A láng szerkezetének tanulmányozása. Gyakorlati munka "A laboratóriumi berendezések kezelésének technikái

Sanghajban elkészült a csodálatos Shanghai Tower. Még nem nyitották ki, de úgy tűnik, bármelyik nap meg kell nyitniuk. Ez a legszebb felhőkarcoló, amit valaha láttam. Csodálatos, elegáns épület 632 méteres magassággal.

01. A Shanghai Tower az amerikai Gensler építészeti iroda tervei alapján épült.

02. Az építkezés 2008-ban kezdődött és 2015-ben fejeződött be. Az eredeti terv szerint a felhőkarcolónak 580 méter magasnak kellett volna lennie, de később a tornyot 632 méterre növelték. 121 emeletes. Egyébként annak ellenére, hogy az építkezés befejeződött, még nem folynak a végső előkészületek.

03. A torony Sanghaj pénzügyi övezetének központjában található, amelyet Lujiazuinak hívnak. A felhőkarcolóban irodaterületek, szórakoztató- és bevásárlóközpontok, luxusszálloda és kulturális terek találhatók. A toronynak földalatti szintjei is vannak, ahol van parkoló és kijáratok a metróállomásokhoz.

04. A Shanghai Tower a világ második legmagasabb épülete. Csak a Dubai Tower magasabb, mint 828 méterrel a föld felett.

05. Kínai tudósok ellenezték a torony építését, attól tartva, hogy a folyóparton sok felhőkarcoló süllyedéshez vezet. „Az árvíz problémája mindig is az egyik legsürgetőbb probléma volt Sanghaj számára. Ma, amikor a város beépítési sűrűsége megközelíti a kritikus szintet, nem zárhatjuk ki annak lehetőségét, hogy a terület, amelyen a város épült, megsüllyed, és Sanghaj víz alá kerül” – mondta 2008-ban Wang Pingxian okeanológus professzor. De eddig semmi szörnyű nem történt.

2014-ben Vitalij Raskalov raskalov_vit és Vadim Makhorov dedmaxopka belopakodott a Shanghai Tower építkezésére, és felmászott egy építkezési darura. Videót készítettek a 650 méteres magasságba való mászásukról, ami egy időben nagy zajt keltett.

Az ilyen kilátások egy felhőkarcoló magasságából láthatók. Ez a Jin Mao-torony (balra) és a Shanghai World Financial Center (jobbra).


Fotó: Vadim Makhorov

Így néz ki felhős időben.


Fotó: Vitaly Raskalov

06. A Shanghai Tower kilenc hengeres részből áll, amelyek egymásra vannak rakva. Az egész felhőkarcoló kettős falú, a köztük lévő térben átriumok helyezkednek el a metszetcsatlakozások szintjén.

07. Virágokat és fákat ültetnek minden átriumba.

A felhőkarcoló falai közötti üres tér nyáron hűvös, télen pedig melegen tartja a belső teret. Maguk a falak átlátszóak, ennek köszönhetően a napfény behatol az épületbe, és az emberek spórolnak a világításon. Csak az a baj, hogy nem lesz normális kilátás az ablakból. A külső héj miatt a szerkezeten kívül mást nem fogsz látni.


Fotó: Gensler

08. A torony csavart kialakítása semlegesíti a szél erejét, és lehetővé teszi, hogy az épület akár 51 m/s-os széllökéseknek is ellenálljon (ez hurrikánszél).

09. A felhőkarcolóban vannak a világ leggyorsabb liftjei, amelyekhez a kabinokat a Mitsubishi tervezői tervezték. A kifejezetten a Shanghai Tower számára kifejlesztett technológiáknak köszönhetően 64 km/h-s sebességgel emelkednek.


Fotó: Gensler

10. Az épület teljes magasságában futó spirális ereszcsatorna gyűjti össze az esővizet. Fűtési és légkondicionáló rendszerekhez használják.


Fotó: Gensler

11. A torony tövében egy emelvény található, amelyen üzletek és közterületek találhatók.


Fotó: Gensler

12. A torony nagyon menőnek tűnik, főleg a régi területekről.

13. Addig is, amíg meg nem nyitják a Shanghai Towert, megmászhatod a szomszédos felhőkarcolót - a Shanghai Financial Centert, melynek magassága 492 méter. Már írtam, hogy a tetején van egy kilátó, ahova fel lehet menni, ha sok pénzed van jegyre. Ha nincs pénze, de szeretne várost nézni, felmehet a 87. emeleten található Hyatt hotel előcsarnokába. Menj a szálloda bejáratához. A sarkon, a kilátó bejáratától jobbra található. Ott felmegy a 87. emeletre a szálloda halljában, és megcsodálja a kilátást. A városra néző kilátásban kávézhat. Szuper hely, ajánlom.

