الحياة النارية: مشرقة ومبتكرة. كيف تصنع النار الملونة؟ تجارب للأطفال

لقرون عديدة ، لعبت النار دورًا مهمًا للغاية في حياة الإنسان. بدونها ، يكاد يكون من المستحيل تخيل وجودنا. يتم استخدامه في جميع مجالات الصناعة وكذلك للطهي وتدفئة المنزل وتطوير التقدم التكنولوجي.

ظهرت النار لأول مرة في العصر الحجري القديم المبكر. في البداية ، تم استخدامه في مكافحة الحشرات المختلفة وهجمات الحيوانات البرية ، كما أنه أعطى الضوء والحرارة. وعندها فقط تم استخدام شعلة النار في الطبخ وصنع الأطباق والأدوات. وهكذا دخلت النار حياتنا وأصبحت "مساعدًا لا غنى عنه" للإنسان.

لقد لاحظ الكثير منا أن اللهب يمكن أن يكون مختلفًا في نظام ألوانه ، لكن لا يعرف الكثير من الناس لماذا يكون لعنصر النار لون متنوع. كقاعدة عامة ، يعتمد نظام ألوان النار على المادة الكيميائية التي تحترق فيها. من خلال تأثير درجة الحرارة المرتفعة ، يتم إطلاق جميع الذرات الكيميائية ، مما يعطي لونًا للنار. كما تم إجراء عدد كبير من التجارب ، والتي سيتم وصفها في هذه المقالة بعد قليل ، من أجل فهم كيفية تأثير هذه المواد على لون المقلاة.

منذ العصور القديمة ، بذل العلماء جهودًا لفهم المواد الكيميائية التي تحترق في اللهب ، اعتمادًا على لون الحريق.

يمكننا جميعًا في المنزل عند الطهي أن نلاحظ ضوءًا بلون أزرق. يتم تحديد ذلك مسبقًا بواسطة الكربون القابل للاشتعال وأول أكسيد الكربون بسهولة ، مما يعطي الضوء هذا اللون الأزرق. تعطي أملاح الصوديوم المليئة بالخشب لونًا أصفر برتقاليًا يحرق النار العادية أو أعواد الثقاب. إذا تم رشها على الموقد ملح عادي، ثم يمكنك الحصول على نفس اللون. النحاس يعطي اللون الأخضر للنار. عند وجود تركيز عالٍ جدًا من النحاس ، يكون للضوء ظل شديد السطوع من اللون الأخضر ، والذي يتطابق تقريبًا مع اللون الأبيض عديم اللون. يمكن ملاحظة ذلك إذا قمت برش الموقد بقشرة نحاسية.

تم إجراء التجارب أيضًا باستخدام موقد غاز عادي و معادن مختلفة، من أجل إنشاء المواد الكيميائية المكونة لها. للقيام بذلك ، يتم أخذ المعدن بعناية بالملاقط وإحضاره إلى النار. ومن خلال الظل الذي أشعلته النار ، يمكن للمرء أن يستخلص استنتاجات حول الإضافات الكيميائية المختلفة الموجودة في العنصر. تعطي المعادن مثل النحاس والباريوم والفوسفور والموليبدينوم صبغة خضراء ، بينما يعطي البورون والأنتيمون لونًا أخضر مزرقًا. يعطي السيلينيوم اللهب اللون الأزرق. يتم الحصول على لهب أحمر عن طريق إضافة الليثيوم والسترونتيوم والكالسيوم ، ويتم الحصول على اللون البنفسجي عن طريق حرق البوتاسيوم ، واللون الأصفر البرتقالي يعطي الصوديوم.

لدراسة المعادن المختلفة وتحديد تركيبها ، تم استخدام موقد بنسن ، الذي اخترعه بنسن في القرن التاسع عشر ، والذي يعطي لون لهب عديم اللون لا يتعارض مع التجربة.

