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원소 마그네슘이 공기 중에서 연소하면 산소와 결합하여 산화 마그네슘 또는 MgO라는 이온 성 화합물을 형성합니다. 마그네슘은 또한 질소와 결합하여 질화 마그네슘, Mg3N2를 형성 할 수 있고 이산화탄소와도 반응 할 수있다. 반응이 활발하고 화염이 화사한 흰색입니다. 현재 전기 플래시 전구가 그 자리를 차지했지만, 어느 시점에서, 사진 플래시 전구에서 빛을 생성하기 위해 마그네슘을 태우는 데 사용되었습니다. 그럼에도 불구하고 여전히 인기있는 교실 데모입니다.
공기는 가스의 혼합물이라는 것을 청중에게 상기 시키십시오. 이산화탄소와 다른 가스들도 존재하지만 질소와 산소가 주요 성분이다.
가장 바깥 쪽 껍질이 가득 찼을 때, 즉 최대 전자 수를 포함 할 때 원자가 더 안정적인 경향이 있다고 설명합니다. 마그네슘은 가장 바깥 쪽 껍질에 전자가 두 개 밖에 없기 때문에이를 없애는 경향이 있습니다. 이 공정에 의해 형성된 양으로 하전 된 이온, Mg + 2 이온은 완전 외부 쉘을 갖는다. 대조적으로, 산소는 2 개의 전자를 얻는 경향이 있으며, 이는 가장 바깥 쪽 껍질을 채 웁니다.
일단 산소가 마그네슘으로부터 2 개의 전자를 얻었을 때, 그것은 양성자보다 더 많은 전자를 가지므로, 순 음전하를 가진다. 대조적으로, 마그네슘 원자는 2 개의 전자를 잃어 버렸으므로 이제는 전자보다 더 많은 양성자를 가지므로 순 양전하가된다. 이러한 양전하 및 음전하 이온은 서로 끌어 당겨져 격자 형 구조를 형성합니다.
마그네슘과 산소가 결합 될 때, 산화 마그네슘 생성물은 반응물보다 낮은 에너지를 가진다고 설명한다. 잃어버린 에너지는 열과 빛으로 방출되어 눈에 띄는 하얀 불꽃을 설명합니다. 열의 양이 너무 커서 마그네슘이 질소 및 이산화탄소와 반응 할 수 있으며 이는 대개 매우 반응이 없습니다.
이 과정에서 여러 단계로 나누어 얼마나 많은 에너지가 방출되는지 알아낼 수 있다고 청중에게 가르치십시오. 열과 에너지는 줄 (joules) 단위로 측정되며 킬로 줄은 천 줄입니다. 마그네슘을 기상으로 기화시키는 데 약 148 kJ / 몰이 걸리며, 여기서 몰은 6.022 x 10 ^ 23 원자 또는 입자이며; 반응은 모든 O2 산소 분자에 대해 2 개의 마그네슘 원자를 포함하므로,이 수치에 2를 곱하여 296kJ가 소비된다. 마그네슘 이온화에는 추가 4374kJ가 필요하지만 O2를 개별 원자로 분해하는 데는 448kJ가 걸립니다. 전자를 산소에 첨가하는 데 1404 kJ가 소요됩니다. 이 숫자를 모두 합하면 6522 kJ가 소비됩니다. 그러나이 모든 것은 마그네슘과 산소 이온이 격자 구조로 결합 될 때 방출되는 에너지에 의해 회수됩니다. 최종 결과는 산화 마그네슘의 형성이 형성된 2 몰의 생성물에 대해 1206kJ 또는 몰당 603kJ를 방출한다는 것이다.
물론이 계산은 실제로 무슨 일이 일어나고 있는지 알려주지 않습니다. 반응의 실제 메커니즘은 원자 사이의 충돌을 포함합니다. 그러나이 과정에서 방출 된 에너지의 출처를 이해하는 데 도움이됩니다. 전자를 마그네슘에서 산소로 이동시킨 다음 두 이온 사이에 이온 결합을 형성하면 많은 양의 에너지가 방출됩니다. 반응에는 물론 에너지가 필요한 몇 가지 단계가 포함되므로 라이터에서 열이나 스파크를 공급하여 킥 스타트해야합니다. 일단 그렇게 한 후에는 더 이상의 열을 방출하여 더 이상의 개입없이 반응이 계속됩니다.