Када елементарни магнезијум сагорева у ваздуху, он се комбинује са кисеоником и формира јонско једињење звано магнезијум оксид или МгО. Магнезијум се такође може комбиновати са азотом дајући магнезијум нитрид, Мг3Н2, а такође може да реагује и са угљен-диоксидом. Реакција је снажна и резултујући пламен је блиставо беле боје. У једном тренутку, сагоревајући магнезијум је коришћен за стварање светлости у фотографским сијалицама, мада су данас електричне места заузеле његово место. Ипак је и даље популарна демонстрација у учионици.
Подсетите своју публику да је ваздух мешавина гасова; азот и кисеоник су главни састојци, мада су присутни и угљен-диоксид и неки други гасови.
Објасните да атоми имају тенденцију да буду стабилнији када им је најудаљенија љуска пуна, тј. Садржи њен максималан број електрона. Магнезијум има само два електрона у својој спољној љусци, па тежи да их ода; позитивно наелектрисани јон који настаје овим поступком, јон Мг + 2, има пуну спољну овојницу. Кисеоник, насупрот томе, тежи да добије два електрона, што испуњава његову најудаљенију љуску.
Истакните да након што је кисеоник добио два електрона од магнезијума, он има више електрона него протона, па има нето негативни набој. Атом магнезијума је, насупрот томе, изгубио два електрона, тако да сада има више протона него електрона и отуда нето позитивно наелектрисање. Ови позитивно и негативно наелектрисани јони се међусобно привлаче, па се удружују и формирају структуру решетканог типа.
Објасните да када се магнезијум и кисеоник комбинују, производ, магнезијум оксид, има мању енергију од реактаната. Изгубљена енергија емитује се као топлота и светлост, што објашњава блиставо бели пламен који видите. Количина топлоте је толико велика да магнезијум може да реагује и са азотом и угљен-диоксидом, који су обично врло нереактивни.
Научите своју публику да можете да схватите колико енергије се ослобађа овим процесом тако што ћете га поделити у неколико корака. Топлота и енергија мере се у јединицама које се називају џулима, где је килоџул хиљаду џула. Испаравање магнезијума у гасну фазу траје око 148 кЈ / мол, где је мол 6,022 к 10 ^ 23 атома или честица; пошто реакција укључује два атома магнезијума за сваки молекул О2 кисеоника, помножите ову цифру са 2 да би се потрошило 296 кЈ. Јонизирање магнезијума траје додатних 4374 кЈ, док разбијање О2 на појединачне атоме траје 448 кЈ. Додавање електрона кисеонику траје 1404 кЈ. Збрајањем свих ових бројева добијате потрошених 6522 кЈ. Све се то, међутим, обнавља енергијом која се ослобађа када се јони магнезијума и кисеоника споје у структуру решетке: 3850 кЈ по молу или 7700 кЈ за два мола МгО која производи реакција. Нето резултат је да формирање магнезијум-оксида ослобађа 1206 кЈ за два мола насталог производа или 603 кЈ по молу.
Ова рачуница вам наравно не говори шта се заправо догађа; стварни механизам реакције укључује сударе између атома. Али помаже вам да разумете одакле долази енергија која се ослобађа овим процесом. Пренос електрона из магнезијума у кисеоник, праћен стварањем јонских веза између два јона, ослобађа велику количину енергије. Реакција подразумева неке кораке који захтевају енергију, наравно, зато треба да доведете топлоту или искру од упаљача да бисте је покренули. Једном кад то учините, он ослобађа толико топлоте да се реакција наставља без икаквих даљих интервенција.
Ствари које ће вам требати
- Табла
- Креда
Савети
Ако планирате демонстрацију у учионици, имајте на уму да је сагоревање магнезијума потенцијално опасно; ово је реакција високе топлоте и употреба апарата за гашење пожара са угљен-диоксидом или водом на магнезијумовој ватри то ће у ствари учинити много горим.