كان بنسن هو مؤسس منهجية التحديد التركيب الكيميائيالمواد حسب لوحة ألوان اللهب. بالطبع ، كانت هناك محاولات لإجراء مثل هذه التجارب قبله ، لكن هذه التجارب لم تنجح ، حيث لم يكن هناك موقد. أدخل مكونات كيميائية مختلفة في عنصر النار في الموقد على سلك مصنوع من البلاتين ، لأن البلاتين لا يؤثر على لون النار بأي شكل من الأشكال ولا يعطيها أي ظل.

للوهلة الأولى ، قد يبدو أنه ليست هناك حاجة لأي بحث كيميائي معقد ؛ فأنت تحضر المكون إلى النار - ويمكنك أن ترى تركيبته على الفور. ومع ذلك ، ليس كل شيء بهذه البساطة. في الطبيعة ، المواد في شكلها النقي نادرة جدًا. كقاعدة عامة ، تشتمل على مجموعة كبيرة من الشوائب المختلفة التي يمكن أن تغير لونها.

وبالتالي ، باستخدام الخصائص المميزة للجزيئات والذرات لإصدار ضوء من نطاق لوني معين ، تم إنشاء طريقة لتحديد التركيب الكيميائي للمواد. تسمى طريقة التحديد هذه بالتحليل الطيفي. يدرس العلماء الطيف الذي ينبعث منه مادة ما. على سبيل المثال ، أثناء الاحتراق ، تتم مقارنتها بأطياف المكونات المعروفة ، وبالتالي يتم تحديد تركيبتها الكيميائية.

تتيح لك تجربة علمية رائعة للغاية قام بها الأستاذ نيكولا "Colored Flame" الحصول على شعلة من أربعة ألوان مختلفة باستخدام قوانين الكيمياء لهذا الغرض.

المجموعة هي الأكثر إثارة للاهتمام ، لقد رأينا حقًا ما يكفي من اللهب ، مشهد رائع! إنه ممتع للجميع: البالغين والأطفال على حد سواء ، لذلك أوصي به بشدة! الميزة هي أن هذه التجربة بالنار يمكن إجراؤها في المنزل ، فلا داعي للخروج. تشتمل المجموعة على أوعية يحترق فيها قرص وقود جاف ، وكل شيء آمن ، ويمكنك وضعه على أرضية خشبية (أو طاولة).

من الأفضل بالطبع إجراء التجربة تحت إشراف الكبار. حتى لو كان الأطفال كبيرًا. لا تزال النار شيء خطير ، ولكن في نفس الوقت .. زاحف (هنا تتناسب هذه الكلمة بدقة شديدة!) مثيرة للاهتمام !! :-))

شاهد صورة عبوة المجموعة في المعرض في نهاية المقال.

تحتوي مجموعة "اللهب الملون" على كل ما تحتاجه لإجراء التجربة. الطقم يشمل:

• يوديد البوتاسيوم،
• كلوريد الكالسيوم،
• محلول حمض الهيدروكلوريك 10٪ ،
• كبريتات النحاس ،
• سلك نيتشروم،
• سلك نحاس،
• كلوريد الصوديوم،
• الوقود الجاف ، كوب التبخر.

الشيء الوحيد الذي لدي بعض الشكاوى بشأن الشركة المصنعة - كنت أتوقع العثور على كتيب صغير مع وصف في المربع عملية كيميائية، الذي نلاحظه هنا ، وشرح لماذا يصبح اللهب ملونًا. لم يكن هناك وصف من هذا القبيل هنا ، لذلك عليك أن تلجأ إلى موسوعة الكيمياء (). إذا ، بالطبع ، هناك مثل هذه الرغبة. وتنشأ رغبة الأطفال الأكبر سنًا بالطبع! لا يحتاج الأطفال الأصغر سنًا بالطبع إلى أي تفسيرات: فهم مهتمون جدًا بمشاهدة كيف يتغير لون اللهب.

في الجزء الخلفي من صندوق التغليف ، تم كتابة ما يجب القيام به لجعل اللهب يصبح ملونًا. في البداية قاموا بذلك وفقًا للتعليمات ، ثم بدأوا في رش اللهب بمساحيق مختلفة من الجرار (عندما تأكدوا من أن كل شيء آمن) :-)) - كان التأثير مذهلاً. :-) ومضات من اللهب الأحمر باللون الأصفر والأخضر الساطع والأخضر والأرجواني ... المشهد ببساطة ساحر.

