Selama proses pembakaran, nyala api terbentuk, yang strukturnya ditentukan oleh zat yang bereaksi. Strukturnya dibagi menjadi beberapa area tergantung pada indikator suhu.

Definisi

Api mengacu pada gas dalam bentuk panas, di mana komponen atau zat plasma terdapat dalam bentuk padat yang terdispersi. Mereka melakukan transformasi fisik dan jenis kimia, disertai cahaya, pelepasan energi panas dan pemanasan.

Kehadiran partikel ionik dan radikal dalam media gas mencirikan konduktivitas listrik dan perilaku khususnya dalam medan elektromagnetik.

Apa itu api

Ini biasanya nama yang diberikan untuk proses yang berhubungan dengan pembakaran. Dibandingkan dengan udara, massa jenis gas lebih rendah, namun suhu yang tinggi menyebabkan gas naik. Ini adalah bagaimana api terbentuk, yang bisa panjang atau pendek. Seringkali terjadi transisi yang mulus dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Api: struktur dan struktur

Untuk menentukan kemunculan fenomena yang dijelaskan, cukup dengan menyalakan api tak bercahaya yang muncul tidak bisa disebut homogen. Secara visual, ada tiga bidang utama yang dapat dibedakan. Omong-omong, mempelajari struktur nyala api menunjukkan hal itu berbagai zat bakar dengan pendidikan berbagai jenis obor.

Ketika campuran gas dan udara terbakar, obor pendek pertama kali terbentuk, yang warnanya bernuansa biru dan ungu. Inti terlihat di dalamnya - hijau-biru, mengingatkan pada kerucut. Mari kita pertimbangkan nyala api ini. Strukturnya dibagi menjadi tiga zona:

1. Area persiapan diidentifikasi di mana campuran gas dan udara dipanaskan saat keluar dari bukaan pembakar.
2. Ini diikuti oleh zona tempat terjadinya pembakaran. Itu menempati bagian atas kerucut.
3. Jika aliran udara tidak mencukupi, gas tidak terbakar sempurna. Residu karbon oksida divalen dan hidrogen dilepaskan. Pembakarannya terjadi di wilayah ketiga, di mana terdapat akses oksigen.

Sekarang kita akan mempertimbangkan secara terpisah proses pembakaran yang berbeda.

Lilin yang menyala

Membakar lilin sama dengan menyalakan korek api atau korek api. Dan struktur nyala lilin menyerupai aliran gas panas yang tertarik ke atas akibat gaya apung. Prosesnya diawali dengan pemanasan sumbu, dilanjutkan dengan penguapan lilin.

Zona terendah yang terletak di dalam dan berdekatan dengan benang disebut wilayah pertama. Ini memiliki sedikit cahaya karena jumlah besar bahan bakar, tetapi sejumlah kecil campuran oksigen. Di sini terjadi proses pembakaran zat yang tidak sempurna, pelepasan zat yang kemudian teroksidasi.

Zona pertama dikelilingi oleh cangkang kedua yang bercahaya, yang menjadi ciri struktur nyala lilin. Sejumlah besar oksigen masuk ke dalamnya, yang menyebabkan berlanjutnya reaksi oksidasi dengan partisipasi molekul bahan bakar. Suhu di sini akan lebih tinggi dibandingkan di zona gelap, namun tidak cukup untuk dekomposisi akhir. Di dua area pertama, ketika tetesan bahan bakar yang tidak terbakar dan partikel batubara dipanaskan dengan kuat, efek cahaya muncul.

Zona kedua dikelilingi oleh cangkang dengan visibilitas rendah dengan nilai suhu tinggi. Banyak molekul oksigen masuk ke dalamnya, yang berkontribusi pada pembakaran sempurna partikel bahan bakar. Setelah oksidasi zat, efek cahaya tidak diamati di zona ketiga.

Ilustrasi skema

Untuk lebih jelasnya, kami sajikan kepada Anda gambar lilin yang menyala. Rangkaian api meliputi:

1. Area pertama atau gelap.
2. Zona bercahaya kedua.
3. Cangkang transparan ketiga.

Benang lilin tidak terbakar, tetapi hanya terjadi hangus pada ujung yang bengkok.

Lampu alkohol menyala

Untuk eksperimen kimia, tangki kecil berisi alkohol sering digunakan. Mereka disebut lampu alkohol. Sumbu pembakar direndam dengan bahan bakar cair yang dituangkan melalui lubang. Ini difasilitasi oleh tekanan kapiler. Ketika bagian atas sumbu yang bebas tercapai, alkohol mulai menguap. Dalam bentuk uap, ia menyala dan terbakar pada suhu tidak lebih dari 900 °C.

Nyala api lampu alkohol berbentuk normal, hampir tidak berwarna, dengan sedikit warna biru. Zonanya tidak terlihat sejelas zona candle.

Dinamakan setelah ilmuwan Barthel, permulaan api terletak di atas jaringan pembakar. Pendalaman nyala api ini menyebabkan berkurangnya kerucut gelap bagian dalam, dan bagian tengah, yang dianggap paling panas, muncul dari lubang.

Karakteristik warna

Berbagai radiasi disebabkan oleh transisi elektronik. Mereka juga disebut termal. Jadi, akibat pembakaran komponen hidrokarbon di udara, api biru karena rilis koneksi H-C. Dan ketika partikel C-C dipancarkan, obor berubah menjadi oranye-merah.

Sulit untuk mempertimbangkan struktur nyala api, yang sifat kimianya meliputi senyawa air, karbon dioksida dan karbon monoksida, serta ikatan OH. Lidahnya praktis tidak berwarna, karena partikel di atas, ketika dibakar, memancarkan radiasi dalam spektrum ultraviolet dan inframerah.

Warna nyala api saling berhubungan dengan indikator suhu, dengan adanya partikel ionik di dalamnya, yang termasuk dalam spektrum emisi atau optik tertentu. Dengan demikian, pembakaran unsur-unsur tertentu menyebabkan perubahan warna api pada pembakar. Perbedaan warna obor dikaitkan dengan susunan unsur-unsur dalam kelompok yang berbeda dalam sistem periodik.

Api diperiksa dengan spektroskop untuk mengetahui keberadaan radiasi dalam spektrum tampak. Pada saat yang sama, ditemukan bahwa zat sederhana dari subkelompok umum juga menyebabkan warna nyala api yang serupa. Untuk lebih jelasnya, pembakaran natrium digunakan sebagai pengujian untuk logam ini. Saat dimasukkan ke dalam nyala api, lidahnya berubah menjadi kuning cerah. Berdasarkan karakteristik warnanya, garis natrium diidentifikasi dalam spektrum emisi.

Hal ini ditandai dengan sifat eksitasi cepat radiasi cahaya dari partikel atom. Jika senyawa non-volatil dari unsur-unsur tersebut dimasukkan ke dalam api pembakar bunsen, maka akan berwarna.

Pemeriksaan spektroskopi menunjukkan garis-garis khas pada daerah yang terlihat oleh mata manusia. Kecepatan eksitasi radiasi cahaya dan struktur spektral sederhana berkaitan erat dengan karakteristik elektropositif yang tinggi dari logam-logam tersebut.

Ciri

Klasifikasi nyala api didasarkan pada ciri-ciri berikut:

• keadaan agregat senyawa yang terbakar. Mereka datang dalam bentuk gas, udara, padat dan cair;
• jenis radiasi, yang tidak berwarna, bercahaya dan berwarna;
• kecepatan distribusi. Ada penyebaran yang cepat dan lambat;
• tinggi nyala api. Strukturnya bisa pendek atau panjang;
• sifat pergerakan campuran yang bereaksi. Ada gerakan yang berdenyut, laminar, turbulen;
• persepsi visual. Zat terbakar dengan keluarnya api berasap, berwarna atau transparan;
• indikator suhu. Nyala api bisa bersuhu rendah, dingin, dan bersuhu tinggi.
• keadaan bahan bakar - fase reagen pengoksidasi.