14. Kilátás a 87. emeletről

15. Nem a legjobb, de megteszi)

16. És ezek a kilátások a 81. emeletről, az én szobámból.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

Hogyan kell átkozni a sötétséget
Jobb, ha legalább rágyújtasz
egy kis gyertya.
Konfuciusz

Először

Az égési mechanizmus megértésére tett első kísérletek az angol Robert Boyle, a francia Antoine Laurent Lavoisier és az orosz Mihail Vasziljevics Lomonoszov nevéhez fűződnek. Kiderült, hogy az égés során az anyag nem „eltűnik el” sehol, ahogy egykor naivan hitték, hanem más, többnyire gáznemű, ezért láthatatlan anyaggá alakul. Lavoisier volt az első, aki 1774-ben kimutatta, hogy az égés során körülbelül egyötöde elvész a levegőből. A 19. század folyamán a tudósok részletesen tanulmányozták az égést kísérő fizikai és kémiai folyamatokat. Az ilyen jellegű munkák szükségességét elsősorban a bányákban keletkezett tüzek és robbanások okozták.

De csak a huszadik század utolsó negyedében azonosították az égést kísérő fő kémiai reakciókat, és a mai napig sok sötét folt maradt a láng kémiájában. Számos laboratóriumban a legmodernebb módszerekkel tanulmányozzák őket. Ezeknek a tanulmányoknak több célja is van. Egyrészt optimalizálni kell az égési folyamatokat a hőerőművek kemencéiben és a belső égésű motorok hengereiben, meg kell akadályozni a robbanásveszélyes égést (detonációt), amikor a levegő-benzin keveréket autóhengerben összenyomják. Csökkenteni kell viszont az égési folyamat során keletkező káros anyagok mennyiségét, ezzel párhuzamosan pedig hatékonyabb tűzoltási eszközöket kell keresni.

Kétféle láng létezik. A tüzelőanyagot és az oxidálószert (leggyakrabban az oxigént) az égési zónába külön-külön, vagy spontán módon lehet bevezetni, és a lángban összekeverni. Vagy előre összekeverhetők - az ilyen keverékek levegő hiányában éghetnek vagy akár fel is robbanhatnak, mint például a puskapor, a tűzijátékhoz való pirotechnikai keverékek, a rakéta-üzemanyag. Az égés történhet az égési zónába levegővel belépő oxigén és az oxidáló anyagban lévő oxigén segítségével. Ezen anyagok egyike a Berthollet-só (kálium-klorát KClO 3); ez az anyag könnyen leadja az oxigént. Erős oxidálószer a salétromsav HNO 3: tiszta formájában sok szerves anyagot meggyújt. A nitrátok, a salétromsav sói (például műtrágya - kálium vagy ammónium-nitrát formájában) nagyon gyúlékonyak, ha gyúlékony anyagokkal keverednek. Egy másik erős oxidálószer, a nitrogén-tetroxid N 2 O 4 a rakéta-üzemanyagok összetevője. Az oxigént erős oxidálószerekkel is helyettesíthetjük, például klórral, amelyben sok anyag ég, vagy fluorral. A tiszta fluor az egyik legerősebb oxidálószer, amely a vízben ég.

Láncreakciók

Az égés és a lángterjedés elméletének alapjait a múlt század 20-as éveinek végén fektették le. E vizsgálatok eredményeként elágazó láncreakciókat fedeztek fel. Ezért a felfedezésért Nyikolaj Nyikolajevics Szemenov orosz fizikai kémikus és Cyril Hinshelwood angol kutató 1956-ban kémiai Nobel-díjat kapott. Az egyszerűbb, el nem ágazó láncreakciókat Max Bodenstein német vegyész fedezte fel 1913-ban a hidrogén és a klór reakciójának példáján. A teljes reakciót a H 2 + Cl 2 = 2HCl egyszerű egyenlet fejezi ki. Valójában nagyon aktív molekulatöredékeket foglal magában – az úgynevezett szabad gyököket. Fény hatására a spektrum ultraibolya és kék tartományában vagy magas hőmérsékleten a klórmolekulák atomokká bomlanak szét, amelyek hosszú (néha millió láncszemet is elérő) átalakulási láncot indítanak el; Ezen átalakulások mindegyikét elemi reakciónak nevezzük:

Cl + H 2 → HCl + H,
H + Cl 2 → HCl + Cl stb.

Minden szakaszban (reakciólánc) egy aktív centrum (hidrogén- vagy klóratom) eltűnik, és ezzel egyidejűleg egy új aktív centrum jelenik meg, amely folytatja a láncot. A láncok akkor szakadnak meg, amikor két aktív faj találkozik, például Cl + Cl → Cl 2. Mindegyik lánc nagyon gyorsan terjed, így ha a "kezdeti" aktív részecskék nagy sebességgel keletkeznek, a reakció olyan gyorsan megy végbe, hogy az robbanáshoz vezethet.

N. N. Semenov és Hinshelwood felfedezte, hogy a foszfor és a hidrogén gőzeinek égési reakciói eltérően mennek végbe: a legkisebb szikra vagy nyílt láng még szobahőmérsékleten is robbanást okozhat. Ezek a reakciók elágazó láncreakciók: az aktív részecskék a reakció során „szaporodnak”, vagyis ha egy aktív részecske eltűnik, kettő vagy három jelenik meg. Például egy hidrogén és oxigén keverékében, amely több száz évig nyugodtan tárolható, ha nincsenek külső hatások, az aktív hidrogénatomok ilyen vagy olyan okból történő megjelenése a következő folyamatot indítja el:

H + O 2 → OH + O,
O + H 2 → OH + H.

