Quando il magnesio elementare brucia nell'aria, si combina con l'ossigeno per formare un composto ionico chiamato ossido di magnesio o MgO. Il magnesio può anche combinarsi con l'azoto per formare il nitruro di magnesio, Mg3N2, e può reagire anche con l'anidride carbonica. La reazione è vigorosa e la fiamma risultante è di un bianco brillante. Ad un certo punto, il magnesio bruciante è stato usato per generare luce in flash, anche se oggi le lampadine elettriche hanno preso il loro posto. Resta comunque una dimostrazione di classe popolare.

Ricorda al pubblico che l'aria è una miscela di gas; azoto e ossigeno sono i principali costituenti, sebbene siano presenti anche anidride carbonica e alcuni altri gas.

Spiega che gli atomi tendono ad essere più stabili quando il loro guscio più esterno è pieno, cioè contiene il suo numero massimo di elettroni. Il magnesio ha solo due elettroni nel suo guscio più esterno, quindi tende a dare via questi; lo ione caricato positivamente formato da questo processo, lo ione Mg + 2, ha un guscio esterno completo. L'ossigeno, al contrario, tende a guadagnare due elettroni, che riempiono il suo guscio più esterno.

Fai notare che una volta che l'ossigeno ha guadagnato due elettroni dal magnesio, ha più elettroni dei protoni, quindi ha una carica negativa netta . L'atomo di magnesio, al contrario, ha perso due elettroni, quindi ora ha più protoni di elettroni e quindi una carica positiva netta. Questi ioni caricati positivamente e negativamente sono attratti l'un l'altro, quindi si uniscono per formare una struttura a reticolo.

Spiega che quando il magnesio e l'ossigeno sono combinati, il prodotto, l'ossido di magnesio, ha un'energia inferiore reagenti. L'energia persa viene emessa come calore e luce, il che spiega la brillante fiamma bianca che vedi. La quantità di calore è così grande che il magnesio può reagire anche con l'azoto e il biossido di carbonio, che sono entrambi di solito molto poco reattivi.

Insegna al tuo pubblico che puoi capire quanta energia viene rilasciata da questo processo rompendolo in più passaggi. Il calore e l'energia sono misurati in unità chiamate joule, dove un kilojoule è di mille joule. Il magnesio in vaporizzazione alla fase gassosa impiega circa 148 kJ /mole, dove una talpa è 6.022 x 10 ^ 23 atomi o particelle; poiché la reazione coinvolge due atomi di magnesio per ogni molecola di ossigeno O2, moltiplicare questa cifra per 2 per ottenere 296 kJ consumati. La ionizzazione del magnesio richiede un ulteriore 4374 kJ, mentre la rottura dell'O2 su singoli atomi richiede 448 kJ. L'aggiunta di elettroni all'ossigeno richiede 1404 kJ. L'aggiunta di tutti questi numeri ti dà una spesa di 6522 kJ. Tutto ciò viene tuttavia recuperato dall'energia rilasciata quando gli ioni di magnesio e ossigeno si combinano nella struttura reticolare: 3850 kJ per mole o 7700 kJ per le due moli di MgO prodotte dalla reazione. Il risultato netto è che la formazione di ossido di magnesio rilascia 1206 kJ per due moli di prodotto formato o 603 kJ per mole.

Questo calcolo non ti dice cosa sta realmente accadendo, naturalmente; l'effettivo meccanismo della reazione comporta collisioni tra gli atomi. Ma ti aiuta a capire da dove viene l'energia rilasciata da questo processo. Il trasferimento di elettroni dal magnesio all'ossigeno, seguito dalla formazione di legami ionici tra i due ioni, rilascia una grande quantità di energia. La reazione comporta alcuni passaggi che richiedono energia, ovviamente, che è il motivo per cui è necessario fornire calore o una scintilla da un accendino per iniziare. Una volta fatto, rilascia così tanto calore che la reazione continua senza ulteriori interventi.

Suggerimento

Se stai pianificando una dimostrazione in classe, ricorda che il magnesio in fiamme è potenzialmente pericoloso ; questa è una reazione ad alto calore, e l'uso di un anidride carbonica o di un estintore ad acqua su un fuoco di magnesio lo renderà molto peggio.