镁在空气中的初始反应
当镁长时间暴露在空气中时，会与空气中的多种成分发生复杂的化学反应。首先，镁会与氧气发生反应，生成白色的氧化镁。这是一个典型的氧化反应，化学方程式为：2Mg + O₂ → 2MgO。氧化镁是一种白色粉末，会覆盖在金属表面，形成一层致密的薄膜。这层薄膜在一定程度上可以减缓内部金属的进一步氧化，但由于其晶体结构并非完全致密，保护作用有限。
与水和二氧化碳的后续反应
除了氧气，空气中的水蒸气和二氧化碳也会参与反应。镁会与水缓慢反应，生成氢氧化镁和氢气，反应式为：Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂。生成的氢氧化镁是一种白色固体。同时，暴露在潮湿空气中的镁，其表面的氧化镁会与水结合，转化为氢氧化镁。此外，空气中的二氧化碳会与氢氧化镁反应，生成碱式碳酸镁，其成分通常近似为Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·4H₂O。因此，长时间暴露后，镁的表面最终会形成一层复杂的混合物，主要包括氧化镁、氢氧化镁和碱式碳酸镁。
反应产物的影响与总结
这些生成物共同构成了镁表面的腐蚀层。起初，氧化镁薄膜较薄且有保护性，但随着时间推移，与水、二氧化碳的反应使腐蚀层加厚并变得疏松多孔，失去了保护能力，从而导致内部的镁金属持续被腐蚀。在工业上，为了有效保护镁合金，常采用表面涂层或阳极氧化等工艺来增强其抗腐蚀性能。综上所述，镁在空气中长时间暴露的最终产物是氧化镁、氢氧化镁和碱式碳酸镁的混合物，其腐蚀过程是一个由表及里、逐步深入的复杂过程。
