Vsebina
Ko elementarni magnezij gori v zraku, se združi s kisikom in tvori ionsko spojino, imenovano magnezijev oksid ali MgO. Magnezij se lahko kombinira tudi z dušikom, da tvori magnezijev nitrid, Mg3N2, in lahko reagira tudi z ogljikovim dioksidom. Reakcija je burna in nastali plamen je bleščeče bele barve. V nekem trenutku je zgoreli magnezij uporabil za ustvarjanje svetlobe v fotografskih žarnicah, čeprav so danes električne žarnice zasedle svoje mesto. Kljub temu ostaja priljubljena demonstracija v učilnici.
Opomnite svoje občinstvo, da je zrak mešanica plinov; dušik in kisik sta glavni sestavini, čeprav sta prisotna tudi ogljikov dioksid in nekateri drugi plini.
Pojasnite, da so atomi bolj stabilni, ko je njihova najbolj oddaljena lupina polna, to pomeni, da vsebuje največje število elektronov. Magnezij ima v svoji najbolj oddaljeni lupini le dva elektrona, zato jih te navadno odda; pozitivno nabit ion, ki nastane s tem postopkom, ion Mg + 2, ima polno zunanjo lupino. Kisik nasprotno teži k pridobivanju dveh elektronov, ki zapolnjujeta njegovo najbolj zunanjo lupino.
Poudarite, da ko je kisik iz magnezija dobil dva elektrona, ima več elektronov kot protonov, torej ima neto negativen naboj. Magnezijev atom je v nasprotju s tem izgubil dva elektrona, tako da ima zdaj več protonov kot elektronov in s tem neto pozitiven naboj. Ti pozitivno in negativno nabiti ioni se med seboj privlačijo, zato se združijo in tvorijo strukturo rešetkastega tipa.
Pojasnite, da imata magnezijev oksid, če sta združena magnezij in kisik, nižjo energijo kot reaktanti. Izgubljena energija se oddaja kot toplota in svetloba, kar razlaga briljantni beli plamen, ki ga vidite. Količina toplote je tako velika, da lahko magnezij reagira tudi z dušikom in ogljikovim dioksidom, ki sta ponavadi zelo nereaktivna.
Naučite svojo publiko, da lahko ugotovite, koliko energije se sprosti s tem postopkom, tako da ga razbijete na več korakov. Toplota in energija se merita v enotah, imenovanih džuli, kjer je kilodžul tisoč džulov. Uparjanje magnezija v plinsko fazo traja približno 148 kJ / mol, kjer je mol 6.022 x 10 ^ 23 atomov ali delcev; ker reakcija vključuje dve atomi magnezija za vsako kisik kisika O2, pomnožimo to številko z 2, da dobimo porabo 296 kJ. Ionizacija magnezija traja dodatnih 4374 kJ, medtem ko razbijanje O2 v posamezne atome traja 448 kJ. Če k elektroniku dodamo še elektrone, je potrebno 1404 kJ. Če seštete vse te številke, boste porabili 6522 kJ. Vse to pa se povrne z energijo, ki se sprosti, ko se magnezijevi in kisikovi ioni združijo v strukturo rešetke: 3850 kJ na mol ali 7700 kJ za dva mola MgO, ki nastaneta z reakcijo. Rezultat tega je, da nastajanje magnezijevega oksida sprosti 1206 kJ za dva mola produkta ali 603 kJ na mol.
Ta izračun seveda ne pove, kaj se dejansko dogaja; dejanski mehanizem reakcije vključuje trke med atomi. Vendar vam pomaga razumeti, od kod prihaja energija, ki jo sprošča ta postopek. Prenos elektronov iz magnezija v kisik, čemur sledi tvorba ionskih vezi med obema ionoma, sprosti veliko količino energije. Reakcija vključuje nekaj korakov, ki seveda zahtevajo energijo, zato morate vžigalnik dovajati toploto ali iskro iz vžigalnika. Ko to storite, sprosti toliko toplote, da se reakcija nadaljuje brez nadaljnjega posredovanja.