что горит синим пламенем химия

Цветное пламя: проба на окрашивание пламени

Для химика пламя не только источник тепла, но и инструмент химического анализа. Давно известно, что некоторые химические соединения, введенные в пламя, придают ему характерную окраску. В этом можно убедиться, если в любое пламя внести кусочек поваренной соли.

Возьмите кусок нихромовой проволоки (например, из старого утюга) длиной 10 см и выпрямите. Для опыта понадобится еще стеклянная трубка из легкоплавкого стекла. Надо заплавить проволоку в стеклянную трубку при помощи газовой горелки. Потом на конце проволоки сделайте маленькую петельку, как показано на рисунке.

Можно поступить не совсем спортивно и заменить стеклянную трубку корковой пробкой из винной бутылки.

При подведении определенного количества воздуха пламя газовой горелки становиться голубым и не коптит. Отчетливо видны в нем две части. Внутренняя часть называется восстанавливающей. Она голубого цвета и имеет сравнительно низкую температуру. Внешняя часть бесцветная — окисляющая. Температура этой части пламени равно около 1300 °С.

Растворите в нескольких миллилитрах воды, налитых в пробирку щепотку хлори­стого натрия. Очищенную проволоку погрузите в раствор, а потом введите в окисляющую часть пламени.

Какой великолепный эффект! Пла­мя в одно мгновение меняет окраску на интенсивно желтую. А теперь проверьте, содержит ли натрии во­да, которую вы пьете (этот металл придает пламени желтый цвет). Ре­зультат анализа будет положительным. Можете проверить, содержат ли натрий другие вещества. Окажется, что натрий «пронырливый» металл, везде он есть, пламя всегда будет более или менее желтым.

Если вы уже знаете, как меняет окраску пламени натрий, проверьте «поведение» других металлов. Возьмите образцы солей кальция, стронция, бария, калия и меди. Лучше всего взять хлориды или нитраты. Если у вас их нет, возьмите другие соли, но помните, что сначала проволоку нужно очистить в пламени и соляной кислоте. После такой очистки опять опускайте проволоку в раствор анализируемого вещества, а затем вводите в окисляющую часть пламени.

При анализе твердых субстанций раскаленную проволоку опускают в анализируемое вещество, которое прилипает к ней и затем сплавляется в пламени горелки, образуя перл. Перл на мгновение опускают в соляную кислоту. Образующиеся при этом хлористоводородные соединения летучие и быстро испаряются с проволоки в пламени, окрашивая его в характерный цвет.

Вероятно вы удивитесь, когда начнете исследовать калий, так как цвет пламени будет такой же как в ходе анализа натрия, и лишь время от времени через желтое пламя будут проскакивать розовые отблески калия. Это потому, что натрий, содержащийся в воде, употребляемой для растворения образца, не позволяет калию показать себя в полной красоте. В пламени идет „борьба” между натрием и калием, в которой натрий побеждает. Если хотите, можете помочь победить калию. Наблюдайте через так называемое синее кобальтовое стекло. Это стекло представляет собой фильтр, который задерживает цвет натрия, пропуская цвет калия. Вы, наверное, огорчитесь, что в вашей лаборатории нет кобальтового стекла. Но не падайте духом, вместо него можно взять раствор метилового фиолетового. А если его тоже нет, растворите в воде несколько капель синих чернил. Если будете наблюдать пламя через этот раствор, увидите фиолетовую вспышку, свидетельствующую о наличии калия.

А теперь сопоставьте результаты работы:

Металл Цвет пламени

Медный факел

Зная, что некоторые металлы окра­шивают пламя, сделайте медный «факел». Это не­обыкновенно интересный опыт. Со­берите аппаратуру, показанную на рисунке.

Всыпьте в пробирку несколь­ко криеталликов какой-либо соли меди, например, CuSO4 (медный ку­порос), и добавьте до 1/3 высоты пробирки денатурат и несколько капель разбавленной соляной кислоты За­купорьте пробирку пробкой, через которую проходит трубка, изогнутая под прямым углом и суженая на конце. Поместите пробирку в химический стакан с горячей водой, денатурат начнет испаряться, увлекая с собой соль меди. Приставьте к выхо­ду трубки горящую спичку: пары денатурата зажгутся, а пламя при­обретет зелено-синий цвет. Эффект опыта необыкновенно красив, если его наблюдать в темной комнате.

А теперь модифицируйте опыт, взяв вместо соли меди ранее употре­блявшиеся химические соединения, окрашивающие пламя. А если у вас есть бура или борная кислота, про­верьте, как окрашивает пламя бор. Борную кислоту можно купите в ап­теке. И еще одно: не заливайте про­бирку более чем на 1/3 высоты. И ни в коем случае не нагревайте пробир­ку горелкой!