Így jelentéktelen idő alatt egy aktív részecske (H atom) hárommá alakul (egy hidrogénatom és két OH hidroxil gyök), amelyek már három láncot indítanak el egy helyett. Ennek eredményeként a láncok száma lavinaszerűen nő, ami azonnal a hidrogén és az oxigén keverékének robbanásához vezet, mivel ebben a reakcióban sok hőenergia szabadul fel. Az oxigénatomok jelen vannak a lángokban és más anyagok égésében. Úgy észlelhetők, hogy sűrített levegő áramot irányítanak az égő lángjának tetejére. Ugyanakkor a levegőben jellegzetes ózonszag észlelhető - ezek az oxigénmolekulákhoz „tapadó” oxigénatomok ózonmolekulákat képezve: O + O 2 = O 3, amelyeket hideg levegő vitt ki a lángból. .

Az oxigén (vagy levegő) keverékének sok gyúlékony gázzal - hidrogénnel, szén-monoxiddal, metánnal, acetilénnel - való felrobbanásának lehetősége a körülményektől, elsősorban a keverék hőmérsékletétől, összetételétől és nyomásától függ. Tehát, ha a konyhában (főleg metánból álló) háztartási gáz szivárgása következtében a levegő tartalma meghaladja az 5%-ot, akkor a keverék felrobban egy gyufa vagy öngyújtó lángjától, sőt egy kis szikra, ami átcsúszik a kapcsolón, amikor felkapcsolják a lámpát. Nem lesz robbanás, ha a láncok gyorsabban törnek el, mint ahogy el tudnak ágaskodni. Ezért volt biztonságos a bányászoknak szánt lámpa, amelyet Humphry Davy angol vegyész 1816-ban fejlesztett ki anélkül, hogy bármit is tudott volna a láng kémiájáról. Ebben a lámpában a nyílt lángot vastag fémhálóval elzárták a külső légkörtől (ami robbanásveszélyes lehet). A fém felületén az aktív részecskék hatékonyan eltűnnek, stabil molekulákká alakulnak, ezért nem tudnak behatolni a külső környezetbe.

Az elágazó láncreakciók teljes mechanizmusa nagyon összetett, és több mint száz elemi reakciót foglalhat magában. A szervetlen és szerves vegyületek számos oxidációs és égési reakciója elágazó láncú reakció. Ugyanez lesz a nehéz elemek, például a plutónium vagy az urán magjának hasadási reakciója neutronok hatására, amelyek a kémiai reakciókban az aktív részecskék analógjaiként működnek. A nehéz elem magjába behatolva a neutronok okozzák annak hasadását, ami nagyon nagy energia felszabadulásával jár; Ugyanakkor az atommagból új neutronok bocsátanak ki, amelyek a szomszédos atommagok hasadását okozzák. A kémiai és nukleáris elágazó láncú folyamatokat hasonló matematikai modellek írják le.

Mi kell az induláshoz?

Az égés megkezdéséhez számos feltételnek teljesülnie kell. Először is, a gyúlékony anyag hőmérsékletének meg kell haladnia egy bizonyos határértéket, amelyet gyulladási hőmérsékletnek nevezünk. Ray Bradbury híres regénye, a Fahrenheit 451 azért kapta ezt a nevet, mert megközelítőleg ezen a hőmérsékleten (233°C) a papír meggyullad. Ez az a „gyulladási hőmérséklet”, amely felett a szilárd tüzelőanyagokból olyan mennyiségben szabadulnak fel gyúlékony gőzök vagy gáznemű bomlástermékek, amelyek elegendőek a stabil égéshez. A száraz fenyőfa gyulladási hőmérséklete megközelítőleg azonos.

A láng hőmérséklete az éghető anyag természetétől és az égés körülményeitől függ. Így a levegőben lévő metánláng hőmérséklete eléri az 1900 °C-ot, oxigénben égéskor pedig a 2700 °C-ot. Még forróbb láng keletkezik a hidrogén (2800°C) és az acetilén (3000°C) tiszta oxigénben történő elégetésével. Nem csoda, hogy az acetilén fáklya lángja könnyedén vág szinte bármilyen fémet. A legmagasabb hőmérsékletet, körülbelül 5000 °C-ot (ezt a Guinness Rekordok Könyvében rögzítik), akkor érjük el, amikor oxigénben égetjük alacsony forráspontú folyadékkal - szén-szubnitrid C 4 N 2 (ez az anyag dicianoacetilén NC-C szerkezetű =C–CN). Egyes információk szerint pedig ózonos atmoszférában égve a hőmérséklet akár 5700°C-ot is elérhet. Ha ezt a folyadékot levegőn meggyújtják, piros, füstös lánggal ég, zöld-lila szegéllyel. Másrészt a hideg lángok is ismertek. Például a foszfor gőzei alacsony nyomáson égnek. A szén-diszulfid és a könnyű szénhidrogének oxidációja során bizonyos körülmények között viszonylag hideg láng is keletkezik; például a propán hűvös lángot hoz létre csökkentett nyomáson és 260–320°C közötti hőmérsékleten.

