O.S.GABRIELYAN,
I.G.OSTRUMOV,
A.K.AKHLEBİNİN

KİMYAYA BAŞLA

7. sınıf

Devam. 1/2006 Sayılı başlangıca bakın

§ 2. Yöntem olarak gözlem ve deney
fen ve kimya okuyorum

İnsan, gözlem gibi önemli bir yöntemle doğa hakkında bilgi sahibi olur.

Gözlem- bu, onları incelemek amacıyla dikkatin algılanabilir nesneler üzerinde yoğunlaşmasıdır.

Gözlem yardımıyla kişi etrafındaki dünya hakkında bilgi toplar, onu sistemleştirir ve araştırır. desenler bu bilgilerde.

Bir sonraki önemli adım, bulunan kalıpları açıklayan nedenleri aramaktır.

Gözlemin verimli olabilmesi için bir takım koşulların karşılanması gerekir.

1. Gözlem konusunu, gözlemcinin dikkatinin neye çekileceğini - belirli bir madde, özellikleri veya bazı maddelerin başkalarına dönüşümü, bu dönüşümlerin uygulanma koşulları vb. - açıkça tanımlamak gerekir.

2. Gözlemci, gözlemi neden yaptığını bilmelidir; Gözlemin amacını açıkça formüle edin. 3. Hedefinize ulaşmak için bir gözlem planı hazırlayabilirsiniz. Bunun için de gözlemlenen olgunun nasıl gerçekleşeceğine dair bir varsayımda bulunmak daha iyidir; ileri sürmek hipotez . Yunanca “varsayım”dan tercüme edilmiştir (

hipotez

) "tahmin" anlamına gelir. Gözlem sonucunda da bir hipotez ileri sürülebilir; açıklanması gereken bir sonuç elde edildiğinde. Bilimsel gözlem, kelimenin günlük anlamındaki gözlemden farklıdır. Kural olarak bilimsel gözlem sıkı kontrol edilen koşullar altında yapılır ve bu koşullar gözlemcinin isteği üzerine değiştirilebilir. Çoğu zaman, bu tür gözlemler özel bir odada - bir laboratuvarda gerçekleştirilir (Şekil 6)..

Sıkı bir şekilde kontrol edilen koşullar altında gerçekleştirilen gözlemlere denir. deney"Deneme" kelimesi ( deney.

) Latince kökenli olup Rusçaya “deneyim”, “test” olarak çevrilmiştir. Deney, gözlemden doğan bir hipotezi doğrulamanıza veya çürütmenize olanak tanır. Bu şekilde formüle edilmiştir

Bir mum yakın ve alevi dikkatlice inceleyin. 1 Renginin tekdüze olmadığını fark edeceksiniz. Alevin üç bölgesi vardır (Şek. 7). Karanlık Bölge 2 alevin alt kısmında bulunur. Bu, diğerlerine kıyasla en soğuk bölgedir. Karanlık bölge alevin en parlak kısmıyla çevrilidir 3 .

. Buradaki sıcaklık karanlık bölgeye göre daha yüksektir ancak en yüksek sıcaklık alevin üst kısmındadır. 2 Alevin farklı bölgelerinin farklı sıcaklıklara sahip olduğundan emin olmak için bu deneyi yapabilirsiniz. Alevin içine, üç bölgeyi de geçecek şekilde bir kıymık (veya kibrit) yerleştirin. Kıymığın bölgelere çarptığı yerde daha fazla kömürleştiğini göreceksiniz. 3 Ve

. Bu, oradaki alevin daha sıcak olduğu anlamına gelir.

Şu soru ortaya çıkıyor: Bir alkol lambasının veya kuru yakıtın alevi, bir mumun aleviyle aynı yapıya sahip olacak mı? Bu sorunun cevabı iki varsayım olabilir - hipotezler: 1) alevin yapısı bir mumun aleviyle aynı olacaktır çünkü aynı yanma sürecine dayanmaktadır; 2) Alevin yapısı farklı olacaktır çünkü çeşitli maddelerin yanması sonucu ortaya çıkar. Bunu veya bu hipotezi doğrulamak veya çürütmek için deneye dönelim - bir deney yapalım.

Bir kibrit veya kıymık kullanarak, bir alkol lambasının alevinin yapısını (pratik çalışma sırasında bu ısıtma cihazının yapısına aşina olacaksınız) ve kuru yakıtı inceliyoruz.

Her durumda alevlerin şekli, boyutu ve hatta rengi farklı olmasına rağmen hepsi aynı yapıya sahiptir - aynı üç bölge: iç kısım karanlık (en soğuk), orta kısım aydınlık (sıcak) ve dış kısım renksiz (en sıcak) .

Bu nedenle deneyden çıkan sonuç, herhangi bir alevin yapısının aynı olduğu ifadesi olabilir. Bu sonucun pratik anlamı şudur: Herhangi bir nesneyi alevde ısıtmak için en sıcak yere, yani; alevin üst kısmına.

Deneyleri laboratuvar günlüğü adı verilen özel bir dergide belgelemek gelenekseldir. Bunun için sıradan bir defter uygundur ancak içindeki kayıtlar pek de sıradan değildir. Deneyin tarihi, adı not edilir ve deneyin ilerleyişi genellikle tablo şeklinde sunulur.

Alevin yapısını bu şekilde incelemek için bir deney anlatmaya çalışın.

Bütün doğa bilimleri deneysel bilimlerdir. Ve bir deney oluşturmak için genellikle özel ekipmana ihtiyaç vardır. Örneğin biyolojide, gözlemlenen nesnenin görüntüsünü birçok kez büyütmeyi mümkün kılan optik aletler yaygın olarak kullanılmaktadır: büyüteç, büyüteç, mikroskop. Fizikçiler elektrik devrelerini incelerken voltajı, akımı ve elektrik direncini ölçmek için aletler kullanırlar. Coğrafyacıların en basitinden (örneğin pusula, hava balonları) benzersiz uzay yörünge istasyonlarına ve araştırma gemilerine kadar özel araçları vardır.

Kimyacılar araştırmalarında özel ekipmanlar da kullanırlar. Bunlardan en basiti, örneğin halihazırda bilinen bir ısıtma cihazı, bir alkollü lamba ve maddelerin dönüşümlerinin gerçekleştirildiği ve incelendiği çeşitli kimyasal kaplardır; kimyasal reaksiyonlar (Şekil 8).

Pirinç. 8. Laboratuar kimyasal cam eşyaları ve ekipman

Haklı olarak, yüz kez duymaktansa bir kez görmenin daha iyi olduğunu söylüyorlar. Ya da daha iyisi, onu elinizde tutun ve nasıl kullanacağınızı öğrenin.

1. Bu nedenle kimyasal ekipmanlarla ilk tanışmanız bir sonraki derste sizi bekleyen pratik çalışma sırasında gerçekleşecektir.
2. Gözlem nedir? Gözlemin etkili olabilmesi için hangi koşulların karşılanması gerekir?
3. Bir hipotez ile sonuç arasındaki fark nedir?
4. Deney nedir?
5. Alevin yapısı nedir?
6. Isıtma nasıl yapılmalı?
7. Biyoloji ve coğrafya çalışırken hangi laboratuvar ekipmanlarını kullandınız?