Цветные свечи

Чтобы получить свечи с разноцветным пламенем надо добавить в расплавленный парафин соль металла, окрашивающего пламя в той или иной цвет.

Синяя свеча. Покрасить парафин в синий цвет можно стеаратом меди. Эту соль получают смешивая растворы сульфата меди и хозяйственного мыла. Пламя свечи тоже будет синим, благодаря ионам меди.

Зеленая свеча. В качестве пигмента используется зеленый оксид хрома (III). Он получается при термическом разложении бихромата аммония (опыт с вулканом). Цвет пламени тоже будет зеленым.

Желтая свеча. Желтый хромат натрия окрасит парафин и пламя свечи в желтый цвет.

Красная свеча. Парафин подкрашивают любым красным пигментом, например гуашью. Чтобы пламя было красным надо добавитькакую-либо соль стронция или лития.

Источник

Химия пламени

Чем проклинать тьму,
лучше зажечь хотя бы
одну маленькую свечу.
Конфуций

В начале

Первые попытки понять механизм горения связаны с именами англичанина Роберта Бойля, француза Антуана Лорана Лавуазье и русского Михаила Васильевича Ломоносова. Оказалось, что при горении вещество никуда не «исчезает», как наивно полагали когда-то, а превращается в другие вещества, в основном газообразные и потому невидимые. Лавуазье в 1774 году впервые показал, что при горении из воздуха уходит примерно пятая его часть. В течение XIX века ученые подробно исследовали физические и химические процессы, сопровождающие горение. Необходимость таких работ была вызвана прежде всего пожарами и взрывами в шахтах.

Существуют два вида пламени. Топливо и окислитель (чаще всего кислород) могут принудительно или самопроизвольно подводиться к зоне горения порознь и смешиваться уже в пламени. А могут смешиваться заранее — такие смеси способны гореть или даже взрываться в отсутствие воздуха, как, например, пороха, пиротехнические смеси для фейерверков, ракетные топлива. Горение может происходить как с участием кислорода, поступающего в зону горения с воздухом, так и при помощи кислорода, заключенного в веществе-окислителе. Одно из таких веществ — бертолетова соль (хлорат калия KClO₃); это вещество легко отдает кислород. Сильный окислитель — азотная кислота HNO₃: в чистом виде она воспламеняет многие органические вещества. Нитраты, соли азотной кислоты (например, в виде удобрения — калийной или аммиачной селитры), легко воспламеняются, если смешаны с горючими веществами. Еще один мощный окислитель, тетраоксид азота N₂O₄ — компонент ракетных топлив. Кислород могут заменить и такие сильные окислители, как, например, хлор, в котором горят многие вещества, или фтор. Чистый фтор — один из самых сильных окислителей, в его струе горит вода.

Цепные реакции

Основы теории горения и распространения пламени были заложены в конце 20-х годов прошлого столетия. В результате этих исследований были открыты разветвленные цепные реакции. За это открытие отечественный физикохимик Николай Николаевич Семенов и английский исследователь Сирил Хиншельвуд были в 1956 году удостоены Нобелевской премии по химии. Более простые неразветвленные цепные реакции открыл еще в 1913 году немецкий химик Макс Боденштейн на примере реакции водорода с хлором. Суммарно реакция выражается простым уравнением H₂ + Cl₂ = 2HCl. На самом деле она идет с участием очень активных осколков молекул — так называемых свободных радикалов. Под действием света в ультрафиолетовой и синей областях спектра или при высокой температуре молекулы хлора распадаются на атомы, которые и начинают длинную (иногда до миллиона звеньев) цепочку превращений; каждое из этих превращений называется элементарной реакцией:

Cl + H₂ → HCl + H,
H + Cl₂ → HCl + Cl и т. д.

На каждой стадии (звене реакции) происходит исчезновение одного активного центра (атома водорода или хлора) и одновременно появляется новый активный центр, продолжающий цепь. Цепи обрываются, когда встречаются две активные частицы, например Cl + Cl → Cl₂. Каждая цепь распространяется очень быстро, поэтому, если генерировать «первоначальные» активные частицы с высокой скоростью, реакция пойдет так быстро, что может привести к взрыву.

Таким образом, за ничтожный промежуток времени одна активная частица (атом H) превращается в три (атом водорода и два гидроксильных радикала OH), которые запускают уже три цепи вместо одной. В результате число цепей лавинообразно растет, что моментально приводит к взрыву смеси водорода и кислорода, поскольку в этой реакции выделяется много тепловой энергии. Атомы кислорода присутствуют в пламени и при горении других веществ. Их можно обнаружить, если направить струю сжатого воздуха поперек верхней части пламени горелки. При этом в воздухе обнаружится характерный запах озона — это атомы кислорода «прилипли» к молекулам кислорода с образованием молекул озона: О + О₂ = О₃, которые и были вынесены из пламени холодным воздухом.

