柠檬酸镁也称作二柠檬酸三镁 主要有无水，三水，五水，九水，白色或微黄色粉末、无毒、无腐蚀性,是由碳酸镁和柠檬酸形成的。镁含量高达百分之十一，且所包含的镁很容易被人体吸收，因此是一种很重要的镁营养补充来源。

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柠檬酸镁分为无水柠檬酸镁与四水合柠檬酸镁，是柠檬酸三元弱酸与镁离子形成的有机弱酸盐，分子依靠离子键与分子间氢键稳定结合，化学性质整体温和稳定，兼具柠檬酸盐通用反应特性与镁盐 配位、热分解特征，在水解、酸碱反应、络合、热分解、氧化、离子配伍等方面行为规律清晰，适配食品营养强化、医药制剂、固体冲剂等体系，完整化学性质如下。
水解解离特性是其基础化学行为。柠檬酸镁常温水中微溶，投入纯水后发生微弱解离，释放镁离子与柠檬酸氢根、柠檬酸二氢根，体系形成缓冲平衡。1%悬浮液pH维持7.0～8.0弱碱性，不会大量电离出氢离子，区别于柠檬酸的强酸性。溶解平衡可逆，水分蒸发后镁离子与柠檬酸根可重新结合结晶；若体系加入少量柠檬酸、乳酸等有机酸，平衡正向移动，解离度大幅提升，溶解度明显增大，这也是配方中搭配弱酸改善分散效果的化学原理。纯水中长期静置，解离平衡稳定，不会持续析出大量沉淀，仅形成均匀悬浊体系。
酸碱中和反应表现平缓，与强酸、强碱反应存在明显差异。与盐酸、磷酸、乳酸等无机/有机酸混合时，柠檬酸根结合氢离子生成游离柠檬酸，镁离子对应生成可溶性镁盐，体系澄清，无沉淀生成，该反应常用来制备高溶型复合补镁液体。与氢氧化钠、氢氧化钾等强碱作用时，逐步生成氢氧化镁白色絮状沉淀，碱性越强、浓度越高，沉淀析出越完全；若为碳酸氢钠、碳酸钠弱碱性膨松剂，仅缓慢发生微弱复分解，少量二氧化碳缓慢释放，不会瞬间大量发泡，适合低冲击泡腾配方。遇氢氧化钙、碳酸钙等钙基碱性原料，会生成溶解度更低的柠檬酸钙，体系出现细微浑浊，因此配方不可高比例复配钙盐与柠檬酸镁。
络合与离子竞争反应特征显著。镁离子具备中等配位能力，可与多羟基有机酸、EDTA、植酸等络合剂结合。植酸会与镁离子形成极难溶于水的植酸镁复合物，大幅降.低.镁.元.素.人.体.吸.收利用率，这也是高杂粮、高豆类原料不宜大量搭配柠檬酸镁的化学根源。而柠檬酸根自身属于多齿配体，能与铁、锌、铜等过渡金属离子发生弱络合，可轻微抑制油脂氧化，具备辅助护色作用；但不会完全螯合微量元素，少量铁锌复配不会 丧失吸收活性，仅高浓度下存在吸收竞争。与维生素C、多酚类还原性物质共存时无氧化还原冲突，不会相互分解失效。
热分解化学反应分阶段进行，无水物与四水合物分解路径不同。四水合柠檬酸镁在100～120℃区间逐步失去结晶水，转化为无水柠檬酸镁，此过程仅物理脱水，无化学键断裂，失重均匀，粉体不发黄。温度升至200℃以上，柠檬酸根骨架开始热裂解，缓慢释放二氧化碳、小分子有机酸；280～320℃发生完全氧化分解，有机配体 碳化挥发，最终残留白色氧化镁固体残渣。常规食品80～120℃低温干燥、制粒工序化学结构稳定，镁保留率接近 ；180℃以上长时间烘烤、挤压膨化会破坏有机柠檬酸盐结构，转化为无机镁氧化物，降.低.生.物.吸.收.效率，因此高温工艺需降温后再投料。
常温下化学惰性强，氧化还原反应活性极低。常态储存不与空气中氧气、二氧化碳发生反应，不会氧化变色、吸潮变质；避光密封存放一年以上分子结构无变化。无强氧化性、无还原性，不会催化油脂、维生素加速氧化酸败，与各类糖醇、乳化剂、胶体长期复配储存不发生氧化副反应。体系中微量铜、铁离子不会催化柠檬酸镁自身降解，仅金属离子会加速食品基质氧化，原料本身不加剧变质，适配高油脂肉制品、代餐粉剂。
复分解与配伍反应兼容性区分明显。与硫酸盐、氯化物、磷酸盐共存时，无难溶性镁盐沉淀产生，可稳定复配；但磷酸盐浓度过高时，会生成磷酸镁白色沉淀，造成冲剂、口服液浑浊分层。与绝大多数食品添加剂如柠檬酸、苹果酸、山梨糖醇、黄原胶、乳化剂、防腐剂混合不发生复分解反应，无变色、结块、功能失效问题。不溶于乙醇、丙二醇、动植物油脂，在油相体系仅物理分散，不发生溶解化学反应，纯油配方单独添加易沉降，需乳化改性。
特殊化学反应：渗透性离子作用（医药体系特性）。柠檬酸镁解离的镁离子与柠檬酸根可提升肠道渗透压，使水分进入肠腔起到导泻效果，该作用属于离子渗透压物理化学效应，无化学腐蚀，仅改变肠道电解质平衡；长期大剂量摄入会干扰体内钾、钠离子平衡，属于离子竞争引发的生理化学变化。
柠檬酸镁化学性质温和可控，微水解弱碱性、分阶段热分解、中等配位能力、常温抗氧化惰性是核心特征，与强酸相容、遇强碱易沉淀、高植酸/高磷酸盐会形成难溶复合物是主要化学配伍限制，把握其反应规律可规避配方浑浊、吸收率下降、高温失效等生产问题，适配各类营养强化食品与口服制剂开发。