Ketika unsur magnesium terbakar di udara, ia bergabung dengan oksigen untuk membentuk senyawa ionik yang disebut magnesium oksida atau MgO. Magnesium juga dapat bergabung dengan nitrogen untuk membentuk magnesium nitrida, Mg3N2, dan dapat bereaksi dengan karbon dioksida juga. Reaksinya kuat dan nyala api yang dihasilkan berwarna putih cemerlang. Pada satu titik, magnesium yang terbakar digunakan untuk menghasilkan cahaya dalam bohlam fotografi, meskipun sekarang bohlam listrik telah menggantikannya. Ini tetap menjadi demonstrasi kelas yang populer.
Ingatkan audiens Anda bahwa udara adalah campuran gas; nitrogen dan oksigen adalah konstituen utama, meskipun karbon dioksida dan beberapa gas lainnya juga ada.
Jelaskan bahwa atom cenderung lebih stabil jika kulit terluarnya penuh, yaitu mengandung jumlah elektron maksimum. Magnesium hanya memiliki dua elektron di kulit terluarnya, sehingga ia cenderung melepaskannya; ion bermuatan positif yang dibentuk oleh proses ini, ion Mg+2, memiliki kulit terluar yang penuh. Sebaliknya, oksigen cenderung mendapatkan dua elektron, yang mengisi kulit terluarnya.
Tunjukkan bahwa begitu oksigen memperoleh dua elektron dari magnesium, ia memiliki lebih banyak elektron daripada proton, sehingga ia memiliki muatan negatif bersih. Atom magnesium, sebaliknya, telah kehilangan dua elektron, sehingga sekarang memiliki lebih banyak proton daripada elektron dan karenanya bermuatan positif bersih. Ion bermuatan positif dan negatif ini tertarik satu sama lain, sehingga mereka berkumpul untuk membentuk struktur tipe kisi.
Jelaskan bahwa ketika magnesium dan oksigen digabungkan, produk, magnesium oksida, memiliki energi lebih rendah daripada reaktan. Energi yang hilang dipancarkan sebagai panas dan cahaya, yang menjelaskan nyala api putih cemerlang yang Anda lihat. Jumlah panasnya sangat besar sehingga magnesium dapat bereaksi dengan nitrogen dan karbon dioksida juga, yang keduanya biasanya sangat tidak reaktif.
Ajari audiens Anda bahwa Anda dapat mengetahui berapa banyak energi yang dilepaskan oleh proses ini dengan memecahnya menjadi beberapa langkah. Panas dan energi diukur dalam satuan yang disebut joule, di mana satu kilojoule adalah seribu joule. Penguapan magnesium ke fase gas membutuhkan waktu sekitar 148 kJ / mol, di mana satu mol adalah 6,022 x 10^23 atom atau partikel; karena reaksi melibatkan dua atom magnesium untuk setiap molekul oksigen O2, kalikan angka ini dengan 2 untuk mendapatkan 296 kJ yang dikeluarkan. Mengionisasi magnesium membutuhkan tambahan 4374 kJ, sementara memecah O2 menjadi atom individu membutuhkan 448 kJ. Menambahkan elektron ke oksigen membutuhkan 1404 kJ. Menambahkan semua angka-angka ini memberi Anda 6522 kJ yang dikeluarkan. Namun, semua ini dipulihkan oleh energi yang dilepaskan ketika ion magnesium dan oksigen bergabung ke dalam struktur kisi: 3850 kJ per mol atau 7700 kJ untuk dua mol MgO yang dihasilkan oleh reaksi. Hasil akhirnya adalah bahwa pembentukan magnesium oksida melepaskan 1206 kJ untuk dua mol produk yang terbentuk atau 603 kJ per mol.
Perhitungan ini tidak memberi tahu Anda apa yang sebenarnya terjadi, tentu saja; mekanisme sebenarnya dari reaksi melibatkan tumbukan antara atom. Tapi itu membantu Anda untuk memahami dari mana energi yang dilepaskan oleh proses ini berasal. Transfer elektron dari magnesium ke oksigen, diikuti dengan pembentukan ikatan ion antara dua ion, melepaskan sejumlah besar energi. Reaksi memang melibatkan beberapa langkah yang membutuhkan energi, tentu saja, itulah sebabnya Anda perlu memasok panas atau percikan api dari pemantik untuk memulainya. Setelah Anda melakukannya, ia melepaskan begitu banyak panas sehingga reaksi berlanjut tanpa intervensi lebih lanjut.
Hal yang Anda Butuhkan
- Papan tulis
- Kapur
Tips
Jika Anda merencanakan demonstrasi di kelas, harap diingat bahwa pembakaran magnesium berpotensi berbahaya; ini adalah reaksi panas tinggi, dan menggunakan pemadam api karbon dioksida atau air pada api magnesium sebenarnya akan membuatnya jauh lebih buruk.