Kimya çalışırken hangi laboratuvar ekipmanları kullanılır?
Pratik çalışma No. 1.
Laboratuvar ekipmanlarına aşinalık.

Güvenlik düzenlemeleri

Çoğu kimyasal deney cam kaplarda yapılır. Cam şeffaftır ve maddelere ne olduğunu gözlemleyebilirsiniz. Bazı durumlarda cam şeffaf plastikle değiştirilir, kırılmaz ancak bu tür tabaklar camın aksine ısıtılamaz.

Yuvarlak dipli şişeler (Şek. 14) masanın üzerine yerleştirilemez; pençeler kullanılarak metal standlara - tripodlara (Şek. 15) sabitlenirler. Bacaklar ve metal halkalar tripoda özel kelepçelerle tutturulur.

Gazlar gibi herhangi bir maddenin yuvarlak dipli şişelerde elde edilmesi uygundur. Ortaya çıkan gazları toplamak için, çıkışlı bir şişe (buna Wurtz şişesi denir (Şekil 16)) veya gaz çıkış tüplü bir test tüpü kullanın.

Ortaya çıkan gaz halindeki maddelerin soğutulması ve sıvı halinde yoğunlaştırılması gerekiyorsa, cam buzdolabı kullanın (Şek. 17). Soğutulan gazlar, buzdolabının "ceketinden" ters yönde akan soğuk suyun etkisi altında sıvıya dönüşerek iç borusundan geçer.

Konik huniler (Şekil 18) sıvıları bir kaptan diğerine dökmek için kullanılır; ayrıca filtreleme işleminde de vazgeçilmezdirler. Muhtemelen filtrelemenin, sıvıyı katı parçacıklardan ayırma işlemi olduğunu biliyorsunuzdur.

Derin bir plakaya benzeyen kalın duvarlı bir tabağa kristalleştirici denir (Şek. 20). Kristalleştiriciye dökülen çözeltinin geniş yüzey alanı nedeniyle çözücü hızla buharlaşır ve çözünen madde kristaller halinde açığa çıkar. Kristalleştirici hiçbir durumda ısıtılmamalıdır: duvarları yalnızca güçlü görünür, ancak aslında ısıtıldığında kesinlikle çatlayacaktır.

Kimyasal bir deney yaparken genellikle gerekli sıvı hacmini ölçmeniz gerekir. Çoğu zaman bunun için dereceli silindirler kullanılır (Şek. 21).

Okulun kimya laboratuvarında züccaciyenin yanı sıra porselen tabaklar da bulunmaktadır. Bir havanda ve havanda (Şekil 22), kristalli maddeler ezilir. Züccaciye buna uygun değildir: Tokmağın basıncı onun hemen çatlamasına neden olur.

Sorunları ve yaralanmaları önlemek için, her öğenin kesinlikle amacına uygun kullanılması ve nasıl kullanılacağının bilinmesi gerekir.

Kimya odası, çeker ocak içermesi açısından diğer odalardan farklıdır (Şekil 24). Pek çok maddenin güçlü, hoş olmayan bir kokusu vardır ve buharları sağlığa zararsız değildir. Bu tür maddeler, gaz halindeki maddelerin doğrudan sokağa aktığı bir çeker ocakta işlenir.

Reaktif içeren şişe, etiket avucunuzun içinde olacak şekilde alınmalıdır. Bu, kazara damlamaların yazıyı bozmaması için yapılır.

Bazı kimyasallar zehirlidir, cildi aşındıran reaktifler vardır ve birçok madde yanıcıdır. Etiketlerdeki özel işaretler bu konuda uyarıda bulunur (Şekil 26, bkz. s. 7).

Tam olarak ne yapacağınızı ve nasıl yapacağınızı bilmediğiniz sürece bir deneye başlamayın. Talimatlara kesinlikle uyarak ve yalnızca deney için gerekli olan maddelerle çalışmalısınız.

İş yerinizi hazırlayın, reaktifleri, tabakları ve aksesuarları rasyonel bir şekilde yerleştirin, böylece masanın üzerinden uzanıp şişeleri ve test tüplerini kolunuzla devirmek zorunda kalmazsınız. Masayı deney için gerekli olmayan hiçbir şeyle karıştırmayın.

Deneyler yalnızca temiz kaplarda yapılmalı, yani işten sonra iyice yıkanmalıdır.

Aynı anda ellerinizi yıkayın.

Tüm manipülasyonlar tablonun üzerinde yapılmalıdır.

Bir maddenin kokusunu belirlemek için kabı yüzünüze yaklaştırmayın, kabın açıklığından elinizle burnunuza doğru havayı itin (Şek. 27).

Hiçbir maddenin tadı alınamaz!

Fazla reaktifi asla şişeye geri dökmeyin. Bunun için özel bir atık cam kullanın. Dökülen katı maddelerin özellikle ellerinizle geri toplanması da istenmez.

Yanlışlıkla kendinizi yakarsanız, kendinizi keserseniz ya da reaktifi masaya, ellerinize ya da giysilerinize dökerseniz derhal öğretmeniniz ya da laboratuvar asistanınızla iletişime geçin.

Deneyi bitirdikten sonra çalışma alanınızı düzene koyun.
Pratik çalışma No. 2.

Yanan bir mumu izlemek

Bu pratik çalışmanın amacı gözlemlemeyi öğrenmek ve gözlem sonuçlarını açıklamaktır. Yanan bir mum hakkında kısa bir minyatür makale yazmalısınız (Şekil 28).

Bu konuda size yardımcı olmak için ayrıntılı yanıtlar gerektiren birkaç soru sunuyoruz.

Mumun görünüşünü, yapıldığı maddeyi (renk, koku, his, sertlik) ve fitili açıklayın.

Bir mum yak. Alevin görünüşünü ve yapısını açıklayın. Fitil yandığında mum malzemesine ne olur? Yanma işlemi sırasında fitil neye benziyor? Mum ısınıyor mu, yanarken ses çıkıyor mu, ısı açığa çıkıyor mu? Hava hareketi varsa aleve ne olur?

Bir mum ne kadar çabuk yanar? Yanma işlemi sırasında fitilin uzunluğu değişir mi? Fitilin tabanındaki sıvı nedir? Fitil malzemesi tarafından emildiğinde ona ne olur? Peki damlaları muma doğru aktığında? 1 Isıtıldığında birçok kimyasal işlem meydana gelir ancak bu amaçla mum alevi kullanılmaz. Bu nedenle, bu pratik çalışmanın ikinci bölümünde, zaten aşina olduğunuz bir ısıtma cihazının - bir alkol lambasının - yapısı ve çalışması hakkında bilgi sahibi olacağız (Şek. 29). Alkol lambası bir cam tanktan oluşur 2 hacminin 2/3'ünü geçmeyecek şekilde alkolle doldurulmuştur. Fitil alkole batırılır 3 pamuk ipliklerinden yapılmıştır. Diskli özel bir tüp kullanılarak tankın boynunda tutulur. 4 . Alkol lambasını yalnızca kibrit yardımıyla yakın; bu amaçla başka bir yanan alkol lambası kullanamazsınız. Bu durumda dökülen alkol dökülüp tutuşabilir.