Csak a huszadik század utolsó negyedében kezdett világossá válni a sok éghető anyag lángjában lezajló folyamatok mechanizmusa. Ez a mechanizmus nagyon összetett. Az eredeti molekulák általában túl nagyok ahhoz, hogy közvetlenül oxigénnel reagáljanak reakciótermékekké. Például a benzin egyik összetevőjének, az oktánnak az égését a 2C 8 H 18 + 25 O 2 = 16 CO 2 + 18 H 2 O egyenlet fejezi ki. Azonban mind a 8 szénatom és a 18 hidrogénatom egy Az oktánszámú molekula nem tud egyszerre 50 oxigénatommal egyesülni: ehhez sok kémiai kötésnek meg kell szakadnia, és sok újat kell kialakítani. Az égési reakció több szakaszban megy végbe - így minden szakaszban csak kis számú kémiai kötés szakad fel és képződik, és a folyamat számos, egymás után lezajló elemi reakcióból áll, amelyek összessége lángként jelenik meg a szemlélő számára. Az elemi reakciók vizsgálata elsősorban azért nehéz, mert a lángban a reakcióképes köztes részecskék koncentrációja rendkívül kicsi.

A láng belsejében

A láng különböző területeinek lézeres optikai szondája lehetővé tette az ott jelen lévő aktív részecskék - az éghető anyag molekuláinak töredékei - minőségi és mennyiségi összetételének megállapítását. Kiderült, hogy még a hidrogén 2H 2 + O 2 = 2H 2 O oxigénben történő elégetésének egyszerűnek tűnő reakciójában is több mint 20 elemi reakció megy végbe O 2, H 2, O 3, H 2 O 2 molekulák részvételével. , H 2 O, aktív részecskék N, O, OH, DE 2. Itt van például, amit Kenneth Bailey angol kémikus írt erről a reakcióról 1937-ben: „A hidrogén és az oxigén reakciójának egyenlete az első egyenlet, amelyet a kémiában kezdők többsége megismer. Ez a reakció nagyon egyszerűnek tűnik számukra. De még a hivatásos vegyészek is meglepődnek egy százoldalas könyv láttán „Az oxigén reakciója a hidrogénnel” címmel, amelyet Hinshelwood és Williamson adott ki 1934-ben. Ehhez hozzátehetjük, hogy 1948-ban A. B. Nalbandyan és V. V. Voevodsky sokkal nagyobb monográfiája jelent meg „A hidrogénoxidáció és égés mechanizmusa” címmel.

A modern kutatási módszerek lehetővé tették az ilyen folyamatok egyes szakaszainak tanulmányozását, és annak mérését, hogy a különböző aktív részecskék milyen sebességgel reagálnak egymással és a stabil molekulákkal különböző hőmérsékleteken. A folyamat egyes szakaszainak mechanizmusát ismerve lehetőség nyílik a teljes folyamat „összeállítására”, vagyis egy láng szimulálására. Az ilyen modellezés bonyolultsága nemcsak az elemi kémiai reakciók teljes komplexumának tanulmányozásában rejlik, hanem abban is, hogy figyelembe kell venni a részecskék diffúziós folyamatait, a hőátadást és a konvekciós folyamatokat a lángban (ez utóbbi hozza létre a lenyűgözőt égő tűz nyelvének játéka).

Honnan jön minden?

A modern ipar fő tüzelőanyaga a szénhidrogének, kezdve a legegyszerűbbtől, a metántól a nehéz szénhidrogénekig, amelyeket a fűtőolaj tartalmaz. A legegyszerűbb szénhidrogén, a metán lángja akár száz elemi reakciót is magában foglalhat. Azonban nem mindegyiket tanulmányozták kellő részletességgel. Amikor a nehéz szénhidrogének, például a paraffinban találhatók, égnek, molekuláik nem érhetik el az égési zónát anélkül, hogy érintetlenek maradnának. A magas hőmérséklet hatására már a lánghoz közeledve is darabokra hasadnak. Ebben az esetben a két szénatomot tartalmazó csoportok általában leválanak a molekulákról, például C 8 H 18 → C 2 H 5 + C 6 H 13. A páratlan szénatomszámú aktív fajok a hidrogénatomokat elvonják, így kettős C=C és hármas C≡C kötéssel rendelkező vegyületeket képeznek. Felfedezték, hogy lángban az ilyen vegyületek olyan reakciókba léphetnek, amelyeket a vegyészek korábban nem ismertek, mivel a lángon kívül nem fordulnak elő, például C 2 H 2 + O → CH 2 + CO, CH 2 + O 2 → CO 2 + H + N.

A hidrogén fokozatos elvesztése a kezdeti molekulák által a szén arányának növekedéséhez vezet, amíg a C 2 H 2, C 2 H, C 2 részecskék képződnek. A kék-kék lángzónát a gerjesztett C 2 és CH részecskék izzása okozza ebben a zónában. Ha az oxigén hozzáférése az égési zónához korlátozott, akkor ezek a részecskék nem oxidálódnak, hanem aggregátumokba gyűlnek össze - a C 2 H + C 2 H 2 → C 4 H 2 + H, C 2 H séma szerint polimerizálódnak. + C 4 H 2 → C 6 H 2 + N stb.

