ГОРЕЛКА БУНЗЕНА: ОСОБЕННОСТИ, ФУНКЦИИ, ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ - ХИМИЯ - 2025

Горелка Бунзена представляет собой лабораторный прибор способен подавать источник тепла эффективно и безопасно через пламя, которое является продуктом сгорания газа , который, как правило , метана или смеси пропана и бутана. Этот инструмент сам по себе является синонимом науки и химии.

Его название происходит от немецкого химика Роберта Бунзена, который вместе с техническим специалистом Питером Десага отвечал за его реализацию и усовершенствование на основе модели, уже разработанной Майклом Фарадеем. Эта зажигалка небольшая и легкая, поэтому ее можно перемещать практически в любом месте, где есть газовый баллон и оптимальные соединения.

Горелка Бунзена нагревает раствор в колбе. Источник: Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Выше изображена горелка Бунзена в действии. Обратите внимание, что настройка даже не в лаборатории. Голубое пламя нагревает содержимое колбы для развития химической реакции или просто для более быстрого растворения твердого вещества. Таким образом, основное применение этого прибора - просто нагревать поверхность, образец или материал.

Однако горелка Бунзена также используется для самых разных методов и процессов, таких как испытание пламенем, стерилизация, дистилляция, сжигание и разложение. Начиная со средней школы, он был причиной изумления и страха среди учеников, а затем стал инструментом повседневного использования.

история

Истоки этой легендарной зажигалки восходят к 1854 году в одной из лабораторий Гейдельбергского университета, где работал Роберт Бунзен. К тому времени в университетских помещениях уже была система более элементарных газовых труб и зажигалок, с которыми можно было проводить эксперименты.

Однако эти зажигалки, разработанные Майклом Фарадеем, генерировали очень яркое и «грязное» пламя, что означает, что они оставляли пятна угля на поверхности, которой они касались. Это пламя, помимо маскировки цветов, выделяемых некоторыми веществами при нагревании, было недостаточно горячим.

Таким образом, Роберт Бунзен вместе с немецким техником Петером Десагой решили усовершенствовать зажигалки Фарадея. Чтобы добиться этого, они стремились заставить газ гореть с большим потоком воздуха, более высоким, чем тот, который свободно перемещается по лаборатории. Так родилась горелка Бунзена-Десага.

С тех пор в лабораториях была под рукой зажигалка, которая позволяет получить гораздо более горячее и «чистое» пламя. Точно так же благодаря этой зажигалке были заложены основы или истоки спектроскопии.

Особенности и детали горелки Бунзена

- инструмент

Чертеж деталей горелки Бунзена. Источник: Пирсон Скотт Форесман / Общественное достояние

На изображении выше показана горелка Бунзена. Обозначены соответствующие входные отверстия для воздуха и газа.

Газ проходит по внутреннему резиновому шлангу от газового крана, расположенного в том же лабораторном счетчике, до входа в зажигалку. В нижней части зажигалки, прямо над кольцевой опорой, находится клапан или колесо, которое регулирует поток газа, выходящего из сопла зажигалки.

Воздух же поступает в зажигалку через круглые (или прямоугольные) отверстия в ее воротнике. При вращении манжеты в отверстия будет поступать больше воздуха, который смешивается с газом. Эта газо-воздушная смесь поднимается по стволу или колонне и, наконец, выходит через более легкое сопло.

Вся зажигалка сделана из легкого металла, такого как алюминий, и достаточно мала, чтобы поместиться на любой полке или ящике.

- Вызов

Снижение

Пламя горелки Бунзена может различаться по цвету в зависимости от количества поступающего воздуха. Источник: Артур Ян Фиялковский / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

При размещении источника тепла на высоте сопла зажигалки с помощью зажженной спички или искры воздушно-газовая смесь воспламенится и начнется горение. Так появится пламя. Однако визуальные и химические характеристики этого пламени зависят от соотношения воздух-газ.

Если воротник закрыт, предотвращая попадание воздуха через его отверстия, будет смесь, богатая газом, которая почти не сгорит с кислородом окружающего воздуха. Это пламя соответствует 1 (верхнее изображение) и известно как «безопасное» и «грязное» пламя, поскольку оно наименее горячее, а также производит больше всего сажи. Обратите внимание, насколько он яркий, а также его желто-оранжевые цвета.

Свечение этого пламени обусловлено частицами сажи, состоящими практически из атомов углерода, поглощающими тепло и испускающими свет и цвет. Чем больше открыт впуск газа, тем больше будет пламя.