Pembakaran terjadi sebagai akibat difusi atau pencampuran awal komponen aktif.

Daerah oksidatif dan reduksi

Proses oksidasi terjadi di zona yang hampir tidak terlihat. Ini adalah yang terpanas dan terletak di bagian atas. Di dalamnya, partikel bahan bakar mengalami pembakaran sempurna. Dan adanya kelebihan oksigen dan kekurangan bahan bakar menyebabkan proses oksidasi yang intens. Fitur ini sebaiknya digunakan saat memanaskan benda di atas kompor. Itulah sebabnya zat tersebut dibenamkan di bagian atas nyala api. Pembakaran ini berlangsung lebih cepat.

Reaksi reduksi terjadi di bagian tengah dan bawah nyala api. Ini mengandung sejumlah besar zat yang mudah terbakar dan sejumlah kecil molekul O2 yang melakukan pembakaran. Ketika dimasukkan ke area ini, unsur O dihilangkan.

Sebagai contoh nyala api pereduksi, digunakan proses pemisahan besi sulfat. Ketika FeSO 4 memasuki bagian tengah obor pembakar, pertama-tama ia memanas dan kemudian terurai menjadi besi oksida, anhidrida, dan sulfur dioksida. Dalam reaksi ini, terjadi reduksi S dengan muatan +6 menjadi +4.

Api las

Api jenis ini terbentuk akibat pembakaran campuran gas atau uap cair dengan oksigen dari udara bersih.

Contohnya adalah pembentukan nyala oksiasetilen. Ini membedakan:

• zona inti;
• area pemulihan menengah;
• suar zona ekstrim.

Ini adalah jumlah campuran gas-oksigen yang terbakar. Perbedaan rasio asetilena terhadap oksidator menghasilkan jenis nyala api yang berbeda. Ini bisa berupa struktur normal, karburasi (asetilenik) dan pengoksidasi.

Secara teoritis, proses pembakaran tidak sempurna asetilena dalam oksigen murni dapat dicirikan dengan persamaan berikut: HCCH + O 2 → H 2 + CO + CO (diperlukan satu mol O 2 untuk reaksinya).

Molekul hidrogen dan karbon monoksida yang dihasilkan bereaksi dengan oksigen udara. Produk akhirnya adalah air dan karbon oksida tetravalen. Persamaannya seperti ini: CO + CO + H 2 + 1½O 2 → CO 2 + CO 2 +H 2 O. Reaksi ini memerlukan 1,5 mol oksigen. Saat menjumlahkan O 2, ternyata 2,5 mol dihabiskan untuk 1 mol HCCH. Dan karena dalam praktiknya sulit untuk menemukan oksigen murni ideal (seringkali sedikit terkontaminasi dengan pengotor), rasio O 2 terhadap HCCH adalah 1,10 berbanding 1,20.

Ketika rasio oksigen terhadap asetilena kurang dari 1,10, terjadi nyala karburasi. Strukturnya memiliki inti yang membesar, garis besarnya menjadi kabur. Jelaga dilepaskan dari api tersebut karena kekurangan molekul oksigen.

Jika rasio gas lebih besar dari 1,20, maka diperoleh nyala pengoksidasi dengan oksigen berlebih. Molekul berlebihnya menghancurkan atom besi dan komponen lain dari pembakar baja. Pada nyala api seperti itu, bagian inti menjadi pendek dan mempunyai titik-titik.

Indikator suhu

Setiap zona api lilin atau pembakar memiliki nilainya sendiri-sendiri, ditentukan oleh suplai molekul oksigen. Suhu nyala api terbuka di berbagai bagiannya berkisar antara 300 °C hingga 1600 °C.

Contohnya adalah nyala api difusi dan laminar yang dibentuk oleh tiga cangkang. Kerucutnya terdiri dari area gelap dengan suhu hingga 360 °C dan kekurangan zat pengoksidasi. Di atasnya ada zona cahaya. Suhunya berkisar antara 550 hingga 850 °C, yang mendorong dekomposisi termal campuran yang mudah terbakar dan pembakarannya.

Bagian luarnya hampir tidak terlihat. Di dalamnya, suhu nyala api mencapai 1560 °C, hal ini disebabkan oleh karakteristik alami molekul bahan bakar dan kecepatan masuknya zat pengoksidasi. Di sinilah pembakaran paling energik.

Zat menyala pada kondisi suhu yang berbeda. Jadi, logam magnesium hanya terbakar pada suhu 2210 °C. Untuk banyak benda padat, suhu nyalanya sekitar 350°C. Korek api dan minyak tanah dapat menyala pada suhu 800 °C, sedangkan kayu dapat menyala pada suhu 850 °C hingga 950 °C.

Rokok dibakar dengan nyala api yang suhunya bervariasi dari 690 hingga 790 °C, dan dalam campuran propana-butana - dari 790 °C hingga 1960 °C. Bensin menyala pada suhu 1350 °C. Nyala api pembakaran alkohol mempunyai suhu tidak lebih dari 900 °C.

Bagaimana mengutuk kegelapan
Setidaknya lebih baik menyalakannya
satu lilin kecil.
Konfusius

Pertama

Upaya pertama untuk memahami mekanisme pembakaran dikaitkan dengan nama orang Inggris Robert Boyle, orang Prancis Antoine Laurent Lavoisier, dan Mikhail Vasilyevich Lomonosov dari Rusia. Ternyata selama pembakaran, zat tersebut tidak “menghilang” di mana pun, seperti yang diyakini secara naif, tetapi berubah menjadi zat lain, sebagian besar berbentuk gas sehingga tidak terlihat. Lavoisier adalah orang pertama yang menunjukkan pada tahun 1774 bahwa selama pembakaran, sekitar seperlimanya hilang dari udara. Selama abad ke-19, para ilmuwan mempelajari secara rinci proses fisik dan kimia yang menyertai pembakaran. Kebutuhan akan pekerjaan tersebut terutama disebabkan oleh kebakaran dan ledakan di tambang.

Namun baru pada kuartal terakhir abad kedua puluh reaksi kimia utama yang menyertai pembakaran teridentifikasi, dan hingga saat ini masih banyak bintik hitam yang tersisa dalam kimia api. Mereka paling banyak dipelajari metode modern di banyak laboratorium. Studi-studi ini memiliki beberapa tujuan. Di satu sisi, perlu dilakukan optimalisasi proses pembakaran pada tungku pembangkit listrik tenaga panas dan pada silinder mesin pembakaran dalam, untuk mencegah pembakaran yang bersifat eksplosif (detonasi) pada saat campuran udara-bensin dikompresi dalam silinder mobil. Di sisi lain, perlu untuk mengurangi jumlah zat berbahaya yang terbentuk selama proses pembakaran, dan pada saat yang sama mencari lebih banyak zat berbahaya. cara yang efektif memadamkan api.

Ada dua jenis nyala api. Bahan bakar dan oksidator (paling sering oksigen) dapat disuplai secara paksa atau spontan ke zona pembakaran secara terpisah dan dicampur dalam nyala api. Atau dapat dicampur terlebih dahulu - campuran tersebut dapat terbakar atau bahkan meledak jika tidak ada udara, seperti bubuk mesiu, campuran kembang api untuk kembang api, bahan bakar roket. Pembakaran dapat terjadi baik dengan partisipasi oksigen yang masuk ke zona pembakaran dengan udara, maupun dengan bantuan oksigen yang terkandung dalam zat pengoksidasi. Salah satu zat tersebut adalah garam Berthollet (kalium klorat KClO 3); zat ini dengan mudah melepaskan oksigen. Zat pengoksidasi kuat adalah asam nitrat HNO 3: dalam bentuk murninya ia membakar banyak zat organik. Nitrat, garam asam nitrat (misalnya, dalam bentuk pupuk - kalium atau amonium nitrat), sangat mudah terbakar jika tercampur dengan bahan yang mudah terbakar. Pengoksidasi kuat lainnya, nitrogen tetroksida N 2 O 4 adalah komponen bahan bakar roket. Oksigen juga dapat digantikan oleh zat pengoksidasi kuat seperti klorin, yang menyebabkan banyak zat terbakar, atau fluor. Fluor murni adalah salah satu zat pengoksidasi air yang paling kuat yang terbakar dalam alirannya.

