惊吓慈禧太后的镁光灯是什么东西？
1903年夏，大清最高统治者慈禧太后接见了留法归来的皇族子弟裕勋龄。裕勋龄带回不少西洋的高科技产品，其中包括一套先进的摄像设备。听说这东西拍出的照片比绘画效果更逼真时，慈禧忍不住想试试。
“呯！”裕勋龄动手指按下按钮，伴随着耀眼的白光，发出一声巨响。慈禧太后吓得打颤，连声高呼“此必洋人妖术，摄哀家魂魄！”裕勋龄忙上前奏道：“太后宽心，这并不是妖术。”不到一盏茶功夫，慈禧太后的黑白肖像照冲洗出来了。她看到照片后，惊叹不已，从此喜欢上拍照。裕勋龄也成为了清朝廷首位专职宫廷摄影师。
镁光灯助力拍摄的慈禧太后照片。（网络图）
摄影发烧友都知道，耀眼白光拜镁光灯所赐，是镁粉与氢酸钾混合燃烧发出的。在反映近现代历史的影视剧中，类似裕勋龄拍照的情景时常出现。
惊吓慈禧太后的镁光灯是什么东西？除了镁光灯外，金属镁还有什么用途？科学家们是怎样发现镁元素的呢？……这些问题的答案的源头，在250多年前的英国。
寻镁接力赛
1755年，英国化学家约瑟夫·布莱克（Joseph Black）在研究一种叫碳酸盐岩的化石,加热碳酸盐岩后，发现会生成含杂质的石灰石，这种石灰石里有一种叫苦土的东西。英、法等国医学家用苦土来治疗疾病。
苦土（网络图）
欧洲的科学家普遍认为苦土是不可再分的物质，但布莱克例外。某次研究化学元素的实验时，他发现苦土接近火苗发出白光。这让他更加坚信苦土不是单质而是化合物。他查阅了很多资料，得知希腊一个叫Magnesium (美格利亚)的城市盛产苦土，古罗马人把这种用来治病的矿物称为“美格尼西•阿尔巴(magnesia alba，汉译即白色的美格利亚)”。由于各种原因，布莱克未能继续研究苦土。不过，他把自己的发现结果写进论文并公开发表。
转眼到了1892年，英国化石研究者安顿·鲁普雷希特偶然间读到布莱克的论文，就动手做了一个实验：通过加热苦土和木炭的混合物，得到一种未知金属。由于未知金属的量非常少，而他又忙着研究其它元素，此事便不了了之。
7年后的1899年，一位名叫托马斯·亨利（Thomas Henry）的科学家在论文中称，海泡石接近火苗会发出强烈白光，它可能与苦土含有同一种未知金属元素。但是他的设想没有实验作支撑，论文未引起科学界的重视。
海泡石（网络图）
分离与命名
元素的发现，与电池的发明紧密相连。电池问世后，化学家们把它运用到实验中，作为分解化合物的有力武器，加快了元素发现的速度。
英国大科学家汉弗里·戴维开辟了用电解法制取金属元素的新途径。1808年，他通读以前的化学资料后，对布莱克和亨利论文提到的未知金属产生了浓厚的兴趣，决心通过电解法找出它。
戴维把苦土与汞混合在一起，再放进伏打电池中。通电后，他得到汞与未知金属的混合物。最后把汞蒸馏，得到一种银白色的未知金属。点燃这种未知金属，立刻发出强烈的白光。
镁在空气中燃烧，发出白光。（网络图）
“这是一种未知的金属元素！”戴维禁不住叫出声来。接着，为抢占发明权，具有丰富经验的戴维决定为未知的金属元素命名。既然Magnesium盛产苦土，而苦土又是未知元素的主要来源，何不用Magnesium来命名呢？于是，他发表论文，把这种元素称为Magnesium，简称为Mg。多年后，元素周期表传入中国，Mg译成中文“镁”。
戴维在论文中还提到金属镁的两种化合物的化学构成，苦土其实是氧化镁，海泡石其实是硅酸镁。
摄影显身手
话说镁元素虽被戴维发现并命名，但很长一段时间也没引起人们的重视。一是通过实验获得的量比较少，且含有杂质；二是科学家没真正弄清镁的用途。
1831年，法国科学家布鲁图斯·巴斯（Brutus Bussy）用氯化镁与钾反应，终于制得大量的高纯度镁。由此，科学界拉开镁特性的研究之旅。
镁金属最先受到摄影师的青睐。原来，由于科学技术有限，早期的摄影师们一直为拍摄暗处的物体而头痛，因为运用自然曝光生成较暗物体的照片一般要30分钟以上。虽然后来科学家们把多种光源运用到摄影机中，还发明了氢氧焰燃烧制成的闪光灯，但拍摄较暗物体曝光也要5分钟，摄影技术提升一直没有实质性突破。
正在点燃镁粉火药的摄影师，场面十分壮观。（网络图）
1859年，科学家依据“镁粉燃烧发出耀眼的白光”的原理，用燃烧的镁粉代替其它光源做成镁光灯。为了加快燃烧速度，科学家在镁粉里掺入强氧化剂氯酸钾，终于有效解决了拍摄较暗物体的问题。这种情况一直持续了100年。20世纪60年代氩光灯出现，镁光灯才淡出历史舞台。
于是这才有了前文慈禧太后拍照时被镁光灯惊吓的一幕。
用途超想象
步入20世纪，科学家们并没有停止研究和实验镁金属的其他特性。1934年，迈克勒姆（ E·V·McCollum）把狗和其它动物进行试验，观察它们体内缺乏镁的反应。他把狗圈养起来，每天喂它不含镁或含镁量少的食物，如鸡蛋、火腿肠等；同时给狗灌一定量的酒，以排除其体内的少量镁。这样过了一段时间，狗表现出全身乏力、行走易摔跤等特点。
迈克勒姆再用老鼠、猴子等动物进行类似试验，终于得出“镁是人体必需元素”的结论。科学家们也进一步证实，镁具有调节肌肉与神经活动、增强耐久力的功能，并有助于防治心脏病、冠心病和糖尿病等。
科学家经过研究，还发现镁具有切削性强、密度小、易于回收等优点，镁及其合金被运用于汽车行业，有效实现了节能减排、降低污染的目的。据统计，欧洲汽车制造中，镁用量占了总消耗量的14%以上。未来，从环境保护方面看，镁及其合金前途无量。
镁的用途广泛。（网络图）
此外，镁及其合金还被运用作轻型结构材料及3C产品（计算机、通讯、消费类电子产品）的外壳。各国对镁及其合金的生产和开发都非常重视。我国“十二五”计划也明确提出“充分利用我国镁资源优势，顺应节能和低碳经济的总趋势……提高镁材料技术水平，推动镁合金应用快速发展”的要求。相信随着科学的发展，这种科学家花半个世纪发现、曾经惊吓慈禧太后的“镁”丽元素，定会为人类做出更多更大的贡献。
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【参考资料】
1、论文《镁合金应用前景及相关表面处理技术》，作者苏焕超。
2、论文《镁的性质与镁的制法》。
作者：魏德勇