Fitil makasla eşit şekilde kesilmelidir, aksi takdirde yanmaya başlar. Alkol lambasını söndürmek için aleve üflemeyin; bu amaçla cam kapak kullanılır.

. Ayrıca alkol lambasını alkolün hızlı buharlaşmasından korur.

Okuldaki kimyasal deneyler için kullanıldı Her türlü ekipmana daha yakından bakalım. Laboratuvar cam eşyaları, oluştuğu malzemeye bağlı olarak ikiye ayrılır bardak .

Ve porselen Züccaciye Alevin farklı bölgelerinin farklı sıcaklıklara sahip olduğundan emin olmak için bu deneyi yapabilirsiniz. Alevin içine, üç bölgeyi de geçecek şekilde bir kıymık (veya kibrit) yerleştirin. Kıymığın bölgelere çarptığı yerde daha fazla kömürleştiğini göreceksiniz. üzerinde özel sembollerin bulunmasına bağlı olarak

ölçülen sıradan. İLE

Züccaciye

ilgili olmak . Bütün bunları pratik çalışma sırasında inceleyeceğiz.

İndirmek:

Önizleme:3. Laboratuvar ekipmanlarını kullanma teknikleri. Yanan bir mumu izliyorum. Alev yapısı – Bunlar, bir maddeden başka maddelerin oluşması sonucu ortaya çıkan olaylardır. Bunlara kimyasal reaksiyonlar da denir. Ancak kimyasal reaksiyonların gerçekleştirilmesi için özel laboratuvar ekipmanlarına ihtiyaç vardır.

Okuldaki kimyasal deneyler için kullanıldıözel laboratuvar cam malzemeleri, tripod ve ısıtma cihazları.

Her türlü ekipmana daha yakından bakalım.

Okuldaki kimyasal deneyler için kullanıldıoluştuğu malzemeye bağlı olarak ikiye ayrılır cam ve porselen.

Veüzerinde özel sembollerin bulunmasına bağlı olarakÖlçülü ve sıradan.

İLE sıradan. katmak test tüpleri, şişeler, beherler, huniler, pipetler, şişeler.

Test tüpleri – çözeltiler, gazlar ve katılar için deneyler yapılırken kullanılır.

Şişeler Düz tabanlı ve konik olanları vardır. Test tüpleriyle aynı şekilde kullanılırlar. Benzer şekilde kullanılmışbardaklar.

Huniler Dar boyunlu bir kaba çözelti dökmek ve sıvıları filtrelemek için kullanılır ve yapısına bağlı olarak ikiye ayrılır.konik ve damlama.

Pipetler Belirli bir hacimdeki sıvıyı bir şişeden çıkarmak için kullanılır.

İLE porselen tabaklar katmak harç, havan tokmağı, Buchner hunisi, pota, cam, kaşık, spatula, buharlaşan kaseler.

Harç ve havaneli maddelerin öğütülmesinde kullanılır.

Pota Maddelerin ısıtılması ve kalsine edilmesi için kullanılır.

Bardak, kaşık, spatula– kuru kimyasalları diğer laboratuvar cam eşyalarına dökmek için.

Buharlaşma kaseleriÇeşitli çözeltilerin buharlaştırılmasında kullanılır.

Buchner hunisi - Vakum altında filtrelemek için tasarlanmıştır. Huninin sıvının döküldüğü üst kısmı gözenekli veya delikli bir bölme ile vakumun uygulandığı alt kısımdan ayrılır.

Tripod Deneyler yapılırken laboratuvar cam malzemelerinin, aksesuarlarının ve aletlerinin güvenliğini sağlamaya yarar. İçine bir çubuğun vidalandığı bir standdan oluşur. Stand, tripodun stabilitesini sağlar. Bağlantılar kullanılarak çubuğa bir halka, bir tırnak, bir kelepçe ve bir ağ takılabilir. Kaplinin bir vidası vardır, gevşetildiğinde halkayı, tırnağı, kelepçeyi ve ağı çubuk boyunca hareket ettirmek ve sabitlemek mümkündür. Listelenen tutucuların her biri, laboratuvar cam malzemelerini sabitlemek için kullanılır.

İLE ısıtma cihazları katmak alkol lambası, gaz ocağı ve elektrikli ısıtıcı.

Alkol lambası Alkol içeren bir kap, diskli metal bir tüpe monte edilmiş bir fitil ve bir kapaktan oluşur.

Laboratuvar ve pratik çalışmaları yürütürken aşağıdakilere dikkat etmek gerekir:temel güvenlik kuralları:

1. Yalnızca öğretmenin belirttiği maddeleri amacına uygun olarak kullanın.
2. İşyerinizi gereksiz eşyalarla karıştırmayın.
3. Öğretmenin kesin talimatları olmadan çalışmaya başlamayın.
4. Kullanmadan önce laboratuvar cam malzemelerinin bütünlüğünü ve temizliğini kontrol edin.
5. Kimyasalların tadına bakmayın veya ellerinizle tutmayın (yalnızca bir spatula veya test tüpüyle!). Kimyasal maddelerin bileşiminin koku yoluyla belirlenmesi yasaktır.
6. Maddeleri ısıtırken test tüpü sizden uzak tutulmalıdır. Test tüpünün ağzını insanlara doğrultmayın.
7. İçlerinden kimyasal madde aldıktan sonra kapları kapattığınızdan emin olun.

Alkol lambasıyla çalışarak alevin yapısını incelemek için pratik çalışmalar yapacağız.

1. Ruh lambasının kapağını çıkarın ve diskin kabın ağzına sıkı bir şekilde oturup oturmadığını kontrol edin.Alkolün tutuşmasını önlemek için bu gereklidir..
2. Alkol lambasını yanan bir kibritle yakıyoruz.Yangını önlemek için yanan bir alkol lambasının bir alkol lambasının yakılmasına izin verilmez.

Düşünürkenalevin kendisinin yapısıfarklı sıcaklıklara sahip üç bölgeyi fark edeceğiz:

1. Daha düşük Alevin (karanlık) kısmı soğuktur. Orada yanma yok;
2. Ortalama (en parlak), yüksek sıcaklığın etkisi altında karbon içeren bileşiklerin ayrıştığı ve kömür parçacıklarının ısınarak ışık yaydığı;
3. Harici (en hafif), ayrışma ürünlerinin en eksiksiz yanmasının karbondioksit ve su oluşumuyla meydana geldiği yer.

1. Bu bölgelerin varlığını doğrulamak için sıradan bir kıymık veya kalın bir kibrit kullanıyoruz. Sanki alkol lambasının üç yanma bölgesini de "deliyor"muş gibi yatay olarak aleve getiriyoruz. Çıkardıktan sonra inceliyoruz. Alkol lambasının alevindeki sıcaklığın eşitsizliğini doğrulayan kömürleşmiş bölgelerin giderek azaldığını fark ediyoruz.
2. Alkol lambasının alevinin söndürülmesi, bir kapakla kapatılarak yapılır.

Çözüm: Alev, yapısı alevin kimyasal bileşimine bağlı olan üç bölgeden (alt, orta ve dış) oluşur.

Kimya - Doğanın sırlarını anlamaya yardımcı olan bilimlerden biri.

