Inhalt

• Anweisungen
• Wie
• Was du brauchst

Wenn Magnesium in der Luft verbrannt wird, verbindet es sich mit Sauerstoff und bildet eine ionische Verbindung, die als Magnesiumoxid oder MgO bezeichnet wird. Es kann sich mit Stickstoff zu Magnesiumnitrit, Mg3N2, verbinden und auch mit Kohlendioxid reagieren. Die Reaktion ist stark und die resultierende Flamme hat eine weiße Farbe. Früher wurde die Verbrennung von Magnesium verwendet, um das Licht zu erzeugen, das in Blitzlichtkameras von Fotokameras verwendet wird. Heute haben die Glühlampen diesen Platz übernommen. Dennoch ist dies eine häufige Demonstration in Klassenzimmern.

Anweisungen

In früheren Zeiten wurde bei der Verbrennung von Magnesium Licht für die Kamera erzeugt (Hemera Technologies / PhotoObjects.net / Getty Images)

1. Erinnern Sie Ihr Publikum daran, dass Luft eine Mischung aus Gasen ist, die hauptsächlich aus Stickstoff und Sauerstoff bestehen. obwohl es auch Kohlendioxid und andere Gase enthält.

2. Erklären Sie, dass Atome tendenziell stabiler sind, wenn die äußere Schicht vollständig ist, das heißt, wenn sie so viele Elektronen wie möglich hat. Magnesium hat nur zwei; Daher neigt sie dazu, sie für chemische Reaktionen zu "leihen". Das bei diesem Verfahren gebildete positive Ion, Mg + 2, hat die vollständige äußere Schicht. Der Sauerstoff gewinnt bereits zwei Elektronen, um seine äußere Schicht zu vervollständigen.

   
   

3. Erklären Sie, dass der Sauerstoff, wenn er diese beiden Elektronen aus Magnesium gewonnen hat, mehr Elektronen als Protonen hat und dies zu einer negativen Ladung führt. Das Magnesiumatom, das zwei Elektronen verloren hat, hat jetzt mehr Protonen; also eine positive Ladung haben. Diese entgegengesetzt geladenen Ionen ziehen sich an und bilden eine gitterartige Struktur.

4. Erklären Sie, dass das Produkt Magnesiumoxid mit der Kombination von Magnesium und Sauerstoff weniger Energie als die Reaktanten hat. Die verlorene Energie wird als Wärme und Licht abgegeben, was die helle weiße Flamme erklärt, die Sie sehen werden. Die Wärmemenge ist so, dass Magnesium auch mit Stickstoff und Kohlendioxid reagieren kann, die oft ziemlich unreaktiv sind.

5. Erklären Sie der Öffentlichkeit, dass es möglich ist, die Menge der im Prozess freiwerdenden Energie durch Aufteilen in mehrere Schritte zu ermitteln. Wärme und Energie werden in einer Einheit namens Joule gemessen, wobei ein Kilojoule tausend Joule entspricht. Für die Gasphase verdampftes Magnesium verwendet 148 kJ / Mol, wobei das Mol 6.020 x 10 & sup4; Atome oder Teilchen ist. Da die Reaktion zwei Atome Magnesium für jedes Sauerstoffmolekül Sauerstoff einschließt, multiplizieren Sie diese Zahl mit 2, um die Kosten von 296 kJ zu erreichen. Die Magnesiumionisierung erfordert 4374 kJ mehr, während das Brechen des O 2 für einzelne Atome 448 kJ erfordert. Um die Elektronen zum Sauerstoff hinzuzufügen, werden 1404 kJ verwendet. Bei all diesen Zahlen stellten wir fest, dass der Aufwand 6522 kJ betrug. All dies wird jedoch durch die Energie zurückgewonnen, die freigesetzt wird, wenn sich Magnesium- und Sauerstoffionen in einer Gitterstruktur vereinigen: 3850 kJ / Mol oder 7700 kJ / 2 Mol MgO, die durch die Reaktion erzeugt werden. Das Ergebnis ist, dass bei der Bildung von Magnesiumoxid 1206 kJ / 2 Mol gebildetes Produkt oder 603 kJ / Mol freigesetzt werden.

   
   

   Diese Berechnung sagt nicht aus, was tatsächlich passiert, der reale Reaktionsmechanismus beinhaltet Kollisionen zwischen Atomen. Es hilft jedoch zu verstehen, woher die durch diesen Prozess freigesetzte Energie stammt. Die Übertragung von Elektronen von Magnesium auf Sauerstoff, gefolgt von der Bildung ionischer Bindungen zwischen den Ionen, setzt viel Energie frei. Natürlich erfordert die Reaktion einige Schritte, die Energie benötigen, was die Notwendigkeit einer Erwärmung oder eines Zündfunken eines Feuerzeugs rechtfertigt, um den Prozess zu starten. Sobald dies geschehen ist, ist die freigesetzte Wärme so groß, dass die Reaktion ohne weiteren Eingriff weitergeht.

Wie

• Wenn Sie eine Demonstration planen, denken Sie daran, dass die Verbrennung von Magnesium möglicherweise gefährlich ist. Die Reaktion gibt viel Wärme ab; Daher wird die Verwendung von Kohlendioxid oder einem Feuerlöscher mit Wasser in dieser Flamme die Situation tatsächlich verschlechtern.

Was du brauchst

• Schiefer
• Kreide