Reaksi berantai

Fondasi teori pembakaran dan perambatan api diletakkan pada akhir tahun 20-an abad yang lalu. Sebagai hasil dari penelitian ini, bercabang reaksi berantai. Atas penemuan ini, ahli kimia fisik Rusia Nikolai Nikolaevich Semenov dan peneliti Inggris Cyril Hinshelwood dianugerahi Hadiah Nobel Kimia pada tahun 1956. Reaksi berantai tidak bercabang yang lebih sederhana ditemukan pada tahun 1913 oleh ahli kimia Jerman Max Bodenstein dengan menggunakan contoh reaksi hidrogen dengan klor. Reaksi keseluruhan dinyatakan dengan persamaan sederhana H 2 + Cl 2 = 2HCl. Faktanya, ini melibatkan fragmen molekul yang sangat aktif – yang disebut radikal bebas. Di bawah pengaruh cahaya di wilayah spektrum ultraviolet dan biru atau pada suhu tinggi, molekul klorin terurai menjadi atom, yang memulai rantai transformasi yang panjang (terkadang hingga satu juta mata rantai); Masing-masing transformasi ini disebut reaksi elementer:

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

Pada setiap tahap (tautan reaksi), satu pusat aktif (atom hidrogen atau klor) menghilang dan pada saat yang sama muncul pusat aktif baru, melanjutkan rantai. Rantai putus ketika dua spesies aktif bertemu, misalnya Cl + Cl → Cl 2. Setiap rantai merambat dengan sangat cepat, sehingga jika partikel aktif "awal" dihasilkan dengan kecepatan tinggi, reaksi akan berlangsung sangat cepat sehingga dapat menyebabkan ledakan.

N. N. Semenov dan Hinshelwood menemukan bahwa reaksi pembakaran uap fosfor dan hidrogen berlangsung secara berbeda: percikan sekecil apa pun atau nyala api terbuka dapat menyebabkan ledakan bahkan dengan suhu kamar. Reaksi-reaksi ini adalah reaksi berantai bercabang: partikel aktif “berkembang biak” selama reaksi, yaitu ketika satu partikel aktif menghilang, dua atau tiga muncul. Misalnya, dalam campuran hidrogen dan oksigen, yang dapat disimpan secara diam-diam selama ratusan tahun jika tidak ada pengaruh luar, kemunculan atom hidrogen aktif karena satu dan lain hal memicu proses berikut:

H + O 2 → OH + O,
O + H 2 → OH + H.

Jadi, dalam waktu singkat, satu partikel aktif (atom H) berubah menjadi tiga (satu atom hidrogen dan dua radikal OH hidroksil), yang sudah meluncurkan tiga rantai, bukan satu. Akibatnya, jumlah rantai bertambah seperti longsoran salju, yang langsung menyebabkan ledakan campuran hidrogen dan oksigen, karena banyak energi panas yang dilepaskan dalam reaksi ini. Atom oksigen terdapat dalam nyala api dan pembakaran zat lain. Mereka dapat dideteksi dengan mengarahkan aliran udara bertekanan ke bagian atas nyala api pembakar. Pada saat yang sama, bau khas ozon akan terdeteksi di udara - ini adalah atom oksigen yang “menempel” pada molekul oksigen untuk membentuk molekul ozon: O + O 2 = O 3, yang dikeluarkan dari nyala api oleh udara dingin .

Kemungkinan ledakan campuran oksigen (atau udara) dengan banyak gas yang mudah terbakar - hidrogen, karbon monoksida, metana, asetilena - bergantung pada kondisi, terutama pada suhu, komposisi dan tekanan campuran. Jadi, jika akibat kebocoran gas rumah tangga di dapur (sebagian besar terdiri dari metana), kandungannya di udara melebihi 5%, maka campuran tersebut akan meledak dari nyala korek api atau korek api, atau bahkan dari api. percikan kecil yang keluar melalui sakelar saat lampu dinyalakan. Tidak akan ada ledakan jika rantai putus lebih cepat daripada percabangannya. Inilah sebabnya mengapa lampu untuk para penambang, yang dikembangkan oleh ahli kimia Inggris Humphry Davy pada tahun 1816, tanpa mengetahui apa pun tentang kimia api, aman. Dalam lampu ini, nyala api terbuka sering dipagari dari atmosfer luar (yang dapat menyebabkan ledakan). jaring logam. Pada permukaan logam, partikel aktif menghilang secara efektif, berubah menjadi molekul stabil, dan karenanya tidak dapat menembus ke lingkungan luar.

Mekanisme lengkap reaksi berantai bercabang sangat kompleks dan dapat mencakup lebih dari seratus reaksi dasar. Banyak reaksi oksidasi dan pembakaran senyawa anorganik dan organik merupakan reaksi berantai bercabang. Demikian pula reaksi fisi inti unsur berat, misalnya plutonium atau uranium, di bawah pengaruh neutron, yang bertindak sebagai analogi partikel aktif dalam reaksi kimia. Menembus ke dalam inti unsur berat, neutron menyebabkan fisinya, yang disertai dengan pelepasan unsur-unsur berat energi tinggi; Pada saat yang sama, neutron baru dipancarkan dari inti, yang menyebabkan fisi inti di sekitarnya. Proses rantai cabang kimia dan nuklir dijelaskan oleh model matematika serupa.

Apa yang Anda perlukan untuk memulai?

Agar pembakaran dapat dimulai, sejumlah kondisi harus dipenuhi. Pertama-tama, suhu zat yang mudah terbakar harus melebihi nilai batas tertentu, yang disebut suhu penyalaan. Novel terkenal Ray Bradbury Fahrenheit 451 dinamakan demikian karena pada suhu sekitar ini (233°C) kertas terbakar. Ini adalah “suhu penyalaan” yang diatasnya bahan bakar padat melepaskan uap yang mudah terbakar atau produk penguraian gas dalam jumlah yang cukup untuk pembakaran yang stabil. Kayu pinus kering memiliki suhu penyalaan yang kurang lebih sama.

Temperatur nyala api bergantung pada sifat bahan yang mudah terbakar dan kondisi pembakaran. Jadi, suhu nyala metana di udara mencapai 1900°C, dan saat terbakar dalam oksigen - 2700°C. Nyala api yang lebih panas dihasilkan ketika hidrogen (2800°C) dan asetilena (3000°C) dibakar dalam oksigen murni. Tidak heran nyala obor asetilena dengan mudah memotong hampir semua logam. Suhu tertinggi, sekitar 5000°C (tercatat dalam Guinness Book of Records), diperoleh ketika dibakar dalam oksigen oleh cairan dengan titik didih rendah - karbon subnitrida C 4 N 2 (zat ini memiliki struktur dicyanoacetylene NC–C =C–CN). Dan menurut beberapa informasi, jika terbakar di atmosfer ozon, suhunya bisa mencapai 5700°C. Jika cairan ini dibakar di udara, ia akan terbakar dengan nyala api merah berasap dengan garis tepi hijau-ungu. Di sisi lain, api dingin juga dikenal. Misalnya, mereka terbakar ketika tekanan rendah uap fosfor. Nyala api yang relatif dingin juga diperoleh selama oksidasi di kondisi tertentu karbon disulfida dan hidrokarbon ringan; misalnya, propana menghasilkan nyala api dingin pada tekanan dan suhu rendah antara 260–320°C.