Sonuçta gerekli becerilerden biri, doğadaki çeşitli olayları gözlemleyerek fiziksel olayları kimyasal olanlardan ayırt etme yeteneğidir.

Bu olguyu daha iyi anlayabilmek için yanan bir mumda meydana gelen değişiklikleri gözlemleyelim. Bir parafin mumu alıp yakalım.

1. Parafinin nasıl eridiğini izlediğimizde özelliklerini değiştirmediğini, sadece şeklini değiştirdiğini fark ediyoruz.

Önceki derslerden bunu biliyoruzfiziksel olaylar- bunlar, cisimlerin büyüklüğünün, şeklinin veya maddelerin bir araya gelme durumunun değiştiği, ancak bileşimlerinin sabit kaldığı olaylardır.

Bu, bir mumun yanması sırasında ortaya çıkan bu fenomenin fiziksel bir fenomeni ifade ettiği anlamına gelir.

1. Aynı zamanda mum fitili yakıldığında kül oluşturur.

Neyi hatırlayalımkimyasal olaylarbir maddeden başka maddelerin oluşması sonucu ortaya çıkan olayları ifade eder.

Bu, bu olgunun kimyasal olaylarla ilgili olduğu anlamına gelir.

Yanan bir mum, doğadaki fiziksel ve kimyasal olayların eşzamanlı varlığının ve birbirine bağlılığının yalnızca bir örneğidir. Aslında bu olgular bizi her yerde kuşatıyor. Dikkatli davranarak onları günlük yaşamda fark edebiliriz.

Hedef: Gözlem sonuçlarını açıklamayı öğrenin.

Reaktifler ve ekipmanlar: parafin mumu, limon suyu; bir kıymık, uzatılmış uçlu bir cam tüp, bir kap, dereceli bir silindir, kibritler, bir porselen nesne (buharlaştırma için bir porselen kap), pota maşası, bir test tüpü tutucusu, 0,5, 0,8, 1 hacimli cam kavanozlar , 2, 3, 5 l, bir kronometre.

Görev 1. Yanan bir mumu gözlemlemek.

Gözlemlerinizi kısa bir makale şeklinde sunun. Bir mum alevi çizin.

Mum parafinden oluşur ve kendine has bir kokusu vardır. Ortasında fitil bulunmaktadır.
Fitil yandığında mum erir. Hafif bir ses duyulur ve ısı üretilir.

Görev 2. Alevin çeşitli kısımlarının incelenmesi.

1. Bildiğiniz gibi alevin üç bölgesi vardır. Hangi? Alevin alt kısmını incelerken, cam tüpün ucunu pota maşası kullanarak 45-50 derecelik açıyla tutarak içine getirin. Borunun diğer ucuna yanan bir kıymık getirin. Ne gözlemliyorsunuz?

Yanma ısı üretir.

2. Alevin en parlak olan orta kısmını incelemek için içine porselen bir kase (pota maşası kullanarak) 2-3 saniye sokun. Ne buldun?

Kararma.

3. Alevin üst kısmının bileşimini incelemek için, kireç suyuyla nemlendirilmiş ters çevrilmiş bir kabı, alev kabın ortasında olacak şekilde 2-3 saniye boyunca içine sokun. Ne gözlemliyorsunuz?

Katı çökelti oluşumu.

4. Alevin farklı kısımlarında sıcaklık farkını belirlemek için, alevin alt kısmına 2-3 saniye boyunca bir kıymık sokun (tüm kısımlarını yatay olarak geçecek şekilde). Ne gözlemliyorsunuz?

Üst kısım daha hızlı yanar.

5. Tablo 4'ü doldurarak raporu tamamlayın.

Görev 3. Yanma sırasında oksijen tüketim oranının incelenmesi.

1. Bir mum yakın ve üzerini 0,5 litrelik bir kavanozla kapatın. Mumun yanacağı süreyi belirleyin.

Diğer boyutlardaki kavanozları kullanarak benzer eylemleri gerçekleştirin.

Tablo 5'i doldurun.

Mumun yanma süresi havanın hacmine bağlıdır.

2. Mumun yanma süresi ile kavanozun (hava) hacminin grafiğini çizin. 10 litrelik bir kavanozla kaplı bir mumun ne kadar süre sonra söneceğini belirlemek için bunu kullanın.

3. Kapalı bir okul ofisinde mumun yanacağı süreyi hesaplayın.

Okul kimya sınıfının uzunluğu (a) 5 m, genişliği (b) 5 m, yüksekliği (c) 3 m'dir.
Bir okul kimya sınıfının hacmi 75 metreküptür. veya 75000 l. Odaya hava girmediği ve tüm oksijenin mumun yanması için harcandığı dikkate alındığında mumun yanacağı süre 2.700.000 saniye veya 750 saattir.

Görev 4. Ruh lambasının yapısının tanıtılması.

1. Şekil 2'ye bakın ve ispirto lambasının her bir parçasının adını yazın. Gerekli bilgileri ders kitabının 23. sayfasında bulacaksınız.

1. Alkol
2. Fitil
3. Fitil tutucu
4. Kapak

a) Ruh lambası yakarken kibrit neden yandan yapılıyor?

Yanılmamak için.

b) Neden başka bir yanan ruh lambasından bir ruh lambasını yakamıyorsunuz?

Alkol dökülebilir ve alev alabilir.

2. Masanızdaki ekipmanı kullanarak bir test tüpünde suyu kaynatın.

Şekil, test tüpünde ne kadar su olması gerektiğini, tutucuya veya tripodun ayağına nasıl düzgün bir şekilde sabitleneceğini ve test tüpünün alevin hangi kısmına yerleştirilmesi gerektiğini gösterir.

a) Deney tüpüne ne kadar su dökülmelidir?

2/3 test tüpü.

b) Bir test tüpü alkol lambasının alevi üzerinde nasıl tutulur?

Senden uzakta bir açıyla.

Ateşin kendisi yaşamın bir sembolüdür; önemi neredeyse hiç abartılamaz, çünkü eski çağlardan beri bir kişinin ısınmasına, karanlıkta görmesine, lezzetli yemekler pişirmesine ve kendini korumasına yardımcı olmuştur.

Alevin tarihi

Ateş, ilkel çağlardan beri insana eşlik etmiştir. Mağarada onu yalıtan ve aydınlatan bir ateş yandı ve avcılar avlanmaya giderken yanlarına yanan odunları götürdüler. Onların yerini katranlı meşaleler - çubuklar aldı. Onların yardımıyla feodal beylerin karanlık ve soğuk kaleleri aydınlatıldı ve büyük şömineler salonları ısıttı. Antik çağda Yunanlılar kandiller - yağlı kil çaydanlıklar kullandılar. 10. ve 11. yüzyıllarda balmumu ve donyağı mumları yaratılmaya başlandı.

Yüzyıllar boyunca bir Rus kulübesinde bir meşale yandı ve 19. yüzyılın ortalarında petrolden gazyağı çıkarılmaya başlandığında, gazyağı lambaları ve daha sonra gaz brülörleri kullanılmaya başlandı. Bilim insanları hâlâ alevin yapısını inceliyor ve yeni olasılıklar keşfediyor.

