能通常与更强的金属键合相关，因此熔点也更高。
3. 为什么镁在第 2 组中的熔点较低？
要回答这个问题，需要了解不同族元素的周期性。周期表中的元素排列方式使得每个族中的元素表现出相似的物理和化学特性。从左到右和从上到下的周期性趋势是相反的。从左到右，元素的金属性逐渐降低，非金属性逐渐增加，同时电正性降低，电负性增加。金属具有电正性，倾向于失去电子；而非金属具有电负性，倾向于获得电子。随着第 2 组的下降，熔点降低。这是因为随着原子变大，元素之间的金属键会变弱。 随着原子体积的增加，它们的电荷体积比会降低，离域电子会远离正核。这使得打破金属键吸引力变得更容易，所需的能量也更少。然而，镁是这一趋势的一个例外，因为它的熔点低于钙，钙是该族中比它低的元素。
镁的熔点异常低，这是因为它具有与第 2 组其余部分的晶体结构不同：铍和镁具有六边形紧密堆积结构 （HCP）、钙和锶具有面心立方结构 （FCC）、钡和镭具有体心立方结构 （BCC）。那为什么镁的熔点比铍低？在第二族元素中，从上到下，原子尺寸增加，导致金属与金属之间的键变弱。就铍而言，由于其原子体积较小，因此金属-金属之间的键非常强。因此，铍在第二族元素中拥有最高的键强度，这也是它熔点最高的原因。
4. 与其他元素的比较
（1） 镁与铝：“为什么镁的熔点比铝低？”
纯铝金属的熔点为 660℃ (1220°F)。铝的熔点比镁高，这是因为铝中具有更多的离域电子和更多的正离子。这增加了来自离子的正电荷数目，导致金属键更强，从而使得打破这些键和熔化金属变得更加困难。
（2）镁与钠：“为什么镁的熔点比钠高？”
钠和镁的原子之间都存在金属键。这些金属键使得外层电子变得离域，并在正离子之间自由移动。正离子吸引带负电荷的电子，因此这种键非常强。镁的熔点比钠高，因为镁离子是Mg2+，而钠离子是Na+。镁离子带有更强的正电荷，因此对离域电子的吸引力更大。此外，镁中的离域电子数量也比钠多。这些因素使得镁中的金属键更强，因此需要更多的能量来打破它们。
（3）镁与钙：“为什么镁的熔点比钙低？”
钙（Ca，原子量40.01，熔点845℃，d = 1.55 g cm-3）和镁（Mg，原子量24.31，熔点649℃，d = 1.74 g cm-3）是银白色有光泽的碱土金属。钙的金属晶格比镁的金属晶格更坚固，这意味着需要更多的能量来打破该晶格并使金属进入液态。因为屏蔽效应使键更强。因此镁的熔点低于钙。
参考：
[1]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166526X96800250/
[2]合肥科晶材料技术有限公司. 一种测试镁金属熔点的系统:CN202121267524.9[P]. 2022-02-08.
[3]https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/
[4]https://en.wikipedia.org/wiki/
[5]https://baike.baidu.com/item/
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