Περιεχόμενο

• Οδηγίες
• Πώς
• Τι χρειάζεστε

Όταν το μαγνήσιο καίει στον αέρα, συνδυάζεται με οξυγόνο για να σχηματίσει μια ιονική ένωση που ονομάζεται οξείδιο του μαγνησίου ή MgO. Μπορεί να συνδυαστεί με άζωτο για να σχηματίσει νιτρώδες μαγνήσιο, Mg3N2, και μπορεί επίσης να αντιδράσει με διοξείδιο του άνθρακα. Η αντίδραση είναι ισχυρή και η φλόγα που προκύπτει είναι λευκό χρώμα. Χρησιμοποίησε την καύση μαγνησίου για να παράγει το φως που χρησιμοποιείται σε λάμψεις φωτογραφικών μηχανών, αλλά σήμερα οι λαμπτήρες έχουν πάρει αυτό το μέρος. Ακόμα, αυτή είναι μια κοινή επίδειξη στις αίθουσες διδασκαλίας.

Οδηγίες

Στα παλιά χρόνια, η καύση μαγνησίου παρήγαγε φως για την κάμερα αναβοσβήνει (Hemera Technologies / PhotoObjects.net / Getty Images)

1. Υπενθυμίστε στο ακροατήριό σας ότι ο αέρας είναι ένα μείγμα αερίων που αποτελείται κυρίως από άζωτο και οξυγόνο. αν και περιέχει επίσης διοξείδιο του άνθρακα και άλλα αέρια.

2. Εξηγήστε ότι τα άτομα τείνουν να είναι πιο σταθερά όταν ολοκληρωθεί η εξωτερική στρώση, δηλαδή όταν έχει όσο το δυνατόν περισσότερα ηλεκτρόνια. Το μαγνήσιο έχει μόνο δύο. ως εκ τούτου, τείνει να τους "δανείζει" σε χημικές αντιδράσεις. Το θετικό ιόν που σχηματίζεται σε αυτή τη διαδικασία, το Mg + 2, έχει το πλήρες εξωτερικό στρώμα. Ήδη το οξυγόνο τείνει να αποκτήσει δύο ηλεκτρόνια για να ολοκληρώσει το εξωτερικό του στρώμα.

3. Εξηγήστε ότι όταν το οξυγόνο έχει κερδίσει αυτά τα δύο ηλεκτρόνια από μαγνήσιο, θα έχει περισσότερα ηλεκτρόνια από τα πρωτόνια και αυτό το δίνει ένα αρνητικό φορτίο. Το άτομο μαγνησίου, το οποίο έχει χάσει δύο ηλεκτρόνια, έχει τώρα περισσότερα πρωτόνια. έχοντας έτσι μια θετική φόρτιση. Αυτά τα αντίθετα φορτισμένα ιόντα προσελκύουν, σχηματίζοντας μια δομή τύπου πλέγματος.

   
   

4. Εξηγήστε ότι με το συνδυασμό μαγνησίου και οξυγόνου, το προϊόν, το οξείδιο του μαγνησίου, έχει λιγότερη ενέργεια από τα αντιδραστήρια. Η χαμένη ενέργεια εκπέμπεται ως θερμότητα και φως, πράγμα που εξηγεί τη φωτεινή λευκή φλόγα που θα δείτε. Η ποσότητα θερμότητας είναι τέτοια που το μαγνήσιο μπορεί επίσης να αντιδράσει με άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα, τα οποία συχνά είναι αρκετά μη αντιδραστικά.

5. Εξηγήστε στο κοινό ότι είναι δυνατό να ανακαλύψετε την ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται στη διαδικασία, διαιρώντας την σε διάφορα στάδια. Η θερμότητα και η ενέργεια μετριούνται σε μια μονάδα που ονομάζεται joule, με ένα κιλοδύλλιο ίσο με χίλια joules. Το μαγνήσιο που εξατμίζεται για την αέρια φάση χρησιμοποιεί 148 kJ / mole, όπου το mole είναι 6,022 x 10 άτομα ή σωματίδια αίματος. Δεδομένου ότι η αντίδραση περιλαμβάνει δύο άτομα μαγνησίου για κάθε μόριο οξυγόνου 02, πολλαπλασιάστε τον αριθμό με 2 για να φτάσετε τα 296 kJ κόστη. Ο ιονισμός μαγνησίου χρησιμοποιεί ακόμη 4374 kJ, ενώ το σπάσιμο του Ο2 για μεμονωμένα άτομα χρησιμοποιεί 448 kJ. Για να προστεθούν τα ηλεκτρόνια στο οξυγόνο, χρησιμοποιούνται 1404 kJ. Προσθέτοντας όλους αυτούς τους αριθμούς, παρατηρήσαμε ότι το κόστος ήταν 6522 kJ. Ωστόσο, όλα αυτά ανακτώνται από την ενέργεια που απελευθερώνεται όταν τα ιόντα μαγνησίου και οξυγόνου συνδυάζονται σε δομή πλέγματος: 3850 kJ / mole ή 7700 kJ / 2 moles MgO που παράγεται από την αντίδραση. Το αποτέλεσμα είναι ότι ο σχηματισμός οξειδίου του μαγνησίου απελευθερώνει 1206 kJ / 2 γραμμομόρια σχηματισμένου προϊόντος ή 603 kJ / mole.

   
   

   Αυτός ο υπολογισμός δεν λέει τι συμβαίνει στην πραγματικότητα, ο πραγματικός μηχανισμός της αντίδρασης συνεπάγεται συγκρούσεις μεταξύ ατόμων. Ωστόσο, βοηθά να καταλάβουμε από πού προέρχεται η ενέργεια που απελευθερώνεται από αυτή τη διαδικασία. Η μεταφορά ηλεκτρονίων από μαγνήσιο σε οξυγόνο, ακολουθούμενη από το σχηματισμό ιοντικών δεσμών μεταξύ των ιόντων, απελευθερώνει πολλή ενέργεια. Φυσικά, η αντίδραση περιλαμβάνει μερικά βήματα που χρειάζονται ενέργεια, πράγμα που δικαιολογεί την ανάγκη για κάποια θέρμανση ή σπινθήρα αναπτήρα για να ξεκινήσει η διαδικασία. Μόλις γίνει αυτό, η απελευθερωμένη θερμότητα είναι τόσο μεγάλη ώστε η αντίδραση θα συνεχιστεί χωρίς περαιτέρω παρέμβαση.

Πώς

• Αν σχεδιάζετε να κάνετε μια επίδειξη, θυμηθείτε ότι η καύση μαγνησίου είναι δυνητικά επικίνδυνη. Η αντίδραση εκπέμπει πολύ θερμότητα. επομένως, χρησιμοποιώντας διοξείδιο του άνθρακα ή πυροσβεστήρα με νερό σε αυτή τη φλόγα θα επιδεινώσει στην πραγματικότητα την κατάσταση.

Τι χρειάζεστε

• Σχιστόλιθος
• Κιμωλία