Az eredmény szinte kizárólag szénatomokból álló koromrészecskék. Akár 0,1 mikrométer átmérőjű apró golyók alakúak, amelyek körülbelül egymillió szénatomot tartalmaznak. Az ilyen részecskék magas hőmérsékleten jól világító sárga lángot hoznak létre. A gyertyaláng tetején ezek a részecskék égnek, így a gyertya nem füstöl. Ha ezeknek az aeroszol részecskéknek a további adhéziója következik be, nagyobb koromszemcsék képződnek. Ennek eredményeként a láng (például égő gumi) fekete füstöt termel. Ilyen füst akkor jelenik meg, ha az eredeti tüzelőanyagban megnöveljük a szén hidrogénhez viszonyított arányát. Példa erre a terpentin – szénhidrogének keveréke, amelynek összetétele C 10 H 16 (C n H 2n–4), benzol C 6 H 6 (C n H 2n–6) és más gyúlékony, hidrogénhiányos folyadékok. közülük égéskor füstölög. A levegőben égő acetilén C 2 H 2 (C n H 2n–2) füstös és erősen világító lángot hoz létre; Valamikor ilyen lángot használtak kerékpárokra és autókra szerelt acetilénlámpásokban, bányászlámpákban. És fordítva: a magas hidrogéntartalmú szénhidrogének - metán CH 4, etán C 2 H 6, propán C 3 H 8, bután C 4 H 10 (általános képlet C n H 2n + 2) - elegendő levegő hozzáférés mellett égesse el szinte színtelen láng. Az öngyújtókban, valamint a nyári lakosok és turisták által használt hengerekben propán és bután keveréke alacsony nyomású folyadék formájában található; ugyanazokat a hengereket szerelik be a gázüzemű autókba. Újabban felfedezték, hogy a korom gyakran tartalmaz 60 szénatomos gömb alakú molekulákat; fulleréneknek nevezték őket, és a szén ezen új formájának felfedezését 1996-ban a kémiai Nobel-díjjal jelölték meg.

A tűz maga az élet szimbóluma, jelentőségét aligha lehet túlbecsülni, hiszen ősidők óta segítette az embert melegen tartani, sötétben látni, finom ételeket főzni és megvédeni magát.

A láng története

A tűz a kezdetleges idők óta kíséri az embert. A barlangban tűz égett, szigetelte és megvilágította azt, zsákmányszerzéskor a vadászok égő márkákat vittek magukkal. Helyüket kátrányos fáklyák - botok - váltották fel. Segítségükkel kivilágították a feudális urak sötét és hideg kastélyait, hatalmas kandallók fűtötték a termeket. Az ókorban a görögök olajlámpákat használtak - olajos agyag teáskannákat. A 10. és 11. században kezdték el készíteni a viasz- és faggyúgyertyákat.

Évszázadokon át égett egy fáklya egy orosz kunyhóban, és amikor a 19. század közepén elkezdték kivonni a petróleumot az olajból, elkezdték használni a petróleumlámpákat, majd később a gázégőket. A tudósok még mindig tanulmányozzák a láng szerkezetét, új lehetőségeket fedezve fel.

A tűz színe és intenzitása

Láng keletkezéséhez oxigénre van szükség. Minél több oxigén, annál jobb az égési folyamat. Ha szellőzteti a hőt, akkor friss levegő jut be, ami oxigént jelent, és amikor parázsló fadarabok vagy szén fellángolnak, láng jelenik meg.

A lángok különböző színűek. A fatűz lángjai sárga, narancssárga, fehér és kék színekben táncolnak. A láng színe két tényezőtől függ: az égési hőmérséklettől és az égetett anyagtól. Ahhoz, hogy lássuk a színek hőmérséklettől való függését, elegendő egy elektromos tűzhely hőjét figyelni. Közvetlenül a bekapcsolás után a tekercsek felmelegednek és tompavörösen kezdenek világítani.

Minél jobban felmelegednek, annál világosabbak lesznek. És amikor a tekercsek elérik a legmagasabb hőmérsékletet, élénk narancssárgává válnak. Ha még jobban fel tudná melegíteni őket, színüket sárgára, fehérre és végül kékre változtatnák. A kék szín a legmagasabb hőfokot jelöli. Ugyanez történik a tűzzel is.

Mitől függ a láng szerkezete?

Különböző színekben villog, ahogy a kanóc átég az olvadó viaszon. A tűz oxigénhez való hozzáférést igényel. Amikor egy gyertya ég, nem jut sok oxigén a láng közepébe, az aljához. Ezért sötétebbnek tűnik. De a teteje és az oldalai sok levegőt kapnak, így ott nagyon erős a láng. Több mint 1370 Celsius fokra melegszik fel, amitől a gyertya lángja többnyire sárga színű.

És a kandallóban vagy a tűzben egy pikniken még több virágot láthat. A fa tűz a gyertyánál alacsonyabb hőmérsékleten ég. Ezért néz ki inkább narancssárgának, mint sárgának. Egyes szénrészecskék a tűzben nagyon forróak és sárga színt adnak. Ásványi anyagok és fémek, mint a kalcium, nátrium, réz, magas hőmérsékletre hevítve adják a tűznek sokféle színt.

