כאשר מגנזיום אלמנטרי נשרף באוויר, הוא משתלב עם חמצן ליצירת תרכובת יונית הנקראת תחמוצת מגנזיום או MgO. המגנזיום יכול גם לשלב עם חנקן ליצירת מגנזיום ניטריד, Mg3N2, ויכול להגיב גם עם פחמן דו חמצני. התגובה נמרצת והלהבה המתקבלת היא בצבע לבן מבריק. בשלב מסוים, שריפת מגנזיום שימשה ליצירת אור בנורות צילום, אם כי כיום נורות חשמל תפסו את מקומן. זה בכל זאת הפגנה בכיתה פופולרית.
הזכר לקהל שלך שאוויר הוא תערובת של גזים; החנקן והחמצן הם המרכיבים העיקריים, אם כי קיימים גם פחמן דו חמצני וכמה גזים אחרים.
הסבירו כי אטומים נוטים להיות יציבים יותר כאשר מעטפתם החיצונית ביותר מלאה, כלומר מכילה את מספר האלקטרונים המרבי שלה. למגנזיום יש רק שני אלקטרונים בקליפה החיצונית ביותר, ולכן הוא נוטה למסור אותם; ליון הטעון החיובי שנוצר בתהליך זה, ליון Mg + 2, יש מעטפת חיצונית מלאה. לעומת זאת, חמצן נוטה לצבור שני אלקטרונים, הממלאים את מעטפתו החיצונית ביותר.
ציין שברגע שחמצן צבר שני אלקטרונים מהמגנזיום, יש לו יותר אלקטרונים מאשר פרוטונים, ולכן יש לו מטען שלילי נטו. לעומת זאת, אטום המגנזיום איבד שני אלקטרונים, ולכן יש לו כעת יותר פרוטונים מאשר אלקטרונים ומכאן מטען חיובי נטו. יונים טעונים חיוביים ושליליים אלה נמשכים זה לזה, ולכן הם באים יחד ויוצרים מבנה מסוג סריג.
הסבר שכאשר משולבים מגנזיום וחמצן, למוצר, תחמוצת המגנזיום, אנרגיה נמוכה יותר מאשר המגיבים. האנרגיה האבודה נפלטת כחום ואור, מה שמסביר את הלהבה הלבנה המבריקה שאתה רואה. כמות החום כל כך גדולה עד שהמגנזיום יכול להגיב גם עם חנקן ופחמן דו חמצני, שבדרך כלל שניהם מאוד לא מגיבים.
למדו את הקהל שלכם שתוכלו להבין כמה אנרגיה משתחררת בתהליך זה על ידי פירוקו למספר שלבים. חום ואנרגיה נמדדים ביחידות הנקראות ג'אול, כאשר הקילוג'ול הוא אלף ג'אול. אידוי מגנזיום לשלב הגז לוקח כ -148 קג''י / שומה, כאשר השומה היא 6.022 x 10 ^ 23 אטומים או חלקיקים; מכיוון שהתגובה כוללת שני אטומי מגנזיום לכל מולקולת חמצן O2, הכפל את הנתון הזה ב -2 כדי להוציא את 296 קג''י. יינון המגנזיום לוקח 4374 קג''ל נוספים, ואילו פירוק ה- O2 לאטומים בודדים לוקח 448 קג''י. הוספת האלקטרונים לחמצן אורכת 1404 kJ. הוספה של כל המספרים הללו מעניקה לך 6522 קילוגרמים. אולם כל זה מתאושש על ידי האנרגיה המשתחררת כאשר יוני המגנזיום והחמצן מתאחדים למבנה הסריג: 3850 קג''י לשומה או 7700 קג''י לשתי השומות של MgO המיוצרות על ידי תְגוּבָה. התוצאה נטו היא כי היווצרות תחמוצת המגנזיום משחררת 1206 קג''י לשתי שומות מוצר שנוצר או 603 קג''ט לשומה.
חישוב זה לא אומר לך מה קורה בפועל, כמובן; מנגנון התגובה הממשי כרוך בהתנגשויות בין אטומים. אבל זה כן עוזר לך להבין מאיפה מגיעה האנרגיה שמשחררת תהליך זה. העברת האלקטרונים ממגנזיום לחמצן, ואחריה יצירת קשרים יוניים בין שני היונים, משחררת כמות גדולה של אנרגיה. התגובה כוללת כמובן כמה צעדים שדורשים אנרגיה, כמובן בגלל זה אתה צריך לספק חום או ניצוץ מהמצית כדי להניע אותו. לאחר שעשית זאת, הוא משחרר כל כך הרבה חום שהתגובה נמשכת ללא כל התערבות נוספת.
דברים שתזדקק להם
- לוח
- גִיר
טיפים
אם אתם מתכננים הפגנה בכיתה, אנא זכרו כי שריפת מגנזיום עלולה להיות מסוכנת; זוהי תגובה בחום גבוה, ושימוש במטף פחמן דו חמצני או במים על אש מגנזיום באמת יחמיר את זה.