Fremstilling af Magnesiumoxid - Rapport i Kemi C

Side 1

STX 1.g

Kemi rapport Rysensteen 1.C 22/1 - 2012

Reaktion mellem magnesium og dioxygen

Eksperimentet er foretaget med:

Leise Sandeman og Ferhat Gurini

Udført den 18/11 - 2011

Side 2

Kemi rapport Rysensteen 1.C 22/1 - 2012

2

Formål:

Formålet med eksperimentet var at bevise, at der bliver dannet ioner når atomer som gerne afgiver elektroner (Mg) reagerer med atomer, som gerne optager elektroner (O). Ydermere skal

2 eksperimentet bruges til at foretage mængdeberegning af reaktanterne, for at finde det teoretiske udbytte, og se om det stemmer overens med det reelle udbytte.

Teori:

Atomer er opbygget af protoner, neutroner og elektroner. Protonen er positivt ladet, neutronen er neutralt ladet og elektronens ladning er negativ. Elektronerne fordeler sig i skaller uden om atomkernen. Ædelgassernes atomer har et særligt stabilt elektronsystem, disse har alle 8 elektroner i den yderste skal, med undtagelse af helium der har 2, hvilket gør dem mere stabile. For at opnå denne stabilitet vil grundstoffer danne bindinger, og ioner vil blive dannet på en sådan måde at de opfylder oktetreglen – reglen om at der bliver opstillet elektronsystemer der svarer til ædelgassers.

Når grundstoffer danner ioner gør de det på forskellige måder. Metaller danner altid positive ioner, men da elektroner ikke kan eksistere frit, er der nødt til at være noget der kan optage de elektroner der bliver afgivet. Flere stoffer danner negative ioner, fx Cl eller O, disse kan derfor optage afgivne elektroner.

At finde massen, stofmængden og molarmassen kaldes for mængdeberegninger. Dette gøres på tre måder, eller i tre trin.

For at finde ud af stofmængden på et stof hvor man kender massen bruges formlen n=

m

M

Man skal bruge koefficienterne i det givne reaktionsskema for at finde stofmængderne der bruges eller dannes af de andre stoffer i reaktionen.

For at beregne masserne af de andre stoffer i reaktionsskemaet bruges formlen m= n*M

Side 3

Kemi rapport Rysensteen 1.C 22/1 - 2012

3

Eksperimentets materialer:

Tang

Porcelænsskål

Digel

Låg til digel

Trefod

Trådtrekant

Bunsenbrænder

Mg 0,085 g

(s)

O (Findes i luften i lokalet, da det er en af hovedbestanddelene i vores atmosfære)

2

Eksperimentets metode:

Eksperimentet blev delt op i to dele. I første del blev der udelukkende observeret.

En magnesium-strimmel på omkring 3 cm, blev klippet af en rulle. Magnesium er et metal, det har metalglans og ser lidt sølvagtigt ud. Det blev med en tang holdt ind over en bunsenbrænder.

Magnesiummet blev antændt, og der gik en kraftig brand i det. Det lyste kraftigt op i hvide farver og spruttede en smule, det så lidt ud som en stjernekaster, og blev holdt over en porcelænsskål.

Forbrændingsproduktet var hvidt, det var som aske, og kunne minde lidt om brændt papir, bare mere hvidt.

Efter dette eksperiment, blev et lignende opstillet, dog under mere kontrollerede forhold. Et stykke magnesium blev endnu en gang klippet af rullen, denne gang på omkring 5 cm, og vægten blev vejet med tre decimaler. Diglen der blev brugt til forsøget blev også vejet med tre decimaler, og derefter blev den foret med askefrit filtrerpapir. Magnesiumstrimlen blev rullet sammen og puttet ned i diglen. Diglen fik låg på, og blev sat oven på et trådnet, der lå på trefoden over bunsenbrænderen. I ca to minutter blev der varmet kraftigt på diglen, derefter blev låget fjernet, hvorefter der i endnu 8 minutter blev varmet på diglen. Efter 5 minutters afkøling blev diglen og dens indhold vejet, og derved blev det konstateret at den nu vejede mere end summen af digel og magnesium gjorde inden eksperimentet.

Det blev antaget at asken fra filtrerpapiret ikke vejede noget, da det har været en umålelig lav vægt.

Side 4

Kemi rapport Rysensteen 1.C 22/1 - 2012

4

Målresultat skema:

Stof | Vægt inden eksperiment | Vægt efter eksperiment

Magnesium / forbrændingsprodukt 0,085 g 0,146 g

Digel | 12,034 g | 12,034 g
Til sammen | 12,119 g | 12,18 g

Da massen af digel + magnesium vejes efter eksperimentet vejer det 12,18 g. Da diglen vejer

12,034 g, vejer forbrændingsproduktet:

12,18 g – 12,034 g = 0,146 g

Diskussion og konklusion:

Når Mg bliver opvarmet bliver det til en ion. Da Mg har 2 elektroner i den yderste skal, bliver det til

Mg^{2+} (magnesiumion), pga. det afgiver 2 elektroner, for at opfylde oktetreglen. O bliver ikke til O^{2-}

2 2

(peroxidion), men molekyles O deles op, og O^{2-} går i forbindelse med Mg^{2+}, og når disse går

2 samme dannes saltet MgO, som er et stabilt stof (Det har hverken en positiv eller negativ ladning).

