Când magneziul elementar arde în aer, acesta se combină cu oxigenul pentru a forma un compus ionic numit oxid de magneziu sau MgO. De asemenea, magneziul se poate combina cu azot pentru a forma nitrură de magneziu, Mg3N2 și poate reacționa și cu dioxidul de carbon. Reacția este puternică, iar flacăra rezultată este de un alb strălucitor. La un moment dat, arderea magneziului a fost folosită pentru a genera lumină în becurile fotografice, deși astăzi becurile electrice și-au luat locul. Cu toate acestea, rămâne o demonstrație populară la clasă.
Amintiți-vă publicului că aerul este un amestec de gaze; azotul și oxigenul sunt principalii constituenți, deși dioxidul de carbon și alte gaze sunt prezente, de asemenea.
Explicați că atomii tind să fie mai stabili atunci când învelișul lor exterior este plin, adică conține numărul maxim de electroni. Magneziul are doar doi electroni în învelișul său exterior, așa că tinde să-i dea; ionul încărcat pozitiv format prin acest proces, ionul Mg + 2, are un înveliș exterior complet. În schimb, oxigenul tinde să câștige doi electroni, ceea ce îi umple învelișul exterior.
Subliniați că odată ce oxigenul a câștigat doi electroni din magneziu, acesta are mai mulți electroni decât protoni, deci are o sarcină negativă netă. În schimb, atomul de magneziu a pierdut doi electroni, deci are acum mai mulți protoni decât electroni și, prin urmare, o sarcină netă pozitivă. Acești ioni încărcați pozitiv și negativ sunt atrași unul de celălalt, așa că se reunesc pentru a forma o structură de tip rețea.
Explicați că, atunci când magneziul și oxigenul sunt combinate, produsul, oxidul de magneziu, are o energie mai mică decât reactanții. Energia pierdută este emisă sub formă de căldură și lumină, ceea ce explică flacăra albă strălucitoare pe care o vedeți. Cantitatea de căldură este atât de mare încât magneziul poate reacționa și cu azot și dioxid de carbon, ambele fiind de obicei foarte nereactive.
Învățați-vă publicul că puteți afla câtă energie este eliberată prin acest proces, împărțind-o în mai mulți pași. Căldura și energia sunt măsurate în unități numite jouli, unde un kilojoule este de o mie de jouli. Vaporizarea magneziului în faza gazoasă durează aproximativ 148 kJ / mol, unde un mol are 6,022 x 10 ^ 23 atomi sau particule; deoarece reacția implică doi atomi de magneziu pentru fiecare moleculă de oxigen O2, înmulțiți această cifră cu 2 pentru a obține 296 kJ cheltuiți. Ionizarea magneziului necesită încă 4374 kJ, în timp ce divizarea O2 în atomi individuali necesită 448 kJ. Adăugarea electronilor la oxigen durează 1404 kJ. Adunând toate aceste numere, veți obține 6522 kJ cheltuiți. Toate acestea sunt recuperate, însă, de energia eliberată atunci când ionii de magneziu și oxigen se combină în structura rețelei: 3850 kJ per mol sau 7700 kJ pentru cei doi moli de MgO produse de reacţie. Rezultatul net este că formarea oxidului de magneziu eliberează 1206 kJ pentru doi moli de produs format sau 603 kJ per mol.
Acest calcul nu vă spune ce se întâmplă de fapt, desigur; mecanismul propriu-zis al reacției implică coliziuni între atomi. Dar vă ajută să înțelegeți de unde provine energia eliberată prin acest proces. Transferul de electroni de la magneziu la oxigen, urmat de formarea de legături ionice între cei doi ioni, eliberează o cantitate mare de energie. Reacția implică, desigur, niște pași care necesită energie, motiv pentru care trebuie să furnizați căldură sau o scânteie de la o brichetă pentru a o începe. După ce ați făcut acest lucru, eliberează atât de multă căldură încât reacția continuă fără nicio altă intervenție.
Lucruri de care ai nevoie
- Tablă
- Cretă
sfaturi
Dacă intenționați o demonstrație la clasă, vă rugăm să vă amintiți că arderea magneziului este potențial periculoasă; aceasta este o reacție cu căldură ridicată și utilizarea unui stingător cu dioxid de carbon sau apă pe un incendiu cu magneziu o va înrăutăți.