Ateşin rengi ve şiddeti

Alevin oluşması için oksijene ihtiyaç vardır. Ne kadar çok oksijen olursa yanma süreci o kadar iyi olur. Isıyı üflerseniz, içine temiz hava girer, bu da oksijen anlamına gelir ve için için yanan odun veya kömür parçaları parladığında bir alev ortaya çıkar.

Alevler farklı renklerde gelir. Odun ateşinin alevleri sarı, turuncu, beyaz ve mavi renklerde dans ediyor. Alevin rengi iki faktöre bağlıdır: yanma sıcaklığı ve yanan malzeme. Rengin sıcaklığa bağımlılığını görmek için elektrikli sobanın ısısını izlemek yeterlidir. Açıldıktan hemen sonra bobinler ısınır ve donuk kırmızı renkte parlamaya başlar.

Ne kadar ısınırlarsa o kadar parlaklaşırlar. Bobinler en yüksek sıcaklığa ulaştığında parlak turuncu bir renge dönerler. Eğer onları daha fazla ısıtabilirseniz renkleri sarıya, beyaza ve en sonunda da maviye dönüşecek. Mavi renk en yüksek ısı seviyesini gösterir. Aynı şey yangında da olur.

Alevin yapısı neye bağlıdır?

Fitil eriyen balmumu boyunca yandıkça farklı renklerde titreşir. Yangın oksijene erişim gerektirir. Bir mum yandığında alevin ortasına, dibe yakın kısmına fazla oksijen girmez. Bu yüzden daha koyu görünüyor. Ancak üst ve yan kısımlar çok fazla hava alıyor, dolayısıyla oradaki alev çok parlak. 1370 santigrat derecenin üzerine kadar ısınır, bu da mum alevinin çoğunlukla sarı renkte olmasını sağlar.

Ve şöminede ya da piknikte ateşte daha da fazla çiçek görebilirsiniz. Odun ateşi mumdan daha düşük sıcaklıkta yanar. Bu yüzden sarıdan çok turuncu görünüyor. Ateşin içindeki bazı karbon parçacıkları çok sıcaktır ve ona sarı bir renk verir. Yüksek sıcaklıklara ısıtılan kalsiyum, sodyum, bakır gibi mineral ve metaller yangına çeşitli renkler verir.

Alev rengi

Alevin yapısındaki kimya önemli bir rol oynar çünkü farklı tonları yanan yakıttaki farklı kimyasal elementlerden gelir. Örneğin ateş, tuzun bir parçası olan sodyum içerebilir. Sodyum yandığında parlak sarı bir ışık yayar. Ateşte bir mineral olan kalsiyum da bulunabilir. Örneğin sütte çok fazla kalsiyum var. Kalsiyum ısıtıldığında koyu kırmızı bir ışık yayar. Ve eğer yangında fosfor gibi bir mineral bulunursa yeşilimsi bir renk verecektir. Tüm bu unsurlar ahşabın kendisinde veya yangına maruz kalan diğer malzemelerde olabilir. Sonunda, tüm bu farklı renklerin bir alevde karıştırılması, beyaz rengi oluşturabilir; tıpkı güneş ışığını oluşturmak için bir araya gelen renklerin gökkuşağı gibi.

Ateş nereden geliyor?

Alev yapı diyagramı, içinde kompozit plazmaların veya katı halde dağılmış maddelerin bulunduğu yanma durumundaki gazları temsil eder. İçlerinde parıltı, ısı salınımı ve ısınmanın eşlik ettiği fiziksel ve kimyasal dönüşümler meydana gelir.

Alev dilleri, bir maddenin yanmasıyla birlikte gerçekleşen süreçler oluşturur. Havayla karşılaştırıldığında gazın yoğunluğu daha düşüktür, ancak yüksek sıcaklığın etkisi altında yükselir. Uzun veya kısa alevler bu şekilde elde edilir. Çoğu zaman, bir formdan diğerine yumuşak bir akış vardır. Bu fenomeni görmek için normal bir gaz sobasının brülörünü açabilirsiniz.

Bu durumda ateşlenen yangın tekdüze olmayacaktır. Alev görsel olarak üç ana bölgeye ayrılabilir. Alevin yapısına ilişkin basit bir çalışma, farklı meşale türlerinin oluşumuyla farklı maddelerin yandığını gösterir.

Gaz-hava karışımı ateşlendiğinde ilk önce mavi ve mor renkte kısa bir alev oluşur. İçinde üçgen şeklinde yeşil-mavi bir çekirdek görebilirsiniz.

Alev bölgeleri

Alevin yapısı göz önüne alındığında üç bölge ayırt edilir: birincisi, brülör açıklığından çıkan karışımın ısıtılmasının başladığı ön bölge. Daha sonra yanma işleminin gerçekleştiği bölge gelir. Bu alan koninin üstünü kaplar. Yeterli hava akışı olmadığında kısmen gaz yanması meydana gelir. Bu, karbon monoksit ve hidrojen kalıntıları üretir. Yanmaları, oksijene iyi erişimin olduğu üçüncü bölgede meydana gelir.

Örneğin bir mum alevinin yapısını hayal edelim.

Yanma şeması şunları içerir:

• birincisi karanlık bölgedir;
• ikincisi - parlama bölgesi;
• üçüncüsü şeffaf bir bölgedir.

Mum ipliği yanmaz, ancak yalnızca fitilin yanması meydana gelir.

Mum alevinin yapısı yukarı doğru yükselen sıcak bir gaz akışıdır. İşlem parafin buharlaşana kadar ısıtmayla başlar. İpliğe bitişik alana birinci alan denir. Aşırı miktarda yanıcı madde nedeniyle hafif mavi bir parıltıya sahiptir, ancak küçük bir oksijen kaynağı vardır. Burada maddelerin kısmi yanma süreci, daha sonra oksitlenen dumanların oluşmasıyla meydana gelir.

İlk bölge parlak bir kabukla kaplıdır. Oksidatif reaksiyonu destekleyen yeterli miktarda oksijen içerir. Burada, kalan yakıt parçacıklarının ve kömür parçacıklarının yoğun şekilde ısıtılmasıyla bir parlama etkisi gözlenir.

İkinci bölge, yüksek sıcaklığa sahip, zar zor fark edilen bir kabukla kaplıdır. İçine çok fazla oksijen nüfuz eder, bu da yakıt parçacıklarının tamamen yanmasını sağlar.

Alkol lambası alevi

Çeşitli kimyasal deneyler için alkollü küçük kaplar kullanılır. Bunlara alkol lambaları denir. Alevin yapısı mum alevine benzer ancak yine de kendine has özellikleri vardır. Fitil, kılcal basınçla kolaylaştırılan alkol sızdırır. Fitilin tepe noktasına ulaşıldığında alkol buharlaşır. Buhar formunda, 900 °C'yi aşmayan bir sıcaklıkta tutuşur ve yanar.

Bir alkol lambasının alevinin yapısı olağan şekle sahiptir, hafif mavimsi bir renk tonuyla neredeyse renksizdir. Bölgeleri mumunkinden daha bulanıktır. Alkollü bir yakıcıda alevin tabanı, yakıcı ızgarasının üzerinde bulunur. Alevin derinleşmesi karanlık koninin hacminin azalmasına neden olur ve delikten aydınlık bir bölge ortaya çıkar.