Inden eksperimentet blev startet havde magnesium massen 0,085 g, efter forbrændingen havde produktet massen 0,146 g. Dette er pga. der er sket en reaktion imellem magnesium og dioxygen som er i luften omkring os. Reaktionen der er sket er altså

Mg + O 🡪MgO

(s) 2(g) (s)

Denne reaktion er ikke afstemt, og det gøres således:

2 Mg + O 🡪 2 MgO

(s) 2(g) (s)

Ud fra dette er det interessant at finde ud af, hvor stort et udbytte jeg har fået af reaktionen. Derfor laves der mængdeberegninger for at finde ud at hvor meget MgO, man teoretisk ville få ved en reaktion med 0,085 g magnesium, og hvor meget O

2

, der skal bruges til reaktionen.

2 Mg + O 🡪 2 MgO

2 m 0,085 g 0,0544 g 0,1411 g

M 24,31 g/mol 32 g/mol 40,31 g/mol

n 0,0035 mol 0,0017 mol 0,0035 mol

Side 5

Kemi rapport Rysensteen 1.C 22/1 - 2012

5

Reaktionsskemaet fra før indsættes, og først skrives den målte masse af magnesium, og molarmassen findes i det periodiske system. Ud fra dette udregnes resten af værdierne.

Forkortelserne står for:

m = Masse (af stoffet)
M= Molarmase
n = Stofmængde = Mol

Formlerne der bruges:

n= m/M
m =M*n

En anden vigtig ting er koefficienterne, disse angiver forholdet mellem de stofmængder som omsættes. Mg har koefficienten 2, O

2 har koefficienten 1, og MgO har koefficienten 2. Dette skal bruges når O og MgO masse og stofmængde skal udregnes.

2

Beregninger:

Magnesium (Mg)

m= målt masse = 0,085 g
M= 24,31g/mol
n= m/M = 0,085g / 24,31g/mol = 0,0035 mol

Der er altså 0,0035 mol magnesium. Ud fra forholdet mellem koefficienterne af O og Mg udregnes

2 stofmængden af O.

2

Forhold imellem koefficienter = ½

Dioxygen (O)

2

n = 0,0035/2 = 0,0017
M=16 g *2=32 g
(Massen af O * 2)
m =M*n =32 g/mol * 0,0017 mol = 0,0544 g

Side 6

Kemi rapport Rysensteen 1.C 22/1 - 2012

6

Magnesiumoxid (MgO)

MgO har samme koefficient som Mg, og derfor samme mol.

M=24,31g + 16g = 40,31 g
Dette er massen af Mg + massen af O, da MgO, jo består af Mg + O
m = 40,31 g/mol * 0,0035 mol = 0,1411 g

Da det teoretiske udbytte nu er udregnet kan det sættes i forhold til resultatet af eksperimentet, og derved kan udbyttet i procent udregnes.

0,146

0,1411

* 100% = 103,47%

Udbyttet er altså mere end 100%, hvilket selvfølgelig er umuligt, det ville blive uddybet længere nede. Men da resultatet er så højt har det været et godt forsøg, med et højt udbytte.

At udbyttet er på mere end 100% er ikke muligt. Derfor må der være sket en eller flere fejl i eksperimentet. Dette kaldes fejlkilder, og kan fx være menneskelige fejl. Måske tallet på vægten blevet aflæst forkert på et tidspunkt, men dette er dog mindre sandsynligt.

Det kan være at diglens låg på et tidspunkt er blevet løftet, og der er kommet noget skidt ned i diglen. Mulighederne er mange, men noget er i hvert fald gået galt.

Selvom resultatet ikke præcis levede op til forventningerne, var det i den rigtige retning, da det forventedes at det ville veje mere efter eksperimentet end inden. Dette var forventningen pga. Mg kan oxydere, gå i forbindelse med den oxygen der er i luften. Der blev altså dannet ioner, og disse gik i forbindelse med hinanden, og på den måde blev der dannet et salt. Derfor er formålet med

                                                 2+    2-
eksperimentet nået, da formålet var at påvise ioner, og da Mg og O begge er ioner, og reagerede

og blev til produktet MgO, er eksperimentet vellykket, selvom det ikke lykkedes at få de helt korrekte resultater.

Side 7

Kemi rapport Rysensteen 1.C 22/1 - 2012

7

Perspektivering:

Nu er det vist hvordan man laver stoffet magnesiumoxid, man kan man bruge det til noget?

Magnesiumoxid har rigtig mange anvendelser, i gamle dage blev det brugt som blitz i kammeraer, da det jo kan lyse kraftigt op, som det blev vist i den første del af forsøget.

Den lysende effekt er også brugt i fyrværkeri, og bruges fx i stjernekastere. Dette er dog en kemikalieblanding, så det består ikke udelukkende af MgO.

Magnesiumoxid har et rigtig højt smeltepunkt, og derfor er det udgør det hovedbestanddelen i ildfaste sten til ovnen.

Magnesiumoxid er basisk, og derfor kan det neutraliserer en del af mavens meget sure indhold.

Derfor kan magnesiumoxid bruges imod for meget mavesyre, som man har ved halsbrand, eller mange sure opstød.

Magnesiumoxid har rigtig mange anvendelsesmetoder, og bruges i mange forskellige sammenhænge.