Indhold
Når magnesium brænder i luften, kombineres det med oxygen for at danne en ionisk forbindelse kaldet magnesiumoxid eller MgO. Det kan kombinere med nitrogen for at danne magnesiumnitrit, Mg3N2, og kan også reagere med kuldioxid. Reaktionen er stærk, og den resulterende flamme er en hvid farve. Det plejede at bruge forbrændingen af magnesium til at generere lyset, der bruges i blinker af fotografiske kameraer, men i dag har pærerne taget over dette sted. Alligevel er dette en almindelig demonstration i klasseværelserne.
retninger
-
Påmind dit publikum om, at luft er en blanding af gasser, der primært består af nitrogen og ilt; selv om det også indeholder kuldioxid og andre gasser.
-
Forklar at atomer har tendens til at være mere stabile, når det ydre lag er komplet, det vil sige, når det har så mange elektroner som muligt. Magnesium har kun to; derfor har den tendens til at "låne" dem til kemiske reaktioner. Den positive ion dannet i denne proces, Mg + 2, har det komplette ydre lag. Oxygen har tendens til at få to elektroner til at færdiggøre dets ydre lag.
-
Forklar at når ilt har opnået disse to elektroner fra magnesium, vil det have flere elektroner end protoner, hvilket giver det en negativ ladning. Magnesiumatomet, som har tabt to elektroner, har nu flere protoner; således at have en positiv ladning. Disse modsat ladede ioner tiltrækker, der danner en gitterlignende struktur.
-
Forklar at med magnesium- og oxygenkombinationen har produktet, magnesiumoxid, mindre energi end reaktanterne. Den tabte energi udledes som varme og lys, hvilket forklarer den lyse hvide flamme, du vil se. Mængden af varme er sådan, at magnesium også kan reagere med nitrogen og carbondioxid, som ofte er ret ikke-reaktive.
-
Forklar offentligheden, at det er muligt at opdage mængden af energi frigivet i processen ved at dividere den i flere trin. Varme og energi måles i en enhed kaldet en jele, med en kilojoule svarende til tusind joules. Magnesium fordampet til gasfasen anvender 148 kJ / mol, hvor mol er 6,022 x 10 påtomos-atomer eller -partikler. Da reaktionen involverer to atomer af magnesium for hvert oxygenstofmolekyle O2, multiplicerer dette tal med 2 for at nå 296 kJ omkostninger. Magnesiumionisering bruger 4374 kJ mere, mens brydning af O2 for individuelle atomer bruger 448 kJ. For at tilføje elektronerne til oxygenet, anvendes 1404 kJ. Tilføjelse af alle disse tal observerede vi, at udgifterne var 6522 kJ. Alt dette er imidlertid genoprettet af den energi, der frigives, når magnesium- og iltionerne kombineres i en gitterstruktur: 3850 kJ / mol eller 7700 kJ / 2 mol MgO produceret ved reaktionen. Resultatet er, at dannelsen af magnesiumoxid frigiver 1206 kJ / 2 mol dannet produkt, eller 603 kJ / mol.
Denne beregning fortæller ikke, hvad der rent faktisk sker, den reelle reaktionsmekanisme involverer kollisioner mellem atomer. Det hjælper dog med at forstå, hvor energien frigivet af denne proces kommer fra. Overførslen af elektroner fra magnesium til ilt, efterfulgt af dannelsen af ionbindinger mellem ionerne, frigiver en masse energi. Selvfølgelig indebærer reaktionen nogle få trin, der kræver energi, hvilket berettiger behovet for noget opvarmning eller gnist af lighter til at starte processen. Når dette er gjort, er den frigivne varme så stor, at reaktionen vil fortsætte uden yderligere indgreb.
tips
- Hvis du planlægger at lave en demonstration, skal du huske at forbrændingen af magnesium er potentielt farlig. Reaktionen udsender meget varme; Derfor vil anvendelsen af kuldioxid eller en ildslukker med vand i denne flamme faktisk forværre situationen.
Hvad du har brug for
- skifer
- kridt
