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

FILLO NË KIMI

klasa e 7-të

vazhdimi. Shihni fillimin në nr. 1/2006

§ 2. Vëzhgimi dhe eksperimenti si metoda
duke studiuar shkencën dhe kiminë

Një person fiton njohuri për natyrën duke përdorur një metodë kaq të rëndësishme si vëzhgimi.

Vrojtim- ky është përqendrimi i vëmendjes në objekte të njohura me qëllim studimin e tyre.

Me ndihmën e vëzhgimit, një person grumbullon informacione për botën përreth tij, e sistemon atë dhe e kërkon atë. modele në këtë informacion. Hapi tjetër i rëndësishëm është kërkimi i arsyeve që shpjegojnë modelet e gjetura.

Në mënyrë që vëzhgimi të jetë i frytshëm, duhet të plotësohen një sërë kushtesh.

1. Është e nevojshme të përcaktohet qartë subjekti i vëzhgimit, se për çfarë do të tërhiqet vëmendja e vëzhguesit - një substancë specifike, vetitë e saj ose shndërrimi i disa substancave në të tjera, kushtet për zbatimin e këtyre transformimeve, etj.

2. Vëzhguesi duhet të dijë pse po e kryen vëzhgimin, d.m.th. formuloni qartë qëllimin e vëzhgimit.

3. Për të arritur qëllimin tuaj, mund të hartoni një plan vëzhgimi. Dhe për këtë është më mirë të bëhet një supozim se si do të ndodhë fenomeni i vëzhguar, d.m.th. parashtroj hipoteza. Përkthyer nga greqishtja "hipoteza" ( hipoteza) do të thotë "mendoj". Një hipotezë mund të parashtrohet edhe si rezultat i vëzhgimit, d.m.th. kur merret ndonjë rezultat që duhet shpjeguar.

Vëzhgimi shkencor ndryshon nga vëzhgimi në kuptimin e përditshëm të fjalës. Si rregull, vëzhgimi shkencor kryhet në kushte rreptësisht të kontrolluara dhe këto kushte mund të ndryshohen me kërkesë të vëzhguesit. Më shpesh, një vëzhgim i tillë kryhet në një dhomë të veçantë - një laborator (Fig. 6).

Vëzhgimi që kryhet në kushte rreptësisht të kontrolluara quhet eksperiment.

Fjala "eksperiment" ( eksperimentum) është me origjinë latine dhe përkthehet në rusisht si "përvojë", "test". Një eksperiment ju lejon të konfirmoni ose kundërshtoni një hipotezë që ka lindur nga vëzhgimi. Kështu është formuluar përfundimi.

Le të bëjmë një eksperiment të vogël me të cilin do të studiojmë strukturën e flakës.

Ndizni një qiri dhe kontrolloni me kujdes flakën. Do të vini re se nuk është uniforme në ngjyrë. Flaka ka tre zona (Fig. 7). Zonë e errët 1 ndodhet në fund të flakës. Kjo është zona më e ftohtë në krahasim me të tjerat. Zona e errët është e rrethuar nga pjesa më e ndritshme e flakës 2 . Temperatura këtu është më e lartë se në zonën e errët, por temperatura më e lartë është në pjesën e sipërme të flakës 3 .

Për t'u siguruar që zona të ndryshme të flakës kanë temperatura të ndryshme, mund ta kryeni këtë eksperiment. Vendosni një copëz (ose shkrepëse) në flakë në mënyrë që të kalojë të tre zonat. Do të shihni që copëza është më e djegur aty ku godet zonat 2 Dhe 3 . Kjo do të thotë se flaka është më e nxehtë atje.

Lind pyetja: a do të ketë flaka e një llambë alkooli ose karburanti i thatë të njëjtën strukturë si flaka e një qiri? Përgjigja për këtë pyetje mund të jetë dy supozime - hipoteza: 1) struktura e flakës do të jetë e njëjtë me flakën e një qiri, sepse bazohet në të njëjtin proces djegieje; 2) struktura e flakës do të jetë e ndryshme, sepse lind si rezultat i djegies së substancave të ndryshme. Për të konfirmuar ose hedhur poshtë këtë apo atë hipotezë, le t'i drejtohemi një eksperimenti - ne do të bëjmë një eksperiment.

Duke përdorur një shkrepës ose copëz, ne shqyrtojmë strukturën e flakës së një llambë alkooli (do të njiheni me strukturën e kësaj pajisje ngrohëse gjatë punës praktike) dhe karburantin e thatë.

Përkundër faktit se flakët në secilin rast ndryshojnë në formë, madhësi dhe madje edhe ngjyrë, të gjitha ato kanë të njëjtën strukturë - të njëjtat tre zona: e errëta e brendshme (më e ftohta), ajo e mesme e ndritshme (e nxehtë) dhe e jashtme e pangjyrë (më e nxehta) .

Prandaj, përfundimi nga eksperimenti mund të jetë pohimi se struktura e çdo flake është e njëjtë. Rëndësia praktike e këtij përfundimi është si vijon: për të ngrohur ndonjë objekt në flakë, ai duhet të sillet në vendin më të nxehtë, d.m.th. në pjesën e sipërme të flakës.

Është zakon të dokumentohen eksperimentet në një ditar të veçantë, i cili quhet ditar laboratorik. Një fletore e zakonshme është e përshtatshme për këtë, por shënimet në të nuk janë mjaft të zakonshme. Data e eksperimentit, emri i tij shënohet dhe ecuria e eksperimentit shpesh paraqitet në formën e një tabele.

Përpiquni të përshkruani një eksperiment për të studiuar strukturën e një flake në këtë mënyrë.

I madhi Leonardo da Vinçi tha se shkencat që nuk kanë lindur nga eksperimenti, kjo bazë e të gjitha njohurive, janë të padobishme dhe plot gabime.

Të gjitha shkencat natyrore janë shkenca eksperimentale. Dhe për të vendosur një eksperiment, shpesh nevojiten pajisje speciale. Për shembull, në biologji përdoren gjerësisht instrumentet optike që bëjnë të mundur zmadhimin e imazhit të objektit të vëzhguar shumë herë: një xham zmadhues, një xham zmadhues, një mikroskop. Fizikanët përdorin instrumente për të matur tensionin, rrymën dhe rezistencën elektrike kur studiojnë qarqet elektrike. Gjeografët kanë instrumente të veçanta - nga më të thjeshtat (për shembull, një busull, balona meteorologjike) deri te stacionet unike të orbitës hapësinore dhe anijet kërkimore.

Kimistët përdorin gjithashtu pajisje speciale në kërkimet e tyre. Më e thjeshta prej tyre është, për shembull, pajisja tashmë e njohur e ngrohjes, një llambë alkooli dhe enë të ndryshme kimike në të cilat kryhen dhe studiohen transformimet e substancave, d.m.th. reaksionet kimike (Fig. 8).

Oriz. 8. Qelqe kimike laboratorike dhe pajisje

Me të drejtë thonë se është më mirë të shohësh një herë sesa të dëgjosh njëqind herë. Ose më mirë akoma, mbajeni në duar dhe mësoni se si ta përdorni. Prandaj, njohja juaj e parë me pajisjet kimike do të ndodhë gjatë punës praktike që ju pret në mësimin e ardhshëm.

1. Çfarë është vëzhgimi? Cilat kushte duhet të plotësohen që vëzhgimi të jetë efektiv?
2. Cili është ndryshimi midis një hipoteze dhe një përfundimi?
3. Çfarë është një eksperiment?
4. Cila është struktura e një flake?
5. Si duhet të kryhet ngrohja?
6. Çfarë pajisje laboratorike keni përdorur kur studioni biologji dhe gjeografi?
7. Cilat pajisje laboratorike përdoren gjatë studimit të kimisë?

