원소 마그네슘이 공기 중에 화상을 입을 때 산소와 결합하여 산화 마그네슘 또는 MGO라는 이온 성 화합물을 형성합니다. 마그네슘은 또한 질소와 결합하여 질화 마그네슘, MG3N2를 형성 할 수 있으며 이산화탄소와 반응 할 수도 있습니다. 반응은 활발하고 결과적인 불꽃은 화려한 흰색입니다. 어느 시점에서, 불에 타는 마그네슘은 사진 플래시 홀에서 빛을 생성하는 데 사용되었지만, 오늘날 전기 플래시 홀브는 그 자리를 차지했습니다. 그럼에도 불구하고 인기있는 교실 시연으로 남아 있습니다.
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교실 시연을 계획하고 있다면 마그네슘을 태우는 것이 잠재적으로 위험하다는 것을 기억하십시오. 이것은 고열 반응이며, 마그네슘 화재에 이산화탄소 또는 물 소화기를 사용하면 실제로 훨씬 악화 될 것입니다.
공기가 가스의 혼합임을 청중에게 상기시켜줍니다. 이산화탄소와 다른 가스도 존재하지만 질소와 산소는 주요 성분입니다.
최대 쉘이 가득 차면 원자가 더 안정적 인 경향이 있다고 설명합니다. 즉, 최대 전자 수가 포함되어 있습니다. 마그네슘에는 가장 바깥 쪽 껍질에 전자가 2 개 밖에 없으므로이를 포기하는 경향이 있습니다. 이 과정에 의해 형성된 양으로 하전 된 이온 인 Mg+2 이온은 전체 외부 쉘을 갖는다. 대조적으로 산소는 두 개의 전자를 얻는 경향이 있으며, 가장 바깥 쪽 껍질을 채 웁니다.
일단 산소가 마그네슘으로부터 2 개의 전자를 얻었을 때, 그것은 양성자보다 전자가 더 많으므로 순 음전하가 있습니다. 대조적으로, 마그네슘 원자는 2 개의 전자를 잃어 버렸으므로 이제 전자보다 더 많은 양성자가있어 순 양전하입니다. 이 긍정적이고 부정적인 하전 된 이온이 서로 끌리므로 격자형 구조를 형성하기 위해 함께 모입니다.
마그네슘과 산소가 결합 될 때 산화 마그네슘은 반응물보다 에너지가 낮습니다. 손실 된 에너지는 열과 빛으로 방출되어 보이는 화려한 흰색 불꽃을 설명합니다. 열의 양은 너무 커서 마그네슘이 질소 및 이산화탄소와도 반응 할 수 있는데, 이는 일반적으로 매우 반응하지 않습니다.
이 과정에서 여러 단계로 나누어서이 과정에서 얼마나 많은 에너지가 방출되는지 파악할 수 있다고 청중에게 가르치십시오. 열과 에너지는 킬로 줄이 1 천 줄인 줄레 (Joules)라고 불리는 단위로 측정됩니다. 기체 상으로의 기화 마그네슘은 약 148 kJ / 몰을 걸으며, 여기서 두더지는 6.022 x 10^23 원자 또는 입자입니다. 반응은 모든 O2 산소 분자에 대해 2 개의 마그네슘 원자를 포함하기 때문에이 그림에 2를 곱하여 296 kJ가 소비됩니다. 마그네슘 이온화는 추가로 4374 kJ를 차지하며 O2를 개별 원자로 분해하는 데 448 kJ가 걸립니다. 산소에 전자를 첨가하려면 1404 kJ가 걸립니다. 이 숫자를 모두 추가하면 6522 KJ가 소비됩니다. 그러나,이 모든 것은 마그네슘과 산소 이온이 격자 구조로 결합 될 때 방출 된 에너지에 의해 회복된다 :두더지 당 3850 kJ 또는 반응에 의해 생성 된 두 몰의 MGO에 대해 7700 kJ. 순 결과는 산화 마그네슘의 형성이 2 몰의 생성물에 대해 1206 kJ 또는 두더지 당 603 kJ를 방출한다는 것입니다.
이 계산은 물론 실제로 무슨 일이 일어나고 있는지 알려주지 않습니다. 반응의 실제 메커니즘은 원자들 사이의 충돌을 포함한다. 그러나이 과정에서 방출되는 에너지가 어디에서 나오는지 이해하는 데 도움이됩니다. 마그네슘에서 산소로의 전자의 전달, 두 이온 사이의 이온 결합이 형성되면 많은 양의 에너지가 방출됩니다. 반응에는 에너지가 필요한 몇 가지 단계가 포함되므로 물론 가벼운 곳에서 열이나 스파크를 공급해야합니다. 그렇게 한 후에는 너무 많은 열을 방출하여 더 이상의 개입없이 반응이 계속됩니다.
