Inhoud
Wanneer magnesium in de lucht verbrandt, combineert het met zuurstof tot een ionische verbinding genaamd magnesiumoxide of MgO. Het kan combineren met stikstof tot magnesiumnitriet, Mg3N2, en kan ook reageren met koolstofdioxide. De reactie is sterk en de resulterende vlam heeft een witte kleur. Vroeger gebruikte het de verbranding van magnesium om het licht te genereren dat wordt gebruikt in flitsen van fotografische camera's, maar vandaag hebben de gloeilampen deze plek overgenomen. Toch is dit een veel voorkomende demonstratie in klaslokalen.
routebeschrijving
-
Herinner uw publiek eraan dat lucht een mengsel is van gassen, voornamelijk bestaande uit stikstof en zuurstof; hoewel het ook koolstofdioxide en andere gassen bevat.
-
Leg uit dat atomen de neiging hebben om stabieler te zijn wanneer de buitenste laag compleet is, dat wil zeggen, wanneer het zoveel mogelijk elektronen heeft. Magnesium heeft er maar twee; daarom neigt het ertoe om ze te "lenen" voor chemische reacties. Het positieve ion gevormd in dit proces, Mg + 2, heeft de volledige buitenlaag. De zuurstof heeft al de neiging om twee elektronen te krijgen om de buitenste laag te voltooien.
-
Leg uit dat wanneer zuurstof deze twee elektronen uit magnesium heeft gewonnen, het meer elektronen dan protonen zal hebben en dit geeft het een negatieve lading. Het magnesiumatoom, dat twee elektronen heeft verloren, heeft nu meer protonen; dus met een positieve lading. Deze tegengesteld geladen ionen trekken aan en vormen een roostervormige structuur.
-
Leg uit dat het product, magnesiumoxide, met de combinatie van magnesium en zuurstof minder energie heeft dan de reagentia. De verloren energie wordt uitgestraald als warmte en licht, wat de heldere witte vlam die je ziet verklaart. De hoeveelheid warmte is zodanig dat magnesium ook kan reageren met stikstof en kooldioxide, die vaak vrij niet reactief zijn.
-
Leg aan het publiek uit dat het mogelijk is om de hoeveelheid energie die vrijkomt in het proces te ontdekken door het in meerdere stappen te verdelen. Warmte en energie worden gemeten in een eenheid die een joule wordt genoemd, met een kilojoule die gelijk is aan duizend joules. Magnesium verdampt voor de gasfase gebruikt 148 kJ / mol, waarbij mol 6.022 x 10 átomos átomos-atomen of deeltjes is. Aangezien de reactie twee atomen van magnesium voor elk molecuul zuurstof O2 omvat, vermenigvuldig dat aantal met 2 om 296 kJ kosten te bereiken. Magnesiumionisatie gebruikt 4374 kJ meer, terwijl het breken van de O 2 voor individuele atomen 448 kJ gebruikt. Om de elektronen aan de zuurstof toe te voegen, wordt 1404 kJ gebruikt. Toen we al deze getallen optelden, zagen we dat de kosten 6522 kJ bedroegen. Dit alles wordt echter teruggewonnen door de energie die vrijkomt wanneer de magnesium- en zuurstofionen in een roosterstructuur combineren: 3850 kJ / mol of 7700 kJ / 2 mol MgO geproduceerd door de reactie. Het resultaat is dat de vorming van magnesiumoxide 1206 kJ / 2 mol gevormd product vrijgeeft, of 603 kJ / mol.
Deze berekening vertelt niet wat er feitelijk gebeurt, het echte mechanisme van de reactie omvat botsingen tussen atomen. Het helpt echter om te begrijpen waar de energie die door dit proces wordt vrijgegeven vandaan komt. De overdracht van elektronen van magnesium naar zuurstof, gevolgd door de vorming van ionische bindingen tussen de ionen, geeft veel energie vrij. Natuurlijk omvat de reactie een paar stappen die energie nodig hebben, wat de noodzaak van wat verwarming of een vonk van lichter rechtvaardigt om het proces te starten. Zodra dit is gebeurd, is de vrijgekomen warmte zo groot dat de reactie zonder verdere tussenkomst zal doorgaan.
tips
- Als u van plan bent een demonstratie te doen, onthoud dan dat de verbranding van magnesium potentieel gevaarlijk is. De reactie geeft veel warmte af; daarom zal het gebruik van koolstofdioxide of een brandblusser met water in deze vlam de situatie daadwerkelijk verslechteren.
Wat je nodig hebt
- leisteen
- krijt
