Reacció de magnesi amb nitrogen

El magnesi, a més de la seva reacció amb oxigen, és també reactiu si s’esclafa en presència de nitrogen. L’equació que reflecteix aquesta reacció és la següent: $$\text{Mg(s)} + \text{N}_2\text{(g)} \rightarrow \text{Mg}_3\text{N}_2\text{(s)}$$ a) Igualeu l’equació. b) Quants grams de nitrur de magnesi es formaran en reaccionar totalment $3,25$ g de magnesi? c) Quantes molècules de nitrogen reaccionaran amb els $3,25$ g de magnesi?

a) Igualeu l’equació

• Equació no igualada: $\text{Mg(s)} + \text{N}_2\text{(g)} \rightarrow \text{Mg}_3\text{N}_2\text{(s)}$
• Balanç d’àtoms:
• Magnesi: 3 Mg a la dreta, per tant 3 Mg a l’esquerra.
• Nitrogen: 2 N a la dreta, provinents de 1 N₂.
• Equació igualada:
  $$3\text{Mg(s)} + \text{N}_2\text{(g)} \rightarrow \text{Mg}_3\text{N}_2\text{(s)}$$

b) Quants grams de nitrur de magnesi es formaran en reaccionar totalment $3,25$ g de magnesi?

1. Mol de magnesi:

• Massa molar de Mg = 24,31 g/mol.
• Mol de Mg = $\frac{3,25}{24,31} \approx 0,1337 \, \text{mol}$.

1. Relació estequiomètrica:

• Segons l’equació, 3 mol de Mg produeixen 1 mol de Mg₃N₂.
• Mol de Mg₃N₂ = $\frac{0,1337}{3} \approx 0,0446 \, \text{mol}$.

1. Massa de nitrur de magnesi:

• Massa molar de Mg₃N₂ = $(3 \times 24,31) + (2 \times 14,01) = 72,93 + 28,02 = 100,95 \, \text{g/mol}$.
• Massa de Mg₃N₂ = $0,0446 \times 100,95 \approx 4,50 \, \text{g}$.

c) Quantes molècules de nitrogen reaccionaran amb els $3,25$ g de magnesi?

1. Mol de nitrogen (N₂):

• Segons l’equació, 3 mol de Mg reaccionen amb 1 mol de N₂.
• Mol de N₂ = $\frac{0,1337}{3} \approx 0,0446 \, \text{mol}$.

1. Molècules de nitrogen:

• Nombre d’Avogadro = $6,022 \times 10^{23} \, \text{molècules/mol}$.
• Molècules de N₂ = $0,0446 \times 6,022 \times 10^{23} \approx 2,69 \times 10^{22} \, \text{molècules}$.

Resposta final:

• a) $3\text{Mg(s)} + \text{N}_2\text{(g)} \rightarrow \text{Mg}_3\text{N}_2\text{(s)}$
• b) $4,50$ g de nitrur de magnesi.
• c) Aproximadament $2,69 \times 10^{22}$ molècules de nitrogen.