Cuando el magnesio elemental arde en el aire, se combina con el oxígeno para formar un compuesto iónico llamado óxido de magnesio o MgO. El magnesio también se puede combinar con nitrógeno para formar nitruro de magnesio, Mg3N2, y también puede reaccionar con dióxido de carbono. La reacción es vigorosa y la llama resultante es de color blanco brillante. En un momento, la quema de magnesio se utilizó para generar luz en los flashes de fotografía, aunque hoy en día los flashes eléctricos han tomado su lugar. Sin embargo, sigue siendo una demostración popular en el aula.
Recuérdele a su audiencia que el aire es una mezcla de gases; el nitrógeno y el oxígeno son los principales componentes, aunque también están presentes el dióxido de carbono y otros gases.
Explique que los átomos tienden a ser más estables cuando su capa más externa está llena, es decir, contiene su número máximo de electrones. El magnesio tiene solo dos electrones en su capa más externa, por lo que tiende a darlos; 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, que llenan su capa más externa.
Señale que una vez que el oxígeno ha ganado dos electrones del magnesio, tiene más electrones que protones, por lo que tiene una carga neta negativa . 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 positivamente y negativamente cargados se atraen entre sí, por lo que se unen para formar una estructura tipo celosía.
Explique que cuando se combinan el magnesio y el oxígeno, el producto, óxido de magnesio, tiene una energía menor que la reactantes. La energía perdida se emite como calor y luz, lo que explica la brillante llama blanca que se ve. La cantidad de calor es tan alta que el magnesio también puede reaccionar con nitrógeno y dióxido de carbono, que generalmente son muy poco reactivos.
Enséñele a su audiencia que puede calcular cuánta energía libera este proceso mediante dividiéndolo en varios pasos. El calor y la energía se miden en unidades llamadas joules, donde un kilojulio es de mil joules. La vaporización del magnesio a la fase gaseosa toma aproximadamente 148 kJ /mol, donde un mol es 6.022 x 10 ^ 23 átomos o partículas; dado que la reacción involucra dos átomos de magnesio por cada molécula de oxígeno de O2, multiplique esta cifra por 2 para obtener 296 kJ gastados. Ionizar el magnesio toma 4374 kJ adicionales, mientras que dividir el O2 en átomos individuales toma 448 kJ. Agregar los electrones al oxígeno requiere 1404 kJ. Sumar todos estos números le da 6522 kJ gastados. Sin embargo, todo esto se recupera gracias a la energía liberada cuando los iones de magnesio y oxígeno se combinan en la estructura reticular: 3850 kJ por mol o 7700 kJ para los 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 formados o 603 kJ por mol.
Este cálculo no te dice lo que está sucediendo realmente, por supuesto; el mecanismo real de la reacción implica colisiones entre átomos. Pero te ayuda a entender de dónde proviene la energía liberada por este proceso. La transferencia de electrones del magnesio al oxígeno, seguida de la formación de enlaces iónicos entre los dos iones, libera una gran cantidad de energía. La reacción implica algunos pasos que requieren energía, por supuesto, por lo que necesita suministrar calor o una chispa de un encendedor para iniciarlo. Una vez que lo haya hecho, libera tanto calor que la reacción continúa sin más intervención.
Consejo
Si está planeando una demostración en el aula, recuerde que la quema de magnesio es potencialmente peligrosa. ; esta es una reacción de alto calor, y el uso de un extintor de dióxido de carbono o agua en un incendio de magnesio lo empeorará.