Возможность взрыва смеси кислорода (или воздуха) со многими горючими газами — водородом, угарным газом, метаном, ацетиленом — зависит от условий, в основном от температуры, состава и давления смеси. Так, если в результате утечки бытового газа на кухне (он состоит в основном из метана) его содержание в воздухе превысит 5%, то смесь взорвется от пламени спички или зажигалки и даже от маленькой искры, проскочившей в выключателе при зажигании света. Взрыва не будет, если цепи обрываются быстрее, чем успевают разветвляться. Именно поэтому была безопасной лампа для шахтеров, которую английский химик Хэмфри Дэви разработал в 1816 году, ничего не зная о химии пламени. В этой лампе открытый огонь был отгорожен от внешней атмосферы (которая могла оказаться взрывоопасной) частой металлической сеткой. На поверхности металла активные частицы эффективно исчезают, превращаясь в стабильные молекулы, и потому не могут проникнуть во внешнюю среду.

Полный механизм разветвленно-цепных реакций очень сложен и может включать более сотни элементарных реакций. К разветвленно-цепным относятся многие реакции окисления и горения неорганических и органических соединений. Таковой же будет и реакция деления ядер тяжелых элементов, например плутония или урана, под воздействием нейтронов, которые выступают аналогами активных частиц в химических реакциях. Проникая в ядро тяжелого элемента, нейтроны вызывают его деление, что сопровождается выделением очень большой энергии; одновременно из ядра вылетают новые нейтроны, которые вызывают деление соседних ядер. Химические и ядерные разветвленно-цепные процессы описываются сходными математическими моделями.

Что надо для начала

Чтобы началось горение, нужно выполнить ряд условий. Прежде всего, температура горючего вещества должна превышать некое предельное значение, которое называется температурой воспламенения. Знаменитый роман Рэя Брэдбери «451 градус по Фаренгейту» назван так потому, что примерно при этой температуре (233°C) загорается бумага. Это «температура воспламенения», выше которой твердое топливо выделяет горючие пары или газообразные продукты разложения в количестве, достаточном для их устойчивого горения. Примерно такая же температура воспламенения и у сухой сосновой древесины.

Температура пламени зависит от природы горючего вещества и от условий горения. Так, температура в пламени метана на воздухе достигает 1900°C, а при горении в кислороде — 2700°C. Еще более горячее пламя дают при сгорании в чистом кислороде водород (2800°C) и ацетилен (3000°C). Недаром пламя ацетиленовой горелки легко режет почти любой металл. Самую же высокую температуру, около 5000°C (она зафиксирована в Книге рекордов Гиннесса), дает при сгорании в кислороде легкокипящая жидкость — субнитрид углерода С₄N₂ (это вещество имеет строение дицианоацетилена NC–C=C–CN). А по некоторым сведениям, при горении его в атмосфере озона температура может доходить до 5700°C. Если же эту жидкость поджечь на воздухе, она сгорит красным коптящим пламенем с зелено-фиолетовой каймой. С другой стороны, известны и холодные пламена. Так, например, горят при низких давлениях пары фосфора. Сравнительно холодное пламя получается и при окислении в определенных условиях сероуглерода и легких углеводородов; например, пропан дает холодное пламя при пониженном давлении и температуре от 260–320°C.

Только в последней четверти ХХ века стал проясняться механизм процессов, происходящих в пламени многих горючих веществ. Механизм этот очень сложен. Исходные молекулы обычно слишком велики, чтобы, реагируя с кислородом, непосредственно превратиться в продукты реакции. Так, например, горение октана, одного из компонентов бензина, выражается уравнением 2С₈Н₁₈ + 25О₂ = 16СО₂ + 18Н₂О. Однако все 8 атомов углерода и 18 атомов водорода в молекуле октана никак не могут одновременно соединиться с 50 атомами кислорода: для этого должно разорваться множество химических связей и образоваться множество новых. Реакция горения происходит многостадийно — так, чтобы на каждой стадии разрывалось и образовывалось лишь небольшое число химических связей, и процесс состоит из множества последовательно протекающих элементарных реакций, совокупность которых и представляется наблюдателю как пламя. Изучать элементарные реакции сложно прежде всего потому, что концентрации реакционно-способных промежуточных частиц в пламени крайне малы.

