Горение магния в воздухе уравнение реакции

Уравнения реакций гидрида кальция. Горение магния

Гидрид кальция

Задача 1012.
Записать уравнения реакций взаимодействия гидрида кальция: а) с кислородом; б) с водой.
Решение:
а) СаН 2 + О 2 = СаО + Н 2 О
В данной реакции гидрид кальция проявляет свойства восстановителя, происходит увеличение степени окисления водорода от -1 до +1, кислород – проявляет свойства окислителя, уменьшая свою степень окисления от 0 до -2.

б) Гидрид кальция бурно реагирует с водой (гидролизуется) с выделением водорода:

Ответ: Данная реакция используется в лабораториях для получения водорода.

Горение магния

Задача 1013.
Вычислить ΔG 0 реакции горения магния в диоксиде углерода. Возможно ли самопроизвольное протекание этой реакции?
Решение:
Уравнение реакции:

2Mg + CO₂ = 2MgO + C

ΔG 0 (CO 2) = -394,6 кДж/моль; ΔG о (MgO) = -569,6 кДж/оль. Стандартные энергии Гиббса образования простых веществ принято считать равными нулю.

ΔG 0 = 2 ΔG 0 (MgO) — ΔG 0 (CO₂) = 2(-569,6) – (-394,6) = -744,6 кДж.

Задача 1014.
Какие продукты образуются при горении магния на воздухе? Написать уравнения реакций их взаимодействия с водой.
Решение:
а) При горении магния на воздухе образуются оксид магния и нитрид магния:

б) Реакции взаимодействия оксида магния и нитрида магния с водой (реакции гидролиза):

Оксид магния с водой даёт гидроксид магния:

При соприкосновении с водой гидрид магния полностью гидролизуется с образованием гидроксида магния и аммиака:

Магний, уравнение реакции его горения

Какие химические процессы протекают при горении магния

Из этой статьи вы узнаете, что такое магний, и увидите настоящее химическое чудо — горение магния в воде!

В XVII веке в английском городке Эпсом из минерального источника было выделено горьковатое вещество, которое обладало слабительным действием. Этим веществом оказался кристаллогидрат сульфата магния или Mg­SO₄∙7H₂O. Из-за специфического вкуса аптекари окрестили это соединение «горькой солью». В 1808 году английский химик Гемфри Дэви с помощью магнезии и ртути получил амальгаму двенадцатого элемента. Одиннадцать лет спустя французский химик Антуан Бюсси получил рассматриваемое вещество с помощью хлорида магния и калия, восстановив магний.

Магний — один из самых распространенных элементов в земной коре. Больше всего соединений магния находится в морской воде. Этот элемент играет важную роль в жизни человека, животных и растений.

Как металл, магний не используют в чистом виде — только в сплавах (например, с титаном). Магний позволяет создавать сверхлегкие сплавы.

Физические свойства магния

Магний представляет собой легкий и пластичный металл серебристо-светлого цвета c характерным металлическим блеском.

Магний окисляется воздухом, на его поверхности образуется достаточно прочная пленка MgO, которая защищает металл от коррозии.

Температура плавления серебристого метала составляет 650 °C, а кипения — 1091 °C.

Химические свойства магния

Этот металл покрыт защитной оксидной пленкой. Если ее разрушить, магний быстро окислится на воздухе. Под температурным воздействием металл активно взаимодействует с галогенами и многими неметаллами. Магний реагирует с горячей водой, образуя гидроксид магния в виде осадка:

Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂

Если на газовой горелке в специальной химической ложке поджечь порошок магния, а затем опустить его в воду, порошок начнет гореть интенсивнее.

Вот как это происходит:

Из-за интенсивно-выделяющегося водорода горение будет сопровождаться ослепительными вспышками. При этом образуется оксид магния, а затем его гидроксид.

Магний относится к активным металлам, а потому бурно взаимодействует с кислотами. Однако это происходит не так бурно, как в случае с щелочным металлом калием, то есть реакция проходит без воспламенения. Зато с характерным шипением активно выделяются пузырьки водорода. И хотя пузырьки водорода поднимают металл, он не настолько легкий, чтобы оставаться на плаву.

Уравнение реакции магния и соляной кислоты:

Mg + 2HCl = Mg­Cl₂ +H₂

При температуре выше 600 °C магний воспламеняется на воздухе, испуская при этом крайне яркий свет практически во всем спектре, подобно Солнцу.

Внимание! Не пытайтесь повторить эти опыты самостоятельно!

Такая ослепительная вспышка может травмировать глаза: можно получить ожог сетчатки, а в худшем случае — потерять зрение. Поэтому подобный опыт относится не только к самым красивым, но и к самым опасным. Не рекомендуется проводить этот опыт без специальных защитных темных очков. Здесь вы найдте эксперимент с горением магния, который можно безопасно проводить дома.