Puna praktike nr.1.
Njohja me pajisjet laboratorike.
Rregulloret e sigurisë

Shumica e eksperimenteve kimike kryhen në enë qelqi. Xhami është transparent dhe ju mund të vëzhgoni se çfarë ndodh me substancat. Në disa raste, qelqi zëvendësohet me plastikë transparente, nuk prishet, por enët e tilla, ndryshe nga qelqi, nuk mund të nxehen.

Gotat përdoren shpesh për eksperimente demonstruese (Fig. 13). Shpesh gotat dhe shishet konike kanë shenja të veçanta, me ndihmën e tyre mund të përcaktoni afërsisht vëllimin e lëngut që përmbahet në to.

Balonat me fund të rrumbullakët (Fig. 14) nuk mund të vendosen në tavolinë, ato janë të fiksuara në mbështetëse metalike - trekëmbëshe (Fig. 15) - duke përdorur kthetra. Këmbët, si dhe unazat metalike, janë ngjitur në trekëmbësh me kapëse speciale. Është i përshtatshëm për të marrë çdo substancë, të tillë si gazrat, në balona me fund të rrumbullakët. Për të mbledhur gazrat që rezultojnë, përdorni një balonë me një dalje (quhet një balonë Wurtz (Fig. 16)) ose një epruvetë me një tub dalje gazi.

Nëse substancat e gazta që rezultojnë duhet të ftohen dhe të kondensohen në lëng, përdorni një frigorifer xhami (Fig. 17). Gazrat e ftohta lëvizin nëpër tubin e tij të brendshëm, duke u shndërruar në lëng nën ndikimin e ujit të ftohtë, i cili rrjedh përmes "xhaketës" së frigoriferit në drejtim të kundërt.

Gypat konike (Fig. 18) përdoren për derdhjen e lëngjeve nga një enë në tjetrën, ato janë gjithashtu të domosdoshme në procesin e filtrimit. Ju ndoshta e dini se filtrimi është procesi i ndarjes së lëngut nga grimcat e ngurta.

Një pjatë me mure të trasha, të ngjashme me një pjatë të thellë, quhet kristalizues (Fig. 20). Për shkak të sipërfaqes së madhe të tretësirës së derdhur në kristalizues, tretësi avullon shpejt dhe substanca e tretur lëshohet në formën e kristaleve. Në asnjë rrethanë nuk duhet të nxehet kristalizuesi: muret e tij duken vetëm të forta, por në fakt, kur nxehet, ai me siguri do të plasaritet.

Kur kryeni një eksperiment kimik, shpesh duhet të matni vëllimin e kërkuar të lëngut. Më shpesh, për këtë përdoren cilindra të shkallëzuar (Fig. 21).

Përveç qelqit, laboratori i kimisë së shkollës ka enë porcelani. Në një llaç dhe shtypës (Fig. 22), substancat kristalore janë grimcuar. Enët e qelqit nuk janë të përshtatshme për këtë: presioni i shtypësit do të bëjë që ai të plasaritet menjëherë.

Për të shmangur problemet dhe lëndimet, çdo artikull duhet të përdoret në mënyrë rigoroze për qëllimin e tij të synuar dhe të dijë se si ta trajtojë atë. Një eksperiment kimik do të jetë vërtet i sigurt, udhëzues dhe interesant nëse merrni masa paraprake kur punoni me qelqe kimike, reagentë dhe pajisje. Këto masa quhen rregullore sigurie.

Dhoma e kimisë është një zyrë e pazakontë. Kjo do të thotë që kërkesat për ju këtu janë të veçanta. Për shembull, nuk duhet të hani kurrë në laboratorin e kimisë, pasi shumë nga substancat me të cilat do të punoni janë helmuese.

Dhoma kimike ndryshon nga dhomat e tjera në atë që ka një kapak tymi (Fig. 24). Shumë substanca kanë një erë të fortë, të pakëndshme dhe avujt e tyre nuk janë të padëmshëm për shëndetin. Substancat e tilla trajtohen në një kapak tymi, nga i cili substancat e gazta rrjedhin drejtpërdrejt në rrugë.

Shishja me reagentin duhet të merret në mënyrë që etiketa të jetë në pëllëmbën e dorës. Kjo është bërë në mënyrë që pikat aksidentale të mos prishin mbishkrimin.

Disa kimikate janë toksike, ka reagentë që gërryejnë lëkurën dhe shumë substanca janë të ndezshme. Shenjat e veçanta në etiketa paralajmërojnë për këtë (Fig. 26, shih f. 7).

Mos filloni një eksperiment nëse nuk dini saktësisht se çfarë dhe si të bëni. Ju duhet të punoni në mënyrë rigoroze duke ndjekur udhëzimet dhe vetëm me ato substanca që janë të nevojshme për eksperimentin.

Përgatitni vendin tuaj të punës, vendosni në mënyrë racionale reagentët, enët dhe aksesorët në mënyrë që të mos keni nevojë të arrini nëpër tavolinë, duke trokitur mbi balona dhe provëza me mëngën tuaj. Mos e ngatërroni tabelën me asgjë që nuk është e nevojshme për eksperimentin.

Eksperimentet duhet të kryhen vetëm në kontejnerë të pastër, që do të thotë se ato duhet të lahen mirë pas punës. Lani duart në të njëjtën kohë.

Të gjitha manipulimet duhet të kryhen sipër tabelës.

Për të përcaktuar erën e një substance, mos e afroni enën pranë fytyrës, por shtyni ajrin me dorë nga hapja e enës deri te hunda (Fig. 27).

Asnjë substancë nuk mund të shijohet!

Asnjëherë mos e hidhni reagentin e tepërt përsëri në shishe. Përdorni një gotë të veçantë mbeturinash për këtë. Është gjithashtu e padëshirueshme të mblidhni lëndët e ngurta të derdhura, veçanërisht me duart tuaja.

Nëse aksidentalisht digjen, prerë veten ose derdh reagent në tryezë, në duar ose në rroba, kontaktoni menjëherë mësuesin ose asistentin e laboratorit.

Pas përfundimit të eksperimentit, rregulloni zonën tuaj të punës.

Puna praktike nr 2.
Duke parë një qiri të ndezur

Do të duket se çfarë mund të shkruhet për një objekt kaq të thjeshtë vëzhgimi si një qiri i ndezur? Sidoqoftë, vëzhgimi nuk është vetëm aftësia për të parë, është aftësia për t'i kushtuar vëmendje detajeve, përqendrimi, aftësia për të analizuar dhe ndonjëherë edhe këmbëngulje e zakonshme. Fizikanti dhe kimisti i madh anglez M. Faraday shkroi: «Shqyrtimi i fenomeneve fizike që ndodhin kur digjet një qiri është mënyra më e gjerë në të cilën mund t'i qasemi studimit të shkencës natyrore.»

Qëllimi i kësaj pune praktike është të mësohet të vëzhgojë dhe të përshkruajë rezultatet e vëzhgimit. Duhet të shkruani një ese të shkurtër në miniaturë për një qiri të ndezur (Fig. 28). Për t'ju ndihmuar me këtë, ne ofrojmë disa pyetje që kërkojnë përgjigje të hollësishme.

Përshkruani pamjen e qiririt, substancën nga e cila është bërë (ngjyra, aroma, ndjesia, fortësia) dhe fitili.