Внутри пламени

Оптическое зондирование разных участков пламени с помощью лазеров позволило установить качественный и количественный состав присутствующих там активных частиц — осколков молекул горючего вещества. Оказалось, что даже в простой с виду реакции горения водорода в кислороде 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О происходит более 20 элементарных реакций с участием молекул О₂, Н₂, О₃, Н₂О₂, Н₂О, активных частиц Н, О, ОН, НО₂. Вот, например, что написал об этой реакции английский химик Кеннет Бэйли в 1937 году: «Уравнение реакции соединения водорода с кислородом — первое уравнение, с которым знакомится большинство начинающих изучать химию. Реакция эта кажется им очень простой. Но даже профессиональные химики бывают несколько поражены, увидев книгу в сотню страниц под названием «Реакция кислорода с водородом», опубликованную Хиншельвудом и Уильямсоном в 1934 году». К этому можно добавить, что в 1948 году была опубликована значительно большая по объему монография А. Б. Налбандяна и В. В. Воеводского под названием «Механизм окисления и горения водорода».

Современные методы исследования позволили изучить отдельные стадии подобных процессов, измерить скорость, с которой различные активные частицы реагируют друг с другом и со стабильными молекулами при разных температурах. Зная механизм отдельных стадий процесса, можно «собрать» и весь процесс, то есть смоделировать пламя. Сложность такого моделирования заключается не только в изучении всего комплекса элементарных химических реакций, но и в необходимости учитывать процессы диффузии частиц, теплопереноса и конвекционных потоков в пламени (именно последние устраивают завораживающую игру языков горящего костра).

Откуда все берется

Основное топливо современной промышленности — углеводороды, начиная от простейшего, метана, и кончая тяжелыми углеводородами, которые содержатся в мазуте. Пламя даже простейшего углеводорода — метана может включать до ста элементарных реакций. При этом далеко не все из них изучены достаточно подробно. Когда горят тяжелые углеводороды, например те, что содержатся в парафине, их молекулы не могут достичь зоны горения, оставаясь целыми. Еще на подходе к пламени они из-за высокой температуры расщепляются на осколки. При этом от молекул обычно отщепляются группы, содержащие два атома углерода, например С₈Н₁₈ → С₂Н₅ + С₆Н₁₃. Активные частицы с нечетным числом атомов углерода могут отщеплять атомы водорода, образуя соединения с двойными С=С и тройными С≡С связями. Было обнаружено, что в пламени такие соединения могут вступать в реакции, которые не были ранее известны химикам, поскольку вне пламени они не идут, например С₂Н₂ + О → СН₂ + СО, СН₂ + О₂ → СО₂ + Н + Н.

Постепенная потеря водорода исходными молекулами приводит к увеличению в них доли углерода, пока не образуются частицы С₂Н₂, С₂Н, С₂. Зона сине-голубого пламени обусловлена свечением в этой зоне возбужденных частиц С₂ и СН. Если доступ кислорода в зону горения ограничен, то эти частицы не окисляются, а собираются в агрегаты — полимеризуются по схеме С₂Н + С₂Н₂ → С₄Н₂ + Н, С₂Н + С₄Н₂ → С₆Н₂ + Н и т. д.

Источник

Что горит синим пламенем химия

Исаак Ньютон интересовался многими аспектами физики и других наук, и не боялся проводить некоторые эксперименты на себе. Свою догадку о том, что мы видим окружающий мир из-за давления света на сетчатку глаза, он проверял так: вырезал из слоновой кости тонкий изогнутый зонд, запустил его себе в глаз и давил им на заднюю сторону глазного яблока. Возникшие цветные вспышки и круги подтвердили его гипотезу.

Наши спонсоры

Описание:

Смачивая медную пластинку в соляной кислоте и поднося к пламени горелки, замечаем интересный эффект – окрашивание пламени. Огонь переливается красивыми сине-зелеными оттенками. Зрелище довольно впечатляющее и завораживающее.

Медь придает пламени зеленый оттенок. При высоком содержании меди в сгораемом веществе пламя имело бы яркий зеленый цвет. Окислы же меди дают изумрудно-зеленое окрашивание. Например, как видно из ролика, при смачивании меди соляной кислотой пламя окрашивается в голубой цвет с зеленоватым оттенком. А прокаленные медьсодержащие соединения, смоченные в кислоте, окрашивают пламя в лазурно-голубой цвет.

Для справки: Зеленый цвет и его оттенки огню придают также барий, молибден, фосфор, сурьма.

Объяснение:

Почему пламя видимое? Или чем определяется его яркость?

Некоторое пламя почти не видно, а другое наоборот светит очень ярко. Например, водород горит почти совершенно бесцветным пламенем; пламя чистого спирта тоже светит весьма слабо, а свеча и керосиновая лампа горят ярким светящимся пламенем.

Дело в том, что большая или меньшая яркость всякого пламени зависит от присутствия в нем раскаленных твердых частичек.

Таким образом, можно и несветящееся или слабо светящееся пламя сделать ярким, обогащая его углеродом или раскаляя им негорючие вещества.

Как получить разноцветное пламя?

Для получения цветного пламени к горящему веществу прибавляют не углерод, а соли металлов, окрашивающих пламя в тот или иной цвет.