Baru pada kuartal terakhir abad ke-20 mekanisme proses yang terjadi dalam nyala api banyak zat yang mudah terbakar mulai menjadi lebih jelas. Mekanisme ini sangat kompleks. Molekul aslinya biasanya terlalu besar untuk bereaksi langsung dengan oksigen menjadi produk reaksi. Misalnya pembakaran oktan, salah satu komponen bensin, dinyatakan dengan persamaan 2C 8 H 18 + 25 O 2 = 16 CO 2 + 18 H 2 O. Namun, seluruh 8 atom karbon dan 18 atom hidrogen dalam satu molekul oktan tidak dapat bergabung secara bersamaan dengan 50 atom oksigen : agar hal ini terjadi, banyak ikatan kimia yang harus diputus dan banyak ikatan kimia baru harus dibentuk. Reaksi pembakaran terjadi dalam banyak tahap - sehingga pada setiap tahap hanya sejumlah kecil ikatan kimia yang diputus dan terbentuk, dan prosesnya terdiri dari banyak reaksi elementer yang terjadi secara berurutan, yang keseluruhannya tampak bagi pengamat sebagai nyala api. Sulit untuk mempelajari reaksi elementer terutama karena konsentrasi partikel antara reaktif dalam nyala api sangat kecil.

Di dalam nyala api

Pemeriksaan optik pada berbagai area nyala api menggunakan laser memungkinkan untuk menetapkan komposisi kualitatif dan kuantitatif dari partikel aktif yang ada di sana - fragmen molekul zat yang mudah terbakar. Ternyata bahkan dalam reaksi pembakaran hidrogen dalam oksigen 2H 2 + O 2 = 2H 2 O yang tampaknya sederhana, lebih dari 20 reaksi elementer terjadi dengan partisipasi molekul O 2, H 2, O 3, H 2 O 2 , H 2 O, partikel aktif N, O, OH, TAPI 2. Sebagai contoh, berikut adalah apa yang ditulis oleh ahli kimia Inggris Kenneth Bailey tentang reaksi ini pada tahun 1937: “Persamaan reaksi hidrogen dengan oksigen adalah persamaan pertama yang diketahui oleh sebagian besar pemula di bidang kimia. Reaksi ini tampak sangat sederhana bagi mereka. Namun bahkan ahli kimia profesional pun takjub melihat buku setebal seratus halaman berjudul “Reaksi Oksigen dengan Hidrogen,” yang diterbitkan oleh Hinshelwood dan Williamson pada tahun 1934.” Untuk ini kita dapat menambahkan bahwa pada tahun 1948 sebuah monografi yang jauh lebih besar oleh A. B. Nalbandyan dan V. V. Voevodsky diterbitkan dengan judul “Mekanisme Oksidasi dan Pembakaran Hidrogen.”

Metode penelitian modern telah memungkinkan untuk mempelajari tahapan individu dari proses tersebut dan mengukur laju reaksi berbagai partikel aktif satu sama lain dan dengan molekul stabil pada suhu berbeda. Mengetahui mekanisme masing-masing tahapan proses, adalah mungkin untuk “merakit” keseluruhan proses, yaitu mensimulasikan nyala api. Kompleksitas pemodelan tersebut tidak hanya terletak pada mempelajari seluruh kompleks reaksi kimia dasar, tetapi juga pada kebutuhan untuk memperhitungkan proses difusi partikel, perpindahan panas dan aliran konveksi dalam nyala api (yang terakhir inilah yang menciptakan hal yang menakjubkan. permainan lidah api yang menyala-nyala).

Darimana semuanya berasal?

Bahan bakar utama industri modern adalah hidrokarbon, mulai dari hidrokarbon paling sederhana, metana, hingga hidrokarbon berat, yang terkandung dalam bahan bakar minyak. Nyala api hidrokarbon paling sederhana sekalipun, metana, dapat melibatkan hingga seratus reaksi elementer. Namun, tidak semuanya dipelajari secara cukup rinci. Ketika hidrokarbon berat, seperti yang ditemukan dalam parafin, terbakar, molekulnya tidak dapat mencapai zona pembakaran tanpa tetap utuh. Bahkan saat mendekati api, karena suhu tinggi, mereka terpecah menjadi beberapa bagian. Dalam hal ini, gugus yang mengandung dua atom karbon biasanya dipisahkan dari molekul, misalnya C 8 H 18 → C 2 H 5 + C 6 H 13. Spesies aktif dengan jumlah atom karbon ganjil dapat mengabstraksi atom hidrogen, membentuk senyawa dengan ikatan rangkap C=C dan rangkap tiga C≡C. Diketahui bahwa dalam nyala api, senyawa tersebut dapat mengalami reaksi yang sebelumnya tidak diketahui oleh ahli kimia, karena tidak terjadi di luar nyala api, misalnya C 2 H 2 + O → CH 2 + CO, CH 2 + O 2 → BERSAMA 2 + H + N.

Hilangnya hidrogen secara bertahap oleh molekul awal menyebabkan peningkatan proporsi karbon di dalamnya, hingga terbentuk partikel C 2 H 2, C 2 H, C 2. Zona nyala biru-biru disebabkan oleh pancaran partikel C2 dan CH yang tereksitasi di zona ini. Jika akses oksigen ke zona pembakaran terbatas, maka partikel-partikel ini tidak teroksidasi, tetapi dikumpulkan menjadi agregat - mereka berpolimerisasi sesuai dengan skema C 2 H + C 2 H 2 → C 4 H 2 + H, C 2 H + C 4 H 2 → C 6 H 2 + N, dst.

Hasilnya adalah partikel jelaga yang hampir seluruhnya terdiri dari atom karbon. Bentuknya seperti bola kecil, diameternya mencapai 0,1 mikrometer, dan mengandung sekitar satu juta atom karbon. Partikel-partikel tersebut pada suhu tinggi menghasilkan nyala api yang terang warna kuning. Pada bagian atas nyala lilin, partikel-partikel tersebut terbakar sehingga lilin tidak berasap. Jika terjadi adhesi lebih lanjut dari partikel aerosol ini, partikel jelaga yang lebih besar akan terbentuk. Akibatnya nyala api (misalnya pembakaran karet) menghasilkan asap hitam. Asap tersebut muncul jika proporsi karbon relatif terhadap hidrogen dalam bahan bakar asli ditingkatkan. Contohnya adalah terpentin - campuran hidrokarbon dengan komposisi C 10 H 16 (C n H 2n–4), benzena C 6 H 6 (C n H 2n–6), dan cairan mudah terbakar lainnya yang kekurangan hidrogen - semuanya diantaranya merokok ketika dibakar. Nyala api berasap dan bercahaya terang dihasilkan oleh asetilena C 2 H 2 (C n H 2n–2) yang terbakar di udara; Dahulu kala, nyala api seperti itu digunakan pada lentera asetilena yang dipasang pada sepeda dan mobil, serta pada lampu penambang. Dan sebaliknya: hidrokarbon dengan kandungan hidrogen tinggi - metana CH 4, etana C 2 H 6, propana C 3 H 8, butana C 4 H 10 (rumus umum C n H 2n + 2) - terbakar dengan akses udara yang cukup dengan nyala api yang hampir tidak berwarna. Campuran propana dan butana dalam bentuk cairan bertekanan rendah ditemukan dalam korek api, serta dalam silinder yang digunakan oleh penghuni musim panas dan wisatawan; silinder yang sama dipasang di mobil bertenaga gas. Baru-baru ini, ditemukan bahwa jelaga sering kali mengandung molekul berbentuk bola yang terdiri dari 60 atom karbon; mereka disebut fullerene, dan penemuan ini bentuk baru karbon dianugerahi Hadiah Nobel Kimia pada tahun 1996.

O.S.GABRIELYAN,
I.G.
A.K.AKHLEBININ

MULAI DALAM KIMIA

kelas 7

Kelanjutan. Lihat permulaannya pada No. 1/2006

§ 2. Observasi dan eksperimen sebagai metode
mempelajari sains dan kimia

Seseorang memperoleh pengetahuan tentang alam dengan menggunakan metode penting seperti observasi.