Ndizni një qiri. Përshkruani pamjen dhe strukturën e flakës. Çfarë ndodh me materialin e qiririt kur digjet fitili? Si duket fitili gjatë procesit të djegies? A nxehet qiri, a ka zë kur digjet, a lëshohet nxehtësia? Çfarë ndodh me një flakë nëse ka lëvizje ajri?

Sa shpejt digjet një qiri? A ndryshon gjatësia e fitilit gjatë procesit të djegies? Cili është lëngu në bazën e fitilit? Çfarë ndodh me të kur përthithet nga materiali i fitilit? Dhe kur pikat e tij rrjedhin poshtë qiririt?

Shumë procese kimike ndodhin kur nxehen, por flaka e qiririt nuk përdoret për këtë qëllim. Prandaj, në pjesën e dytë të kësaj pune praktike, do të njihemi me strukturën dhe funksionimin e një pajisjeje ngrohëse tashmë të njohur për ju - një llambë alkooli (Fig. 29). Llamba e alkoolit përbëhet nga një rezervuar qelqi 1 , e cila është e mbushur me alkool në jo më shumë se 2/3 e vëllimit. Fitil është i zhytur në alkool 2 , e cila është bërë nga fije pambuku. Ajo mbahet në qafën e rezervuarit duke përdorur një tub të veçantë me një disk 3 . Ndezni llambën e alkoolit vetëm me shkrepse, nuk mund të përdorni një llambë tjetër alkoolike që digjet për këtë qëllim; Në këtë rast, alkooli i derdhur mund të derdhet dhe të ndizet. Fitil duhet të pritet në mënyrë të barabartë me gërshërë, përndryshe do të fillojë të digjet. Për të fikur një llambë alkooli, mos fryni në flakë, përdoret një kapak xhami. 4 . Gjithashtu mbron llambën e alkoolit nga avullimi i shpejtë i alkoolit.

Përdoret për eksperimente kimike në shkollë

Le të hedhim një vështrim më të afërt në të gjitha llojet e pajisjeve.

Enë qelqi, në varësi të materialit nga i cili përbëhet ndahet në xhami Dhe porcelani .

Enë qelqi bazuar në praninë e simboleve të veçanta në të, mund të jetë i matur Dhe e zakonshme.

TE enë qelqi lidh . Të gjitha këto do t'i studiojmë gjatë punës praktike.

Shkarko:

Pamja paraprake:

3. Teknikat e trajtimit të pajisjeve laboratorike. Duke parë një qiri të ndezur. Struktura e flakës

Ju tashmë e dini atëshndërrimet kimike të substancave – Këto janë dukuri si rezultat i të cilave substanca të tjera formohen nga një substancë. Ato quhen edhe reaksione kimike. Megjithatë, për kryerjen e reaksioneve kimike nevojiten pajisje speciale laboratorike.

Përdoret për eksperimente kimike në shkollëqelqe speciale laboratorike, trekëmbësh dhe pajisje ngrohëse.

Le të hedhim një vështrim më të afërt në të gjitha llojet e pajisjeve.

Enë qelqi,në varësi të materialit nga i cili përbëhet ndahet në qelqi dhe porcelani.

Enë qelqisipas pranisë së simboleve të veçanta në të, mund të jetë të matura dhe të zakonshme.

TE enë qelqi lidhen epruveta, balonat, gotat, gypat, pipetat, balonat.

epruveta – përdoret gjatë kryerjes së eksperimenteve për tretësirat, gazet dhe lëndët e ngurta.

Balonat Janë me fund të sheshtë dhe konik. Ato përdoren në të njëjtën mënyrë si epruvetat. Përdoret në mënyrë të ngjashmegota.

Gypat përdoren për derdhjen e një solucioni në një enë me qafë të ngushtë dhe për filtrimin e lëngjeve dhe, në varësi të strukturës, ndahen nëkonike dhe pikuese.

Pipetat përdoret për të hequr një vëllim të caktuar lëngu nga një balonë.

TE enët prej porcelani lidhen llaç, pesta, gyp Buchner, karo, gotë, lugë, shpatull, tasa avullimi.

Llaç dhe pesta përdoret për bluarjen e substancave.

Crucible përdoret për ngrohjen dhe kalcinimin e substancave.

Gotë, lugë, shpatull– për derdhjen e kimikateve të thata në qelqe të tjera laboratorike.

Tasat e avullimitpërdoret për avullimin e tretësirave të ndryshme.

gyp Buchner - Projektuar për filtrim nën vakum. Pjesa e sipërme e hinkës, në të cilën derdhet lëngu, ndahet nga një ndarje poroze ose e shpuar nga pjesa e poshtme, në të cilën aplikohet një vakum.

Tripod shërben për sigurimin e qelqeve, aksesorëve dhe instrumenteve laboratorike gjatë kryerjes së eksperimenteve. Ai përbëhet nga një stendë në të cilën është vidhosur një shufër. Mbështetja i jep trekëmbëshit stabilitet. Një unazë, një skedë, një kapëse dhe një rrjetë mund të ngjiten në shufër duke përdorur bashkime. Lidhja ka një vidë, kur lirohet, është e mundur të lëvizni dhe fiksoni unazën, skedën, kapësin dhe rrjetën përgjatë shufrës. Secili prej mbajtësve të listuar përdoret për të siguruar qelqe laboratorike në të.

TE pajisjet e ngrohjes lidhen llambë alkooli, djegës me gaz dhe ngrohës elektrik.

Llamba e alkoolit përbëhet nga një enë me alkool, një fitil i montuar në një tub metalik me një disk dhe një kapak.

Gjatë kryerjes së punës laboratorike dhe praktike, është e nevojshme të vëzhgonirregullat bazë të sigurisë:

1. Përdorni vetëm substanca të specifikuara nga mësuesi në përputhje me qëllimin e tyre të synuar.
2. Mos e ngatërroni vendin tuaj të punës me sende të panevojshme.
3. Mos filloni punën pa udhëzime të sakta nga mësuesi.
4. Kontrolloni integritetin dhe pastërtinë e qelqit laboratorik përpara përdorimit.
5. Mos shijoni kimikatet dhe mos i trajtoni me duar (vetëm me shpatull ose provëz!). Ndalohet përcaktimi i përbërjes së substancave kimike me erë.
6. Kur ngrohni substancat, epruveta duhet të mbahet larg jush. Mos e drejto hapjen e epruvetës drejt njerëzve.
7. Sigurohuni që të mbyllni enët pasi të keni marrë kimikate prej tyre.

Ne do të kryejmë punë praktike për studimin e strukturës së flakës, duke punuar me një llambë alkooli.

1. Hiqeni kapakun nga llamba shpirtërore dhe kontrolloni nëse disku përshtatet fort në hapjen e enës.Kjo është e nevojshme për të parandaluar ndezjen e alkoolit..
2. E ndezim llambën e alkoolit me një shkrepës të ndezur.Nuk lejohet ndezja e një llambë alkooli të një llambë tjetër alkooli që digjet për të shmangur zjarrin.

Duke rishikuarvetë struktura e flakës, do të vërejmë tre zona me temperatura të ndryshme:

1. Më e ulët Pjesa (e errët) e flakës është e ftohtë. Nuk ka djegie;
2. Mesatare (më e ndritshme), ku, nën ndikimin e temperaturës së lartë, përbërjet që përmbajnë karbon dekompozohen dhe grimcat e qymyrit nxehen, duke lëshuar dritë;
3. E jashtme (më e lehtë), ku djegia më e plotë e produkteve të dekompozimit ndodh me formimin e dioksidit të karbonit dhe ujit.