Alevdeki kimyasal işlemler

Oksidasyon işlemi, üstte bulunan ve en yüksek sıcaklığa sahip olan göze çarpmayan bir bölgede gerçekleşir. İçinde yanma ürününün parçacıkları son yanmaya uğrar. Aşırı oksijen ve yakıt eksikliği güçlü bir oksidasyon sürecine yol açar. Bu yetenek, maddeleri bir brülör üzerinde hızlı bir şekilde ısıtırken kullanılabilir. Bunu yapmak için madde, yanmanın çok daha hızlı gerçekleştiği alevin tepesine batırılır.

Alevin orta ve alt kısımlarında indirgeme reaksiyonları meydana gelir. Yeterli yakıt kaynağı ve yanma işlemi için gerekli olan küçük bir oksijen kaynağı vardır. Bu bölgelere oksijen içeren maddeler eklendiğinde oksijen ortadan kalkar.

Demir sülfatın ayrışma süreci, indirgeyici bir alev olarak kabul edilir. FeSO 4 hamlacın ortasına nüfuz ettiğinde önce ısınır ve ardından ferrik oksit, anhidrit ve kükürt dioksite ayrışır. Bu reaksiyonda kükürt azalır.

Yangın sıcaklığı

Bir mumun veya brülörün alevinin her alanı, oksijenin erişimine bağlı olarak kendi sıcaklık göstergelerine sahiptir. Açık alevin sıcaklığı bölgeye bağlı olarak 300°C ila 1600°C arasında değişebilir. Bir örnek, üç kabuğun yapısı olan difüzyon ve laminer alevdir. Karanlık alandaki alev konisi 360 °C'ye kadar ısıtma sıcaklığına sahiptir. Üstünde bir parlama bölgesi var. Isıtma sıcaklığı 550 ila 850 °C arasında değişir, bu da yanıcı karışımın bölünmesine ve yanma sürecine yol açar.

Dış alan biraz dikkat çekicidir. İçinde alevin ısınması 1560 °C'ye ulaşır, bu da yanan maddenin moleküllerinin özellikleri ve oksitleyici maddelerin giriş hızı ile açıklanmaktadır. Burada yanma süreci en enerjik olanıdır.

Temizleme Ateşi

Alev muazzam bir enerji potansiyeli içerir; mumlar arınma ve bağışlama ritüellerinde kullanılır. Ve sessiz kış akşamlarında sıcacık bir şöminenin yanında oturup ailenizle bir araya gelip gün içinde olup biten her şeyi tartışmak ne kadar güzel.

Ateş ve mum alevleri büyük bir pozitif enerji yükü taşır çünkü şöminenin yanında oturanların ruhlarında huzur, rahatlık ve huzur hissetmeleri sebepsiz değildir.

Karanlığa nasıl lanet okunur
En azından onu aydınlatmak daha iyi
bir küçük mum.
Konfüçyüs

Başlangıçta

Yanma mekanizmasını anlamaya yönelik ilk girişimler İngiliz Robert Boyle, Fransız Antoine Laurent Lavoisier ve Rus Mikhail Vasilyevich Lomonosov'un isimleriyle ilişkilidir. Yanma sırasında maddenin, bir zamanlar safça inanıldığı gibi hiçbir yerde "kaybolmadığı", ancak çoğunlukla gaz halindeki ve dolayısıyla görünmez olan diğer maddelere dönüştüğü ortaya çıktı. Lavoisier, 1774 yılında yanma sırasında yaklaşık beşte birinin havadan kaybolduğunu gösteren ilk kişi oldu. 19. yüzyılda bilim adamları yanmaya eşlik eden fiziksel ve kimyasal süreçleri ayrıntılı olarak incelediler. Bu tür çalışmalara duyulan ihtiyaç öncelikle madenlerdeki yangınlar ve patlamalardan kaynaklandı.

Ancak yanmaya eşlik eden ana kimyasal reaksiyonlar ancak yirminci yüzyılın son çeyreğinde belirlendi ve bugüne kadar alevin kimyasında pek çok karanlık nokta kaldı. Birçok laboratuvarda en modern yöntemler kullanılarak çalışılmaktadır. Bu çalışmaların birkaç amacı vardır. Bir yandan, hava-benzin karışımı bir araba silindirinde sıkıştırıldığında patlayıcı yanmayı (patlama) önlemek için termik santral fırınlarındaki ve içten yanmalı motorların silindirlerindeki yanma süreçlerini optimize etmek gerekir. Öte yandan yanma işlemi sırasında oluşan zararlı maddelerin miktarını azaltmak ve aynı zamanda yangını söndürmek için daha etkili yöntemler aramak gerekir.

İki tür alev vardır. Yakıt ve oksitleyici (çoğunlukla oksijen), yanma bölgesine ayrı ayrı zorla veya kendiliğinden verilebilir ve alevle karıştırılabilir. Veya önceden karıştırılabilirler - barut, havai fişek için piroteknik karışımlar, roket yakıtı gibi bu tür karışımlar havanın yokluğunda yanabilir ve hatta patlayabilir. Yanma, hem yanma bölgesine hava ile giren oksijenin katılımıyla hem de oksitleyici maddede bulunan oksijenin yardımıyla meydana gelebilir. Bu maddelerden biri Berthollet tuzudur (potasyum klorat KClO3); bu madde kolaylıkla oksijeni verir. Güçlü bir oksitleyici madde nitrik asit HNO 3'tür: saf haliyle birçok organik maddeyi tutuşturur. Nitratlar, nitrik asit tuzları (örneğin gübre - potasyum veya amonyum nitrat formunda), yanıcı maddelerle karıştırıldığında oldukça yanıcıdır. Bir başka güçlü oksitleyici olan nitrojen tetroksit N 2 O 4, roket yakıtlarının bir bileşenidir. Oksijen aynı zamanda birçok maddenin yandığı klor veya flor gibi güçlü oksitleyici maddelerle de değiştirilebilir. Saf flor, akışındaki en güçlü oksitleyici maddelerden biridir;

Zincir reaksiyonları

Yanma ve alev yayılımı teorisinin temelleri geçen yüzyılın 20'li yıllarının sonlarında atıldı. Bu çalışmalar sonucunda dallanmış zincir reaksiyonları keşfedildi. Bu keşif için Rus fizikokimyacı Nikolai Nikolaevich Semenov ve İngiliz araştırmacı Cyril Hinshelwood, 1956'da Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü. Daha basit dallanmamış zincir reaksiyonları, 1913 yılında Alman kimyager Max Bodenstein tarafından hidrojenin klor ile reaksiyonu örneğini kullanarak keşfedildi. Genel reaksiyon, H2 + Cl2 = 2HCl basit denklemiyle ifade edilir. Aslında, serbest radikaller olarak adlandırılan çok aktif molekül parçalarını içerir. Spektrumun ultraviyole ve mavi bölgelerindeki ışığın etkisi altında veya yüksek sıcaklıklarda, klor molekülleri atomlara ayrışır ve bu, uzun (bazen bir milyon bağlantıya kadar) bir dönüşüm zincirini başlatır; Bu dönüşümlerin her birine temel reaksiyon denir:

Cl + H2 → HC1 + H,
H + Cl2 → HCl + Cl, vb.