желтое – соли натрия,

красное – соли стронция, кальция,

зеленое – соли цезия (или бора, в виде борноэтилового или борнометилового эфира),

голубое – соли меди (в виде хлорида).

Этой способностью горящих металлов и их летучих солей придавать определенную окраску бесцветному пламени пользуются для получения цветных огней (например, в пиротехнике).

Чем определяется цвет пламени (научным языком)

Цвет огня определяется температурой пламени и тем, какие химические вещества в нём сгорают. Высокая температура пламени дает возможность атомам перескакивать на некоторое время в более высокое энергетическое состояние. Когда атомы возвращаются в исходное состояние, они излучают свет с определённой длиной волны. Она соответствует структуре электронных оболочек данного элемента.

Источник

В кислороде.

Светяща яся надпись

По одной из библейских легенд, на стене дворца вавилонского ца­ря Валтасара во время пира вдруг возникли светящиеся письмена.

Химики доказали, что такое чудо возможно: на черной стене может вспыхнуть, а потом погаснуть надпись или рисунок. Для этого надо приготовить специальные фосфорные «карандаши». В пробирку вносят 1 г белого фосфора Р₄ (осторожно, он ядовит и огнеопасен!) в виде нескольких горошин и добавляют 2 г стеарина или парафина. Закрывают пробирку тампоном из стекловаты и нагревают на водяной ба­не, периодически взбалтывая. После расплавления содержимого про­бирки ее охлаждают в холодной воде. Когда смесь затвердеет, пробирку разбивают и извлекают застывший стержень (это надо делать, предварительно надев резиновые перчатки). Хранить его можно только под слоем воды, в закрытой склянке. Если таким «карандашом» сделать надпись на куске картона, то в темноте она будет светиться, а потом постепенно исчезнет.

Стеарин защищает белый фосфор от быстрого окисления кислоро­дом воздуха и тем самым увеличивает продолжительность свечения. А само свечение вызвано реакцией медленного окисления фосфора:

с образованием в конечном счете оксида фосфора( V ) Р₄0₁₀, вступающего во взаимодействие с влагой воздуха. При этом получаются мельчайшие капельки ортофосфорной кислоты Н₃Р0₄, образующие легкий белый дымок.

И вдруг вс пыхнула свеча!

За 2000 лет до н. э. жрецы Древнего Египта во время богослужений вызывали внезапное возгорание огней в храмах и этим повергали моля­щихся в ужас. Простые люди полагали, что с огнем в храм входит сам верховный бог Аммон — создатель сущего, творец плодородия.

Внезапное возгорание свечи легко может показать учитель химии или руководитель химического кружка. Этот опыт состоит из двух операций. Вначале в склянке с пришлифованной пробкой готовят раствор белого фосфора Р₄ (3 — 4 кусочка, каждый размером с горошину) в 10— 15 мл сероуглерода (дисульфида углерода) CS ₂. Затем фитиль свечи «разлохмачивают» на отдельные ниточки и пропитывают их получен­ным раствором из капельницы так, чтобы он не потек по самой свечке. После этого наступает время ожидания. Дисульфид углерода быстро ис­паряется, оставляя на фитиле свечи мельчайшие частички белого фос­фора. Фосфор окисляется на воздухе с выделением значительного коли­чества теплоты, а это через некоторое время (обычно 15—10 минут) вы­зывает «внезапное» воспламенение свечи.

Свеча и вол шебная палочка

Зажечь свечу без спичек можно вполне безобидным способом, но то же под контролем преподавателя или руководителя химического кружка. Для этого потребуется сначала имитировать настоящую свечу — тонкую стеклянную пробирку облить снаружи расплавленным парафи­ном или стеарином (можно даже просто накапать парафин с горящей свечи, держа ее наклонно). В пробирку наливают на 1/2 ее объема эта­нол С₂Н₅ОН (этиловый спирт) и надевают на нее металлический колпа­чок с отверстием, через которое пропущен фитиль из 5 — 10 ниток бумажной пряжи. Колпачок тоже надо облить расплавленным парафином.

Цветное пла мя свечи

Пламя свечи можно сделать зеленым, красным, синим, если посту­пить следующим образом. Надо расплавить обычную свечу в металлической миске, вынуть из расплава фитиль, а в расплав внести немного (1/2 чайной ложки на одну свечу) соли, вызывающей окраску пламени.