إنه لأمر رائع أن تشتري في بعض العطلات ، إنها أكثر إثارة للاهتمام من أي ألعاب نارية. و على سنه جديدهسيكون رائع جدا. احترقنا أثناء النهار ، في الظلام سيكون الأمر أكثر إثارة.

لا يزال لدينا كواشف بعد حرق قرص واحد ، لذلك إذا أخذت قرصًا آخر (اشترِ بشكل منفصل) ، يمكنك تكرار التجربة. تم غسل الكوب الفخاري جيدًا ، لذلك سوف يستمر لعدة تجارب. وإذا كنت في الريف ، فيمكنك رش المسحوق على النار في النار - ثم بالطبع سينتهي بسرعة ، لكن المشهد سيكون رائعًا!

أقوم بإضافة معلومات موجزة حول الكواشف التي تأتي مع التجربة. للأطفال الفضوليين المهتمين بمعرفة المزيد. :-)

تلوين اللهب

في ظل ظروف المختبر ، يمكن إشعال حريق عديم اللون تمامًا ، والذي لا يمكن تحديده إلا من خلال تذبذب الهواء في منطقة الاحتراق. النار المنزلية دائما "ملونة".يتم تحديد لون النار من خلال درجة حرارة اللهب والمواد الكيميائية التي يحرقها. تسمح درجة حرارة اللهب العالية للذرات بالقفز إلى حالة طاقة أعلى لفترة من الوقت. عندما تعود الذرات إلى حالتها الأصلية ، فإنها تبعث ضوءًا بطول موجي معين. يتوافق مع هيكل غلاف الإلكترون لعنصر معين.

جيأزرقاللهب ، على سبيل المثال ، والذي يمكن رؤيته عند الاحتراق غاز طبيعي، بسبب أول أكسيد الكربون ، الذي يعطي اللهب هذا الظل. أول أكسيد الكربون ، الذي يتكون من ذرة أكسجين واحدة وذرة كربون واحدة ، هو منتج ثانوي لحرق الغاز الطبيعي.

البوتاسيوم - لهب البنفسج

البوتاسيوم هو المعدن الأكثر حساسية للكهرباء بعد الروبيديوم والسيزيوم. في الهواء النظيف والجاف عند درجة الحرارة العادية ، لا يتغير ، في المعتاد مغطى بطبقة من البوتاسيوم الكاوية وملح كربوناته ؛ في حالة قطع جديدة يضيء في الظلام ، ويتأكسد في الألواح الرقيقة بسرعة كبيرة بحيث يمكن أن تشتعل فيه النيران ؛ يذوب ويسخن ويحترق أيضا. لهبها أرجواني.بسبب هذا الميل إلى الأكسدة ، من الضروري إبقائه تحت الزيت.

عندما تدخل أملاح الكالسيوم القابلة للذوبان في اللهب اللهب يتحول إلى قرميد أحمر.

1) ب لون أخضرلون لهبالبقع بوريك حامضأو سلك نحاسي (نحاسي) مغموس هيدروكلوريك حامض.

2) باللون الأحمر لهبألوان الطباشير غارقة في نفسه هيدروكلوريك حامض.

عندما تشتعل بشدة في شظايا رقيقة ، فإن المعادن المحتوية على Ba (المحتوية على الباريوم) تلون اللهب باللون الأصفر والأخضر. يمكن تحسين تلوين اللهب إذا تم ترطيب المعدن بحمض الهيدروكلوريك القوي بعد التكليس الأولي.

كما يعطي الباريوم والموليبدينوم والفوسفور والأنتيمون اللون الأخضر وظلاله للنار.

محاليل حمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك من النحاس زرقاء أو خضراء ؛ عند إضافة الأمونيا ، يتغير لون المحلول إلى اللون الأزرق الداكن.

لهب أصفر - ملح

ل الأصفر لهبمطلوب ملحق الطبخ ملحنترات الصوديوم أو كرومات الصوديوم.

