Zawartość
Gdy magnez spala się w powietrzu, łączy się z tlenem, tworząc związek jonowy zwany tlenkiem magnezu lub MgO. Może łączyć się z azotem, tworząc azotyn magnezu, Mg3N2, a także reagować z dwutlenkiem węgla. Reakcja jest silna, a powstały płomień jest białym kolorem. Wykorzystywało spalanie magnezu do generowania światła w błyskach aparatów fotograficznych, ale dziś żarówki zajęły to miejsce. Mimo to jest to powszechna demonstracja w klasach.
Instrukcje
-
Przypomnij publiczności, że powietrze jest mieszaniną gazów składającą się głównie z azotu i tlenu; chociaż zawiera także dwutlenek węgla i inne gazy.
-
Wyjaśnij, że atomy są bardziej stabilne, gdy warstwa zewnętrzna jest kompletna, to znaczy, gdy ma tyle elektronów, ile to możliwe. Magnez ma tylko dwa; dlatego ma tendencję do „pożyczania” im reakcji chemicznych. Dodatni jon powstały w tym procesie, Mg + 2, ma kompletną warstwę zewnętrzną. Tlen ma tendencję do uzyskiwania dwóch elektronów, aby uzupełnić swoją zewnętrzną warstwę.
-
Wyjaśnij, że kiedy tlen pozyska te dwa elektrony z magnezu, będzie miał więcej elektronów niż protonów, co da mu ładunek ujemny. Atom magnezu, który stracił dwa elektrony, ma teraz więcej protonów; w ten sposób ma dodatni ładunek. Te przeciwnie naładowane jony przyciągają się, tworząc strukturę podobną do sieci.
-
Wyjaśnij, że dzięki połączeniu magnezu i tlenu produkt, tlenek magnezu, ma mniej energii niż reagenty. Strata energii jest emitowana jako ciepło i światło, co wyjaśnia jasny biały płomień, który zobaczysz. Ilość ciepła jest taka, że magnez może również reagować z azotem i dwutlenkiem węgla, które często są dość niereaktywne.
-
Wyjaśnij opinii publicznej, że można odkryć ilość energii uwolnionej w procesie, dzieląc ją na kilka kroków. Ciepło i energia są mierzone w jednostce zwanej dżulem, z jednym kilodżulem równym tysiącowi dżuli. Magnez odparowany w fazie gazowej zużywa 148 kJ / mol, gdzie mol to 6,022 x 10 atomów lub cząstek omtomos. Ponieważ reakcja obejmuje dwa atomy magnezu dla każdej cząsteczki tlenu O2, pomnóż tę liczbę przez 2, aby osiągnąć 296 kJ kosztów. Jonizacja magnezu zużywa 4374 kJ więcej, podczas gdy rozbicie O 2 dla poszczególnych atomów zużywa 448 kJ. Aby dodać elektrony do tlenu, stosuje się 1404 kJ. Dodając wszystkie te liczby, zaobserwowaliśmy, że wydatek wyniósł 6522 kJ. Jednak wszystko to jest odzyskiwane przez energię uwalnianą, gdy jony magnezu i tlenu łączą się w strukturę sieciową: 3850 kJ / mol lub 7700 kJ / 2 mole MgO wytworzone w reakcji. Powoduje to, że tworzenie tlenku magnezu uwalnia 1206 kJ / 2 mole wytworzonego produktu lub 603 kJ / mol.
To obliczenie nie mówi, co się właściwie dzieje, prawdziwy mechanizm reakcji obejmuje zderzenia atomów. Jednak pomaga zrozumieć, skąd pochodzi energia uwolniona przez ten proces. Przenoszenie elektronów z magnezu do tlenu, a następnie tworzenie wiązań jonowych między jonami, uwalnia dużo energii. Oczywiście reakcja wymaga kilku kroków, które wymagają energii, co uzasadnia potrzebę podgrzania lub iskry zapalniczki, aby rozpocząć proces. Po zakończeniu uwalniane ciepło jest tak duże, że reakcja będzie kontynuowana bez dalszej interwencji.
Jak
- Jeśli planujesz demonstrację, pamiętaj, że spalanie magnezu jest potencjalnie niebezpieczne. Reakcja emituje dużo ciepła; dlatego użycie dwutlenku węgla lub gaśnicy z wodą w tym płomieniu w rzeczywistości pogorszy sytuację.
Czego potrzebujesz
- Łupek
- Kreda