Pengamatan- ini adalah pemusatan perhatian pada objek-objek yang dapat dikenali dengan tujuan mempelajarinya.

Dengan bantuan observasi, seseorang mengumpulkan informasi tentang dunia di sekitarnya, mensistematisasikannya, dan mencarinya. pola dalam informasi ini. Langkah penting selanjutnya adalah mencari alasan yang menjelaskan pola yang ditemukan.

Agar observasi dapat membuahkan hasil, sejumlah syarat harus dipenuhi.

1. Penting untuk mendefinisikan dengan jelas subjek pengamatan, apa yang akan menjadi perhatian pengamat - zat tertentu, sifat-sifatnya atau transformasi beberapa zat menjadi zat lain, kondisi untuk pelaksanaan transformasi ini, dll.

2. Pengamat harus mengetahui alasan dia melakukan pengamatan, yaitu. merumuskan dengan jelas tujuan observasi.

3. Untuk mencapai tujuan Anda, Anda dapat menyusun rencana observasi. Dan untuk itu lebih baik membuat asumsi tentang bagaimana fenomena yang diamati akan terjadi, yaitu. diajukan hipotesa. Diterjemahkan dari bahasa Yunani "hipotesis" ( hipotesa) berarti "menebak". Hipotesis juga dapat diajukan sebagai hasil observasi, yaitu. ketika beberapa hasil diperoleh yang perlu dijelaskan.

Observasi ilmiah berbeda dengan observasi dalam arti kata sehari-hari. Biasanya, observasi ilmiah dilakukan dalam kondisi yang dikontrol ketat, dan kondisi ini dapat diubah atas permintaan pengamat. Paling sering, observasi semacam itu dilakukan di ruangan khusus - laboratorium (Gbr. 6).

Pengamatan yang dilakukan dalam keadaan terkendali secara ketat disebut percobaan.

Kata "eksperimen" ( eksperimen) berasal dari bahasa Latin dan diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia sebagai "pengalaman", "ujian". Eksperimen memungkinkan Anda untuk mengkonfirmasi atau menyangkal hipotesis yang lahir dari observasi. Ini adalah bagaimana hal itu dirumuskan kesimpulan.

Mari kita melakukan percobaan kecil untuk mempelajari struktur nyala api.

Nyalakan lilin dan periksa apinya dengan cermat. Anda akan melihat bahwa warnanya tidak seragam. Nyala api memiliki tiga zona (Gbr. 7). Zona Gelap 1 terletak di bagian bawah nyala api. Ini adalah zona terdingin dibandingkan zona lainnya. Zona gelap dikelilingi oleh bagian nyala api yang paling terang 2 . Suhu di sini lebih tinggi dibandingkan di zona gelap, namun suhu tertinggi ada di bagian atas nyala api 3 .

Untuk memastikan bahwa zona nyala api yang berbeda memiliki suhu yang berbeda, Anda dapat melakukan percobaan ini. Tempatkan serpihan (atau korek api) ke dalam nyala api sehingga melintasi ketiga zona tersebut. Anda akan melihat bahwa serpihannya lebih hangus jika mengenai zona tersebut 2 Dan 3 . Artinya nyala api di sana lebih panas.

Timbul pertanyaan: apakah nyala api lampu alkohol atau bahan bakar kering memiliki struktur yang sama dengan nyala lilin? Jawaban atas pertanyaan ini dapat berupa dua asumsi – hipotesis: 1) struktur nyala api akan sama dengan nyala lilin, karena didasarkan pada proses pembakaran yang sama; 2) struktur nyala api akan berbeda, karena itu muncul sebagai akibat dari pembakaran berbagai zat. Untuk mengkonfirmasi atau menyangkal hipotesis ini atau itu, mari kita beralih ke eksperimen – mari kita lakukan eksperimen.

Dengan menggunakan korek api atau serpihan, kami memeriksa struktur nyala lampu alkohol (dengan alat ini perangkat pemanas kalian akan saling mengenal saat melakukan kerja praktek) dan bahan bakar kering.

Terlepas dari kenyataan bahwa nyala api dalam setiap kasus berbeda dalam bentuk, ukuran dan bahkan warna, semuanya memiliki struktur yang sama - tiga zona yang sama: bagian dalam gelap (terdingin), bagian tengah bercahaya (panas) dan bagian luar tidak berwarna (terpanas) .

Oleh karena itu, kesimpulan dari percobaan tersebut dapat berupa pernyataan bahwa struktur nyala api adalah sama. Arti praktis dari kesimpulan ini adalah sebagai berikut: untuk memanaskan suatu benda dalam nyala api, benda itu harus dibawa ke tempat terpanas, yaitu. ke bagian atas nyala api.

Eksperimen biasanya didokumentasikan dalam jurnal khusus, yang disebut jurnal laboratorium. Buku catatan biasa cocok untuk ini, tetapi entri di dalamnya tidak biasa. Tanggal percobaan, namanya dicatat, dan kemajuan percobaan sering disajikan dalam bentuk tabel.

Coba gambarkan eksperimen mempelajari struktur nyala api dengan cara ini.

Leonardo da Vinci yang agung mengatakan bahwa ilmu-ilmu yang tidak lahir dari eksperimen, yang menjadi dasar segala pengetahuan, tidak ada gunanya dan penuh kesalahan.

Semua ilmu alam adalah ilmu eksperimental. Dan untuk melakukan eksperimen, sering kali diperlukan peralatan khusus. Misalnya, dalam biologi, alat optik banyak digunakan yang memungkinkan pembesaran bayangan suatu benda yang diamati berkali-kali: kaca pembesar, kaca pembesar, mikroskop. Fisikawan menggunakan instrumen untuk mengukur tegangan, arus, dan hambatan listrik ketika mempelajari rangkaian listrik. Ahli geografi punya perangkat khusus– dari yang paling sederhana (misalnya kompas, balon cuaca) hingga stasiun orbit luar angkasa yang unik dan kapal penelitian.

Ahli kimia juga menggunakan peralatan khusus dalam penelitiannya. Yang paling sederhana adalah, misalnya, alat pemanas yang sudah dikenal, lampu alkohol, dan berbagai wadah kimia tempat transformasi zat dilakukan dan dipelajari, yaitu. reaksi kimia (Gbr. 8).

Beras. 8. Peralatan gelas kimia laboratorium dan peralatan

Mereka benar mengatakan bahwa lebih baik melihat sekali daripada mendengar seratus kali. Atau lebih baik lagi, pegang di tangan Anda dan pelajari cara menggunakannya. Oleh karena itu, perkenalan pertama Anda dengan peralatan kimia akan terjadi pada saat kerja praktek yang menanti Anda pada pelajaran berikutnya.

1. Apa itu observasi? Kondisi apa yang harus dipenuhi agar observasi menjadi efektif?
2. Apa perbedaan antara hipotesis dan kesimpulan?
3. Apa itu eksperimen?
4. Bagaimana struktur nyala api?
5. Bagaimana seharusnya pemanasan dilakukan?
6. Peralatan laboratorium apa yang Anda gunakan saat mempelajari biologi dan geografi?
7. Peralatan laboratorium apa yang digunakan saat mempelajari kimia?

Kerja Praktek No.1.
Pengenalan peralatan laboratorium.
Peraturan keselamatan

Mayoritas percobaan kimia dilakukan dalam wadah kaca. Kacanya transparan dan Anda dapat mengamati apa yang terjadi pada zat tersebut. Dalam beberapa kasus, kaca diganti dengan plastik transparan; tidak pecah, tetapi piring seperti itu, tidak seperti kaca, tidak dapat dipanaskan.

Gelas kimia sering digunakan untuk eksperimen demonstrasi (Gbr. 13). Seringkali gelas dan labu berbentuk kerucut memiliki tanda khusus, dengan bantuannya Anda dapat menentukan kira-kira volume cairan yang terkandung di dalamnya.