Láng színe

A láng szerkezetében a kémia jelentős szerepet játszik, mivel különböző árnyalatai az égő tüzelőanyagban lévő különböző kémiai elemekből származnak. Például a tűz tartalmazhat nátriumot, amely a só része. Amikor a nátrium ég, élénk sárga fényt bocsát ki. Kalcium, ásványi anyag is lehet a tűzben. Például a tejben sok kalcium van. Amikor a kalciumot felmelegítjük, sötétvörös fényt bocsát ki. És ha egy ásvány, például foszfor van a tűzben, zöldes színt ad. Mindezek az elemek lehetnek magában a fában vagy más, a tűzbe került anyagokban. Végül, ha ezeket a különböző színeket egy lángban összekeverjük, létrejöhet a fehér szín – akárcsak a színek szivárványa, amelyek napfényt alkotnak.

Honnan jön a tűz?

A lángszerkezet diagram égő állapotú gázokat ábrázol, amelyekben kompozit plazmák vagy szilárd diszpergált anyagok vannak. Fizikai és kémiai átalakulások mennek végbe bennük, amelyek izzással, hőleadással és melegítéssel járnak együtt.

A lángnyelvek olyan folyamatokat hoznak létre, amelyeket egy anyag égése kísér. A levegőhöz képest a gáz sűrűsége kisebb, de magas hőmérséklet hatására megemelkedik. Így kap hosszú vagy rövid lángot. Leggyakrabban az egyik forma lágy áramlása a másikba. Ennek a jelenségnek a megtekintéséhez bekapcsolhatja egy hagyományos gáztűzhely égőjét.

Az ebben az esetben meggyújtott tűz nem lesz egyenletes. Vizuálisan a láng három fő zónára osztható. A láng szerkezetének egyszerű tanulmányozása azt mutatja, hogy különböző anyagok égnek különböző típusú fáklyák képződésével.

A gáz-levegő keverék meggyújtásakor először rövid, kék és lila árnyalatú láng keletkezik. Ebben egy zöld-kék háromszög alakú mag látható.

Lángzónák

A láng szerkezetét tekintve három zónát különböztetünk meg: először az előzetest, ahol megkezdődik az égőnyílásból kilépő keverék melegítése. Utána jön az a zóna, ahol az égési folyamat végbemegy. Ez a terület a kúp tetejét takarja. Ha nincs elegendő levegőáramlás, akkor a gáz részlegesen ég. Így szén-monoxid és hidrogén maradványok keletkeznek. Égésük a harmadik zónában történik, ahol jó az oxigén hozzáférés.

Képzeljük el például a gyertyaláng szerkezetét.

Az égési rendszer a következőket tartalmazza:

• az első a sötét zóna;
• a második - a fényzóna;
• a harmadik egy átlátszó zóna.

A gyertyaszál nem ég meg, csak a kanóc elszenesedik.

A gyertyaláng szerkezete felfelé emelkedő forró gázáram. A folyamat melegítéssel kezdődik, amíg a paraffin el nem párolog. A menettel szomszédos területet első területnek nevezzük. Enyhén kéken világít a túlzott mennyiségű gyúlékony anyag miatt, de kevés az oxigén. Itt az anyagok részleges égésének folyamata zajlik le gőzök képződésével, amelyek ezután oxidálódnak.

Az első zónát egy világító héj fedi. Elegendő mennyiségű oxigént tartalmaz, ami elősegíti az oxidatív reakciót. Itt figyelhető meg a ragyogó hatás a megmaradt tüzelőanyag részecskéinek és a szénrészecskék intenzív melegítésével.

A második zónát egy alig észrevehető, magas hőmérsékletű héj fedi. Sok oxigén behatol bele, ami elősegíti az üzemanyag-részecskék teljes égését.

Alkohollámpa lángja

Különféle kémiai kísérletekhez alkoholos kis tartályokat használnak. Ezeket alkohollámpáknak hívják. A láng szerkezete hasonló a gyertyalánghoz, de mégis megvannak a maga sajátosságai. A kanócból alkohol szivárog, amit a kapilláris nyomás elősegít. Amikor elérjük a kanóc tetejét, az alkohol elpárolog. Gőz formájában 900 °C-nál nem magasabb hőmérsékleten meggyullad és ég.

Az alkohollámpa lángjának szerkezete a szokásos formájú, szinte színtelen, enyhén kékes árnyalatú. A zónái elmosódottabbak, mint a gyertyáé. Alkoholégetőben a láng alapja az égőrács felett helyezkedik el. A láng elmélyülése a sötét kúp térfogatának csökkenéséhez vezet, és egy világító zóna jön ki a lyukból.

Kémiai folyamatok lángban

Az oxidációs folyamat egy nem feltűnő zónában megy végbe, amely a tetején található és a legmagasabb hőmérsékletű. Ebben az égéstermék részecskéi végső égés alatt állnak. A felesleges oxigén és az üzemanyag hiánya pedig erős oxidációs folyamathoz vezet. Ez a képesség akkor használható, ha gyorsan melegítünk anyagokat egy égő felett. Ehhez az anyagot a láng tetejébe mártják, ahol az égés sokkal gyorsabban megy végbe.

A redukciós reakciók a láng középső és alsó részében mennek végbe. Az égési folyamathoz elegendő tüzelőanyag és kis mennyiségű oxigén van. Ha ezekhez a zónákhoz oxigéntartalmú anyagokat adnak, az oxigén megszűnik.