Спир товые огни

Если соль, способную окрашивать пламя, внести в горящий этиловый спирт С₂ H ₅ОН, то пламя станет цветным. Для этого поступают следующим образом. В три небольшие чашки кладут тампоны из волокнис­тых веществ — пакли, ваты или асбеста, пропитанные концентрирован­ными водными растворами солей, окрашивающих пламя, а затем отжатые и высушенные. После этого тампоны обливают этиловый спиртом в таком количестве, чтобы часть его осталась в чашке, и поджигают. Если такие чашки расставить в разных местах комнаты, то можно получить «гирлянду» зеленых, красных, желтых, малиновых и синих огней без дыма и запаха. «Букет» из цветных огней получают, располагая чашки с горящим спиртом друг около друга на разной высоте. По мере выгорания следует добавлять в чашки спирт, пользуясь длинной пипет­кой емкостью 15—25 мл и погружая ее конец под тампон в жидкость.

Вместо солей, перечисленных ранее, можно использовать нитраты лития, стронция, меди и натрия. Однако эффект будет гораздо слабее из-за того, что эти соли менее летучи.

Вода вместо спичек, или Пер оксид-воспламенитель

Цветное пламя можно получить и совсем другим способом. Особенно интересно, что в роли «спичек», поджигающих горючую смесь, будет. вода!

Для этого опыта потребуются три фарфоровые тарелки, в которые мы поместим соответственно:

· смесь равных объемов (например, по 1 чайной ложке) сухого пероксида натрия Na ₂ O ₂ и алюминиевой пудры, смешанной со щепоткой соли, окрашивающей пламя;

· c месь, состоящую из двух объемов (две чайные ложки) сухого пероксида натрия и одного объема (одна чайная ложка) сухих древесных опилок;

· втрое сложенный листок фильтровальной бумаги, на которую насыпают немного (1 чайную ложку) сухого пероксида натрия Na ₂ O ₂.

Во вторую и третью тарелки (с опилками и с бумагой) тоже добавля­ют понемногу соли, вызывающей окраску пламени. После этого, поста­вив тарелки подальше друг от друга, приливают на смеси по 3 — 4 капли воды из длинной пипетки. В первой тарелке смесь сгорает ослепитель­ным цветным пламенем и со вспышкой. В остальных тарелках загораются и горят опилки и бумага, а пламя хотя и спокойное, но тоже цвет­ное.

Механизм воспламенения смесей таков: вода разлагает пероксид натрия Na ₂0₂ до гидроксида натрия NaOH и кислорода O ₂:

с таким большим выделением теплоты, что от этого загорается не только алюминиевая пудра, но также целлюлоза бумаги и древесины.

При сгорании алюминия образуются оксид алюминия и оксид нат­рия, которые взаимодействуют между собой с образованием алюмината натрия:

Горящая ки слота

Химическая реакция горения кислоты не отличается особой сложностью: ее продукты — гидроксид натрия NaOH и монооксид углерода СО:

2 Na ₂ O ₂ + CH ₃ COOH = 4 NaOH + 2СО ↑

Пероксид натрия впервые получил французский химик Жозеф Гей-Люссак в 1811 г. Он же наблюдал вспышки концентрированной уксусной кислоты при контакте с Na ₂ O ₂.

Огненный до ждь. взаперти

На дно большой бутыли (емкостью 3 — 5 л) насыпают слой сухого речного песка толщиной 2—3 см и затем наполняют ее хлором. Хлор, как известно, можно получить действием концентрированной соляной кислоты на диоксид марганца или перманганат калия. Для этого в круглодонную колбу насыпают на 1/4 ее объема Мп0₂ или КМ nO ₄ и вставляют резиновую пробку с капельной воронкой и отводной стеклянной трубкой. Колбу закрепляют в штативе и помещают в вытяжной шкаф. Затем наливают в капельную воронку соляную кислоту и начина­ют по каплям добавлять ее в круглодонную колбу. Начинается реакция:

М nO ₂ + 4НС l = М n С l ₂

(или 2 KMnO ₄ + 16НС1 = 2КС1 + 2М n С l ₂ + 5 C 1₂ ↑ + 8 H ₂ O )

Длинную газоотводную трубку погружают в большую бутыль до самого ее дна. Хлор тяжелее воздуха и будет постепенно вытеснять его. Чтобы узнать, наполнена ли бутыль хлором, подносят к ее горловине фильтровальную бумажку, смоченную водным раствором иодида калия. В результате реакции:

выделяется иод I ₂ и бумажка чернеет. Бутыль, наполненную хлором, закрывают пробкой. Выполнив эти операции, растирают в фарфоровой ступке сурьму Sb до порошкообразного состояния и наполняют этим по­рошком небольшую пробирку на 1/4 ее объема. Вынув пробку, осторож­но постукивая по пробирке пальцем, небольшими порциями высыпают порошок сурьмы в бутыль с хлором. Сурьма тотчас же воспламеняется и сгорает, образуя «огненный дождь» и разбрасывая во все стороны иск­ры. Склянка наполняется белым дымом продуктов взаимодействия сурьмы и хлора:

Железо гори т!