Labu dengan alas bundar (Gbr. 14) tidak dapat diletakkan di atas meja; labu tersebut dipasang pada dudukan logam - tripod (Gbr. 15) - menggunakan cakar. Kaki, serta cincin logam, dipasang ke tripod dengan klem khusus. Zat apa pun, seperti gas, dapat diperoleh dengan mudah dalam labu dengan alas bulat. Untuk mengumpulkan gas yang dihasilkan, gunakan labu dengan saluran keluar (disebut labu Wurtz (Gbr. 16)) atau tabung reaksi dengan tabung saluran keluar gas.

Jika zat gas yang dihasilkan perlu didinginkan dan dikondensasi menjadi cairan, gunakan lemari es kaca (Gbr. 17). Gas yang didinginkan bergerak melalui ban dalamnya, berubah menjadi cairan di bawah pengaruh air dingin, yang mengalir melalui “jaket” lemari es ke arah yang berlawanan.

Corong berbentuk kerucut (Gbr. 18) digunakan untuk menuangkan cairan dari satu wadah ke wadah lainnya; corong ini juga sangat diperlukan dalam proses penyaringan. Anda mungkin tahu bahwa filtrasi adalah proses pemisahan cairan dari partikel padat.

Piringan dengan dinding tebal, mirip dengan piring dalam, disebut crystallizer (Gbr. 20). Karena wilayah yang luas Pada permukaan larutan yang dituangkan ke dalam alat kristalisasi, pelarut cepat menguap dan zat terlarut dilepaskan dalam bentuk kristal. Crystallizer dalam keadaan apa pun tidak boleh dipanaskan: dindingnya hanya tampak kuat, tetapi kenyataannya, jika dipanaskan, pasti akan retak.

Saat melakukan percobaan kimia, sering kali Anda harus mengukur volume cairan yang dibutuhkan. Paling sering, silinder ukur digunakan untuk ini (Gbr. 21).

Selain barang pecah belah, laboratorium kimia sekolah juga memiliki piring porselen. Dalam lesung dan alu (Gbr. 22), zat kristal dihancurkan. Peralatan gelas tidak cocok untuk ini: tekanan alu akan menyebabkannya langsung retak.

Untuk menghindari masalah dan cedera, setiap barang harus digunakan secara ketat sesuai tujuannya dan mengetahui cara menanganinya. Eksperimen kimia Akan sangat aman, instruktif, dan menarik jika Anda berhati-hati saat bekerja dengan peralatan gelas, reagen, dan peralatan kimia. Langkah-langkah ini disebut peraturan keselamatan.

Ruang kimia adalah kantor yang tidak biasa. Artinya persyaratan untuk Anda di sini khusus. Misalnya, Anda tidak boleh makan di laboratorium kimia, karena banyak zat yang akan Anda gunakan beracun.

Ruang kimia berbeda dari ruangan lain karena memiliki lemari asam (Gbr. 24). Banyak zat yang mempunyai sifat tajam bau busuk, uapnya tidak berbahaya bagi kesehatan. Zat-zat tersebut ditangani dalam lemari asam, dari mana zat-zat gas mengalir langsung ke jalan.

Botol yang berisi reagen harus diambil agar labelnya ada di telapak tangan Anda. Hal ini dilakukan agar tetesan yang tidak disengaja tidak merusak prasasti.

Beberapa zat kimia beracun, ada reagen yang menimbulkan korosi pada kulit, banyak zat yang mudah terbakar. Tanda khusus pada label memperingatkan hal ini (Gbr. 26, lihat hal. 7).

Jangan memulai eksperimen kecuali Anda tahu persis apa dan bagaimana melakukannya. Anda harus bekerja dengan ketat mengikuti instruksi dan hanya dengan bahan-bahan yang diperlukan untuk percobaan.

Mempersiapkan tempat kerja, letakkan reagen, peralatan gelas, dan aksesori secara rasional sehingga Anda tidak perlu menjangkau ke seberang meja, menjatuhkan labu dan tabung reaksi dengan lengan baju Anda. Jangan mengacaukan meja dengan apa pun yang tidak diperlukan untuk percobaan.

Eksperimen harus dilakukan hanya dalam wadah yang bersih, artinya harus dicuci bersih setelah bekerja. Cuci tangan Anda secara bersamaan.

Semua manipulasi harus dilakukan di atas tabel.

Untuk mengetahui bau suatu zat, jangan dekatkan bejana ke wajah Anda, tetapi dorong udara dengan tangan dari bukaan bejana ke hidung (Gbr. 27).

Tidak ada zat yang bisa dicicipi!

Jangan pernah menuangkan kembali reagen berlebih ke dalam botol. Gunakan gelas bekas khusus untuk ini. Juga tidak diinginkan untuk mengumpulkan kembali benda padat yang tumpah, terutama dengan tangan Anda.

Jika Anda secara tidak sengaja membakar diri sendiri, melukai diri sendiri, atau menumpahkan reagen ke meja, tangan, atau pakaian Anda, segera hubungi guru atau asisten laboratorium Anda.

Setelah menyelesaikan percobaan, rapikan area kerja Anda.

Kerja Praktek No.2.
Menonton lilin yang menyala

Tampaknya, apa yang bisa ditulis tentang objek pengamatan sederhana seperti lilin yang menyala? Namun observasi bukan sekedar kemampuan melihat, melainkan kemampuan memperhatikan detail, konsentrasi, kemampuan menganalisis, terkadang bahkan kegigihan biasa. Fisikawan dan kimiawan besar Inggris M. Faraday menulis: “Pertimbangan fenomena fisik yang terjadi ketika lilin menyala adalah cara terluas yang dapat digunakan untuk mendekati studi ilmu pengetahuan alam.”

Tujuan kerja praktek ini adalah untuk belajar mengamati dan mendeskripsikan hasil observasi. Anda harus menulis esai mini pendek tentang lilin yang menyala (Gbr. 28). Untuk membantu Anda dalam hal ini, kami menawarkan beberapa pertanyaan yang memerlukan jawaban terperinci.

Menggambarkan penampilan lilin, bahan pembuatnya (warna, bau, rasa, kekerasan), sumbu.

Nyalakan lilin. Jelaskan penampakan dan struktur nyala api. Apa yang terjadi pada bahan lilin jika sumbunya terbakar? Seperti apa bentuk sumbu pada proses pembakaran? Apakah lilinnya memanas, apakah ada bunyi saat terbakar, apakah panasnya keluar? Apa yang terjadi pada nyala api jika ada pergerakan udara?

Seberapa cepat lilin padam? Apakah panjang sumbu berubah selama proses pembakaran? Cairan apa yang ada di dasar sumbu? Apa yang terjadi jika diserap oleh bahan sumbu? Dan kapan tetesannya mengalir ke bawah lilin?

Banyak proses kimia terjadi ketika dipanaskan, namun nyala lilin tidak digunakan untuk tujuan ini. Oleh karena itu, pada bagian kedua kerja praktek ini, kita akan mengenal struktur dan pengoperasian alat pemanas yang sudah Anda kenal - lampu alkohol (Gbr. 29). Lampu alkohol terdiri dari tangki kaca 1 , yang diisi dengan alkohol hingga tidak lebih dari 2/3 volumenya. Sumbu direndam dalam alkohol 2 , yang terbuat dari benang katun. Itu dipegang di leher tangki menggunakan tabung khusus dengan disk 3 . Nyalakan lampu alkohol hanya dengan korek api; Anda tidak dapat menggunakan lampu alkohol lain yang menyala untuk tujuan ini, karena Dalam hal ini, alkohol yang tumpah dapat tumpah dan terbakar. Sumbu harus dipotong secara merata dengan gunting, jika tidak maka sumbu akan mulai terbakar. Untuk mematikan lampu alkohol, jangan meniup apinya; tutup kaca digunakan untuk tujuan ini. 4 . Ini juga melindungi lampu alkohol dari penguapan alkohol yang cepat.

