เนื้อหา

• คำสั่ง
• เคล็ดลับ
• สิ่งที่คุณต้องการ

เมื่อแมกนีเซียมเผาไหม้ในอากาศมันจะรวมกับออกซิเจนในรูปของสารประกอบไอออนิกที่เรียกว่าแมกนีเซียมออกไซด์หรือ MgO มันสามารถรวมกับไนโตรเจนในรูปแบบแมกนีเซียมไนไตรท์, Mg3N2 และยังสามารถทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ ปฏิกิริยาจะรุนแรงและเปลวไฟที่เกิดขึ้นจะเป็นสีขาว มันเคยใช้การเผาไหม้ของแมกนีเซียมเพื่อสร้างแสงที่ใช้ในการกะพริบของกล้องถ่ายภาพ แต่วันนี้หลอดไฟได้ครอบครองสถานที่นี้ ถึงกระนั้นนี่ก็เป็นการสาธิตทั่วไปในห้องเรียน

คำสั่ง

ในสมัยก่อนการเผาไหม้ของแมกนีเซียมสร้างแสงสำหรับกล้องกะพริบ (เทคโนโลยี Hemera / PhotoObjects.net / Getty Images)

1. เตือนผู้ชมของคุณว่าอากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซซึ่งประกอบด้วยไนโตรเจนและออกซิเจนเป็นหลัก แม้ว่ามันจะประกอบด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซอื่น ๆ

2. อธิบายว่าอะตอมมีแนวโน้มที่จะมีเสถียรภาพมากขึ้นเมื่อชั้นด้านนอกเสร็จสมบูรณ์นั่นคือเมื่อมันมีอิเล็กตรอนมากที่สุด แมกนีเซียมมีเพียงสองเท่านั้น ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะ "ให้ยืม" พวกเขาต่อปฏิกิริยาทางเคมี ไอออนบวกที่เกิดขึ้นในกระบวนการนี้ Mg + 2 มีชั้นนอกที่สมบูรณ์ ออกซิเจนมีแนวโน้มที่จะได้รับอิเล็กตรอนสองตัวเพื่อทำให้ชั้นนอกสมบูรณ์

3. อธิบายว่าเมื่อออกซิเจนได้รับอิเล็กตรอนสองตัวจากแมกนีเซียมมันจะมีอิเล็กตรอนมากกว่าโปรตอนและทำให้ประจุลบ อะตอมแมกนีเซียมที่สูญเสียอิเล็กตรอนสองตัวตอนนี้มีโปรตอนมากกว่า ดังนั้นจึงมีประจุเป็นบวก ไอออนที่มีประจุตรงข้ามเหล่านี้ดึงดูดก่อตัวเป็นโครงสร้างคล้ายตาข่าย

   
   

4. อธิบายว่าด้วยการรวมกันของแมกนีเซียมและออกซิเจนผลิตภัณฑ์แมกนีเซียมออกไซด์มีพลังงานน้อยกว่าตัวทำปฏิกิริยา พลังงานที่สูญเสียนั้นถูกปล่อยออกมาเป็นความร้อนและแสงสว่างซึ่งจะอธิบายเปลวไฟสีขาวสว่างที่คุณจะเห็น ปริมาณความร้อนนั้นแมกนีเซียมสามารถทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งมักจะไม่ทำปฏิกิริยา

5. อธิบายต่อสาธารณะว่าเป็นไปได้ที่จะค้นพบปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาในกระบวนการโดยแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน ความร้อนและพลังงานวัดเป็นหน่วยที่เรียกว่าจูลโดยมีหน่วยหนึ่งกิโลจูลเท่ากับหนึ่งพันจูล แมกนีเซียมกลายเป็นไอสำหรับขั้นตอนแก๊สใช้ 148 kJ / โมลโดยที่โมลคือ 6,022 x 10 átomosátomosอะตอมหรืออนุภาค เนื่องจากปฏิกิริยานั้นเกี่ยวข้องกับแมกนีเซียมสองอะตอมสำหรับแต่ละโมเลกุลของออกซิเจน O2 จึงคูณจำนวนนั้นด้วย 2 ถึงต้นทุน 296 kJ แมกนีเซียมไอออนไนเซชันใช้ 4374 kJ มากขึ้นในขณะที่การแบ่ง O 2 สำหรับอะตอมแต่ละตัวใช้ 448 kJ ในการเพิ่มอิเล็กตรอนเข้ากับออกซิเจนจะต้องใช้ 1404 kJ เมื่อเพิ่มตัวเลขทั้งหมดนี้เราสังเกตว่าค่าใช้จ่ายคือ 6522 kJ อย่างไรก็ตามทั้งหมดนี้ได้รับการกู้คืนโดยพลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อแมกนีเซียมและออกซิเจนรวมตัวกันในโครงสร้างตาข่าย: 3850 kJ / โมลหรือ 7700 kJ / 2 โมลของ MgO ที่เกิดจากปฏิกิริยา ผลที่ได้คือการก่อตัวของแมกนีเซียมออกไซด์ที่ปล่อยออกมา 1206 kJ / 2 โมลของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นหรือ 603 kJ / โมล

   
   

   การคำนวณนี้ไม่ได้บอกสิ่งที่เกิดขึ้นจริงกลไกที่แท้จริงของปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับการชนกันระหว่างอะตอม อย่างไรก็ตามมันช่วยให้เข้าใจว่าพลังงานที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการนี้มาจากไหน การถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากแมกนีเซียมไปยังออกซิเจนตามด้วยการก่อตัวของพันธะไอออนิกระหว่างไอออนจะปลดปล่อยพลังงานจำนวนมาก แน่นอนว่าปฏิกิริยานั้นเกี่ยวข้องกับขั้นตอนไม่กี่ขั้นตอนที่ต้องใช้พลังงานซึ่งแสดงให้เห็นถึงความจำเป็นในการให้ความร้อนหรือประกายไฟแช็กเพื่อเริ่มกระบวนการ เมื่อทำสิ่งนี้เสร็จแล้วความร้อนที่ปล่อยออกมาจะมีขนาดใหญ่มากจนปฏิกิริยาจะดำเนินต่อไปโดยไม่มีการแทรกแซงเพิ่มเติม

เคล็ดลับ

• หากคุณวางแผนที่จะทำการสาธิตจำไว้ว่าการเผาไหม้ของแมกนีเซียมอาจเป็นอันตราย ปฏิกิริยานี้ปล่อยความร้อนออกมาจำนวนมาก ดังนั้นการใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หรือเครื่องดับเพลิงด้วยน้ำในเปลวไฟนี้จะทำให้สถานการณ์แย่ลง

สิ่งที่คุณต้องการ

• กระดานชนวน
• ชอล์ก