Для получения самовоспламеняющихся («пирофорных») порошков Железа применяется термическое разложение соли щавелевой кислоты Н₂С₂ O ₄ — оксалата железа(П) FeC ₂ O ₄∙2Н₂О. Эту соль надо заранее получить, сливая растворы сульфата железа(П) FeSO ₄ и оксалата аммония ( NH ₄)₂ C ₂ O ₄. Выпадает лимонно-желтый осадок:

Осадок отфильтровывают и высушивают между листами фильтровальной бумаги. Сухой порошок FeC ₂ O ₄∙2Н₂0 засыпают в пробирку на 1/4 ее объема и прокаливают, держа ее в пламени газовой горелки с небольшим наклоном в сторону отверстия. Прокаливание ведут при умеренной температуре (150—200 °С). Разложение FeC ₂ O ₄∙2 H ₂ O отвечает уравнению:

Капли воды снимают со стенок пробирки трубочкой, свернутой ид фильтровальной бумаги. Как только лимонно-желтый порошок почернеет, нагревание прекращают, а пробирку закрывают пробкой, Еще теплое содержимое пробирки высыпают порциями в трубку высотой 1 м в шириной 3—4 см, установленную на асбестовом или металлическом листе. Черный порошок железа, высыпаясь из пробирки, самовоспламе­няется и сгорает, образуя красивый сноп искр:

3 F е + 2 O ₂ = ( Fe II Fe ₂ III ) O ₄

И с помощью лимонной кислоты.

Пирофорный порошок железа получается и из цитрата железа. Что­бы получить цитрат железа( II ) Fe ₃( C₆H ₃ O ₇)₂, в водный раствор лимон­ной кислоты Н₃<С₆Н₅О₇) вносят небольшими порциями мелкие желез­ные опилки, а смесь нагревают. При этом железо химически растворя­ется, выделяя водород:

Раствор цитрата железа( II ) упаривают до начала кристаллизации соли, охлаждают, затем отфильтровывают и сушат выпавшие кристал­лы. Реакция термического разложения Fe ₃( C ₆ H ₅ O ₇)₂∙Н₂О сопровожда­ется выделением монооксида углерода СО и углерода:

Пламя — и с ноп искр

Горящи й снег

Возьмите жестяную консервную банку, наполните ее на 3/4 объема снегом и положите в середину 3—4 гранулы карбида кальция. Сверху засыпьте гранулы СаС₂ снегом и поднесите к банке горящую спичку. Снег вспыхивает и горит коптящим пламенем.

Суть этого опыта в том, что при реакции СаС₂ с водой (взятой в виде снега) выделяется ацетилен. Именно ацетилен горит коптящим пламе­нем, создавая иллюзию горения снега.

Зеленое пламя

В фарфоровой чашке смешайте 10 мл этилового спирта С₂Н₅ОН, 10 мл концентрированной серной кислоты и 2 г буры Na ₂ B ₄ O ₇∙10Н₂О. Теперь подожгите смесь. Она будет гореть красивым зеленым пламенем.

который горит, образуя пламя зеленого цвета

Факе л из эфира

Очень эффектный опыт – горение борно-этилового эфира на выходе простой установки, состоящей из конической колбы, пробки и газоотводной трубки. Для опыта следует подготовить 5—10 г борной кислоты — гидроксида бора В(ОН)₃, 50 мл эти­лового спирта С₂Н₅ОН и 50 мл концентриро­ванной серной кислоты H ₂ SO ₄. Смешивают в колбе гидроксид бора со спиртом, вносят ту­да же серную кислоту, закрывают пробкой с трубкой и ставят нагревать на электрическую плитку. Как только в жидкости начнут появляться пузырьки газа, содержимое колбы перемешивают, вращая ее, и после этого подносят горящую лучинку к выходному отверстию газоотводной трубки. Появляется зеленое пламя, которое лучше всего наблю­дать, выключив свет в помещении.

Фейерверк на д тиглем

Смешайте на сухой бумаге одинаковые объемы (не больше чем по одной ложечке) порошков перманганата калия, древесного угля и порошка железа. Смесь насыпьте в пробирку из тугоплавкого стекла или железный тигель, поместите в кольцо или в лапку штатива (пробирку — выходным отверстием вверх) и нагревайте пламенем спиртовки или газовой горелки.

Вскоре из смеси начинает вылетать поток ярко светящихся частиц! настоящий «звездный дождь». Уголь и железо окисляются кислородом, выделяющимся при термическом разложении перманганата калия.

Огни в жидк ости

В небольшой стеклянный цилиндр на высоту 10—12 см налейте концентрированную серную кислоту. Сверху осторожно налейте этиловый спирт С₂Н₅ОН, наполнив цилиндр по­чти до верха. Затем в цилиндр всыпьте предвари­тельно измельченные кристаллы перманганата калия.

