なぜ二酸化炭素で燃え水で爆発？マグネシウム燃焼の真実と科学

なぜ二酸化炭素で燃え水で爆発？マグネシウム燃焼の真実と科学に関する疑問や疑問点を徹底的にまとめました。詳細を読もうことができます。

マグネシウムが空気中で燃焼するプロセスを化学式で表すと、以下の化学反応式になります。

$$\text{2Mg} + \text{O}_2 \rightarrow \text{2MgO}$$

マグネシウム原子2個と酸素分子1個が結びつき、2個の酸化マグネシウムが生成されます。このとき、密閉容器内で実験を行えば全体の重さは変わらないという「質量保存の法則」が成り立ちますが、開放された空気中で加熱した場合は、空気中の酸素が取り込まれるため燃焼後の質量は明確に増加します。

物質同士が化合する重さの比率には「定比例の法則」が働き、マグネシウムと酸素が反応する質量の化合割合は常に「3：2」です。つまり、マグネシウム3.0gを完全に燃焼させると、空気中から2.0gの酸素を取り込み、生成される酸化マグネシウムは5.0gになります。

実験の現場では、燃焼の勢いで白い酸化マグネシウムの微粒子が煙として空気中に逃げてしまい、計算通りの質量にならないトラブルが頻発します。そのため、精密な測定を行う際は蓋付きのるつぼを用い、煙を逃がさず適度に空気を取り込みながら慎重に加熱を繰り返す手法が採られます。