1. Për të konfirmuar praninë e këtyre zonave, ne përdorim një copëz të zakonshëm ose një ndeshje të trashë. E vendosim në flakë horizontalisht, sikur të "shpojmë" të tre zonat e djegies së llambës së alkoolit. E shqyrtojmë pas nxjerrjes. Vëmë re gjithnjë e më pak zona të karbonizuara, duke konfirmuar jouniformitetin e temperaturës në flakën e një llambë alkooli.
2. Flaka e llambës së alkoolit shuhet duke e mbuluar me kapak.

konkluzioni: Flaka përbëhet nga tre zona (e poshtme, e mesme dhe e jashtme), struktura e të cilave varet nga përbërja kimike e flakës.

Kimia - një nga shkencat që ndihmon për të kuptuar sekretet e natyrës.

Në fund të fundit, një nga aftësitë e nevojshme është aftësia për të dalluar dukuritë fizike nga ato kimike duke vëzhguar fenomene të ndryshme në natyrë.

Për të kuptuar më plotësisht këto dukuri, le të vëzhgojmë ndryshimet që ndodhin me një qiri të ndezur. Le të marrim një qiri parafine dhe ta ndezim.

1. Duke parë sesi shkrihet parafina, vërejmë se ajo nuk ndryshon vetitë e saj, por vetëm ndryshon formën e saj.

Nga mësimet e mëparshme ne e dimë këtëdukuritë fizike- këto janë dukuri si rezultat i të cilave ndryshon madhësia, forma e trupave ose gjendja e grumbullimit të substancave, por përbërja e tyre mbetet konstante.

Kjo do të thotë se ky fenomen kur digjet një qiri i referohet fenomeneve fizike.

1. Në të njëjtën kohë, fitili i qiririt, kur digjet, formon hi.

Le të kujtojmë se çfarëdukuritë kimikei referohen dukurive si rezultat i të cilave nga një substancë krijohen substanca të tjera.

Kjo do të thotë se ky fenomen i referohet fenomeneve kimike.

Një qiri i ndezur është vetëm një shembull i pranisë dhe ndërlidhjes së njëkohshme të fenomeneve fizike dhe kimike në natyrë. Në fakt, këto dukuri na rrethojnë kudo. Dhe duke qenë të vëmendshëm mund t'i vëmë re në jetën e përditshme.

Synimi: mësoni të përshkruani rezultatet e vëzhgimeve.

Reagentët dhe pajisjet: qiri parafine, ujë gëlqere; një copëz, një tub qelqi me fund të zgjatur, një gotë, një cilindër i graduar, shkrepse, një objekt porcelani (një filxhan porcelani për avullim), një darë për karo, një mbajtëse epruvetë, kavanoza qelqi me vëllim 0,5, 0,8, 1 , 2, 3, 5 l, një kronometër.

Detyra 1. Vëzhgimi i një qiri të ndezur.

Paraqisni vëzhgimet tuaja në formën e një eseje të shkurtër. Vizatoni një flakë qiri.

Qiriu përbëhet nga parafina dhe ka një erë specifike. Ka një fitil në mes.
Kur fitil digjet, qiriri shkrihet. Dëgjohet një gjurmë e lehtë dhe krijohet nxehtësi.

Detyra 2. Studimi i pjesëve të ndryshme të flakës.

1. Flaka, siç e dini tashmë, ka tre zona. Cilin? Kur ekzaminoni pjesën e poshtme të flakës, futni fundin e tubit të qelqit në të me anë të darëve, duke e mbajtur atë në një kënd prej 45-50 gradë. Sillni një copëz të djegur në skajin tjetër të tubit. Çfarë po vëzhgoni?

Djegia prodhon nxehtësi.

2. Për të studiuar pjesën e mesme të flakës, më të shndritshmen, futni një tas prej porcelani në të (duke përdorur darë për karo) për 2-3 sekonda. Çfarë gjetët?

nxirje.

3. Për të studiuar përbërjen e pjesës së sipërme të flakës, futni në të një gotë të përmbysur të lagur me ujë gëlqereje për 2-3 sekonda në mënyrë që flaka të jetë në mes të gotës. Çfarë po vëzhgoni?

Formimi i sedimentit të ngurtë.

4. Për të vendosur ndryshimin e temperaturës në pjesë të ndryshme të flakës, futni një copëz në pjesën e poshtme të flakës për 2-3 sekonda (në mënyrë që të kalojë të gjitha pjesët e saj horizontalisht). Çfarë po vëzhgoni?

Pjesa e sipërme digjet më shpejt.

5. Plotësoni raportin duke plotësuar tabelën 4.

Detyra 3. Studimi i shkallës së konsumit të oksigjenit gjatë djegies.

1. Ndizni një qiri dhe mbulojeni me një kavanoz 0,5 litërsh. Përcaktoni kohën gjatë së cilës qiriri digjet.

Kryeni veprime të ngjashme duke përdorur kavanoza të madhësive të tjera.

Plotësoni tabelën 5.

Kohëzgjatja e djegies së qirinjve varet nga vëllimi i ajrit.

2. Vizatoni një grafik të kohëzgjatjes së djegies së qiririt kundrejt vëllimit të kavanozit (ajrit). Përdoreni atë për të përcaktuar kohën pas së cilës do të fiket një qiri i mbuluar me një kavanoz 10 litra.

3. Llogaritni kohën gjatë së cilës qiriri do të digjet në një zyrë të mbyllur shkolle.

Gjatësia e klasës së shkollës së kimisë (a) është 5 m, gjerësia (b) është 5 m dhe lartësia (c) është 3 m.
Vëllimi i një klase të kimisë në shkollë është 75 metra kub. ose 75000 l. Koha gjatë së cilës qiriri do të digjet, duke marrë parasysh faktin që nuk hyn ajri në dhomë dhe i gjithë oksigjeni harxhohet për djegien e qiririt, është 2,700,000 s ose 750 orë.

Detyra 4. Prezantimi i strukturës së një llambë shpirtërore.

1. Shikoni figurën 2 dhe shkruani emrin e secilës pjesë të llambës shpirtërore. Informacionin e nevojshëm do ta gjeni në faqen 23 të tekstit shkollor.

1. Alkooli
2. Fitil
3. Mbajtëse fitili
4. Kapak

a) Pse shkrepsa mbahet nga ana kur ndizet një llambë shpirtërore?

Për të mos u djegur.

b) Pse nuk mund të ndizni një llambë frymore nga një llambë tjetër frymore që digjet?

Alkooli mund të derdhet dhe të marrë flakë.

2. Duke përdorur pajisjet në tryezën tuaj, zieni ujin në një provëz.

Figura tregon se sa ujë duhet të jetë në epruvetën, si ta fiksoni siç duhet në mbajtëse ose në këmbën e trekëmbëshit dhe në cilën pjesë të flakës duhet të vendoset provëza.

a) Sa ujë duhet të derdhet në provëz?

2/3 epruveta.

b) Si të mbajmë një provëz mbi flakën e një llambë alkooli?

Në një kënd larg jush.

Zjarri në vetvete është një simbol i jetës, rëndësia e tij vështirë se mund të mbivlerësohet, pasi që nga kohërat e lashta ai ka ndihmuar një person të qëndrojë i ngrohtë, të shohë në errësirë, të gatuajë enët e shijshme dhe gjithashtu të mbrohet.

Historia e flakës

Zjarri e ka shoqëruar njeriun që në kohët primitive. Një zjarr ka djegur në shpellë, duke e izoluar dhe ndriçuar atë, dhe kur shkonin për pre, gjuetarët merrnin me vete marka të djegura. Ata u zëvendësuan me pishtarë të katranit - shkopinj. Me ndihmën e tyre, kështjellat e errëta dhe të ftohta të feudalëve u ndriçuan dhe vatrat e mëdha të zjarrit ngrohën sallat. Në kohët e lashta, grekët përdornin llamba vaji - çajnik balte me vaj. Në shekujt e 10-të dhe të 11-të filluan të krijohen qirinj dylli dhe zile.