Это пламя также известно как восстанавливающее, поскольку оно обеспечивает углерод в виде частиц сажи, которые способны восстанавливать некоторые вещества.

окислитель

При вращении манжеты отверстия, через которые проходит воздух, открываются, увеличивая количество воздуха в образующейся газовой смеси. В результате желтое пламя станет все более голубоватым (от 2 до 4), до точки, где оно может казаться прозрачным, если фон и чистота смеси позволяют это.

Пламя 4 является наиболее желательным и полезным в лаборатории, поскольку оно самое горячее и может также идеально окислить образец, с которым соприкасается. По этой причине известно, что это пламя является окисляющим, поскольку продукты сгорания (в основном углекислый газ и водяной пар) не мешают окружающему кислороду и окисляющимся веществам.

Функции / использование

Горелка Бунзена нагревает колбу. Источник: Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Из предыдущего раздела можно сделать вывод, что пламя является наиболее важным элементом или характеристикой горелки Бунзена. Фактически это определяет соответствующие функции или способы использования этого прибора, которые, вкратце, представляют собой не что иное, как нагрев поверхности, материала или образца.

Однако это не значит, что с его помощью можно нагреть все в лаборатории. Начнем с того, что температура плавления материала должна быть выше 1500 ºC, максимальной температуры, при которой может достигать пламя. В противном случае он расплавится и вызовет катастрофу на верстаке.

Во-вторых, температура пламени настолько высока, что может воспламениться пары любого органического растворителя, что повысит опасность возгорания. Следовательно, следует нагревать только жидкости с высокой температурой кипения и низкой летучестью.

Именно по этой причине вода является примером идеальной жидкости для нагрева с помощью горелки Бунзена. Например, обычно нагревают дистилляционные бутыли, химические стаканы, колбы или горшки, содержащие водные растворы.

Примеры использования

горение

Одно из основных применений горелки Бунзена - сжигание образца; то есть окислить его быстрым и экзотермическим способом. Для этого используется окислительное пламя (синего цвета и почти прозрачное), и образец помещается в контейнер, например тигель.

Однако большинство образцов впоследствии переносятся в колбу, где она может нагреваться часами (даже целый день).

Термическое разложение

Как и при сжигании, с помощью горелки Бунзена можно проводить термическое разложение некоторых веществ, таких как хлоратные и нитратные соли. Однако этот метод абсолютно не позволяет отслеживать прогресс разложения во времени.

Испытание пламенем

Ионы металлов можно качественно обнаружить с помощью испытания пламенем. Для этого предварительно нагретую проволоку, погруженную в соляную кислоту, вводят в контакт с образцом и помещают в пламя.

Выделенные цвета помогают определить присутствие металлов, таких как медь (сине-зеленый), калий (фиолетовый), натрий (темно-желтый), кальций (оранжево-красный) и т. Д.

Стерилизация материалов

Теплота пламени такова, что его можно использовать для другого гениального применения: для уничтожения микроорганизмов на поверхности материалов. Это особенно полезно при работе со стеклом или металлами, которые предназначены для целей, тесно связанных со здоровьем (иглы, пипетки, скальпели и т. Д.).

дистилляция

Ранее было сказано, что вода - одна из жидкостей, которую предпочтительно нагревают горелкой Бунзена. Из-за этого он используется для нагрева бутылок для дистилляции, таким образом кипятя воду, так что ее пары несут в себе некоторые эссенции или ароматы растительных веществ (апельсиновая корка, порошок корицы и т. Д.).

С другой стороны, его также можно использовать для перегонки других типов смесей, при условии, что интенсивность пламени снижается и в процессе не образуется слишком много паров.

Определение точек кипения

С помощью трубки Тиле, масла, опоры и капилляра, точки кипения определенных жидкостей определяются с помощью горелки Бунзена для нагрева ручки трубки или ее бокового ответвления. Этот эксперимент довольно часто встречается в учебных лабораториях по общей химии и органической химии.

Ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
2. Wikipedia. (2020). Бунзеновская горелка. Получено с: en.wikipedia.org
3. Сложный процент. (2016, 31 марта). История химии: День горелки Бунзена. Получено с: complexchem.com
4. Никки Вайман. (2015, 31 августа). Горелка Бунзена: детали, функции и схема. Получено с: study.com
5. Николс Лиза. (18 августа 2019 г.). Горелки Бунзена. Химия Libretexts. Получено с: chem.libretexts.org
6. Государственный университет Уэйна. (SF). Правильное использование горелки Бунзена. , Получено с: research.wayne.edu