A vas-szulfát bomlási folyamatát redukáló lángnak tekintik. Amikor a FeSO 4 behatol a fáklya közepébe, először felmelegszik, majd vas-oxidra, anhidridre és kén-dioxidra bomlik. Ebben a reakcióban a kén redukálódik.

Tűz hőmérséklete

A gyertya vagy az égő lángjának minden területe saját hőmérsékleti mutatókkal rendelkezik, az oxigén hozzáférésétől függően. A nyílt láng hőmérséklete zónától függően 300 °C és 1600 °C között változhat. Ilyen például a diffúziós és lamináris láng, három héjának szerkezete. A sötét területen lévő lángkúp hevítési hőmérséklete akár 360 °C. Fölötte egy izzózóna található. Fűtési hőmérséklete 550 és 850 °C között változik, ami az éghető keverék felhasadásához és égési folyamatához vezet.

A külső terület kissé észrevehető. Ebben a láng felmelegedése eléri az 1560 °C-ot, ami az égő anyag molekuláinak tulajdonságaival és az oxidálószerek bejutásának sebességével magyarázható. Itt az égési folyamat a legenergiásabb.

Tisztító tűz

A láng hatalmas energiapotenciált tartalmaz, a gyertyákat a megtisztulás és a megbocsátás rituáléiban használják. És milyen jó egy hangulatos kandalló mellett ülni csendes téli estéken, összejönni a családjával és megbeszélni mindent, ami a nap folyamán történt.

A tűz és a gyertyalángok hatalmas pozitív energiát hordoznak magukban, mert a kandalló mellett ülők nem ok nélkül érzik a békét, a kényelmet és a nyugalmat lelkükben.

Ma el kell végeznünk az első gyakorlati munkánkat" Laboratóriumi berendezések és a vele való munkavégzés módszerei. Biztonsági szabályok a vegyi teremben végzett munka során"

Utasítások (terv) a munka elvégzéséhez:

ÉN. Biztonsági előírások:

Különféle anyagok vannak:

Maró és robbanásveszélyes

Néha maguktól is lángra kapnak.

És van, aki meg van mérgezve.

Ha nem akar leégni

Vagy lélegezze be a higanygőzt,

Kérjük, figyelmesen olvassa el ezeket a biztonsági szabályokat

És soha ne felejtsd el őket a kémiai laborban!

1.

Ha anyagokkal dolgozik, ne nyúljon hozzá kézzel.

És ne kóstold meg

Reagensek nem görögdinnye:

A bőr levál a nyelvről

És leesik a kezed

2.

Tegyen fel magának egy kérdést

De ne dugja az orrát a kémcsőbe:

Sírni fogsz és tüsszenteni fogsz,

Jégesőben hullanak a könnyek.

Intse a kezét az orrához -

Itt a válasz minden kérdésre

3.

Ismeretlen anyagokkal

Ne keverje össze nem megfelelően:

Ne keverje össze az ismeretlen megoldásokat egymással

Ne öntsük egy tálba, ne keverjük, ne gyújtsuk meg!

4.

Ha szilárd anyagokkal dolgozik,

Ne vedd lapáttal, és eszedbe se jusson merőkanállal.

Fogd egy kicsit -

Egy nyolcad teáskanál.

Ha folyadékkal dolgozik, mindenkinek tudnia kell:

Cseppekben kell mérni, nem vödörbe önteni.

5.

Ha sav vagy lúg kerül a kezére,

Gyorsan öblítse le a kezét csapvízzel

És hogy ne okozzon komplikációkat magának,

Ne felejtse el értesíteni a tanárt.

6.

Ne öntsön vizet a savba, éppen ellenkezőleg.

Vékony sugárban hozzáadva,

Óvatosan közbeavatkozva,

Öntsön savat a vízbe -

Így elkerülheti a bajt.

II. "Laboratóriumi berendezések és üvegáru"

III. Az alkohollámpával való munkavégzés szabályai

1. Csak gyufával gyújtani tilos más alkohollámpával.
2. A gyújtás előtt ki kell egyenesíteni a kanócot, és a korongnak szorosan illeszkednie kell a nyakhoz.
3. A világító alkohollámpát nem viheti egyik asztalról a másikra, miközben az működik.
4. Csak kupakkal oltsd – ne fújd!

Ezt mindenkinek tudnia kell:
Szeszes lámpában gyújtsunk alkoholt
Csak gyufát használhat
És nagyon óvatosan.
Eloltani a lángot
Az alkohollámpát le kell zárni.
És ezért, barátom,
Van sapkája.

IV. Alkohollámpa készülék

1 - üvegtartály, 3/4 alkohollal töltött;

2 - fémcső tárcsával, amely a kanócot tartja, és megvédi az alkoholt a párolgástól és a gyulladástól.

3 - kanóc;

4 - sapka.

V. Lángszerkezet

Végezzen egy kis otthoni kísérletet a láng szerkezetének tanulmányozására.

Gyújts egy gyertyát, és alaposan vizsgáld meg a lángot. Észre fogja venni, hogy nem egyenletes a színe. A lángnak három zónája van (ábra)

Az 1. sötét zóna a láng alján található. Ez a leghidegebb zóna másokhoz képest. A sötét zónát a 2. láng legfényesebb része határolja. A hőmérséklet itt magasabb, mint a sötét zónában, de a legmagasabb hőmérséklet a 3. láng felső részén van.