Një pishtar digjej në një kasolle ruse për shumë shekuj, dhe kur vajguri filloi të nxirrej nga nafta në mesin e shekullit të 19-të, u përdorën llambat e vajgurit dhe më vonë djegësit me gaz. Shkencëtarët janë ende duke studiuar strukturën e flakës, duke zbuluar mundësi të reja.

Ngjyra dhe intensiteti i zjarrit

Oksigjeni kërkohet për të prodhuar një flakë. Sa më shumë oksigjen, aq më i mirë është procesi i djegies. Nëse e ndizni nxehtësinë, atëherë në të hyn ajri i pastër, që do të thotë oksigjen dhe kur ndizen copa druri ose qymyrguri që digjen, shfaqet një flakë.

Flakët vijnë në ngjyra të ndryshme. Flakët e zjarrit të drurit kërcejnë me ngjyra të verdha, portokalli, të bardhë dhe blu. Ngjyra e flakës varet nga dy faktorë: temperatura e djegies dhe materiali që digjet. Për të parë varësinë e ngjyrës nga temperatura, mjafton të monitoroni nxehtësinë e një sobë elektrike. Menjëherë pas ndezjes, mbështjelljet nxehen dhe fillojnë të shkëlqejnë me ngjyrë të kuqe të shurdhër.

Sa më shumë që nxehen, aq më të shndritshëm bëhen. Dhe kur mbështjelljet arrijnë temperaturën e tyre më të lartë, ato marrin një ngjyrë portokalli të ndezur. Nëse mund t'i ngrohni edhe më shumë, ata do të ndryshonin ngjyrën e tyre në të verdhë, të bardhë dhe përfundimisht blu. Ngjyra blu do të tregonte nivelin më të lartë të nxehtësisë. E njëjta gjë ndodh me zjarrin.

Nga çfarë varet struktura e flakës?

Dridhet në ngjyra të ndryshme ndërsa fitili digjet përmes dyllit të shkrirë. Zjarri kërkon qasje në oksigjen. Kur një qiri digjet, shumë oksigjen nuk futet në mes të flakës, afër fundit. Kjo është arsyeja pse duket më e errët. Por pjesa e sipërme dhe anët marrin shumë ajër, kështu që flaka është shumë e ndritshme atje. Nxehet deri në më shumë se 1370 gradë Celsius, gjë që e bën flakën e qiririt kryesisht me ngjyrë të verdhë.

Dhe në oxhak ose në zjarr në një piknik mund të shihni edhe më shumë lule. Një zjarr druri digjet në një temperaturë më të ulët se një qiri. Kjo është arsyeja pse duket më shumë portokalli sesa e verdhë. Disa grimca karboni në zjarr janë shumë të nxehta dhe i japin një ngjyrë të verdhë. Mineralet dhe metalet si kalciumi, natriumi, bakri, të ngrohur në temperatura të larta, i japin zjarrit një larmi ngjyrash.

Ngjyra e flakës

Kimia në strukturën e flakës luan një rol të rëndësishëm, sepse nuancat e ndryshme të saj vijnë nga elementë të ndryshëm kimikë që janë në karburantin që digjet. Për shembull, zjarri mund të përmbajë natrium, i cili është pjesë e kripës. Kur natriumi digjet, lëshon një dritë të verdhë të ndritshme. Mund të ketë edhe kalcium, një mineral, në zjarr. Për shembull, ka shumë kalcium në qumësht. Kur kalciumi nxehet, lëshon një dritë të kuqe të errët. Dhe nëse një mineral si fosfori është i pranishëm në zjarr, ai do të japë një ngjyrë të gjelbër. Të gjithë këta elementë mund të jenë në vetë drurin ose në materiale të tjera të kapura në zjarr. Përfundimisht, përzierja e të gjitha këtyre ngjyrave të ndryshme në një flakë mund të formojë të bardhën - ashtu si një ylber ngjyrash të bashkuar për të formuar dritën e diellit.

Nga vjen zjarri?

Diagrami i strukturës së flakës paraqet gazra në gjendje djegieje, në të cilat ka plazma të përbëra ose substanca të ngurta të shpërndara. Në to ndodhin transformime fizike dhe kimike, të cilat shoqërohen me shkëlqim, lëshim nxehtësie dhe ngrohje.

Gjuhët e flakës formojnë procese të shoqëruara nga djegia e një substance. Krahasuar me ajrin, gazi ka një densitet më të ulët, por nën ndikimin e temperaturës së lartë rritet. Kështu merrni flakë të gjata ose të shkurtra. Më shpesh, ka një rrjedhje të butë të një forme në një tjetër. Për të parë këtë fenomen, mund të ndizni djegësin e një sobë të zakonshme me gaz.

Zjarri i ndezur në këtë rast nuk do të jetë uniform. Vizualisht, flaka mund të ndahet në tre zona kryesore. Një studim i thjeshtë i strukturës së flakës tregon se substanca të ndryshme digjen me formimin e llojeve të ndryshme të pishtarit.

Kur ndizet përzierja gaz-ajër, fillimisht formohet një flakë e shkurtër me një nuancë blu dhe vjollcë. Në të mund të shihni një bërthamë jeshile-blu në formën e një trekëndëshi.

Zonat e flakës

Duke marrë parasysh strukturën e flakës, dallohen tre zona: së pari, paraprake, ku fillon ngrohja e përzierjes që del nga hapja e djegësit. Pas saj vjen zona ku zhvillohet procesi i djegies. Kjo zonë mbulon majën e konit. Kur nuk ka rrjedhje të mjaftueshme të ajrit, djegia e gazit ndodh pjesërisht. Kjo prodhon monoksid karboni dhe mbetje hidrogjeni. Djegia e tyre ndodh në zonën e tretë, ku ka akses të mirë ndaj oksigjenit.

Për shembull, le të imagjinojmë strukturën e një flake qiri.

Skema e djegies përfshin:

• e para është zona e errët;
• e dyta - zona e shkëlqimit;
• e treta është një zonë transparente.

Fijet e qiririt nuk digjen, por ndodh vetëm karbonizimi i fitilit.

Struktura e flakës së qiririt është një rrjedhë gazi i nxehtë që ngrihet lart. Procesi fillon me ngrohje derisa parafina të avullojë. Zona ngjitur me fillin quhet zona e parë. Ka një shkëlqim të lehtë blu për shkak të një sasie të tepërt të materialit të ndezshëm, por një furnizim të vogël oksigjeni. Këtu ndodh procesi i djegies së pjesshme të substancave me formimin e tymit, i cili më pas oksidohet.

Zona e parë është e mbuluar nga një guaskë që shkëlqen. Ai përmban një sasi të mjaftueshme oksigjeni, i cili nxit reaksionin oksidativ. Pikërisht këtu, me ngrohjen intensive të grimcave të karburantit të mbetur dhe grimcave të qymyrit, vërehet një efekt shkëlqimi.

Zona e dytë është e mbuluar nga një guaskë mezi e dukshme me një temperaturë të lartë. Shumë oksigjen depërton në të, gjë që nxit djegien e plotë të grimcave të karburantit.

Flaka e llambës së alkoolit

Për eksperimente të ndryshme kimike përdoren enë të vogla me alkool. Ato quhen llamba alkooli. Struktura e flakës është e ngjashme me një flakë qiri, por ende ka karakteristikat e veta. Nga fitili rrjedh alkool, i cili lehtësohet nga presioni kapilar. Kur arrihet maja e fitilit, alkooli avullon. Në formën e avullit, ndizet dhe digjet në një temperaturë jo më shumë se 900 °C.

