マグネシウムは地殻に豊富に存在する汎用金属で、私たちの生活に様々な形で活用されています。その化学的特性や生体機能は元素の周期性に由来し、工業的にも重要な材料となっています。本記事では、そんなマグネシウムの基礎知識について10問のクイズを通して理解を深めていきます。元素の特性や化学反応性、生体内での役割など、マグネシウムの多様な側面を学んでいきましょう。
Q1 : マグネシウムの融点は次のどれに最も近いか？
マグネシウムの融点は約650°C（923 K）前後で、重金属や他の構造材料と比べると比較的低い値です。沸点はさらに高く約1090°C前後とされます。これらの物理特性は金属の加工や合金設計、耐熱設計を行う際の重要なデータであり、軽量構造材としての利用や溶融・鋳造プロセスの条件設定に影響します。
Q2 : 工業的にマグネシウムを大量生産する代表的な方法はどれか？
工業的に多く用いられているマグネシウム生産法の一つにピジョン法があります。これはドロマイトなどの原料を高温で還元剤（例えば鉄ケイ素）と反応させ、蒸留により金属マグネシウムを回収する熱的還元法です。一方、電解法（溶融塩電解）も重要な方法で、地域やコスト、原料により選択されますが、ピジョン法は特に中国を中心に広く用いられてきました。
Q3 : マグネシウムが燃焼したときに観察される火炎の色は何色か？
マグネシウムを燃焼させると非常に明るい白色光を発します。この特性は高い温度での酸化反応に伴う黒体放射や励起された酸化物の発光によるもので、写真用フラッシュ、照明用のフレア、花火などで利用されてきました。ただし強い白色光は目に有害で、燃焼中のマグネシウムを直視すると網膜損傷を招く恐れがあるため注意が必要です。
Q4 : 常温の水に対するマグネシウムの化学反応性はどれに当てはまるか？
常温の水にマグネシウムを入れても、ほとんど反応しません。これは金属表面に薄い酸化膜（MgOやMg(OH)2）が形成され、内部の金属を守るためです。しかし高温の蒸気や酸性条件では酸化膜が破壊され、Mgは酸化されて水素を発生します。また、酸と反応すると容易に溶解してMg2+イオンを放出するため、条件により振る舞いが大きく変わります。
Q5 : マグネシウムの原子番号は何番か？
マグネシウムの原子番号は12です。原子番号は原子核中の陽子数を示し、マグネシウムは陽子12個を持ちます。電子配置は[Ne]3s2で、周期表では2族のアルカリ土類金属に分類されます。化学的性質や原子半径、イオン化エネルギーなどはこの配置に由来し、一般に2価の陽イオン（Mg2+）を形成して化合物を作ります。これらの基礎的な性質は元素の周期的性質と整合します。
Q6 : 元素記号として正しいものはどれか？
元素記号は元素を表す短縮表記で、マグネシウムの標準的な元素記号は『Mg』です。Mg2+はマグネシウムイオンを示す表記であり、元素記号そのものとは区別されます。Mnはマンガン、Agは銀を表す記号で、いずれもマグネシウムとは異なります。化学式や反応式では価数を示すためにMg2+のように書かれますが、元素記号単体はMgです。
Q7 : マグネシウムが化学的に最も一般的に取る酸化数はどれか？
マグネシウムが一般的に取る酸化数は+2です。アルカリ土類金属に属するマグネシウムは、外殻に2個の価電子を持ち、それらを失って安定な貴ガス配置に達するため、化合物中ではほぼ常にMg2+として存在します。金属元素が0の酸化状態を示すのは単体として存在する場合であり、+1や+3の酸化数はマグネシウムでは極めて稀で、通常の化学反応や生体内の化学形態としては見られません。
Q8 : マグネシウムが高温の蒸気と反応したときの生成物はどれか？
高温の蒸気（水蒸気）とマグネシウムが反応すると、酸化マグネシウム（MgO）と水素ガス（H2）が生成されます。反応式は概略的に Mg + H2O(蒸気) → MgO + H2 で表されます。常温の水とは異なり、蒸気中では酸化被膜が破れて金属が酸化されやすくなり、水から水素が還元的に放出されます。ただし条件によっては中間生成物や酸化状態に差が出る場合もあります。
Q9 : マグネシウムの生体内での主な役割として正しいものはどれか？
マグネシウムは生体内でATPと結合して安定化させるほか、多くの酵素の補因子（補酵素的役割）として機能します。例えば糖代謝、タンパク質合成、核酸合成に関与する酵素群の活性に必須です。ヘモグロビンの構成要素は鉄（Fe）であり、マグネシウムはそれには関与しません。血液凝固やエネルギー貯蔵の直接的主役でもなく、主に酵素活性調節やイオンバランス維持に重要です。
Q10 : 地殻中のマグネシウム含有量はおよそどれくらいか？
マグネシウムは地殻元素として比較的豊富で、質量比でおよそ約2.1%を占めるとされています。この値は珪素や酸素に次ぐ主要元素ほどではありませんが、地殻ではカルシウムやナトリウムと同様に一般的です。マグネシウムは多くの鉱物、例えばドロマイトやりん石類、オリビンなどに含まれており、これらを原料にして工業的に抽出されます。
まとめ
いかがでしたか？ 今回はマグネシウムクイズをお送りしました。
皆さんは何問正解できましたか？
今回はマグネシウムクイズを出題しました。
ぜひ、ほかのクイズにも挑戦してみてください！
次回のクイズもお楽しみに。
