İçerik
Elementel magnezyum havada yandığında, magnezyum oksit veya MgO denilen iyonik bir bileşik oluşturmak için oksijenle birleşir. Magnezyum ayrıca magnezyum nitrür, Mg3N2 oluşturmak için azotla birleşebilir ve ayrıca karbondioksit ile reaksiyona girebilir. Reaksiyon kuvvetlidir ve elde edilen alev rengi parlak beyazdır. Bir noktada, günümüzde elektrik flaş ampulleri yerini almış olmasına rağmen, fotoğraf flaşlarında ışık üretmek için yanan magnezyum kullanılmıştır. Yine de popüler bir sınıf gösteri olmaya devam ediyor.
İzleyicilerinize havanın bir gaz karışımı olduğunu hatırlatın; karbon dioksit ve diğer bazı gazların da mevcut olmasına rağmen, azot ve oksijen ana bileşenleridir.
En dıştaki kabukları doluyken atomların daha kararlı olma eğiliminde olduklarını, yani maksimum sayıda elektron içerdiğini açıklayın. Magnezyumun en dış kabuğunda yalnızca iki elektron vardır, bu yüzden bunları verme eğilimindedir; bu işlemle oluşturulan pozitif yüklü iyon, Mg + 2 iyonu, tam bir dış kabuğa sahiptir. Aksine, oksijen, en dış kabuğunu dolduran iki elektron kazanma eğilimindedir.
Oksijen magnezyumdan iki elektron kazandığında, protonlardan daha fazla elektron bulunduğuna, net bir negatif yüke sahip olduğuna dikkat edin. Buna karşılık, magnezyum atomu iki elektron kaybetti, bu yüzden şimdi elektronlardan daha fazla protona ve dolayısıyla net bir pozitif yüke sahip. Bu pozitif ve negatif yüklü iyonlar birbirlerine çekilir, böylece kafes tipi bir yapı oluşturmak için bir araya gelirler.
Magnezyum ve oksijen birleştirildiğinde, magnezyum oksit ürününün reaktiflerden daha düşük enerjiye sahip olduğunu açıklayın. Kaybedilen enerji, gördüğünüz parlak beyaz alevi açıklayan ısı ve ışık olarak yayılır. Isı miktarı o kadar büyüktür ki, magnezyum hem azot hem de karbondioksit ile reaksiyona girebilir, bu ikisi de genellikle reaktif değildir.
İzleyicilerinize, bu işlemden ne kadar enerji saldığını birkaç aşamaya ayırarak anlayabileceğinizi öğretin. Isı ve enerji, joule adı verilen birimlerde ölçülür, burada bir jojojobin bin jouledir. Magnezyumun gaz fazına buharlaştırılması, bir molün 6.022 x 10 ^ 23 atom veya parçacık olduğu yaklaşık 148 kJ / mol; Reaksiyon her O2 oksijen molekülü için iki magnezyum atomu içerdiğinden, 296 kJ harcanması için bu rakamı 2 ile çarpın. Magnezyumun iyonlaştırılması ek bir 4374 kJ alırken, O2'yi ayrı atomlara ayırmak 448 kJ alır. Elektronların oksijene eklenmesi 1404 kJ alır. Tüm bu sayıları eklemek size harcanan 6522 kJ değerini verir. Bununla birlikte, bunların tümü, magnezyum ve oksijen iyonları kafes yapısında birleştiğinde salınan enerji ile geri kazanılmaktadır: mol başına 3850 kJ veya reaksiyon tarafından üretilen iki MgO molü için 7700 kJ. Net sonuç, magnezyum oksit oluşumunun iki mol ürün için 1206 kJ veya mol başına 603 kJ salmasıdır.
Bu hesaplama elbette neler olup bittiğini söylemez; reaksiyonun gerçek mekanizması, atomlar arasındaki çarpışmaları içerir. Fakat bu süreç tarafından salınan enerjinin nereden geldiğini anlamanıza yardımcı olur. Elektronların magnezyumdan oksijene transferi, ardından iki iyon arasında iyonik bağların oluşması büyük miktarda enerji açığa çıkarır. Tepkime enerji gerektiren bazı adımlar içerir, tabii ki bu yüzden ateşi başlatmak için bir çakmaktan ısı veya kıvılcım vermeniz gerekir. Bunu yaptıktan sonra, reaksiyon fazladan bir müdahaleye gerek kalmadan devam edecek şekilde çok fazla sıcaklık verir.