Struktura e flakës së një llambë alkooli ka formën e zakonshme, është pothuajse e pangjyrë, me një nuancë pak kaltërosh. Zonat e saj janë më të paqarta se ato të një qiri. Në një djegës alkooli, baza e flakës ndodhet mbi rrjetën e djegies. Thellimi i flakës çon në një ulje të vëllimit të konit të errët dhe një zonë ndriçuese del nga vrima.

Proceset kimike në një flakë

Procesi i oksidimit zhvillohet në një zonë që nuk bie në sy, e cila ndodhet në krye dhe ka temperaturën më të lartë. Në të, grimcat e produktit të djegies i nënshtrohen djegies përfundimtare. Dhe oksigjeni i tepërt dhe mungesa e karburantit çojnë në një proces të fortë oksidimi. Kjo aftësi mund të përdoret kur substancat ngrohen shpejt mbi një djegës. Për ta bërë këtë, substanca zhytet në majë të flakës, ku djegia ndodh shumë më shpejt.

Reaksionet e reduktimit ndodhin në pjesët qendrore dhe të poshtme të flakës. Ka një furnizim të mjaftueshëm të karburantit dhe një furnizim të vogël të oksigjenit të nevojshëm për procesin e djegies. Kur substancat që përmbajnë oksigjen shtohen në këto zona, oksigjeni eliminohet.

Procesi i dekompozimit të sulfatit të hekurit konsiderohet si një flakë reduktuese. Kur FeSO 4 depërton në mes të pishtarit, fillimisht nxehet dhe më pas dekompozohet në oksid ferrik, anhidrid dhe dioksid squfuri. Në këtë reagim, squfuri reduktohet.

Temperatura e zjarrit

Çdo zonë e flakës së qiriut ose djegësit ka treguesit e vet të temperaturës, në varësi të aksesit të oksigjenit. Temperatura e flakës së hapur, në varësi të zonës, mund të ndryshojë nga 300 °C deri në 1600 °C. Një shembull është difuzioni dhe flaka laminare, struktura e tre predhave të saj. Koni i flakës në zonën e errët ka një temperaturë ngrohjeje deri në 360 °C. Mbi të ka një zonë shkëlqimi. Temperatura e tij e ngrohjes varion nga 550 në 850 °C, gjë që çon në ndarjen e përzierjes së djegshme dhe procesin e djegies së saj.

Zona e jashtme është paksa e dukshme. Në të, ngrohja e flakës arrin 1560 ° C, gjë që shpjegohet nga vetitë e molekulave të substancës djegëse dhe shpejtësia e hyrjes së agjentëve oksidues. Këtu procesi i djegies është më energjik.

Zjarri pastrues

Flaka përmban potencial të madh energjie, qirinjtë përdoren në ritualet e pastrimit dhe faljes. Dhe sa bukur është të ulesh pranë një oxhaku komod në mbrëmjet e qeta të dimrit, duke u mbledhur me familjen dhe duke diskutuar gjithçka që ka ndodhur gjatë ditës.

Zjarri dhe flakët e qirinjve mbartin një ngarkesë të madhe energjie pozitive, sepse jo pa arsye ata që janë ulur pranë oxhakut ndjejnë paqe, rehati dhe qetësi në shpirtrat e tyre.

Si të mallkosh errësirën
Është më mirë të paktën ta ndizni
një qiri të vogël.
Konfuci

Ne fillim

Përpjekjet e para për të kuptuar mekanizmin e djegies shoqërohen me emrat e anglezit Robert Boyle, francezit Antoine Laurent Lavoisier dhe rusit Mikhail Vasilyevich Lomonosov. Doli se gjatë djegies substanca nuk "zhduket" askund, siç besohej dikur me naivitet, por shndërrohet në substanca të tjera, kryesisht të gazta dhe për rrjedhojë të padukshme. Lavoisier ishte i pari që tregoi në 1774 se gjatë djegies, afërsisht një e pesta e saj humbet nga ajri. Gjatë shekullit të 19-të, shkencëtarët studiuan në detaje proceset fizike dhe kimike që shoqërojnë djegien. Nevoja për një punë të tillë u shkaktua kryesisht nga zjarret dhe shpërthimet në miniera.

Por vetëm në çerekun e fundit të shekullit të njëzetë u identifikuan reaksionet kryesore kimike që shoqëronin djegien, dhe deri më sot shumë pika të errëta mbeten në kiminë e flakës. Ato studiohen duke përdorur metodat më moderne në shumë laboratorë. Këto studime kanë disa qëllime. Nga njëra anë, është e nevojshme të optimizohen proceset e djegies në furrat e termocentraleve dhe në cilindrat e motorëve me djegie të brendshme, për të parandaluar djegien shpërthyese (shpërthimin) kur përzierja ajër-benzinë ​​kompresohet në një cilindër makine. Nga ana tjetër, është e nevojshme të zvogëlohet sasia e substancave të dëmshme të formuara gjatë procesit të djegies dhe në të njëjtën kohë, të kërkohen mjete më efektive për shuarjen e zjarrit.

Ekzistojnë dy lloje të flakës. Karburanti dhe oksiduesi (më shpesh oksigjeni) mund të detyrohen ose të furnizohen spontanisht në zonën e djegies veçmas dhe të përzihen në flakë. Ose ato mund të përzihen paraprakisht - përzierje të tilla mund të digjen ose edhe të shpërthejnë në mungesë të ajrit, si baruti, përzierjet piroteknike për fishekzjarre, karburanti i raketave. Djegia mund të ndodhë si me pjesëmarrjen e oksigjenit që hyn në zonën e djegies me ajër, ashtu edhe me ndihmën e oksigjenit që përmbahet në substancën oksiduese. Një nga këto substanca është kripa Berthollet (klorati i kaliumit KClO 3); kjo substancë e lëshon lehtësisht oksigjenin. Një agjent i fortë oksidues është acidi nitrik HNO 3: në formën e tij të pastër ai ndez shumë substanca organike. Nitratet, kripërat e acidit nitrik (për shembull, në formën e plehut - nitrat kaliumi ose amoniumi), janë shumë të ndezshme nëse përzihen me substanca të ndezshme. Një tjetër oksidues i fuqishëm, tetrooksidi i azotit N 2 O 4 është një përbërës i karburanteve të raketave. Oksigjeni gjithashtu mund të zëvendësohet nga agjentë të fortë oksidues si klori, në të cilin digjen shumë substanca, ose fluori. Fluori i pastër është një nga agjentët oksidues më të fuqishëm që digjet në rrjedhën e tij.