Her aşamada (reaksiyon bağlantısı), bir aktif merkez (hidrojen veya klor atomu) kaybolur ve aynı zamanda zinciri devam ettiren yeni bir aktif merkez ortaya çıkar. İki aktif tür karşılaştığında zincirler kırılır, örneğin Cl + Cl → Cl 2. Her zincir çok hızlı yayılır, dolayısıyla "başlangıç" aktif parçacıklar yüksek hızda üretilirse reaksiyon o kadar hızlı ilerleyecektir ki patlamaya yol açabilir.

N. N. Semenov ve Hinshelwood, fosfor ve hidrojen buharlarının yanma reaksiyonlarının farklı ilerlediğini keşfetti: En ufak bir kıvılcım veya açık alev, oda sıcaklığında bile patlamaya neden olabilir. Bu reaksiyonlar dallanmış zincir reaksiyonlarıdır: reaksiyon sırasında aktif parçacıklar "çoğalır", yani bir aktif parçacık kaybolduğunda iki veya üç ortaya çıkar. Örneğin, herhangi bir dış etki olmadığı takdirde yüzlerce yıl sessizce saklanabilen bir hidrojen ve oksijen karışımında, aktif hidrojen atomlarının ortaya çıkması şu veya bu nedenle aşağıdaki süreci tetikler:

H + O 2 → OH + O,
O + H2 → OH + H.

Böylece, önemsiz bir zaman diliminde, bir aktif parçacık (H atomu), zaten bir yerine üç zincir başlatan üçe (bir hidrojen atomu ve iki OH hidroksil radikali) dönüşür. Sonuç olarak zincir sayısı çığ gibi büyür ve bu reaksiyonda çok fazla termal enerji açığa çıktığı için anında hidrojen ve oksijen karışımının patlamasına yol açar. Oksijen atomları alevlerde ve diğer maddelerin yanması sırasında bulunur. Brülör alevinin üst kısmına basınçlı hava akımı yönlendirerek tespit edilebilirler. Aynı zamanda, havada karakteristik bir ozon kokusu algılanacaktır - bunlar, ozon molekülleri oluşturmak için oksijen moleküllerine "yapışan" oksijen atomlarıdır: O + O 2 = O 3, alevden soğuk hava ile gerçekleştirilir. .

Oksijen (veya hava) ile birçok yanıcı gazın (hidrojen, karbon monoksit, metan, asetilen) karışımının patlama olasılığı, koşullara, esas olarak karışımın sıcaklığına, bileşimine ve basıncına bağlıdır. Dolayısıyla, mutfakta ev gazı sızıntısı sonucu (çoğunlukla metandan oluşur), havadaki içeriği% 5'i aşarsa, karışım bir kibrit veya çakmak alevinden ve hatta ışığı açarken anahtardan süzülen küçük bir kıvılcım. Zincirler dallanabileceğinden daha hızlı kırılırsa patlama olmayacaktır. Bu nedenle İngiliz kimyager Humphry Davy'nin 1816'da alevin kimyası hakkında hiçbir şey bilmeden geliştirdiği madenciler için lamba güvenliydi. Bu lambada açık alev, kalın metal bir ağ ile dış atmosferden (patlayıcı olabilecek) çitle çevrilmişti. Metal yüzeyinde aktif parçacıklar etkili bir şekilde yok olup stabil moleküllere dönüşür ve bu nedenle dış ortama nüfuz edemez.

Dallanmış zincir reaksiyonlarının tam mekanizması çok karmaşıktır ve yüzden fazla temel reaksiyonu içerebilir. İnorganik ve organik bileşiklerin birçok oksidasyon ve yanma reaksiyonu dallanmış zincir reaksiyonlarıdır. Aynısı, kimyasal reaksiyonlarda aktif parçacıkların analogları olarak görev yapan nötronların etkisi altında, örneğin plütonyum veya uranyum gibi ağır elementlerin çekirdeklerinin fisyonunun reaksiyonu olacaktır. Ağır bir elementin çekirdeğine nüfuz eden nötronlar, çok yüksek enerjinin salınmasıyla birlikte bölünmesine neden olur; Aynı zamanda çekirdekten yeni nötronlar yayılır ve bu da komşu çekirdeklerin bölünmesine neden olur. Kimyasal ve nükleer dallanmış zincirli süreçler benzer matematiksel modellerle açıklanmaktadır.

Başlamak için neye ihtiyacınız var?

Yanmanın başlaması için bir takım koşulların karşılanması gerekir. Öncelikle yanıcı maddenin sıcaklığının tutuşma sıcaklığı adı verilen belirli bir sınır değeri aşması gerekir. Ray Bradbury'nin ünlü romanı Fahrenheit 451, yaklaşık olarak bu sıcaklıkta (233°C) kağıdın alev alması nedeniyle bu adı almıştır. Bu, katı yakıtların kararlı yanmaları için yeterli miktarlarda yanıcı buharlar veya gaz halinde ayrışma ürünleri saldığı "ateşleme sıcaklığıdır". Kuru çam odunu yaklaşık olarak aynı tutuşma sıcaklığına sahiptir.

Alev sıcaklığı yanıcı maddenin doğasına ve yanma koşullarına bağlıdır. Böylece metan alevinin havadaki sıcaklığı 1900°C'ye, oksijende yanarken ise 2700°C'ye ulaşır. Hidrojen (2800°C) ve asetilenin (3000°C) saf oksijen içinde yanması sonucu daha da sıcak bir alev üretilir. Asetilen meşalesinin alevinin neredeyse her metali kolayca kesmesine şaşmamak gerek. Yaklaşık 5000°C'lik en yüksek sıcaklık (Guinness Rekorlar Kitabı'na kaydedilmiştir), düşük kaynama noktalı bir sıvı - karbon alt nitrür C4N2 (bu madde disiyanoasetilen NC-C yapısına sahiptir) tarafından oksijende yakıldığında elde edilir. =C–CN). Ve bazı bilgilere göre ozon atmosferinde yandığında sıcaklık 5700°C'ye kadar ulaşabiliyor. Bu sıvı havada ateşe verilirse yeşil-mor kenarlı, kırmızı, dumanlı bir alevle yanacaktır. Öte yandan soğuk alevler de bilinmektedir. Örneğin fosfor buharları düşük basınçlarda yanar. Karbon disülfürün ve hafif hidrokarbonların belirli koşullar altında oksidasyonu sırasında da nispeten soğuk bir alev elde edilir; örneğin propan, azaltılmış basınçta ve 260–320°C arasındaki sıcaklıklarda soğuk bir alev üretir.