جرّب رش القليل من ملح الطعام على موقد الغاز بلهب أزرق شفاف - ستظهر ألسنة صفراء في اللهب. مثل لهب أصفر برتقاليإعطاء أملاح الصوديوم (وملح الطعام ، أذكر ، هو كلوريد الصوديوم).

الأصفر هو لون الصوديوم في اللهب. يوجد الصوديوم في أي مادة عضوية طبيعية ، وهذا هو السبب في أننا عادة ما نرى اللهب باللون الأصفر. لكن الأصفرقادرة على إغراق الألوان الأخرى - هذه سمة من سمات الرؤية البشرية.

تظهر ألسنة اللهب الصفراء عند تحلل أملاح الصوديوم. الخشب غني جدًا بهذه الأملاح ، لذلك تحترق حرائق الغابات العادية أو أعواد الثقاب المنزلية بلهب أصفر.

يأتي اللهب بألوان مختلفة. انظر إلى المدفأة. ترقص النيران الصفراء والبرتقالية والأحمر والأبيض والأزرق على جذوع الأشجار. يعتمد لونه على درجة حرارة الاحتراق وعلى المادة القابلة للاحتراق. لتصور هذا ، تخيل دوامة موقد كهربائي. إذا تم إيقاف تشغيل البلاط ، فإن ملفات اللولب باردة وسوداء. لنفترض أنك قررت تسخين الحساء وتشغيل الموقد. في البداية ، يتحول اللولب إلى اللون الأحمر الداكن. كلما ارتفعت درجة الحرارة ، زاد سطوع اللون الأحمر للولب. عندما يصل البلاط إلى أقصى درجة حرارة له ، يتحول اللولب إلى اللون البرتقالي والأحمر.

بطبيعة الحال ، لا يحترق اللولب. أنت لا ترى اللهب. انها فقط مثيرة حقا. إذا قمت بتسخينه أكثر ، سيتغير اللون أيضًا. في البداية ، سيتحول لون اللولب إلى اللون الأصفر ، ثم الأبيض ، وعندما يسخن أكثر ، سوف ينبعث منه توهج أزرق.

شيء مشابه يحدث مع النار. لنأخذ الشمعة كمثال. الأجزاء المختلفة من لهب الشمعة لها درجات حرارة مختلفة. النار تحتاج الأكسجين. إذا كانت الشمعة مغطاة بوعاء زجاجي ، فإن النار ستنطفئ. المنطقة المركزية لشعلة الشمعة المجاورة للفتيل تستهلك القليل من الأكسجين وتبدو مظلمة. يحصل الجزء العلوي والجوانب من اللهب على المزيد من الأكسجين ، لذلك تكون هذه المناطق أكثر إشراقًا. مع مرور اللهب عبر الفتيل ، يذوب الشمع ويتشقق ، ويتحول إلى جزيئات صغيرة من الكربون. (الفحم مصنوع أيضًا من الكربون.) يتم حمل هذه الجسيمات لأعلى بواسطة اللهب وتحترق. إنها ساخنة جدًا وتتوهج مثل دوامة البلاط الخاص بك. لكن جزيئات الكربون أكثر سخونة من اللولب في أسخن بلاطة (تبلغ درجة حرارة احتراق الكربون حوالي 1400 درجة مئوية). لذلك ، فإن توهجها له لون أصفر. بالقرب من الفتيل المحترق ، يكون اللهب أكثر سخونة ويتوهج باللون الأزرق.

شعلة الموقد أو النار متنافرة في الغالب.يحترق الخشب بدرجة حرارة أقل من فتيل الشمعة ، لذا فإن اللون الرئيسي للنار هو البرتقالي بدلاً من الأصفر. بعض جزيئات الكربون في لهب النار لها درجة حرارة عالية إلى حد ما. لا يوجد الكثير منهم ، لكنهم يضيفون صبغة صفراء إلى اللهب. جزيئات الكربون الساخن المبردة هي عبارة عن سخام يستقر على المداخن. درجة حرارة حرق الخشب أقل من درجة حرارة حرق الشمعة. الكالسيوم والصوديوم والنحاس ، يسخن على درجة حرارة عالية ، يتوهج بألوان مختلفة. يتم إضافتها إلى بارود الصواريخ لتلوين أضواء الألعاب النارية الاحتفالية.

