เนื้อหา
เมื่อธาตุแมกนีเซียมเผาไหม้ในอากาศมันจะรวมกับออกซิเจนเพื่อสร้างสารประกอบไอออนิกที่เรียกว่าแมกนีเซียมออกไซด์หรือ MgO แมกนีเซียมยังสามารถรวมกับไนโตรเจนเพื่อสร้างแมกนีเซียมไนไตรด์, Mg3N2 และสามารถทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ได้เช่นกัน ปฏิกิริยานั้นแข็งแรงและเปลวไฟที่เกิดขึ้นจะเป็นสีขาวสว่าง จนถึงจุดหนึ่งการเผาไหม้แมกนีเซียมถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแสงในหลอดแฟลชถ่ายภาพแม้ว่าวันนี้หลอดไฟแฟลชไฟฟ้าได้เกิดขึ้น มันยังคงเป็นห้องเรียนสาธิตที่ได้รับความนิยมอย่างไรก็ตาม
เตือนผู้ชมของคุณว่าอากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซ ไนโตรเจนและออกซิเจนเป็นองค์ประกอบหลักแม้ว่าคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซอื่น ๆ ก็มีอยู่เช่นกัน
อธิบายว่าอะตอมมีแนวโน้มที่จะมีเสถียรภาพมากขึ้นเมื่อเปลือกนอกสุดของพวกมันเต็มเช่นมีจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุด แมกนีเซียมมีอิเล็กตรอนเพียงสองตัวเท่านั้นที่อยู่ในชั้นนอกสุดดังนั้นมันจึงมีแนวโน้มที่จะให้สิ่งเหล่านี้ออกไป ไอออนที่มีประจุบวกเกิดขึ้นจากกระบวนการนี้ไอออน Mg + 2 มีเปลือกนอกเต็มรูปแบบ ในทางตรงกันข้ามออกซิเจนมีแนวโน้มที่จะได้รับอิเล็กตรอนสองตัวซึ่งจะเติมเต็มเปลือกนอกสุด
ชี้ให้เห็นว่าเมื่อออกซิเจนได้รับอิเล็กตรอนสองตัวจากแมกนีเซียมจะมีอิเล็กตรอนมากกว่าโปรตอนดังนั้นมันจึงมีประจุเป็นลบสุทธิ ในทางตรงกันข้ามอะตอมแมกนีเซียมนั้นสูญเสียอิเล็กตรอนสองตัวดังนั้นตอนนี้จึงมีโปรตอนมากกว่าอิเล็กตรอนและด้วยประจุบวกสุทธิ ไอออนที่มีประจุบวกและลบเหล่านี้ดึงดูดซึ่งกันและกันดังนั้นพวกมันจึงรวมตัวกันเพื่อสร้างโครงสร้างแบบโครงตาข่าย
อธิบายว่าเมื่อรวมแมกนีเซียมและออกซิเจนแล้วผลิตภัณฑ์แมกนีเซียมออกไซด์จะมีพลังงานต่ำกว่าตัวทำปฏิกิริยา พลังงานที่สูญเสียนั้นถูกปล่อยออกมาเป็นความร้อนและแสงสว่างซึ่งจะอธิบายเปลวไฟสีขาวที่สวยงามที่คุณเห็น ปริมาณความร้อนนั้นดีมากจนแมกนีเซียมสามารถทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ได้เช่นกันซึ่งโดยปกติจะไม่ทำปฏิกิริยา
สอนผู้ฟังของคุณว่าคุณสามารถรู้ได้ว่ากระบวนการนี้ปล่อยพลังงานออกมามากเพียงใดโดยแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน ความร้อนและพลังงานวัดเป็นหน่วยเรียกว่าจูลส์โดยที่กิโลจูลเป็นหนึ่งพันจูล แมกนีเซียมที่ระเหยกลายเป็นไอจะใช้เวลาประมาณ 148 kJ / โมลซึ่งมีโมลคือ 6.022 x 10 ^ 23 อะตอมหรืออนุภาค เนื่องจากปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับแมกนีเซียมสองอะตอมสำหรับโมเลกุลออกซิเจน O2 ทุกตัวให้คูณตัวเลขนี้ด้วย 2 เพื่อให้ได้ 296 kJ หมดอายุ การทำให้ไอออนของแมกนีเซียมมีค่าเพิ่มขึ้น 4374 kJ ในขณะที่การแตกตัวของ O2 ออกเป็นอะตอมแต่ละอันจะใช้เวลา 448 kJ การเพิ่มอิเลคตรอนในออกซิเจนต้องใช้เวลา 1404 kJ การเพิ่มตัวเลขทั้งหมดเหล่านี้จะช่วยให้คุณใช้ 6522 kJ ทั้งหมดนี้ได้รับการกู้คืนอย่างไรก็ตามโดยพลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อไอออนของแมกนีเซียมและออกซิเจนรวมกันเป็นโครงสร้างของตาข่าย: 3850 kJ ต่อโมลหรือ 7700 kJ สำหรับโมลของ MgO ที่เกิดจากปฏิกิริยาทั้งสอง ผลสุทธิก็คือการก่อตัวของแมกนีเซียมออกไซด์ปล่อย 1206 kJ สำหรับโมลของผลิตภัณฑ์สองตัวเกิดขึ้นหรือ 603 kJ ต่อโมล
การคำนวณนี้ไม่ได้บอกสิ่งที่เกิดขึ้นจริงแน่นอน กลไกที่แท้จริงของปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับการชนกันระหว่างอะตอม แต่มันจะช่วยให้คุณเข้าใจว่าพลังงานที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการนี้มาจากไหน การถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากแมกนีเซียมไปยังออกซิเจนตามด้วยการก่อตัวของพันธะไอออนิกระหว่างไอออนทั้งสองจะปล่อยพลังงานจำนวนมาก ปฏิกิริยานั้นเกี่ยวข้องกับขั้นตอนบางอย่างที่ต้องใช้พลังงานแน่นอนซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมคุณต้องจัดหาความร้อนหรือจุดประกายจากที่มีน้ำหนักเบาเพื่อเริ่มต้นมัน เมื่อคุณทำเช่นนั้นมันจะปล่อยความร้อนมากจนปฏิกิริยายังคงดำเนินต่อไปโดยไม่มีการแทรกแซงใด ๆ เพิ่มเติม