Reaksionet zinxhir

Themelet e teorisë së djegies dhe përhapjes së flakës u hodhën në fund të viteve 20 të shekullit të kaluar. Si rezultat i këtyre studimeve, u zbuluan reaksione zinxhir të degëzuar. Për këtë zbulim, kimisti fizik rus Nikolai Nikolaevich Semenov dhe studiuesi anglez Cyril Hinshelwood u nderuan me Çmimin Nobel në Kimi në 1956. Reaksionet më të thjeshta të zinxhirit të padegëzuar u zbuluan në vitin 1913 nga kimisti gjerman Max Bodenstein duke përdorur shembullin e reaksionit të hidrogjenit me klorin. Reaksioni i përgjithshëm shprehet me ekuacionin e thjeshtë H 2 + Cl 2 = 2HCl. Në fakt, ai përfshin fragmente shumë aktive të molekulave - të ashtuquajturat radikale të lira. Nën ndikimin e dritës në rajonet ultravjollcë dhe blu të spektrit ose në temperatura të larta, molekulat e klorit shpërbëhen në atome, të cilat fillojnë një zinxhir të gjatë (ndonjëherë deri në një milion lidhje) transformimesh; Secili prej këtyre transformimeve quhet një reagim elementar:

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

Në çdo fazë (lidhje reaksioni), një qendër aktive (atom hidrogjeni ose klori) zhduket dhe në të njëjtën kohë shfaqet një qendër e re aktive, duke vazhduar zinxhirin. Zinxhirët prishen kur takohen dy specie aktive, për shembull Cl + Cl → Cl 2. Çdo zinxhir përhapet shumë shpejt, kështu që nëse grimcat aktive "fillestare" gjenerohen me shpejtësi të lartë, reagimi do të vazhdojë aq shpejt sa mund të çojë në një shpërthim.

N. N. Semenov dhe Hinshelwood zbuluan se reaksionet e djegies së avujve të fosforit dhe hidrogjenit zhvillohen ndryshe: shkëndija më e vogël ose flaka e hapur mund të shkaktojë një shpërthim edhe në temperaturën e dhomës. Këto reaksione janë reaksione të zinxhirit të degëzuar: grimcat aktive "shumohen" gjatë reaksionit, domethënë kur një grimcë aktive zhduket, shfaqen dy ose tre. Për shembull, në një përzierje hidrogjeni dhe oksigjeni, i cili mund të ruhet në heshtje për qindra vjet nëse nuk ka ndikime të jashtme, shfaqja e atomeve aktive të hidrogjenit për një arsye ose një tjetër shkakton procesin e mëposhtëm:

H + O 2 → OH + O,
O + H 2 → OH + H.

Kështu, në një periudhë të parëndësishme kohore, një grimcë aktive (atom H) shndërrohet në tre (një atom hidrogjeni dhe dy radikale hidroksil OH), të cilat tashmë lëshojnë tre zinxhirë në vend të një. Si rezultat, numri i zinxhirëve rritet si një ortek, i cili çon menjëherë në një shpërthim të përzierjes së hidrogjenit dhe oksigjenit, pasi në këtë reagim lëshohet shumë energji termike. Atomet e oksigjenit janë të pranishëm në flakë dhe në djegien e substancave të tjera. Ato mund të zbulohen duke drejtuar një rrymë ajri të kompresuar në pjesën e sipërme të flakës së djegësit. Në të njëjtën kohë, një erë karakteristike e ozonit do të zbulohet në ajër - këto janë atome të oksigjenit që "ngjiten" në molekulat e oksigjenit për të formuar molekula të ozonit: O + O 2 = O 3, të cilat u nxorrën nga flaka nga ajri i ftohtë .

Mundësia e një shpërthimi të një përzierjeje oksigjeni (ose ajri) me shumë gazra të ndezshëm - hidrogjen, monoksid karboni, metan, acetilen - varet nga kushtet, kryesisht nga temperatura, përbërja dhe presioni i përzierjes. Pra, nëse, si rezultat i rrjedhjes së gazit shtëpiak në kuzhinë (përbëhet kryesisht nga metan), përmbajtja e tij në ajër kalon 5%, atëherë përzierja do të shpërthejë nga flaka e një shkrepseje ose çakmaku, madje edhe nga një shkëndijë e vogël që rrëshqet përmes çelësit kur ndizni dritën. Nuk do të ketë shpërthim nëse zinxhirët thyhen më shpejt se sa mund të degëzohen. Kjo është arsyeja pse llamba për minatorët, të cilën kimisti anglez Humphry Davy e zhvilloi në 1816, pa ditur asgjë për kiminë e flakës, ishte e sigurt. Në këtë llambë, flaka e hapur ishte e rrethuar nga atmosfera e jashtme (e cila mund të ishte shpërthyese) me një rrjetë të trashë metalike. Në sipërfaqen e metalit, grimcat aktive zhduken në mënyrë efektive, duke u shndërruar në molekula të qëndrueshme dhe për këtë arsye nuk mund të depërtojnë në mjedisin e jashtëm.

Mekanizmi i plotë i reaksioneve të zinxhirit të degëzuar është shumë kompleks dhe mund të përfshijë më shumë se njëqind reaksione elementare. Shumë reaksione oksidimi dhe djegieje të përbërjeve inorganike dhe organike janë reaksione me zinxhir të degëzuar. I njëjti do të jetë reagimi i ndarjes së bërthamave të elementeve të rënda, për shembull plutonium ose uranium, nën ndikimin e neutroneve, të cilat veprojnë si analoge të grimcave aktive në reaksionet kimike. Duke depërtuar në bërthamën e një elementi të rëndë, neutronet shkaktojnë ndarjen e tij, e cila shoqërohet me çlirimin e energjisë shumë të lartë; Në të njëjtën kohë, nga bërthama lëshohen neutrone të reja, të cilat shkaktojnë ndarjen e bërthamave fqinje. Proceset kimike dhe bërthamore me zinxhir të degëzuar përshkruhen nga modele të ngjashme matematikore.

Çfarë ju nevojitet për të filluar?

Që djegia të fillojë, duhet të plotësohen një sërë kushtesh. Para së gjithash, temperatura e substancës së ndezshme duhet të kalojë një vlerë të caktuar kufi, e cila quhet temperatura e ndezjes. Romani i famshëm Fahrenheit 451 i Ray Bradbury është quajtur kështu sepse në afërsisht këtë temperaturë (233°C) letra merr flakë. Kjo është "temperatura e ndezjes" mbi të cilën lëndët djegëse të ngurta lëshojnë avuj të ndezshëm ose produkte të dekompozimit të gaztë në sasi të mjaftueshme për djegien e tyre të qëndrueshme. Temperatura e ndezjes së drurit të pishës së thatë është afërsisht e njëjtë.

Temperatura e flakës varet nga natyra e substancës së djegshme dhe nga kushtet e djegies. Kështu, temperatura në një flakë metani në ajër arrin 1900 ° C, dhe kur digjet në oksigjen - 2700 ° C. Një flakë edhe më e nxehtë prodhohet kur hidrogjeni (2800°C) dhe acetilen (3000°C) digjen në oksigjen të pastër. Nuk është çudi që flaka e një pishtari acetileni pret lehtësisht pothuajse çdo metal. Temperatura më e lartë, rreth 5000°C (është e regjistruar në Librin e Rekordeve Guinness), përftohet kur digjet në oksigjen nga një lëng me valë të ulët - nënnitridi i karbonit C 4 N 2 (kjo substancë ka strukturën e dicianoacetilenit NC–C =C–CN). Dhe sipas disa informacioneve, kur digjet në një atmosferë ozoni, temperatura mund të arrijë deri në 5700°C. Nëse ky lëng vihet në zjarr në ajër, ai do të digjet me një flakë të kuqe, të tymosur me një kufi jeshil-vjollcë. Nga ana tjetër njihen edhe flakët e ftohta. Për shembull, avujt e fosforit digjen në presione të ulëta. Një flakë relativisht e ftohtë fitohet edhe gjatë oksidimit të disulfidit të karbonit dhe hidrokarbureve të lehta në kushte të caktuara; për shembull, propani prodhon një flakë të ftohtë në presion të reduktuar dhe temperatura midis 260-320°C.

