كيف نفسر ما يحدث عندما نحرق معدن المغنيسيوم

ذكّر جمهورك بأن الهواء عبارة عن مزيج من الغازات ؛ النيتروجين والأكسجين هما المكونان الرئيسيان ، على الرغم من وجود ثاني أكسيد الكربون وبعض الغازات الأخرى أيضًا.

اشرح أن الذرات تميل إلى أن تكون أكثر استقرارًا عندما تمتلئ غلافها الخارجي ، أي تحتوي على أقصى عدد من الإلكترونات. يحتوي المغنيسيوم على إلكترونين فقط في غلافه الخارجي ، لذلك يميل إلى التخلي عنهما ؛ الأيون موجب الشحنة المتكون من هذه العملية ، أيون Mg + 2 ، له غلاف خارجي كامل. على النقيض من ذلك ، يميل الأكسجين إلى اكتساب إلكترونين يملآن غلافه الخارجي.

أشر إلى أنه بمجرد أن يكتسب الأكسجين إلكترونين من المغنيسيوم ، فإنه يحتوي على إلكترونات أكثر من البروتونات ، لذا فإن له شحنة سالبة صافية. على النقيض من ذلك ، فقدت ذرة المغنيسيوم إلكترونين ، لذلك لديها الآن عدد من البروتونات أكثر من عدد الإلكترونات ، وبالتالي صافي شحنة موجبة. تنجذب هذه الأيونات الموجبة والسالبة إلى بعضها البعض ، لذا فإنها تتحد معًا لتشكيل بنية من النوع الشبكي.

اشرح أنه عند الجمع بين المغنيسيوم والأكسجين ، يكون للمنتج ، وهو أكسيد المغنيسيوم ، طاقة أقل من المواد المتفاعلة. تنبعث الطاقة المفقودة على شكل حرارة وضوء ، وهو ما يفسر اللهب الأبيض اللامع الذي تراه. كمية الحرارة كبيرة جدًا لدرجة أن المغنيسيوم يمكن أن يتفاعل مع النيتروجين وثاني أكسيد الكربون أيضًا ، وكلاهما عادة ما يكون غير متفاعل للغاية.

علم جمهورك أنه يمكنك معرفة مقدار الطاقة التي تطلقها هذه العملية من خلال تقسيمها إلى عدة خطوات. تُقاس الحرارة والطاقة بوحدات تسمى الجول ، حيث يساوي الكيلوجول ألف جول. يستغرق تبخير المغنيسيوم إلى الطور الغازي حوالي 148 كيلوجول / مول ، حيث يبلغ حجم المول 6.022 × 10 ^ 23 ذرة أو جزيئات ؛ نظرًا لأن التفاعل يشتمل على ذرتين من المغنيسيوم لكل جزيء أكسجين O2 ، اضرب هذا الرقم في 2 للحصول على 296 كيلو جول يتم إنفاقه. يتطلب تأين المغنيسيوم 4374 كيلوجول إضافيًا ، في حين أن تقسيم O2 إلى ذرات فردية يتطلب 448 كيلوجول. تأخذ إضافة الإلكترونات إلى الأكسجين 1404 كيلو جول. إن جمع كل هذه الأرقام يمنحك 6522 كيلو جول مستنفد. ومع ذلك ، يتم استرداد كل هذا من خلال الطاقة المنبعثة عندما تتحد أيونات المغنيسيوم والأكسجين في الهيكل الشبكي: 3850 كيلوجول لكل مول أو 7700 كيلوجول للمولتين من MgO التي تنتجها تفاعل. النتيجة النهائية هي أن تكوين أكسيد المغنيسيوم يطلق 1206 كيلو جول لمولتين من المنتج المتكون أو 603 كيلو جول لكل مول.

هذا الحساب لا يخبرك بما يحدث بالفعل ، بالطبع ؛ تتضمن الآلية الفعلية للتفاعل تصادمات بين الذرات. لكنها تساعدك على فهم مصدر الطاقة المنبعثة من هذه العملية. يؤدي انتقال الإلكترونات من المغنيسيوم إلى الأكسجين ، متبوعًا بتكوين الروابط الأيونية بين الأيونات ، إلى إطلاق كمية كبيرة من الطاقة. يتضمن التفاعل بعض الخطوات التي تتطلب طاقة ، بالطبع ، ولهذا السبب تحتاج إلى توفير الحرارة أو شرارة من ولاعة لبدء تشغيلها. بمجرد القيام بذلك ، فإنه يطلق الكثير من الحرارة بحيث يستمر التفاعل دون أي تدخل آخر.

• السبورة
• الطباشير

• إذا كنت تخطط لعرض توضيحي في الفصل الدراسي ، فيرجى تذكر أن حرق المغنيسيوم يحتمل أن يكون خطيرًا ؛ هذا تفاعل عالي الحرارة ، واستخدام ثاني أكسيد الكربون أو مطفأة حريق الماء على حريق المغنيسيوم سيجعل الأمر أسوأ بكثير.