>> Kerja Praktek No. I. Struktur nyala api

Kerja Praktek No.I

Struktur nyala api. Operasi paling sederhana dalam percobaan kimia

Sebelum melakukan praktikum bekerja Bacalah dengan seksama aturan tindakan pencegahan keselamatan di ruang kimia (hal. 22) dan ikuti dengan ketat.

Berhati-hatilah saat bekerja dengan api.

Pengalaman I

Mempelajari “struktur” api

Nyalakan lilin. Anda akan melihat nyala api yang tidak seragam (Gbr. 19). Di bagian bawah api yang gelap suhu tidak tinggi. Karena kurangnya udara, pembakaran hampir tidak terjadi di sini. Bahan pembuat lilin mula-mula meleleh dan kemudian berubah menjadi zat gas yang mudah terbakar.

Beras. 19. Struktur api

Di bagian tengah nyala api suhunya lebih tinggi.

Di sini, sebagian zat terbakar, dan sisanya terurai membentuk zat yang mudah terbakar. gas dan partikel jelaga. Partikel padat bersinar dan bersinar. Oleh karena itu, bagian nyala api ini adalah yang paling terang.

Buktikan adanya partikel jelaga dengan meletakkan cangkir porselen atau spatula di tengah api. Apa yang kamu amati?

Bagian atas nyala api memiliki suhu tertinggi. Di dalamnya, semua zat terbakar sempurna; Ini menghasilkan karbon dioksida dan uap air.

Pengalaman 3

Transfusi larutan

Tuangkan dengan hati-hati sebagian larutan garam dari gelas ke dalam tabung reaksi hingga 1/3-1/4 volumenya. Setelah itu, pindahkan kira-kira 2 ml larutan dari tabung reaksi ini ke tabung reaksi lainnya. Tempatkan kedua tabung reaksi pada rak.

1 Guru dapat mengganti garam meja soda abu atau zat berwarna (misalnya tembaga sulfat).

Pengalaman 4

Memanaskan cairan dalam tabung reaksi yang dipasang pada dudukan

Pasang tabung reaksi dengan 2 ml larutan garam pada sudut kaki tripod lebih dekat ke lubang. Nyalakan lampu alkohol1. Sesuaikan ketinggian kaki pada rak sehingga bagian bawah tabung reaksi berada di atas nyala api. Ambil lampu alkohol di tangan Anda dan panaskan seluruh tabung reaksi secara merata. Kemudian letakkan lampu alkohol di bawah tabung reaksi dan panaskan larutan di dalamnya hingga mendidih. Jangan biarkan cairan keluar dari tabung reaksi!

Sisihkan lampu alkohol tanpa mematikannya untuk percobaan berikutnya.

Pengalaman 5

Memanaskan cairan dalam tabung reaksi yang dipasang pada dudukan tabung reaksi

Kencangkan tabung reaksi kedua dengan larutan garam pada dudukan tabung reaksi. Pertama, panaskan seluruh tabung reaksi secara merata, lalu bagian yang berisi cairan. Sesegera larutan mendidih, sisihkan lampu alkohol dan matikan dengan menutupnya dengan penutup.

Tanpa mengeluarkan tabung reaksi dari dudukan tabung reaksi, tuangkan larutan panas ke dalam gelas dan letakkan tabung reaksi bersama dengan dudukan tabung reaksi pada dudukan khusus untuk pendinginan. Jangan letakkan tabung reaksi panas di rak plastik!

14. Nyala api terdiri dari bagian apa? Jelaskan mereka.
15. Dalam keadaan manakah cairan dalam labu akan mendidih lebih cepat: jika api menutupi seluruh labu atau jika bagian bawahnya berada di atas api? Benarkan jawaban Anda.
16. Saat memanaskan tabung reaksi, mengapa harus dipanaskan terlebih dahulu?
17. Ke arah manakah bukaan tabung reaksi tempat cairan dipanaskan harus diarahkan?
18. Mengapa tabung reaksi panas tidak boleh dimasukkan ke dalam rak plastik?

1 Alih-alih lampu spiritus, Anda bisa menggunakan bahan bakar kering.

Popel P.P., Kryklya L.S., Kimia: Pidruch. untuk kelas 7. zagalnosvit. navigasi. penutupan - K.: VC "Academy", 2008. - 136 hal.: sakit.

Isi pelajaran catatan pelajaran dan kerangka pendukung presentasi pelajaran teknologi interaktif metode pengajaran akselerator Praktik tes, pengujian tugas online dan latihan lokakarya pekerjaan rumah dan pertanyaan pelatihan untuk diskusi kelas Ilustrasi materi video dan audio foto, gambar, grafik, tabel, diagram, komik, perumpamaan, ucapan, teka-teki silang, anekdot, lelucon, kutipan Pengaya abstrak lembar contekan tips artikel penasaran (MAN) literatur dasar dan kamus istilah tambahan Menyempurnakan buku teks dan pelajaran mengoreksi kesalahan dalam buku teks, mengganti pengetahuan yang sudah ketinggalan zaman dengan yang baru Hanya untuk guru rencana kalender program pelatihan rekomendasi metodologis

Api itu sendiri adalah simbol kehidupan, pentingnya api tidak dapat ditaksir terlalu tinggi, karena sejak zaman kuno api telah membantu seseorang untuk tetap hangat, melihat dalam kegelapan, dan memasak. hidangan lezat dan juga untuk membela diri.

Sejarah nyala api

Api telah menemani manusia sejak zaman primitif. Api menyala di dalam gua, mengisolasi dan menerangi gua itu, dan ketika mencari mangsa, para pemburu membawa serta merek-merek yang terbakar. Mereka digantikan oleh obor - tongkat yang dilapisi tar. Dengan bantuan mereka, kastil-kastil para penguasa feodal yang gelap dan dingin diterangi, dan perapian besar menghangatkan aula. Pada zaman kuno, orang Yunani menggunakan lampu minyak - teko tanah liat dengan minyak. Pada abad ke-10 dan ke-11, lilin dan lilin lemak mulai dibuat.

Obor menyala di gubuk Rusia selama berabad-abad, dan ketika minyak tanah mulai diekstraksi dari minyak pada pertengahan abad ke-19, lampu minyak tanah mulai digunakan, dan kemudian pembakar gas. Para ilmuwan masih mempelajari struktur api, menemukan kemungkinan-kemungkinan baru.

Warna dan intensitas api

Oksigen diperlukan untuk menghasilkan nyala api. Semakin banyak oksigen, semakin baik proses pembakarannya. Jika Anda mengipasi panasnya, maka udara segar masuk ke dalamnya, yang berarti oksigen, dan ketika potongan kayu atau batu bara membara, muncullah nyala api.

Api datang dalam berbagai warna. Nyala api kayu menari-nari dengan warna kuning, oranye, putih dan bunga biru. Warna nyala api bergantung pada dua faktor: suhu pembakaran dan bahan yang dibakar. Untuk melihat ketergantungan warna pada suhu, cukup dengan memantau panasnya kompor listrik. Segera setelah dinyalakan, kumparan memanas dan mulai bersinar merah kusam.

Semakin panas, semakin terang jadinya. Dan ketika kumparan mencapai suhu tertinggi, warnanya berubah menjadi oranye terang. Jika Anda bisa memanaskannya lebih jauh lagi, warnanya akan berubah menjadi kuning, putih, dan akhirnya biru. Warna biru menunjukkan tingkat panas tertinggi. Hal yang sama terjadi pada api.

Struktur nyala api bergantung pada apa?

Ia berkedip dalam berbagai warna saat sumbu membakar lilin yang meleleh. Api membutuhkan akses ke oksigen. Saat lilin menyala, banyak oksigen tidak masuk ke bagian tengah nyala api, dekat bagian bawah. Itu sebabnya terlihat lebih gelap. Namun bagian atas dan sampingnya mendapat banyak udara, sehingga nyala api di sana sangat terang. Suhunya memanas hingga lebih dari 1370 derajat Celcius, yang membuat nyala lilin sebagian besar berwarna kuning.