لون اللهب والتركيب الكيميائي

قد يتغير لون اللهب اعتمادًا على الشوائب الكيميائية الموجودة في السجلات أو المواد القابلة للاحتراق الأخرى. قد يحتوي اللهب ، على سبيل المثال ، على خليط من الصوديوم.

حتى في العصور القديمة ، حاول العلماء والخيميائيون فهم نوع المواد التي تحترق في النار ، اعتمادًا على لون النار.

• الصوديوم هو أحد مكونات ملح الطعام. عندما يسخن الصوديوم ، يتحول إلى اللون الأصفر الفاتح.
• يمكن أن يدخل الكالسيوم في النار. نعلم جميعًا أن الحليب يحتوي على الكثير من الكالسيوم. هذا معدن. يتحول الكالسيوم الساخن إلى اللون الأحمر الفاتح.
• إذا احترق الفسفور في نار ، سيتحول اللهب إلى اللون الأخضر. كل هذه العناصر إما محتواة في الشجرة ، أو تدخل النار بمواد أخرى.
• تحتوي جميع المنازل تقريبًا على مواقد غاز أو سخانات مياه ، ولونها أزرق. ويرجع ذلك إلى الكربون القابل للاشتعال وأول أكسيد الكربون الذي يعطي هذا الظل.

خلط ألوان اللهب ، مثل مزج ألوان قوس قزح ، يمكن أن يعطي اللون الأبيض ، بحيث تظهر المناطق البيضاء في لهيب النار أو المدفأة.

درجة حرارة اللهب أثناء احتراق بعض المواد:

كيف تحصل على لون لهب متساوٍ؟

لدراسة المعادن وتحديد تكوينها ، موقد بنسن، الذي يعطي لونًا متساويًا وعديم اللون لا يتعارض مع مسار التجربة ، التي اخترعها بنسن في منتصف القرن التاسع عشر.

كان بنسن معجبًا متحمسًا لعنصر النار ، وغالبًا ما كان يعبث باللهب. كان شغفه ينفخ الزجاج. لم يستطع بنسن أن يلاحظ الألم ، وهو ينفخ التصاميم والآليات الماكرة المختلفة من الزجاج. حدث أن أصابعه المتيبسة بدأت في الدخان من الزجاج الساخن الذي لا يزال طريًا ، لكنه لم ينتبه لذلك. إذا كان الألم قد تجاوز بالفعل عتبة الحساسية ، فقد هرب بطريقته الخاصة - لقد ضغط بقوة على شحمة أذنه بأصابعه ، قاطعًا ألمًا بآخر.

كان هو مؤسس طريقة تحديد تكوين المادة من خلال لون اللهب. بالطبع ، حتى قبله ، حاول العلماء إجراء مثل هذه التجارب ، لكن لم يكن لديهم موقد بنسن بلهب عديم اللون لا يتداخل مع التجربة. أدخل عناصر مختلفة على سلك البلاتين في لهب الموقد ، لأن البلاتين لا يؤثر على لون اللهب ولا يلونها.

يبدو أن الطريقة جيدة ، ولا حاجة إلى تحليل كيميائي معقد ، لقد أحضرت العنصر إلى اللهب - وتكوينه مرئي على الفور. لكنها لم تكن هناك. نادرًا ما توجد المواد في الطبيعة في شكلها النقي ، وعادة ما تحتوي على مجموعة كبيرة من الشوائب المختلفة التي تغير لونها.

جرب بنسن طرقًا مختلفة لعزل الألوان وظلالها. على سبيل المثال ، حاول النظر من خلال النظارات الملونة. على سبيل المثال ، يطفئ الزجاج الأزرق اللون الأصفر الذي تعطيه أملاح الصوديوم الأكثر شيوعًا ، ويمكن للمرء أن يميز اللون القرمزي أو الأرجواني للعنصر الأصلي. ولكن حتى بمساعدة هذه الحيل ، كان من الممكن تحديد تكوين معدن معقد مرة واحدة فقط من بين مائة.