Vetëm në çerekun e fundit të shekullit të njëzetë filloi të qartësohej mekanizmi i proceseve që ndodhin në flakët e shumë substancave të djegshme. Ky mekanizëm është shumë kompleks. Molekulat origjinale janë zakonisht shumë të mëdha për të reaguar drejtpërdrejt me oksigjenin në produktet e reaksionit. Për shembull, djegia e oktanit, një nga përbërësit e benzinës, shprehet me ekuacionin 2C 8 H 18 + 25 O 2 = 16 CO 2 + 18 H 2 O. Megjithatë, të 8 atomet e karbonit dhe 18 atomet e hidrogjenit në një Molekula e oktanit nuk mund të kombinohet njëkohësisht me 50 atome oksigjeni: që kjo të ndodhë, shumë lidhje kimike duhet të thyhen dhe shumë të reja duhet të formohen. Reaksioni i djegies ndodh në shumë faza - kështu që në çdo fazë vetëm një numër i vogël i lidhjeve kimike thyhen dhe formohen, dhe procesi përbëhet nga shumë reaksione elementare që ndodhin në vazhdimësi, tërësia e të cilave i shfaqet vëzhguesit si një flakë. Është e vështirë të studiohen reaksionet elementare kryesisht sepse përqendrimet e grimcave të ndërmjetme reaktive në flakë janë jashtëzakonisht të vogla.

Brenda flakës

Hetimi optik i zonave të ndryshme të flakës duke përdorur lazer bëri të mundur përcaktimin e përbërjes cilësore dhe sasiore të grimcave aktive të pranishme atje - fragmente të molekulave të një substance të djegshme. Doli se edhe në reagimin në dukje të thjeshtë të djegies së hidrogjenit në oksigjen 2H 2 + O 2 = 2H 2 O, ndodhin më shumë se 20 reaksione elementare me pjesëmarrjen e molekulave O 2, H 2, O 3, H 2 O 2 , H 2 O, grimcat aktive N, O, OH, POR 2. Ja, për shembull, çfarë shkruante kimisti anglez Kenneth Bailey për këtë reaksion në vitin 1937: “Ekuacioni për reaksionin e hidrogjenit me oksigjenin është ekuacioni i parë me të cilin njihen shumica e fillestarëve në kimi. Ky reagim u duket shumë i thjeshtë. Por edhe kimistët profesionistë janë disi të mahnitur kur shohin një libër me qindra faqe të titulluar "Reaksioni i oksigjenit me hidrogjenin", botuar nga Hinshelwood dhe Williamson në 1934. Kësaj mund të shtojmë se në vitin 1948 u botua një monografi shumë më e madhe nga A. B. Nalbandyan dhe V. V. Voevodsky me titull "Mekanizmi i oksidimit dhe djegies së hidrogjenit".

Metodat moderne të kërkimit kanë bërë të mundur studimin e fazave individuale të proceseve të tilla dhe matjen e shpejtësisë me të cilën grimcat e ndryshme aktive reagojnë me njëra-tjetrën dhe me molekula të qëndrueshme në temperatura të ndryshme. Duke ditur mekanizmin e fazave individuale të procesit, është e mundur të "montoni" i gjithë procesi, domethënë të simuloni një flakë. Kompleksiteti i një modelimi të tillë qëndron jo vetëm në studimin e të gjithë kompleksit të reaksioneve kimike elementare, por edhe në nevojën për të marrë parasysh proceset e difuzionit të grimcave, transferimit të nxehtësisë dhe rrjedhave të konvekcionit në flakë (është këto e fundit që krijojnë magjepsjen lojë e gjuhëve të një zjarri të ndezur).

Nga vjen gjithçka

Lënda djegëse kryesore e industrisë moderne janë hidrokarburet, duke filluar nga më të thjeshtat, metani, deri te hidrokarburet e rënda, të cilat gjenden në vajin e karburantit. Flaka edhe e hidrokarburit më të thjeshtë, metanit, mund të përfshijë deri në njëqind reaksione elementare. Megjithatë, jo të gjitha prej tyre janë studiuar në detaje të mjaftueshme. Kur hidrokarburet e rënda, si ato që gjenden në parafinë, digjen, molekulat e tyre nuk mund të arrijnë në zonën e djegies pa mbetur të paprekura. Edhe me afrimin e flakës, për shkak të temperaturës së lartë, ato ndahen në copa. Në këtë rast, grupet që përmbajnë dy atome karboni zakonisht ndahen nga molekulat, për shembull C 8 H 18 → C 2 H 5 + C 6 H 13. Llojet aktive me një numër tek atomesh karboni mund të abstraktojnë atomet e hidrogjenit, duke formuar komponime me lidhje të dyfishta C=C dhe të trefishta C≡C. U zbulua se në një flakë komponime të tilla mund të hyjnë në reaksione që nuk ishin të njohura më parë për kimistët, pasi ato nuk ndodhin jashtë flakës, për shembull C 2 H 2 + O → CH 2 + CO, CH 2 + O 2 → CO 2 + H + N.

Humbja graduale e hidrogjenit nga molekulat fillestare çon në një rritje të përqindjes së karbonit në to, derisa të formohen grimcat C 2 H 2, C 2 H, C 2. Zona e flakës blu-blu është për shkak të shkëlqimit të grimcave të ngacmuara C 2 dhe CH në këtë zonë. Nëse qasja e oksigjenit në zonën e djegies është e kufizuar, atëherë këto grimca nuk oksidohen, por grumbullohen në agregate - ato polimerizohen sipas skemës C 2 H + C 2 H 2 → C 4 H 2 + H, C 2 H + C 4 H 2 → C 6 H 2 + N, etj.

Rezultati është grimcat e blozës që përbëhen pothuajse ekskluzivisht nga atome karboni. Ato kanë formë si topa të vegjël, deri në 0,1 mikrometra në diametër, që përmbajnë afërsisht një milion atome karboni. Grimca të tilla në temperatura të larta prodhojnë një flakë të verdhë që shkëlqen mirë. Në krye të flakës së qiririt, këto grimca digjen, kështu që qiri nuk pi duhan. Nëse ndodh ngjitja e mëtejshme e këtyre grimcave të aerosolit, formohen grimca më të mëdha bloze. Si rezultat, flaka (për shembull, goma që digjet) prodhon tym të zi. Një tym i tillë shfaqet nëse rritet përqindja e karbonit në raport me hidrogjenin në karburantin origjinal. Një shembull është terpentina - një përzierje e hidrokarbureve me përbërjen C 10 H 16 (C n H 2n–4), benzen C 6 H 6 (C n H 2n–6) dhe lëngje të tjera të ndezshme me mungesë hidrogjeni - të gjitha prej tyre pinë duhan kur digjen. Një flakë e tymosur dhe me shkëlqim prodhohet nga acetilen C 2 H 2 (C n H 2n-2) që digjet në ajër; Një herë e një kohë, një flakë e tillë përdorej në fenerët e acetilenit të montuar në biçikleta dhe makina dhe në llambat e minatorëve. Dhe anasjelltas: hidrokarburet me përmbajtje të lartë hidrogjeni - metan CH 4, etan C 2 H 6, propan C 3 H 8, butan C 4 H 10 (formula e përgjithshme C n H 2n + 2) - digjen me hyrje të mjaftueshme ajri me një flakë pothuajse pa ngjyrë. Një përzierje e propanit dhe butanit në formën e një lëngu nën presion të ulët gjendet në çakmakë, si dhe në cilindra të përdorur nga banorët e verës dhe turistët; të njëjtat cilindra janë instaluar në makinat me gaz. Kohët e fundit, u zbulua se bloza shpesh përmban molekula sferike të përbëra nga 60 atome karboni; ato u quajtën fullerene dhe zbulimi i kësaj forme të re të karbonit u shënua me dhënien e çmimit Nobel në Kimi në 1996.