Annak érdekében, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a láng különböző zónái eltérő hőmérsékletűek, elvégezheti ezt a kísérletet. Helyezze a gyufát a lángba úgy, hogy az áthaladjon mindhárom zónán. Látni fogja, hogy a szilánk jobban elszenesedett, ahol a 2. és 3. zónát érinti. Ez azt jelenti, hogy ott a láng forróbb.

Annak ellenére, hogy a lángok alakja, mérete és színe minden esetben különbözik, mindegyiknek ugyanaz a szerkezete - ugyanaz a három zóna: a belső sötét (leghidegebb), a középső világító (forró) és a külső színtelen (legforróbb). .

Ezért a kísérletből levonható az az állítás, hogy bármely láng szerkezete azonos. Ennek a következtetésnek a gyakorlati jelentősége a következő: ahhoz, hogy bármilyen tárgyat lángban hevítsünk, azt a legforróbb helyre kell vinni, pl. a láng felső részéhez.

Cél: tanulja meg leírni a megfigyelések eredményeit.

Reagensek és berendezések: paraffinos gyertya, mészvíz; szilánk, meghosszabbított végű üvegcső, főzőpohár, mérőhenger, gyufa, porcelán tárgy (porcelán csésze párologtatáshoz), tégelyfogó, kémcsőtartó, 0,5, 0,8, 1 térfogatú üvegedények , 2, 3, 5 l, stopper.

Feladat 1. Égő gyertya megfigyelése.

Megfigyeléseit rövid esszé formájában mutassa be. Rajzolj egy gyertyalángot.

A gyertya paraffinból áll és sajátos illatú. Középen egy kanóc van.
Amikor a kanóc ég, a gyertya elolvad. Enyhe sáv hallatszik, és hő keletkezik.

2. feladat A láng különböző részeinek tanulmányozása.

1. A lángnak, amint azt már tudod, három zónája van. Melyik? A láng alsó részének vizsgálatakor az üvegcső végét tégelyfogóval 45-50 fokos szögben tartva hozzuk bele. Vigyen égő szilánkot a cső másik végére. Mit figyelsz?

Az égés hőt termel.

2. Ahhoz, hogy a láng középső részét, a legfényesebbet tanulmányozzuk, 2-3 másodpercre tegyünk bele egy porcelán tálat (tégelyes fogóval). Mit találtál?

Feketítés.

3. A láng felső részének összetételének tanulmányozásához 2-3 másodpercre tegyünk bele egy mészvízzel megnedvesített felborított főzőpoharat úgy, hogy a láng a főzőpohár közepén legyen. Mit figyelsz?

Szilárd üledék képződése.

4. A láng különböző részein a hőmérséklet-különbség megállapításához 2-3 másodpercre szúrjon egy szilánkot a láng alsó részébe (úgy, hogy az minden részét vízszintesen keresztezi). Mit figyelsz?

A felső rész gyorsabban ég.

5. Töltse ki a jelentést a 4. táblázat kitöltésével.

3. feladat Az égés közbeni oxigénfogyasztás mértékének vizsgálata.

1. Gyújts meg egy gyertyát és fedd le egy 0,5 literes üveggel. Határozza meg azt az időt, ameddig a gyertya ég.

Végezzen hasonló műveleteket más méretű tégelyekkel.

Töltse ki az 5. táblázatot.

A gyertya égésének időtartama a levegő mennyiségétől függ.

2. Rajzolja fel a gyertya égésének időtartamát az edény (levegő) térfogatának függvényében! Segítségével határozzuk meg, hogy egy 10 literes üveggel lefedett gyertya mennyi idő után alszik ki.

3. Számítsa ki, mennyi ideig fog égni a gyertya zárt iskolai irodában!

Az iskolai kémia tanterem (a) hossza 5 m, szélessége (b) 5 m, magassága (c) 3 m.
Egy iskolai kémia tanterem térfogata 75 köbméter. vagy 75000 l. Az idő, ameddig a gyertya ég, figyelembe véve azt a tényt, hogy levegő nem jut be a helyiségbe, és az összes oxigént a gyertya elégetésére fordítják, 2 700 000 s vagy 750 óra.

4. feladat Szeszes lámpa szerkezetének bemutatása.

1. Nézze meg a 2. ábrát, és írja be a szellemlámpa minden részének nevét. A szükséges információkat a tankönyv 23. oldalán találod.

1. Alkohol
2. Kanóc
3. Kanóctartó
4. Cap

a) Miért tartják oldalról a gyufát szellemlámpa meggyújtásakor?

Hogy elkerülje az égést.

b) Miért nem gyújthatsz meg egy szellemlámpát egy másik égő szellemlámpáról?

Az alkohol kiszóródhat és meggyulladhat.

2. Az asztalánál lévő berendezés segítségével forraljon fel vizet egy kémcsőben.

Az ábrán látható, hogy mennyi víznek kell lennie a kémcsőben, hogyan kell megfelelően rögzíteni a tartóban vagy az állvány lábában, és a láng melyik részébe kell helyezni a kémcsövet.

a) Mennyi vizet kell önteni a kémcsőbe?

2/3 kémcső.

b) Hogyan kell egy kémcsövet alkohollámpa lángja fölé tartani?

Öntől távolabbi szögben.