الجزء الأكثر سخونة من الشمعة. كيف تصنع النار الملونة؟ تجارب للأطفال

وصف:

عند ترطيب لوح نحاسي في حمض الهيدروكلوريك وإحضاره إلى شعلة الموقد ، نلاحظ تأثيرًا مثيرًا للاهتمام - وهو تلوين اللهب. تلمع النار بألوان زرقاء وخضراء جميلة. المشهد مثير للإعجاب وساحر للغاية.

يعطي النحاس اللهب لونًا أخضر. مع وجود نسبة عالية من النحاس في المادة القابلة للاحتراق ، سيكون للشعلة لون أخضر ساطع. أكاسيد النحاس تعطي اللون الأخضر الزمردي. على سبيل المثال ، كما يتضح من الفيديو ، عندما يبلل النحاس بحمض الهيدروكلوريك ، يتحول اللهب إلى اللون الأزرق مع صبغة خضراء. والمركبات المحتوية على النحاس المكلس ، المبللة بالحمض ، تلون اللهب باللون الأزرق السماوي.

كمرجع:كما يعطي الباريوم والموليبدينوم والفوسفور والأنتيمون اللون الأخضر وظلاله للنار.

تفسير:

لماذا اللهب مرئي؟ أو ما الذي يحدد سطوعها؟

بعض اللهب يكاد يكون غير مرئي ، في حين أن البعض الآخر ، على العكس من ذلك ، يلمع بشدة. على سبيل المثال ، يحترق الهيدروجين بلهب عديم اللون تقريبًا ؛ تتألق شعلة الكحول النقي أيضًا بشكل خافت جدًا ، وتحترق شمعة ومصباح كيروسين بلهب مضيء ساطع.

الحقيقة هي أن السطوع الأكبر أو الأقل لأي لهب يعتمد على وجود جزيئات صلبة متوهجة فيه.

يحتوي الوقود على قدر أكبر أو أقل من الكربون. تتوهج جزيئات الكربون ، قبل أن تحترق ، - ولهذا السبب تضيء شعلة موقد غاز ومصباح كيروسين وشمعة - لأن. إنه مضاء بجزيئات الكربون المتوهجة.

وبالتالي ، من الممكن جعل اللهب غير مضيء أو ضعيف الإضاءة ساطعًا عن طريق إثرائه بالكربون أو بتسخين المواد غير القابلة للاحتراق به.

كيف تحصل على ألسنة اللهب الملونة؟

للحصول على لهب ملون ، لا يضاف الكربون إلى المادة المحترقة ، ولكن الأملاح المعدنية التي تلون اللهب بلون أو آخر.

الطريقة القياسية لتلوين لهب الغاز الخفيف هو إدخال مركبات معدنية فيه على شكل أملاح متطايرة - عادة النترات (أملاح حمض النيتريك) أو الكلوريدات (أملاح حمض الهيدروكلوريك):

الأصفر- أملاح الصوديوم ،

أحمر - أملاح السترونشيوم والكالسيوم ،

أملاح السيزيوم الخضراء (أو البورون ، في شكل إيثيل البورون أو البورون ميثيل إيثر) ،

أزرق - أملاح النحاس (على شكل كلوريد).

في الأزرق يلون اللهب بالسيلينيوم ، والأزرق والأخضر بالبورون.

تُستخدم هذه القدرة على حرق المعادن وأملاحها المتطايرة لإعطاء لون معين لهب عديم اللون للحصول على حرائق ملونة (على سبيل المثال ، في الألعاب النارية).

ما الذي يحدد لون اللهب (لغة علمية)

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.

من السهل تخمين ذلك لون اللهبسوف تعتمد على ما يتم حرق المواد الكيميائيةإذا كان تحت العمل درجة حرارة عاليةيتم إطلاق الذرات الفردية من هذه المواد - مما يعطي اللون. تم إجراء العديد من التجارب ، والتي سأكتب عنها أدناه ، من أجل فهم كيفية تأثير المواد لون النار.

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

يحتوي كل منزل تقريبًا على مواقد غاز أو سخانات مياه ، يتم تلوين اللهب فيها لون أزرق. هذا بسبب الاحتراق كربون، أول أكسيد الكربون الذي يعطي هذا الظل. تعطي أملاح الصوديوم الغنية بالخشب الطبيعي لهب أصفر برتقالي، الذي يحرق حريق غابة عادي أو أعواد ثقاب منزلية. عند رش موقد الغاز بالملح العادي الموثوق به ، ستحصل على نفس الظل. يعطي النحاس اللون الاخضرلهب. أعتقد أنك لاحظت أكثر من مرة أن النحاس العادي ، غير المعالج بتركيبة واقية ، يلطخ الجلد بلون أخضر إذا كنت ترتدي خاتمًا أو سلسلة لفترة طويلة. هذا هو الحال أثناء عملية الاحتراق. مع نسبة عالية من النحاس ، يكون للهب لون أخضر ساطع للغاية ، مطابق تقريبًا للون الأبيض. يمكنك ملاحظة ذلك عن طريق رش نشارة النحاس على نفس موقد الغاز.

أجريت التجارب مع المعتاد موقد غازوالمعادن المختلفة من أجل تحديد تكوينها. يتم أخذ المعدن بالملاقط وإدخاله في اللهب - بواسطة الظل الذي تم طلاء النار فيه ، يمكن للمرء أن يحكم على الشوائب المختلفة الموجودة في العنصر. لون أخضروظلاله تعطي معادن مثل الباريوم والنحاس والموليبدينوم والفوسفور والأنتيمون والبورون ، مما يعطي اللون الأزرق والأخضر. ايضا في أزرقالسيلينيوم يلون اللهب. أحمرسيعطي اللهب الليثيوم والسترونشيوم والكالسيوم ، ليلكي- البوتاسيوم ، اصفر برتقالييخرج الظل عند احتراق الصوديوم.

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

بنسنكان معجبًا متحمسًا للعنصر الناري ، وغالبًا ما يكون مليئًا باللهب. كانت هوايته نفخ 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 الطريقة تحديد تكوين المادة حسب لون اللهب. بالطبع ، حتى قبله ، حاول العلماء إجراء مثل هذه التجارب ، لكن لم يكن لديهم موقد بنسن. مع لهب عديم اللونالتي لا تتعارض 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 مواد في الطبيعة في صورة نقية ، وعادة ما تحتوي عليها مجموعة كبيرة من الشوائب المختلفةالتي تغير اللون.

جرب بنسن طرقًا مختلفة لعزل الألوان وظلالها. على سبيل المثال ، حاولت انظر من خلال الزجاج الملون. دعنا نقول زجاج أزرقيطفئ الأصفر، والتي يتم الحصول عليها من 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.

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 و التركيب الكيميائيالمواد التي تحترق فيه. في كثير من الأحيان ، هناك حاجة إلى 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 لهب النحاس (سلك نحاسي عادي 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. لون ازرقوظلاله 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 وإيصاله إلى 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.

لقرون عديدة ، لعبت النار دورًا مهمًا للغاية في حياة الإنسان. بدونها ، يكاد يكون من المستحيل تخيل وجودنا. يتم استخدامه في جميع مجالات الصناعة وكذلك للطبخ 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 ذلك بقليل ، 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 ، الممنوحة 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 طريقة تحديد التركيب الكيميائي لمادة ما لوحة الألوانلهب. 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.