Плотность магния
Плотность магния и другие его физические свойства
По сравнению с щелочными металлами магний обладает большей плотностью, твердостью, характеризуются более высокой температурой плавления (табл. 1).
Рис. 1. Магний. Внешний вид.
Все это свидетельствует о том, что металлическая связь в кристалле магния оказывается существенно прочнее, чем в щелочных металлах. В ее образовании участвуют оба валентных электрона, а уменьшение атомного радиуса приводит к более прочному перекрыванию орбиталей.
Таблица 1. Физические свойства и плотность магния.
Плотность, кг/м3 |
1738 |
Температура плавления, oС |
650 |
Температура кипения, oС |
1090 |
Энергия ионизации атома, эВ |
7,65 |
Относительная электроотрицательность |
1,31 |
Радиус атома, нм |
0,160 |
Стандартная энтальпия диссоциации молекул при 25oС, кДж/моль |
150,2 |
На воздухе магний мало изменяется, так как быстро покрывается тонким слоем оксида, защищающего его от дальнейшего окисления.
Распространенность магния в природе
Из всех щелочноземельных металлов магний наиболее широко распространен в природе (1,4 мас.%). Магний входит в состав минералов, наиболее важными из которых являются доломит (CaCO3×MgCO3), магнезит (MgCO3), оливин ((Mg, Fe)2SiO4) и карналлит (KCl×MgCl2×6Н2O). В форме растворимых солей магний содержится в морских (сообщает ей горький вкус) и грунтовых водах.
Краткое описание химических свойств и плотность магния
Подобно щелочным металлам, магний на воздухе покрывается пленкой оксида и карбоната, однако этот процесс несколько более длительный и он достаточно долго сохраняет металлический блеск. При комнатной температуре магний устойчив к действию кислорода и воды благодаря наличию тончайшей оксидной пленки.
На воздухе магний воспламеняет при температуре около 650oС. При его сгорании наряду с оксидом состава MgO образуется нитрид Mg3N2. При нагревании реагирует с галогенами, серой, азотом и фосфором.
Mg + H2 = MgH2;
2Mg + O2 = 2MgO;
3Mg + N2 = Mg3N2;
Mg + Cl2 = MgCl2.
Если нагревать магний в атмосфере водорода при высоком давлении, то можно наблюдать образование солеподобного гидрида полимерного строения (MgH2)x – серого порошка, легко взаимодействующего с водой.
Взаимодействие магния с углеродом в основном приводит к образованию карбида состава MgC2, содержащего ион [C≡C]2-, хотя известен и карбид Mg2C3 с анионом состава [C=C=C]4-, образующийся при нагревании магния с пентаном при 650-700oС.
Магний реагирует с горячей водой и водяным паром:
Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2
а с растворами солей аммония – даже при комнатной температуре:
Mg + 2NH4Cl + 2H2O = MgCl2 + 2NH3×Н2O + H2.
Он легко растворяется в кислотах-неокислителях, однако не реагирует с плавиковой кислотой из-за нерастворимости MgF2.
Примеры решения задач
Задание | Вычислите плотность по метану смеси, состоящей из 15 л гелия и 35 л неона. Рассчитайте объемные доли газов в смеси. |
Решение | Найдем объемные доли веществ в смеси:
j = Vgas / Vmixture_gas; j (He) = V(He) / Vmixture_gas; j (He) = 15 / (15 + 35) = 15 / 50 = 0,3. j (Ne) = V(Ne) / Vmixture_gas; j (Ne) = 35 / (15 + 35) = 35 / 50 = 0,7. Объемные доли газов будут совпадать с молярными, т.е. с долями количеств веществ, это следствие из закона Авогадро. Найдем условную молекулярную массу смеси: Mrconditional (mixture) = j (He) ×Mr(He) + j (Ne) ×Mr(Ne); Mrconditional (mixture) = 0,3×4 + 0,7×20 = 1,2 + 14 = 15,2. Найдем относительную плотность смеси по метану: DCH4(mixture) = Mrconditional (mixture) / Mr(CH4); DCH4(mixture) = 15,2 / 16 = 0,95. |
Ответ | Относительная плотность смеси неона и гелия по метану равна 0,95. |
Задание | Определите плотность по водороду смеси азота и оксида углерода (II), если объем первого газа в смеси равен 150 л, а второго – 350 л. |
Решение | Найдем объемные доли веществ в смеси:
j = Vgas / Vmixture_gas; j (N2) = V(N2) / Vmixture_gas; j (N2) = 150 / (150 + 350) = 150 / 500 = 0,3. j (CO) = V(CO) / Vmixture_gas; j (CO) = 350 / (150 + 350) = 350 / 500 = 0,7. Объемные доли газов будут совпадать с молярными, т.е. с долями количеств веществ, это следствие из закона Авогадро. Найдем условную молекулярную массу смеси: Mrconditional (mixture) = j (N2) ×Mr(N2) + j (CO) ×Mr(CO); Mrconditional (mixture) = 0,3 ×28 + 0,7 ×28 = 8,4 + 19,6 = 28. Найдем относительную плотность смеси по метану: DH2(mixture) = Mrconditional (mixture) / Mr(H2); DH2(mixture) = 28 / 2 = 14. |
Ответ | Относительная плотность смеси газов азота и оксида углерода (II) по водороду равна 14. |