Dan di perapian atau di api unggun saat piknik Anda dapat melihat lebih banyak bunga. Api kayu menyala pada suhu yang lebih rendah dari lilin. Itu sebabnya warnanya terlihat lebih oranye daripada kuning. Beberapa partikel karbon dalam api menjadi sangat panas dan memberikan warna kuning. Mineral dan logam seperti kalsium, natrium, tembaga, dipanaskan hingga suhu tinggi, memberikan warna api yang beragam.

Warna api

Kimia dalam struktur nyala api memainkan peran penting, karena corak yang berbeda berasal dari unsur kimia berbeda yang ada dalam bahan bakar yang terbakar. Misalnya, api mungkin mengandung natrium, yang merupakan bagian dari garam. Ketika natrium terbakar, ia mengeluarkan cahaya kuning terang. Mungkin juga ada kalsium, mineral, di dalam api. Misalnya, susu mengandung banyak kalsium. Ketika kalsium dipanaskan, ia memancarkan cahaya merah tua. Dan jika terdapat mineral seperti fosfor pada api maka akan memberikan warna kehijauan. Semua elemen ini bisa berada di dalam kayu itu sendiri atau di bahan lain yang terbakar. Lagi pula, pencampuran semua warna berbeda ini dalam nyala api dapat terbentuk warna putih- bagaikan pelangi warna-warni yang berkumpul membentuk sinar matahari.

Dari mana datangnya api?

Diagram struktur api mewakili gas dalam keadaan terbakar, di mana terdapat plasma komposit atau zat padat terdispersi. Transformasi fisika dan kimia terjadi di dalamnya, yang disertai dengan pendaran, pelepasan panas, dan pemanasan.

Lidah api membentuk proses yang disertai dengan pembakaran suatu zat. Dibandingkan dengan udara, gas memiliki kepadatan yang lebih rendah, tetapi ketika terkena suhu tinggi, ia naik. Ini adalah berapa lama atau bahasa pendek api. Paling sering, ada aliran lembut dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Untuk melihat fenomena tersebut, Anda bisa menyalakan kompor kompor gas biasa.

Api yang menyala dalam hal ini tidak akan seragam. Secara visual, nyala api dapat dibagi menjadi tiga zona utama. Sebuah studi sederhana tentang struktur nyala api menunjukkan bahwa berbagai zat terbakar dengan pembentukan berbagai jenis obor.

Ketika campuran gas-udara dinyalakan, nyala api pendek dengan warna biru dan ungu pertama kali terbentuk. Di dalamnya Anda bisa melihat inti berwarna hijau-biru berbentuk segitiga.

Zona api

Mengingat struktur nyala api, tiga zona dibedakan: pertama, pendahuluan, di mana pemanasan campuran yang keluar dari lubang pembakar dimulai. Setelah itu muncullah zona tempat berlangsungnya proses pembakaran. Area ini menutupi bagian atas kerucut. Ketika aliran udara tidak mencukupi, pembakaran gas terjadi sebagian. Ini menghasilkan residu karbon monoksida dan hidrogen. Pembakarannya terjadi di zona ketiga, di mana terdapat akses oksigen yang baik.

Misalnya, bayangkan struktur nyala lilin.

Skema pembakaran meliputi:

• yang pertama adalah zona gelap;
• yang kedua - zona cahaya;
• yang ketiga adalah zona transparan.

Benang lilin tidak terbakar, tetapi hanya sumbunya saja yang hangus.

Struktur nyala lilin adalah aliran gas panas yang naik ke atas. Prosesnya diawali dengan pemanasan hingga parafin menguap. Daerah yang berdekatan dengan benang disebut daerah pertama. Ini memiliki sedikit cahaya warna biru karena kelebihan jumlah bahan yang mudah terbakar, tetapi pasokan oksigen sedikit. Di sini terjadi proses pembakaran sebagian zat dengan terbentuknya asap, yang kemudian teroksidasi.

Zona pertama ditutupi oleh cangkang bercahaya. Ini mengandung oksigen dalam jumlah yang cukup, yang mendorong reaksi oksidatif. Di sinilah, dengan pemanasan yang intens pada partikel sisa bahan bakar dan partikel batubara, efek cahaya diamati.

Zona kedua ditutupi oleh cangkang yang hampir tidak terlihat dengan suhu tinggi. Banyak oksigen menembus ke dalamnya, yang mendorong pembakaran sempurna partikel bahan bakar.

Nyala lampu alkohol

Untuk berbagai percobaan kimia, wadah kecil berisi alkohol digunakan. Mereka disebut lampu alkohol. Struktur nyala api mirip dengan nyala lilin, namun tetap memiliki ciri khas tersendiri. Sumbu mengeluarkan alkohol, yang difasilitasi oleh tekanan kapiler. Saat puncak sumbu tercapai, alkohol menguap. Dalam bentuk uap, menyala dan terbakar pada suhu tidak lebih dari 900 °C.

Struktur nyala lampu alkohol berbentuk biasa, hampir tidak berwarna, dengan semburat agak kebiruan. Zonanya lebih kabur dibandingkan zona candle. DI DALAM pembakar alkohol, pangkal api terletak di atas kisi-kisi pembakar. Pendalaman nyala api menyebabkan penurunan volume kerucut gelap, dan zona bercahaya muncul dari lubang.

Proses kimia dalam nyala api

Proses oksidasi berlangsung di zona tidak mencolok yang terletak di bagian atas dan memiliki suhu tertinggi. Di dalamnya, partikel hasil pembakaran mengalami pembakaran akhir. Dan kelebihan oksigen dan kekurangan bahan bakar menyebabkan proses oksidasi yang kuat. Kemampuan ini dapat digunakan saat memanaskan zat dengan cepat di atas kompor. Untuk melakukan ini, zat tersebut dicelupkan ke bagian atas nyala api, sehingga pembakaran terjadi lebih cepat.

Reaksi reduksi terjadi di bagian tengah dan bawah nyala api. Ada pasokan bahan bakar yang cukup dan sedikit pasokan oksigen yang diperlukan untuk proses pembakaran. Ketika zat yang mengandung oksigen ditambahkan ke zona ini, oksigen dihilangkan.

Proses penguraian besi sulfat dianggap sebagai nyala pereduksi. Ketika FeSO 4 menembus bagian tengah obor, pertama-tama ia memanas dan kemudian terurai menjadi besi oksida, anhidrida, dan sulfur dioksida. Dalam reaksi ini, belerang direduksi.

Suhu api

Setiap area nyala lilin atau pembakar memiliki indikator suhunya masing-masing, tergantung pada akses oksigen. Suhu nyala api terbuka, tergantung pada zonanya, dapat bervariasi dari 300 °C hingga 1600 °C. Contohnya adalah nyala api difusi dan laminar, struktur ketiga cangkangnya. Kerucut api di area gelap memiliki suhu pemanasan hingga 360 °C. Di atasnya ada zona cahaya. Suhu pemanasannya bervariasi dari 550 hingga 850 °C, yang menyebabkan pemisahan campuran yang mudah terbakar dan proses pembakarannya.

Area luarnya sedikit terlihat. Di dalamnya, pemanasan nyala api mencapai 1560 °C, yang dijelaskan oleh sifat-sifat molekul zat yang terbakar dan laju masuknya zat pengoksidasi. Di sini proses pembakaran paling energik.

Api Pembersihan

Nyala api mengandung potensi energi yang sangat besar; lilin digunakan dalam ritual pembersihan dan pengampunan. Betapa menyenangkannya duduk dengan tenang di dekat perapian yang nyaman. malam musim dingin, kumpul keluarga dan berdiskusi segala sesuatu yang terjadi hari itu.

Api dan nyala lilin membawa muatan energi positif yang sangat besar, karena bukan tanpa alasan mereka yang duduk di dekat perapian merasakan kedamaian, kenyamanan dan ketenangan dalam jiwanya.