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マグネシウムが空気中で燃焼すると、酸素と結合して酸化マグネシウム（MgO）と呼ばれるイオン化合物を形成します。それは窒素と結合して亜硝酸マグネシウム、Ｍｇ ３ Ｎ ２を形成することができ、そしてまた二酸化炭素と反応することができる。反応は強く、その結果生じる炎は白色です。それは写真カメラのフラッシュで使用される光を生成するためにマグネシウムの燃焼を使用していましたが、今日電球はこの場所を引き継ぎました。それでも、これは教室での一般的なデモンストレーションです。
説明書
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あなたの聴衆に、空気は主に窒素と酸素からなるガスの混合物であることを思い出させてください。それはまた二酸化炭素および他のガスを含んでいますが。
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外層が完成したとき、つまりできるだけ多くの電子を持っているとき、原子はより安定する傾向があることを説明します。マグネシウムは2つしかありません。したがって、それはそれらを化学反応に「貸す」傾向がある。この過程で形成される陽イオン、Ｍｇ ＋２は、完全な外層を有する。すでに酸素はその外層を完成させるために２つの電子を獲得する傾向がある。
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酸素がマグネシウムからこれら2つの電子を得たとき、それは陽子よりも多くの電子を持つことになり、これはそれに負の電荷を与えることを説明しなさい。 2つの電子を失ったマグネシウム原子は、現在より多くの陽子を持っています。したがって、正電荷を帯びています。これらの反対に荷電したイオンは引き寄せられ、格子状構造を形成する。
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マグネシウムと酸素の組み合わせでは、生成物である酸化マグネシウムは反応物よりもエネルギーが少ないことを説明します。失われたエネルギーは熱と光として放出されます。そしてそれはあなたが見るであろう明るい白い炎を説明します。熱量は、マグネシウムが窒素および二酸化炭素とも反応することができるような量であり、それらはしばしば全く非反応性である。
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その過程で放出されるエネルギー量をいくつかのステップに分けることによって発見することが可能であることを公衆に説明する。熱とエネルギーはジュールと呼ばれる単位で測定され、1キロジュールは1000ジュールに相当します。気相用に蒸発させたマグネシウムは148 kJ / moleを使います。ここでmoleは6,022 x 10の原子数または原子数の原子または粒子です。反応には酸素O2 1分子あたりマグネシウム2原子が含まれるため、296 kJのコストに達するにはその数に2を掛けます。マグネシウムイオン化ではさらに4374 kJを使用し、個々の原子のO 2を破ると448 kJを使用します。電子を酸素に加えるために、１４０４ｋＪが用いられる。これらすべての数値を足し合わせると、費用は6522 kJであることがわかりました。しかしながら、これら全ては、マグネシウムイオンと酸素イオンとが格子構造で結合するときに放出されるエネルギー、すなわち反応によって生成される３８５０ｋＪ ／モルまたは７７００ｋＪ ／ ２モルのＭｇＯによって回収される。その結果、酸化マグネシウムの形成は、１２０６ｋＪ ／ ２モルの成形生成物、すなわち６０３ｋＪ ／モルを放出する。
この計算は実際に起こっていることを教えてくれません、反応の本当のメカニズムは原子間の衝突を含みます。ただし、このプロセスによって解放されたエネルギーがどこから来るのか理解するのに役立ちます。マグネシウムから酸素への電子の移動、それに続くイオン間のイオン結合の形成は、多くのエネルギーを放出する。もちろん、反応はエネルギーを必要とするいくつかのステップを含みます、それはプロセスを始めるためにいくらかの加熱またはより軽い火花の必要性を正当化します。これが行われると、放出された熱は非常に大きいので、反応はさらなる介入なしに継続するであろう。
どうやって
- あなたがデモンストレーションをすることを計画しているならば、マグネシウムの燃焼は潜在的に危険であることを思い出してください。反応は大量の熱を放出します。したがって、この炎の中で二酸化炭素または水と一緒に消火器を使用すると、実際には状況が悪化します。
必要なもの
- スレート
- チョーク
