Ko osnovni magnezij gori v zraku, se s kisikom tvori ionska spojina, imenovana magnezijev oksid ali MgO. Magnezij se lahko kombinira tudi z dušikom, da tvori magnezijev nitrid, Mg3N2, in lahko reagira tudi z ogljikovim dioksidom. Reakcija je močna in nastali plamen je briljantno bele barve. V nekem trenutku je bil goreč magnezij uporabljen za ustvarjanje svetlobe v fotografskih žarnicah, čeprav so danes to mesto postavile električne žarnice. Kljub temu ostaja priljubljena predstavitev v učilnici.
Spomnite svoje občinstvo, da je zrak mešanica plinov; dušik in kisik sta glavni sestavini, čeprav sta prisotna tudi ogljikov dioksid in nekateri drugi plini.
Pojasnite, da so atomi bolj stabilni, ko je njihova najbolj zunanja lupina polna, tj. Vsebuje največje število elektronov. Magnezij ima v najbolj zunanji lupini le dva elektrona, zato ju navadno oddaja; pozitivno nabit ion, ki nastane s tem postopkom, ion Mg + 2, ima polno zunanjo lupino. V nasprotju s tem kisik navadno pridobi dva elektrona, ki napolni njegovo najbolj zunanjo lupino.
Poudarite, da ko je kisik iz magnezija pridobil dva elektrona, ima več elektronov kot protonov, zato ima neto negativni naboj. Atom magnezija je nasprotno izgubil dva elektrona, zato ima zdaj več protonov kot elektronov in s tem neto pozitivni naboj. Ti pozitivno in negativno nabiti ioni se medsebojno privlačijo, zato se združijo in tvorijo mrežno strukturo.
Pojasnite, da ima izdelek, magnezijev oksid, manjšo energijo kot reaktanti, kadar se magnezij in kisik združita. Izgubljena energija se oddaja kot toplota in svetloba, kar pojasnjuje briljantno bel plamen, ki ga vidite. Količina toplote je tako velika, da lahko magnezij reagira tudi z dušikom in ogljikovim dioksidom, ki sta običajno zelo nereaktivna.
Naučite občinstvo, da lahko ugotovite, koliko energije sprosti ta proces, tako da ga razdelite na več korakov. Toplota in energija se merita v enotah, imenovanih džul, kjer je kilodžul tisoč džuljev. Uparjanje magnezija v plinsko fazo traja približno 148 kJ / mol, kjer je mol 6,022 x 10 ^ 23 atomov ali delcev; ker reakcija vključuje dva atoma magnezija za vsako molekulo kisika O2, pomnožite to številko z 2, da dobite 296 kJ. Ioniziranje magnezija traja dodatnih 4374 kJ, medtem ko O2 razpade na posamezne atome 448 kJ. Dodajanje elektronov kisiku traja 1404 kJ. Če seštejete vse te številke, dobite porabljenih 6522 kJ. Vse to pa izkoristi energija, ki se sprosti, ko se ioni magnezija in kisika združita v mrežno strukturo: 3850 kJ na mol ali 7700 kJ za dva mola MgO, ki ju proizvede reakcija. Končni rezultat je, da tvorba magnezijevega oksida sprosti 1206 kJ za dva mola nastalega produkta ali 603 kJ na mol.
Ta izračun vam seveda ne pove, kaj se dejansko dogaja; dejanski mehanizem reakcije vključuje trke med atomi. Vendar vam pomaga razumeti, od kod prihaja energija, ki jo sprošča ta proces. Prenos elektronov iz magnezija v kisik, ki mu sledi tvorba ionskih vezi med obema ionoma, sprosti veliko količino energije. Reakcija seveda vključuje nekaj korakov, ki zahtevajo energijo, zato morate za vžig vžigalnika dovajati toploto ali iskro. Ko to storite, sprosti toliko toplote, da se reakcija nadaljuje brez nadaljnjega posredovanja.
Stvari, ki jih boste potrebovali
- Tabla
- Kreda
Nasveti
Če načrtujete predstavitev v učilnici, ne pozabite, da je sežiganje magnezija potencialno nevarno; to je reakcija z visoko vročino in uporaba ogljikovega dioksida ali vodnega gasilnega aparata na magnezijevem ognju jo bo dejansko še poslabšala.