Conţinut
Când magneziul elementar arde în aer, se combină cu oxigenul pentru a forma un compus ionic numit oxid de magneziu sau MgO. Magneziul se poate combina și cu azot pentru a forma nitrură de magneziu, Mg3N2 și poate reacționa și cu dioxidul de carbon. Reacția este puternică, iar flacăra rezultată are o culoare albă strălucitoare. La un moment dat, arderea magneziului a fost folosită pentru a genera lumină în becurile fotografice, deși astăzi becurile electrice au luat locul. Rămâne totuși o demonstrație populară în clasă.
Amintește-ți publicului tău că aerul este un amestec de gaze; azotul și oxigenul sunt elementele constitutive principale, deși dioxidul de carbon și unele alte gaze sunt prezente.
Explicați că atomii tind să fie mai stabili atunci când învelișul lor cel mai exterior este plin, adică conține numărul său maxim de electroni. Magneziul are doar doi electroni în carcasa sa cea mai exterioară, deci are tendința de a le da pe acestea; ionul încărcat pozitiv format prin acest proces, ionul Mg + 2, are o carcasă exterioară completă. În schimb, oxigenul tinde să câștige doi electroni, ceea ce își umple învelișul cel mai exterior.
Subliniați că, odată ce oxigenul a obținut doi electroni din magneziu, are mai mulți electroni decât protonii, deci are o sarcină negativă netă. Prin contrast, atomul de magneziu a pierdut doi electroni, deci are acum mai mulți protoni decât electroni și, prin urmare, o încărcătură pozitivă netă. Acești ioni încărcați pozitiv și negativ sunt atrași unul de celălalt, astfel încât se reunesc pentru a forma o structură de tip zăbrele.
Explicați că atunci când magneziul și oxigenul sunt combinate, produsul, oxidul de magneziu, are o energie mai mică decât reactanții. Energia pierdută este emisă sub formă de căldură și lumină, ceea ce explică strălucirea albă strălucitoare pe care o vedeți. Cantitatea de căldură este atât de mare încât magneziul poate reacționa cu azot și dioxid de carbon, care sunt de obicei foarte nereactive.
Învață-ți publicul că poți da seama cât de multă energie este eliberată prin acest proces, împărțind-o în mai mulți pași. Căldura și energia sunt măsurate în unități numite joule, unde o kilojoule este de o mie de joule. Vaporizarea magneziului până în faza gazului durează aproximativ 148 kJ / mol, unde un aluni este de 6,022 x 10 ^ 23 atomi sau particule; deoarece reacția implică doi atomi de magneziu pentru fiecare moleculă de oxigen, înmulțiți această cifră cu 2 pentru a obține 296 kJ cheltuiți. Ionizarea magneziului ia 4374 kJ suplimentar, în timp ce ruperea O2 în atomi individuali necesită 448 kJ. Adăugarea electronilor la oxigen necesită 1404 kJ. Adăugarea tuturor acestor numere vă oferă cheltuieli de 6522 kJ. Toate acestea sunt însă recuperate de energia eliberată atunci când ionii de magneziu și oxigen se combină în structura de zăbrele: 3850 kJ pe aluni sau 7700 kJ pentru cei doi moli de MgO produși prin reacție. Rezultatul net este că formarea oxidului de magneziu eliberează 1206 kJ pentru doi moli de produs format sau 603 kJ pe aluniță.
Acest calcul nu vă spune ce se întâmplă de fapt, desigur; mecanismul real al reacției implică coliziuni între atomi. Dar vă ajută să înțelegeți de unde provine energia eliberată de acest proces. Transferul electronilor de la magneziu la oxigen, urmat de formarea de legături ionice între cei doi ioni, eliberează o cantitate mare de energie. Reacția implică unele etape care necesită energie, desigur, motiv pentru care trebuie să alimentați căldură sau o scânteie de la o brichetă pentru a o porni. După ce ați făcut acest lucru, degajă atâta căldură încât reacția continuă fără alte intervenții.