В процессе реакции образуются белый порошок оксида магния (его еще называют магнезией), а также нитрид магния. Уравнения горения:

Магний продолжает гореть как в воде, так и в атмосфере углекислого газа, поэтому потушить такой огонь довольно сложно. Тушение водой только усугубляет ситуацию, так как начинает выделяться водород, который также воспламеняется.

12-й элемент очень похож на щелочной металл литий. Например, он также взаимодействует с азотом, образуя нитрид:

Также, подобно литию, нитрид магния можно легко разложить с помощью воды:

Mg — Магний

МАГНИЙ (лат. Magnesium), Mg (читается «магний»), химический элемент IIА группы третьего периода периодической системы Менделеева, атомный номер 12, атомная масса 24,305. Природный магний состоит из трех стабильных нуклидов: 24 Mg (78,60% по массе), 25 Mg (10,11%) и 26 Mg (11,29%). Электронная конфигурация нейтрального атома 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 , согласно которой магний в стабильных соединениях двухвалентен (степень окисления +2). Простое вещество магний — легкий, серебристо-белый блестящий металл.

Физические и химические свойства: металлический магний обладает гексагональной кристаллической решеткой. Температура плавления 650°C, температура кипения 1105°C, плотность 1,74 г/см 3 (магний — очень легкий металл, легче только кальций и щелочные металлы). Стандартный электродный потенциал магния Mg/Mg 2+ равен –2,37В. В ряду стандартных потенциалов он расположен за натрием перед алюминием.

Поверхность магния покрыта плотной пленкой оксида MgO, при обычных условиях надежно защищающей металл от дальнейшего разрушения. Только при нагревании металла до температуры выше примерно 600°C он загорается на воздухе. Горит магний с испусканием яркого света, по спектральному составу близкого к солнечному. Поэтому раньше фотографы при недостаточной освещенности проводили съемку в свете горящей ленты магния. При горении магния на воздухе образуется рыхлый белый порошок оксида магния MgO:

Одновременно с оксидом образуется и нитрид магния Mg₃N₂:

C холодной водой магний не реагирует (или, точнее, реагирует, но крайне медленно), а с горячей водой он вступает во взаимодействие, причем образуется рыхлый белый осадок гидроксида магния Mg(OH)₂:

Если ленту магния поджечь и опустить в стакан с водой, то горение металла продолжается. При этом выделяющийся при взаимодействии магния с водой водород немедленно загорается на воздухе. Горение магния продолжается и в атмосфере углекислого газа:

2Mg + CO₂ = 2MgO + C.

Способность магния гореть как в воде, так и в атмосфере углекислого газа существенно усложняет тушение пожаров, при которых горят конструкции из магния или его сплавов.

Оксид магния MgO представляет собой белый рыхлый порошок, не реагирующий с водой. Раньше его называли жженой магнезией или просто магнезией. Этот оксид обладает основными свойствами, он реагирует с различными кислотами, например:

Отвечающее этому оксиду основание Mg(OH)₂ — средней силы, но в воде практически нерастворимо. Его можно получить, например, добавляя щелочь к раствору какой-либо соли магния:

Так как оксид магния MgO при взаимодействии с водой щелочей не образует, а основание магния Mg(OH)₂ щелочными свойствами не обладает, магний, в отличие от своих «согруппников» — кальция, стронция и бария, не относится к числу щелочноземельных металлов.

Металлический магний при комнатной температуре реагирует с галогенами, например, с бромом:

При нагревании магний вступает во взаимодействие с серой, давая сульфид магния:

Если в инертной атмосфере прокаливать смесь магния и кокса, то образуется карбид магния состава Mg₂C₃ (следует отметить, что ближайший сосед магния по группе — кальций — в аналогичных условиях образует карбид состава СаС₂). При разложении карбида магния водой образуется гомолог ацетилена — пропин С₃Н₄:

Поэтому Mg₂C₃ можно назвать пропиленидом магния.

В поведении магния есть черты сходства с поведением щелочного металла лития (пример диагонального сходства элементов в таблице Менделеева). Так, магний, как и литий, реагирует с азотом (реакция магния с азотом протекает при нагревании), в результате образуется нитрид магния:

Как и нитрид лития, нитрид магния легко разлагается водой:

Сходство с литием проявляется у магния и в том, что его карбонат MgCO₃ и фосфат Mg₃(PO₄)₂ в воде плохо растворимы, как и соответствующие соли лития.

С кальцием магний сближает то, что присутствие в воде растворимых гидрокарбонатов этих элементов обусловливает жесткость воды. Как и в случае гидрокарбоната кальция, жесткость, вызванная гидрокарбонатом магния Mg(HCO₃)₂, — временная. При кипячении гидрокарбонат магния Mg(HCO₃)₂ разлагается и в осадок выпадает его основной карбонат — гидроксокарбонат магния (MgOH)₂CO₃:

Практическое применение до сих пор имеет перхлорат магния Mg(ClO₄)₂, энергично взаимодействующий с парами воды, хорошо осушающий воздух или другой газ, проходящий через его слой. При этом образуется прочный кристаллогидрат Mg(ClO₄)₂·6Н₂О. Это вещество можно вновь обезводить, нагревая в вакууме при температуре около 300°C. За свойства осушителя перхлорат магния получил название «ангидрон».

