Cómo explicar lo que sucede cuando quemamos metal de magnesio

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Cuando se quema magnesio elemental en el aire, se combina con el oxígeno para formar un compuesto iónico denominado óxido de magnesio o MgO. El magnesio también puede combinarse con nitrógeno para formar nitruro de magnesio, Mg3N2, y puede reaccionar con el dióxido de carbono también. La reacción es intensa y la llama resultante es un blanco brillante. En algún momento, el magnesio ardiente se utilizó para generar la luz en los flashes de fotografía, aunque hoy en día los flashes eléctricos han tomado su lugar. No obstante, sigue siendo una popular demostración para el aula.

Cómo explicar lo que sucede cuando quemamos metal de magnesio en cinco pasos

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Recuerda a tu audiencia que el aire es una mezcla de gases y que el nitrógeno y el oxígeno son los principales componentes, a pesar de que el dióxido de carbono y otros gases están presentes también.

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Explica que los átomos tienden a ser más estables cuando su capa externa está completa, es decir, que contiene su número máximo de electrones. El magnesio tiene sólo dos electrones en su capa externa, por lo que tiende a perderlos, el ion de carga positiva formado por este proceso, el ion Mg +2, tiene una capa externa completa. El oxígeno, por el contrario, tiende a ganar dos electrones para completar su capa externa.

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Señala que el oxígeno, una vez que ha ganado dos electrones del magnesio, tiene más electrones que protones, por lo que tiene una carga negativa neta. El átomo de magnesio, por el contrario, ha perdido dos electrones, por lo que ahora tiene más protones que electrones y, por lo tanto, una carga neta positiva. Estos iones cargados positiva y negativamente se atraen mutuamente, de modo que se unen para formar una estructura de tipo reticular.

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Explica que cuando el magnesio y el oxígeno se combinan, el producto, óxido de magnesio, tiene menor energía que los reactivos. La energía perdida es emitida en forma de calor y luz, lo que explica la llama blanca y brillante que se ve. El calor es tan grande que el magnesio puede reaccionar con el nitrógeno y el dióxido de carbono, así, que son ambos generalmente no reactivos.

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Enseña a tu audiencia que puedes determinar la cantidad de energía liberada por este proceso dividiéndolo en varios pasos. El calor y la energía se miden en unidades llamadas julios, donde un kilojulio equivale a mil julios. Vaporizar magnesio a la fase gaseosa toma unos 148 kJ / mol, un mol equivale a 6.022 x 10 ^ 23 átomos o partículas, ya que la reacción consiste en dos átomos de magnesio por cada molécula de oxígeno O2, multiplica esta cifra por 2 para obtener 296 kJ. Ionizar el magnesio requiere un adicional de 4.374 kJ, mientras que romper el O2 en átomos individuales requiere 448 kJ. Añadir electrones al oxígeno toma 1404 kJ. Sumar todas estas cifras te da 6522 kJ gastados. Todo esto se recupera, sin embargo, por la energía liberada cuando los iones de magnesio y oxígeno se combinan en la estructura reticular: 3850 kJ por mol o kJ 7700 KJ por dos moles de MgO producidos por la reacción. El resultado neto es que la formación de óxido de magnesio libera 1206 kJ por dos moles de producto formado o 603 kJ por mol.

Este cálculo no te dice lo que realmente está pasando, por supuesto, el mecanismo real de la reacción implica colisiones entre los átomos. Pero ayuda a entender de donde proviene la energía liberada por este proceso. La transferencia de electrones del magnesio al oxígeno, seguida por la formación de enlaces iónicos entre los dos iones, libera una gran cantidad de energía. La reacción involucra algunos pasos que requieren energía, por supuesto, razón por la cual necesitas suministrar calor o una chispa de un encendedor para que ponerla en marcha. Una vez que hayas hecho esto, se libera tanto calor que la reacción continúa sin ninguna otra intervención.