إنه ممتع!نظرًا لخاصية الذرات والجزيئات في إصدار ضوء بلون معين ، فقد تم تطوير طريقة لتحديد تكوين المواد ، وهو ما يسمى التحليل الطيفي. يدرس العلماء الطيف الذي تنبعث منه مادة ما ، على سبيل المثال ، أثناء الاحتراق ، ومقارنتها بأطياف العناصر المعروفة ، وبالتالي تحديد تركيبها.

سألنا أنا والأطفال أنفسنا: لماذا النار من النار والشموع صفراء ولكن من الغاز على الموقد - زرقاء؟وتعلمت الكثير من الأشياء الشيقة! اتضح أن لون اللهب يعتمد على درجة حرارة النار والتركيب الكيميائي للمواد التي تحترق فيه. في كثير من الأحيان ، يلزم وجود مكونات غريبة لطلاء اللهب بلون غير عادي. لكن لدينا أيضًا مواد في المنزل تحترق بألوان مختلفة. بمساعدتهم ، قررنا أن نرسم النار.

بعد قراءة مجموعة متنوعة من النظريات على الإنترنت وجدنا الوصفات التالية:

1 في الأصفرلهب ألوان الصوديوم (يتوفر لدينا على شكل كلوريد الصوديوم - ملح الطعام الشائع وبيكربونات الصوديوم - صودا الخبز).

2. باللون الأزرقغاز الميثان يحترق (الذي لدينا فيه موقد غاز) والكحول.

3. اللون الاخضر يعطي النحاس اللهب (الأسلاك النحاسية العادية أو ، على سبيل المثال ، مسحوق كبريتات النحاس)

مع بقية الألوان يكون الأمر أكثر صعوبة ، فالمكونات نادرة جدًا فيها. حسنًا ، ماذا لو كان لديك في المنزل أو هل تعرف من أين يمكنك الحصول عليها؟ ؛)

4. اللون الاخضر وظلاله من النار ، بالإضافة إلى النحاس ، تأتي أيضًا من الباريوم والموليبدينوم والفوسفور والأنتيمون.

5. اللون الأزرقوظلاله تعطي كلوريد النحاس والسيلينيوم والبورون

6. أحمر اللونتعطي أملاح السترونشيوم والكالسيوم وكلوريد الليثيوم.

7. لون قرمزي - كلوريد البوتاسيوم.

لكن في منزلنا ، من بين كل ما سبق ، تم العثور على الميثان والصوديوم والنحاس فقط. لذلك ، قمنا بإجراء تجارب معهم.

أسهل طريقة للحصول على شعلة زرقاء - تشغيل موقد الغاز - وضوء أزرق يضيء على الموقد :)

إذا أدخلت سلكًا نحاسيًا عاديًا ، وثني في النهاية بحلقة ، وانتظرت بضع ثوانٍ حتى يسخن السلك ، يمكنك رؤية لهب أخضر.

صحيح أن السلك مغطى سريعًا بالأكسيد ، ويتوقف النحاس عن الاحتراق. لذلك من الضروري إما تنظيف السلك بشكل متكرر أو استخدام كبريتات النحاس. للقيام بذلك ، قمنا ببساطة بغمس طرف السلك المبلل بالماء في المسحوق الأزرق لكبريتات النحاس ووضعناه في النار. يستمر اللون الأخضر للهب لفترة أطول ، على الرغم من أن البلورات تتأكسد بسرعة كبيرة.

وإذا قمت بغمس نفس السلك المبلل بالماء في الملح أو الصودا وإدخاله في اللهب الأزرق موقد غاز، سيتحول اللهب على الفور إلى اللون الأصفر البرتقالي. الطريقة التي اعتدنا أن نراه في النار. بعد كل شيء ، نار النار لها لون برتقالي أيضًا بسبب الصوديوم - فالخشب يحتوي على الكثير من الأملاح.