Kai elementinis magnis dega ore, jis susijungia su deguonimi ir susidaro joninis junginys, vadinamas magnio oksidu arba MgO. Magnis taip pat gali susijungti su azotu ir sudaryti magnio nitridą Mg3N2, taip pat gali reaguoti su anglies dioksidu. Reakcija yra energinga, o gaunama liepsna yra ryškiai baltos spalvos. Vienu metu deginantis magnis buvo naudojamas fotografijos žibintuvėlių šviesai generuoti, nors šiandien jo vietą užėmė elektrinės lemputės. Vis dėlto tai išlieka populiari demonstracija klasėje.
Priminkite savo auditorijai, kad oras yra dujų mišinys; azotas ir deguonis yra pagrindinės sudedamosios dalys, nors yra ir anglies dioksido bei kai kurių kitų dujų.
Paaiškinkite, kad atomai paprastai būna stabilesni, kai jų išorinis apvalkalas yra pilnas, t. Y. Jame yra maksimalus elektronų skaičius. Magnio išoriniame apvalkale yra tik du elektronai, todėl jis linkęs juos atiduoti; šio proceso metu susidaręs teigiamai įkrautas jonas Mg + 2 turi pilną išorinį apvalkalą. Deguonis, priešingai, linkęs įgyti du elektronus, kurie užpildo jo tolimiausią apvalkalą.
Atkreipkite dėmesį, kad kai deguonis iš magnio įgijo du elektronus, jis turi daugiau elektronų nei protonai, todėl jis turi grynąjį neigiamą krūvį. Magnio atomas, priešingai, prarado du elektronus, todėl dabar jame yra daugiau protonų nei elektronų, taigi ir grynasis teigiamas krūvis. Šie teigiamai ir neigiamai įkrauti jonai traukia vienas kitą, todėl jie susijungia ir sudaro grotelių tipo struktūrą.
Paaiškinkite, kad sujungus magnį ir deguonį, magnio oksido produktas turi mažesnę energiją nei reagentai. Prarasta energija skleidžiama kaip šiluma ir šviesa, o tai paaiškina matomą baltą liepsną. Šilumos kiekis yra toks didelis, kad magnis taip pat gali reaguoti su azotu ir anglies dioksidu, kurie abu yra labai nereaguojantys.
Išmokykite auditoriją, kad galite išsiaiškinti, kiek energijos išleidžia šis procesas, suskaidydamas ją į kelis etapus. Šiluma ir energija matuojami vienetais, vadinamais džauliais, kur kilodžaulis yra tūkstantis džaulių. Garinant magnį iki dujų fazės reikia apie 148 kJ / mol, kur molis yra 6,022 x 10 ^ 23 atomų ar dalelių; kadangi reakcija apima du magnio atomus kiekvienai O2 deguonies molekulei, padauginkite šį skaičių iš 2, kad gautumėte 296 kJ. Magnio jonizavimui reikia papildomų 4374 kJ, o O2 suskaidymui į atskirus atomus reikia 448 kJ. Pridedant elektronus prie deguonies, reikia 1404 kJ. Susumavus visus šiuos skaičius gaunama 6522 kJ. Vis dėlto visa tai atgauna energija, išsiskirianti sujungus magnio ir deguonies jonus į grotelių struktūrą: 3850 kJ už molį arba 7700 kJ už du molius MgO, kuriuos gamina reakcija. Grynasis rezultatas yra tai, kad susidarant magnio oksidui, du susidariusio produkto moliai išskiria 1206 kJ arba 603 kJ viename molyje.
Šis skaičiavimas, žinoma, nenurodo, kas iš tikrųjų vyksta; tikrasis reakcijos mechanizmas apima atomų susidūrimus. Bet tai padeda suprasti, iš kur kyla šio proceso metu išsiskirianti energija. Elektronų perdavimas iš magnio į deguonį, po kurio susidaro joninės jungtys tarp dviejų jonų, išskiria didelį energijos kiekį. Reakcija, žinoma, apima keletą žingsnių, kuriems reikalinga energija, todėl jums reikia tiekti šilumą ar žiebtuvėlio kibirkštį, kad ją pradėtumėte. Tai padarius, jis išskiria tiek šilumos, kad reakcija tęsiasi be jokio tolesnio įsikišimo.
Dalykai, kurių jums prireiks
- Lentos lenta
- Kreida
Patarimai
Jei planuojate demonstraciją klasėje, atminkite, kad deginti magnį yra potencialiai pavojinga; tai yra didelio karščio reakcija, o naudojant anglies dvideginio arba vandens gesintuvą ant magnio ugnies tai iš tikrųjų pablogės.