Pek çok yanıcı maddenin alevlerinde meydana gelen süreçlerin mekanizması ancak yirminci yüzyılın son çeyreğinde netleşmeye başladı. Bu mekanizma çok karmaşıktır. Orijinal moleküller genellikle oksijenle doğrudan reaksiyon ürünlerine reaksiyona giremeyecek kadar büyüktür. Örneğin benzinin bileşenlerinden biri olan oktanın yanması 2C 8 H 18 + 25 O 2 = 16 CO 2 + 18 H 2 O denklemiyle ifade edilir. Ancak bir molekülde 8 karbon atomunun ve 18 hidrojen atomunun tamamı bulunur. Oktan molekülü aynı anda 50 oksijen atomuyla birleşemez: Bunun gerçekleşmesi için birçok kimyasal bağın kırılması ve yenilerinin oluşması gerekir. Yanma reaksiyonu birçok aşamada meydana gelir; böylece her aşamada yalnızca az sayıda kimyasal bağ kırılır ve oluşturulur ve süreç, tamamı gözlemciye bir alev gibi görünen, ardışık olarak meydana gelen birçok temel reaksiyondan oluşur. Alevdeki reaktif ara parçacıkların konsantrasyonu son derece küçük olduğundan temel reaksiyonları incelemek zordur.

Alevin içinde

Alevin farklı alanlarının lazerler kullanılarak optik olarak incelenmesi, orada mevcut olan aktif parçacıkların - yanıcı bir maddenin molekül parçalarının - niteliksel ve niceliksel bileşimini oluşturmayı mümkün kıldı. Hidrojenin oksijen 2H2 + O2 = 2H2O'da yanmasının görünüşte basit reaksiyonunda bile, O2, H2, O3, H2O2 moleküllerinin katılımıyla 20'den fazla temel reaksiyonun meydana geldiği ortaya çıktı. , H 2 O, aktif parçacıklar N, O, OH, FAKAT 2. Örneğin, İngiliz kimyager Kenneth Bailey 1937'de bu reaksiyon hakkında şunları yazmıştı: “Hidrojenin oksijenle reaksiyonunun denklemi, kimyaya yeni başlayanların çoğunun aşina olduğu ilk denklemdir. Bu tepki onlara çok basit geliyor. Ancak profesyonel kimyagerler bile Hinshelwood ve Williamson tarafından 1934'te yayınlanan "Oksijenin Hidrojenle Tepkimesi" başlıklı yüz sayfalık bir kitap gördüklerinde biraz şaşırıyorlar. Buna, 1948'de A. B. Nalbandyan ve V. V. Voevodsky'nin "Hidrojen Oksidasyonu ve Yanma Mekanizması" başlıklı çok daha büyük bir monografisinin yayınlandığını ekleyebiliriz.

Modern araştırma yöntemleri, bu tür süreçlerin bireysel aşamalarını incelemeyi ve çeşitli aktif parçacıkların birbirleriyle ve farklı sıcaklıklarda kararlı moleküllerle reaksiyona girme hızını ölçmeyi mümkün kılmıştır. Sürecin bireysel aşamalarının mekanizmasını bilerek, tüm süreci "bir araya getirmek", yani bir alevi simüle etmek mümkündür. Bu tür bir modellemenin karmaşıklığı, yalnızca temel kimyasal reaksiyonların tüm kompleksinin incelenmesinde değil, aynı zamanda alevdeki parçacık difüzyonu, ısı transferi ve konveksiyon akışlarının (büyüleyici olanı yaratan ikincisidir) süreçlerini hesaba katma ihtiyacında da yatmaktadır. yanan bir ateşin dillerinin oyunu).

Her şey nereden geliyor?

Modern endüstrinin ana yakıtı, en basit metandan, akaryakıtta bulunan ağır hidrokarbonlara kadar değişen hidrokarbonlardır. En basit hidrokarbon olan metanın alevi bile yüze kadar temel reaksiyon içerebilir. Ancak hepsi yeterince ayrıntılı olarak incelenmemiştir. Parafinde bulunanlar gibi ağır hidrokarbonlar yandığında molekülleri bozulmadan yanma bölgesine ulaşamaz. Aleve yaklaştıklarında bile yüksek sıcaklık nedeniyle parçalara ayrıldılar. Bu durumda, iki karbon atomu içeren gruplar genellikle moleküllerden ayrılır, örneğin C8H18 → C2H5 + C6H13. Tek sayıda karbon atomuna sahip aktif türler, hidrojen atomlarını soyutlayarak çift C=C ve üçlü C≡C bağlarına sahip bileşikler oluşturabilir. Alevde bu tür bileşiklerin, alevin dışında oluşmadıkları için kimyagerler tarafından daha önce bilinmeyen reaksiyonlara girebilecekleri keşfedildi, örneğin C2H2 + O → CH2 + CO, CH2 + O2 → C02 + H + N.

Başlangıçtaki moleküller tarafından kademeli olarak hidrojen kaybı, C2H2, C2H, C2 parçacıkları oluşana kadar içlerindeki karbon oranında bir artışa yol açar. Mavi-mavi alev bölgesi, bu bölgedeki uyarılmış C2 ve CH parçacıklarının parıltısından kaynaklanmaktadır. Oksijenin yanma bölgesine erişimi sınırlıysa, bu parçacıklar oksitlenmez, ancak agregatlar halinde toplanır - C 2 H + C 2 H 2 → C 4 H 2 + H, C 2 H şemasına göre polimerleşirler. + C 4 H 2 → C 6 H 2 + N, vb.

Sonuç olarak neredeyse tamamen karbon atomlarından oluşan kurum parçacıkları ortaya çıkar. Yaklaşık bir milyon karbon atomu içeren, çapı 0,1 mikrometreye kadar olan küçük toplar şeklindedirler. Bu tür parçacıklar yüksek sıcaklıklarda iyi parlak sarı bir alev verir. Mum alevinin üst kısmında bu parçacıklar yanar, dolayısıyla mum duman çıkarmaz. Bu aerosol parçacıklarının daha fazla yapışması meydana gelirse, daha büyük kurum parçacıkları oluşur. Sonuç olarak alev (örneğin yanan lastik) siyah duman üretir. Bu tür duman, orijinal yakıttaki hidrojene göre karbon oranı arttığında ortaya çıkar. Bir örnek terebentindir - C10H16 (CnH2n–4), benzen C6H6 (CnH2n–6) bileşimine sahip hidrokarbonların ve hidrojen eksikliği olan diğer yanıcı sıvıların bir karışımı - hepsi Bunlardan bazıları yandığında duman çıkarıyor. Asetilen C 2 H 2'nin (C n H 2n–2) havada yanmasıyla dumanlı ve parlak bir alev üretilir; Bir zamanlar bisiklet ve arabalara monte edilen asetilen fenerlerde ve madenci lambalarında böyle bir alev kullanılıyordu. Ve bunun tersi de geçerlidir: yüksek hidrojen içeriğine sahip hidrokarbonlar - metan CH4, etan C2H6, propan C3H8, bütan C4H10 (genel formül CnH2n + 2) - yeterli hava erişimiyle yanar. neredeyse renksiz alev. Çakmakların yanı sıra yaz sakinleri ve turistler tarafından kullanılan silindirlerde düşük basınç altında sıvı formundaki propan ve bütan karışımı bulunur; aynı silindirler gazla çalışan arabalara da takılıdır. Daha yakın zamanlarda kurumun çoğunlukla 60 karbon atomundan oluşan küresel moleküller içerdiği keşfedildi; bunlara fullerenler adı verildi ve karbonun bu yeni formunun keşfi, 1996'da Nobel Kimya Ödülü'nün verilmesiyle damgasını vurdu.