Падающие крупинки КМ n О₄ достигают гра­ницы, разделяющей спирт и серную кислоту, и вызывают вспышки огней, так что в течение не­скольких минут можно наблюдать в жидкости настоящий фейерверк!

Огни в жидкости возникают, когда этанол мгновенно воспламеняется при контакте с окси­дом марганца( VII ), который образуется при реак­ции КМ nO ₄ и H ₂ SO ₄.

Небе сный огонь

Химик-«факир» может одним движением руки зажечь костер без спичек. Конечно, подобного рода спектакль дол­жен быть тщательно подготовлен.

На железный лист или на кирпичи кладут несколько кристаллов перманганата калия и смачивают их концентрированной серной кисло­той. Вокруг раскладывают древесные щепки, устраивая «костер». Важ­но, чтобы щепки не касались кристаллов КМп O ₄. «Факир» смачивает этиловым спиртом небольшой клочок ваты и незаметно зажимает его между пальцами. В момент, когда нужно зажечь «костер», вполне достаточно выдавить капли спирта из ватного тампона — так, чтобы они попали на смесь перманганата калия с серной кислотой, где в соответствии с уравнением реакции, приведенным ранее, образуется оксид марганца( VII ) — сильнейший окислитель, поджигающий этанол.

«Костер» мгновенно загорается. Надо иметь в виду, что «факир» должен сразу же убрать руку с ватным тампоном, иначе тампон тоже может загореться.

Натри й-колдун

В кучку деревянных палочек, которая будет изображать костер, за пять минут до демонстрации опыта помещают гранулу натрия размером с горошину, а затем поливают ее водой, но не очень обильно (чтобы палочки не намокли и могли гореть). Этого будет достаточно, чтобы про­шла реакция с выделением водорода и образованием большого количе­ства теплоты:

Все это приводит к возгоранию «костра».

Хромова я зажигалка

Чтобы зажечь костер без спичек, можно использовать красные кристаллы оксида хрома( VI ) CrO ₃. Надо только очень тщательно просушить это вещество. Чтобы «костер» загорелся, нужно полить Сг O ₃ небольшим количеством этилового спирта. При соприкосновении с сильным окислителем спирт вспыхивает, а пламя мгновенно охватывает костер:

Волш ебное пламя

Сожгите немного (10—15 мл) этилового спирта в фарфоровой чашке. Обратите внимание: спирт горит почти бесцветным пламенем. Когда го­рение закончится, в ту же чашку налейте еще 10 мл спирта и 1 мл насы­щенного раствора гидроксида бора В(ОН)₃. Подожгите смесь, и вы тут же обнаружите: пламя стало ярко-зеленым! Зеленое пламя, получаемое при горении борно-этилового эфира, — отличная качественная реакция на присутствие соединений бора в пробе сжигаемого вещества.

Проб ирка-факел

Налейте в пробирку 1 мл концентрированной уксусной кислоты. Пробирку надо закрыть пробкой с газоотводной трубкой и закрепить в лапке штатива в наклонном положении, а потом осторожно нагреть. После того как уксусная кислота закипит и пары ее начнут выхо­дить из отверстия пробирки, подожгите их лучинкой. Появятся длин­ные языки слабо светящего пламени, похожие на огненный веер.

Горение уксусной кислоты отвечает уравнению реакции:

С прекращением образования паров уксусной кислоты горение за­канчивается и огонь гаснет.

Самово згорание?

На железном листе или в фарфоровой чашке смешайте гранулы пероксида натрия с мелко разорванной фильтровальной бумагой. На при­готовленную смесь нанесите несколько капель воды. Бумага тотчас воспламенится. Если «фокусник» сумеет внести в смесь воду незаметно для зрителей, произнося при этом таинственные «заклинания», то опыт произведет замечательное впечатление.

Возгорание смеси пероксида натрия с целлюлозой (фильтровальная бумага) вызвано выделением большого количества теплоты при реакции Na ₂ O ₂ с водой и получением атомного кислорода:

В ки слороде.

Если гранулу фосфора или немного магниевой стружки сжигать в кислороде, то можно наблюдать ярчайшее пламя. Получить кислород можно весьма простым образом.

Приготовьте большую стеклянную бан­ку, химический стакан или широкий ци­линдр и на дно этого сосуда насыпьте слой сухого речного песка высотой 1 см. Затем поставьте на песок чашку с концентриро­ванным раствором пероксида водорода и внесите в нее порошкообразный диоксид марганца. Тотчас начнется выде­ление кислорода, который заполнит весь приготовленный вами сосуд (кислород не­много тяжелее воздуха). Теперь можно под­жечь красный фосфор или магниевую стружку в ложечке для сжигания и внести ее в сосуд с кислородом.

Источник