วิธีอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเราเผาโลหะแมกนีเซียม

เตือนผู้ฟังว่าอากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซ ไนโตรเจนและออกซิเจนเป็นองค์ประกอบหลัก แม้ว่าจะมีคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซอื่นๆ อยู่ด้วยก็ตาม

อธิบายว่าอะตอมมีแนวโน้มที่จะเสถียรมากขึ้นเมื่อเปลือกนอกสุดของพวกมันเต็ม นั่นคือมีจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุด แมกนีเซียมมีอิเลคตรอนเพียงสองตัวในเปลือกนอกสุดของมัน ดังนั้นมันจึงมีแนวโน้มที่จะปล่อยอิเล็กตรอนเหล่านี้ ไอออนที่มีประจุบวกที่เกิดจากกระบวนการนี้ คือ Mg+2 ion มีเปลือกนอกเต็ม ในทางตรงกันข้าม ออกซิเจนมีแนวโน้มที่จะได้รับอิเล็กตรอน 2 ตัว ซึ่งเติมเปลือกนอกสุด

ชี้ให้เห็นว่าเมื่อออกซิเจนได้รับอิเล็กตรอนสองตัวจากแมกนีเซียมแล้ว ก็จะมีอิเล็กตรอนมากกว่าโปรตอน จึงมีประจุลบสุทธิ ในทางตรงกันข้าม อะตอมของแมกนีเซียมสูญเสียอิเล็กตรอนไป 2 ตัว ดังนั้นตอนนี้จึงมีโปรตอนมากกว่าอิเล็กตรอน และด้วยเหตุนี้จึงมีประจุบวกสุทธิ อิออนที่มีประจุบวกและลบเหล่านี้ถูกดึงดูดเข้าหากัน ดังนั้นพวกมันจึงมารวมกันเป็นโครงสร้างประเภทขัดแตะ

อธิบายว่าเมื่อแมกนีเซียมและออกซิเจนรวมกัน ผลิตภัณฑ์ แมกนีเซียมออกไซด์ จะมีพลังงานต่ำกว่าสารตั้งต้น พลังงานที่สูญเสียไปจะถูกปล่อยออกมาเป็นความร้อนและแสง ซึ่งอธิบายเปลวไฟสีขาวเจิดจ้าที่คุณเห็น ปริมาณความร้อนสูงมากจนแมกนีเซียมสามารถทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ได้เช่นกัน ซึ่งทั้งคู่มักจะไม่ทำปฏิกิริยามาก

สอนผู้ฟังว่าคุณสามารถทราบได้ว่ากระบวนการนี้ปลดปล่อยพลังงานออกมามากเพียงใดโดยแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน ความร้อนและพลังงานวัดเป็นหน่วยที่เรียกว่าจูล โดยที่กิโลจูลเท่ากับหนึ่งพันจูล การทำให้แมกนีเซียมกลายเป็นไอไปยังเฟสของแก๊สใช้เวลาประมาณ 148 kJ / โมล โดยที่โมลคือ 6.022 x 10^23 อะตอมหรืออนุภาค เนื่องจากปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับแมกนีเซียมสองอะตอมสำหรับโมเลกุลออกซิเจน O2 ทุกตัว ให้คูณตัวเลขนี้ด้วย 2 เพื่อให้ได้ 296 kJ ที่ใช้ไป การทำให้แมกนีเซียมแตกตัวเป็นไอออนจะใช้เวลาเพิ่มเติม 4374 kJ ในขณะที่การแยก O2 ออกเป็นอะตอมแต่ละอะตอมจะใช้เวลา 448 kJ การเพิ่มอิเล็กตรอนลงในออกซิเจนจะใช้เวลา 1404 kJ การเพิ่มตัวเลขทั้งหมดเหล่านี้จะทำให้คุณใช้จ่ายไป 6522 kJ ทั้งหมดนี้จะถูกกู้คืนโดยพลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อไอออนของแมกนีเซียมและออกซิเจนรวมกัน เข้าไปในโครงสร้างขัดแตะ: 3850 kJ ต่อโมลหรือ 7700 kJ สำหรับสองโมลของ MgO ที่ผลิตโดย ปฏิกิริยา. ผลลัพธ์ที่ได้คือการก่อตัวของแมกนีเซียมออกไซด์ปล่อย 1206 kJ สำหรับผลิตภัณฑ์สองโมลที่เกิดขึ้นหรือ 603 kJ ต่อโมล

การคำนวณนี้ไม่ได้บอกคุณว่าเกิดอะไรขึ้นแน่นอน กลไกที่แท้จริงของปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับการชนกันระหว่างอะตอม แต่มันช่วยให้คุณเข้าใจว่าพลังงานที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการนี้มาจากไหน การถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากแมกนีเซียมไปเป็นออกซิเจน ตามด้วยการก่อตัวของพันธะไอออนิกระหว่างไอออนทั้งสอง จะปล่อยพลังงานออกมาเป็นจำนวนมาก ปฏิกิริยานี้เกี่ยวข้องกับขั้นตอนบางอย่างที่ต้องใช้พลังงาน แน่นอนว่าคุณต้องส่งความร้อนหรือจุดประกายไฟจากไฟแช็กเพื่อสตาร์ท เมื่อคุณทำเสร็จแล้ว มันจะปล่อยความร้อนออกมามากจนปฏิกิริยาดำเนินต่อไปโดยไม่มีการแทรกแซงใดๆ เพิ่มเติม

• กระดานดำ
• ชอล์ก

• หากคุณกำลังวางแผนการสาธิตในห้องเรียน โปรดจำไว้ว่าการเผาไหม้แมกนีเซียมอาจเป็นอันตรายได้ นี่เป็นปฏิกิริยาความร้อนสูงและการใช้คาร์บอนไดออกไซด์หรือเครื่องดับเพลิงด้วยน้ำกับไฟแมกนีเซียมจะทำให้ไฟลุกลามมากขึ้น