Большое значение в органической химии имеют магнийорганические соединения, содержащие связь Mg—C. Особенно важную роль среди них играет так называемый реактив Гриньяра — соединения магния общей формулы RMgHal, где R — органический радикал, а Hal = Cl, Br или I. Эти соединения образуются в эфирных растворах при взаимодействии магния и соответствующего органического галоида RHal и используются для самых разнообразных синтезов.

История открытия: соединения магния были известны человеку с давних пор. Латинское название элемента происходит от названия древнего города Магнезия в Малой Азии, в окрестностях которого имеются залежи минерала магнезита. Металлический магний впервые получил в 1808 английский химик Г. Дэви. Как и в случае других активных металлов — натрия, калия, кальция, для получения металлического магния Дэви использовал электролиз. Электролизу он подвергал увлажненную смесь белой магнезии (в ее состав, судя по всему, входили оксид магния MgO и гидроксид магния Mg(OH)₂) и оксида ртути HgO. В результате Дэви получил амальгаму — сплав нового металла с ртутью. После отгонки ртути остался порошок нового металла, который Дэви назвал магнием.

Магний Дэви был довольно грязным, чистый металлический магний получен впервые в 1828 французским химиком А. Бюсси.

Нахождение в природе: магний — один из десяти наиболее распространенных элементов земной коры (8-е место). В ней содержится 2,35% магния по массе. Из-за высокой химической активности в свободном виде магний не встречается, а входит в состав множества минералов — силикатов, алюмосиликатов, карбонатов, хлоридов, сульфатов и др. Так, магний содержат широко распространенные силикаты оливин (Mg,Fe)₂[SiO₄] и серпентин Mg₆(OH)₈[Si₄O₁₀]. Важное практическое значение имеют такие магнийсодержащие минералы, как асбест, магнезит, доломит MgCO₃·CaCO₃, бишофит MgCl₂·6H₂O, карналлит KCl·MgCl₂·6H₂O, эпсомит MgSO₄·7H₂O, каинит KCl·MgSO₄·3H₂O, астраханит Na₂SO₄·MgSO₄·4H₂O и др. Магний содержится в морской воде (4% Mg в сухом остатке), в природных рассолах, во многих подземных водах.

Получение: обычный промышленный метод получения металлического магния — это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl₂, натрия NaCl и калия KCl. В этом расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:

Расплавленный металл периодически отбирают из электролизной ванны, а в нее добавляют новые порции магнийсодержащего сырья. Так как полученный таким способом магний содержит сравнительно много — около 0,1% примесей, при необходимости «сырой» магний подвергают дополнительной очистке. С этой целью используют электролитическое рафинирование, переплавку в вакууме с использованием специальных добавок — флюсов, которые «отнимают» примеси от магния, или перегонку (сублимацию) металла в вакууме. Чистота рафинированного магния достигает 99,999% и выше.

Разработан и другой способ получения магния — термический. В этом случае для восстановления оксида магния при высокой температуре используют кокс:

или кремний. Применение кремния позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO₃·MgCO₃, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции:

2MgO + 2CaO + Si = Ca₂SiO₄ + 2Mg.

Преимущество термического способа состоит в том, что он позволяет получать магний более высокой чистоты. Для получения магния используют не только минеральное сырье, но и морскую воду.

Применение: основная часть добываемого магния используется для получения различных легких магниевых сплавов. В состав этих сплавов, кроме магния, входят, как правило, алюминий, цинк, цирконий. Такие сплавы достаточно прочны и находят применение в самолетостроении, приборостроении и для других целей.

Высокая химическая активность металлического магния позволяет использовать его при магниетермическом получении таких металлов, как титан, цирконий, ванадий, уран и др. При этом магний реагирует с оксидом или фторидом получаемого металла, например:

2Mg + TiO₂ = 2MgO + Ti.

Широкое применение находят многие соединения магния, особенно его оксид, карбонат и сульфат.

Биологическая роль: магний — биогенный элемент, постоянно присутствующий в тканях всех организмов. Он входит в состав молекулы зеленого пигмента растений — хлорофилла, участвует в минеральном обмене, активирует ферментные процессы в организме, повышает засухоустойчивость растений. С участием ионов Mg + осуществляется биолюминесценция и ряд других биологических процессов. Широкое практическое применение находят магниевые удобрения — доломитовая мука, жженая магнезия и др.

В организм животных и человека магний поступает с пищей. Суточная потребность человека в магнии — 0,3-0,5 г. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится около 19 г магния. Нарушения обмена магния приводят к различным заболеваниям. В медицине применяют препараты магния — его сульфат, карбонат, жженую магнезию.