Kad elementārais magnijs deg gaisā, tas apvienojas ar skābekli, veidojot jonu savienojumu, ko sauc par magnija oksīdu vai MgO. Magnijs var arī apvienoties ar slāpekli, veidojot magnija nitrīdu Mg3N2, un var reaģēt arī ar oglekļa dioksīdu. Reakcija ir enerģiska, un iegūtā liesma ir izcili baltā krāsā. Vienā mirklī degošais magnijs tika izmantots, lai radītu gaismu fotogrāfiju zibspuldzēs, lai gan šodien tās vietu ir ieņēmušas elektriskās spuldzes. Tomēr tā joprojām ir populāra klases demonstrācija.
Atgādiniet auditorijai, ka gaiss ir gāzu maisījums; slāpeklis un skābeklis ir galvenās sastāvdaļas, lai gan tajā ir arī oglekļa dioksīds un dažas citas gāzes.
Paskaidrojiet, ka atomi mēdz būt stabilāki, ja to ārējais apvalks ir pilns, t.i., satur tā maksimālo elektronu skaitu. Magnija ārējā apvalkā ir tikai divi elektroni, tāpēc tas mēdz tos atdot; šajā procesā veidotajam pozitīvi lādētajam jonam Mg + 2 ir pilns ārējais apvalks. Skābeklis, gluži pretēji, mēdz iegūt divus elektronus, kas aizpilda tā visattālāko apvalku.
Norādiet, ka tad, kad skābeklis no magnija ir ieguvis divus elektronus, tajā ir vairāk elektronu nekā protonu, tāpēc tam ir tīrais negatīvais lādiņš. Turpretī magnija atoms ir zaudējis divus elektronus, tāpēc tam tagad ir vairāk protonu nekā elektronu un līdz ar to tīrais pozitīvais lādiņš. Šie pozitīvi un negatīvi lādētie joni tiek piesaistīti viens otram, tāpēc tie apvienojas, veidojot režģa tipa struktūru.
Paskaidrojiet, ka, apvienojot magniju un skābekli, produktam, magnija oksīdam, ir mazāka enerģija nekā reaģentiem. Zaudētā enerģija tiek izstarota kā siltums un gaisma, kas izskaidro jūsu redzamo izcili balto liesmu. Siltuma daudzums ir tik liels, ka magnijs var reaģēt arī ar slāpekli un oglekļa dioksīdu, kas parasti ir ļoti nereaģējoši.
Māciet savai auditorijai, ka jūs varat saprast, cik daudz enerģijas atbrīvo šis process, sadalot to vairākos posmos. Siltumu un enerģiju mēra vienībās, ko sauc par džouliem, kur kilodžouls ir tūkstotis džoulu. Magnija iztvaikošana gāzes fāzē prasa apmēram 148 kJ / mol, kur mols ir 6,022 x 10 ^ 23 atomi vai daļiņas; tā kā reakcijā ir divi magnija atomi katrai O2 skābekļa molekulai, reiziniet šo skaitli ar 2, lai iegūtu iztērēto 296 kJ. Magnija jonizēšana prasa papildu 4374 kJ, savukārt O2 sadalīšana atsevišķos atomos prasa 448 kJ. Elektronu pievienošana skābeklim prasa 1404 kJ. Saskaitot visus šos skaitļus, tiek iztērēti 6522 kJ. To visu atgūst enerģija, kas izdalās, apvienojoties magnija un skābekļa joniem režģa struktūrā: 3850 kJ uz vienu molu vai 7700 kJ diviem MgO moliem, ko ražo reakcija. Rezultāts ir tāds, ka magnija oksīda veidošanās atbrīvo 1206 kJ diviem izveidotā produkta moliem vai 603 kJ uz vienu mol.
Šis aprēķins, protams, nenorāda, kas patiesībā notiek; faktiskais reakcijas mehānisms ir saistīts ar sadursmēm starp atomiem. Bet tas patiešām palīdz saprast, no kurienes nāk šī procesa izdalītā enerģija. Elektronu pārnešana no magnija uz skābekli, kam seko jonu saišu veidošanās starp abiem joniem, atbrīvo lielu enerģijas daudzumu. Reakcija, protams, ietver dažus soļus, kuriem nepieciešama enerģija, tieši tāpēc jums ir jāpiegādā siltums vai dzirkstele no šķiltavas, lai to iedarbinātu. Kad esat to izdarījis, tas atbrīvo tik daudz siltuma, ka reakcija turpinās bez papildu iejaukšanās.
Jums nepieciešamās lietas
- Tāfeles
- Krīts
Padomi
Ja plānojat demonstrāciju klasē, lūdzu, atcerieties, ka magnija sadedzināšana ir potenciāli bīstama; šī ir reakcija ar lielu karstumu, un, izmantojot oglekļa dioksīda vai ūdens ugunsdzēšamo aparātu uz magnija ugunsgrēka, tas faktiski to pasliktinās.