PALNIK BUNSENA: CECHY, FUNKCJE, PRZYKŁADY UŻYCIA - CHEMIA - 2026

Palnika Bunsena jest urządzenie laboratoryjne w stanie zapewnić źródło ciepła, skutecznie i bezpiecznie przez płomień, która jest produktem spalania gazu, który jest zazwyczaj metan lub mieszanina propanu i butanu. Ten instrument sam w sobie jest synonimem nauki i chemii.

Jej nazwa pochodzi od niemieckiego chemika Roberta Bunsena, który wraz z technikiem Peterem Desagą odpowiadał za jej wdrożenie i udoskonalenie w oparciu o model zaprojektowany już przez Michaela Faradaya. Ta zapalniczka jest mała i lekka, dzięki czemu można ją przenosić prawie wszędzie tam, gdzie jest butla z gazem i optymalne połączenia.

Palnik Bunsena podgrzewający roztwór w kolbie. Źródło: Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Powyżej palnik Bunsena w akcji. Zwróć uwagę, że ustawienie to nie jest nawet laboratoryjne. Niebieski płomień ogrzewa zawartość kolby, aby wywołać reakcję chemiczną lub po prostu szybciej rozpuścić ciało stałe. Dlatego głównym zastosowaniem tego przyrządu jest po prostu ogrzanie powierzchni, próbki lub materiału.

Jednak palnik Bunsena jest również używany do wielu różnych metod i procesów, takich jak testowanie płomienia, sterylizacja, destylacja, spalanie i rozkład. Od gimnazjum wywoływał wśród uczniów zdumienie i lęk, by później stać się narzędziem rutynowego użytku.

Historia

Początki tej kultowej zapalniczki sięgają 1854 roku, w jednym z laboratoriów Uniwersytetu w Heidelbergu, w którym pracował Robert Bunsen. Do tego czasu obiekty uniwersyteckie miały już system bardziej prymitywnych rur gazowych i zapalniczek, z którymi można było przeprowadzać eksperymenty.

Jednak te zapalniczki, zaprojektowane przez Michaela Faradaya, generowały bardzo jasne i „brudne” płomienie, co oznacza, że ​​osadzały się na powierzchni, której dotykały, śladami węgla drzewnego. Te płomienie, oprócz kamuflażu kolorów, które niektóre substancje uwalniają po podgrzaniu, nie były wystarczająco gorące.

W ten sposób Robert Bunsen wraz z niemieckim technikiem Peterem Desagą postanowili wprowadzić ulepszenia w zapalniczkach Faradaya. Aby to osiągnąć, starali się, aby gaz palił się z większym przepływem powietrza, wyższym niż ten swobodnie wędrujący po laboratorium. W ten sposób narodził się palnik Bunsen-Desaga.

Od tego czasu laboratoria mają pod ręką zapalniczkę, która pozwala na uzyskanie znacznie gorętszego i „czystszego” płomienia. Podobnie, dzięki tej lżejszej, ustalono podstawy lub początki spektroskopii.

Cechy i części palnika Bunsena

- instrument

Rysunek części palnika Bunsena. Źródło: Pearson Scott Foresman / domena publiczna

Powyższy obrazek pokazuje ilustrację palnika Bunsena. Wskazano odpowiednie wloty powietrza i gazu.

Gaz przepływa przez wnętrze gumowego węża od kurka gazu, znajdującego się w tym samym laboratoryjnym blacie, do wlotu zapalniczki. W dolnej części zapalniczki, tuż nad pierścieniowym wspornikiem, znajduje się zawór lub koło, które wyrównuje przepływ gazu wypływającego z lżejszej dyszy.

Z drugiej strony powietrze dostaje się do zapalniczki przez okrągłe (lub prostokątne) otwory w kołnierzu. W miarę obracania kołnierza do otworów będzie wpływać więcej powietrza i mieszać się z gazem. Ta mieszanina powietrza i gazu unosi się wzdłuż cylindra lub kolumny, aby ostatecznie wyjść przez lżejszą dyszę.

Cała zapalniczka jest wykonana z lekkiego metalu, takiego jak aluminium, i jest wystarczająco mała, aby zmieścić się na każdej półce lub szufladzie.

- Połączenie

Redukcja

Płomień uzyskiwany przez palnik Bunsena może różnić się kolorem w zależności od ilości napływającego powietrza. Źródło: Arthur Jan Fijałkowski / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Po umieszczeniu źródła ciepła na wysokości lżejszej dyszy, za pomocą zapalonej zapałki lub iskry, mieszanina powietrza i gazu zapali się i rozpocznie się spalanie. Więc pojawi się płomień. Jednak wizualne i chemiczne właściwości tego płomienia zależą od stosunku powietrza do gazu.

Jeśli kołnierz jest zamknięty, uniemożliwiając przedostawanie się powietrza przez jego otwory, pojawi się mieszanina bogata w gaz, który ledwo spali się z tlenem w otaczającym powietrzu. Ten płomień odpowiada 1 (górne zdjęcie) i jest nazywany „bezpiecznym” i „brudnym” płomieniem, ponieważ jest najmniej gorący, a jednocześnie wytwarza największą ilość sadzy. Zwróć uwagę, jak jest jasny, a także jego żółto-pomarańczowe kolory.

Jasność tego płomienia wynika z cząsteczek sadzy, zbudowanych praktycznie z atomów węgla, pochłaniających ciepło, wydzielających światło i kolor. Im bardziej otwarty wlot gazu, tym większy będzie ten płomień.

Wiadomo również, że płomień ten redukuje, ponieważ dostarcza węgla w postaci cząstek sadzy, które są zdolne do redukcji niektórych substancji.

Utleniacz

Gdy kołnierz się obraca, otwory, przez które przepływa powietrze, otwierają się, zwiększając w ten sposób ilość powietrza w powstałej mieszaninie gazowej. W rezultacie żółty płomień będzie stawał się coraz bardziej niebieskawy (od 2 do 4), do punktu, w którym może wydawać się przezroczysty, jeśli pozwala na to tło i czystość mieszaniny.

Płomień 4 jest najbardziej pożądany i przydatny w laboratorium, ponieważ jest najgorętszy, a także doskonale utlenia próbkę, która ma z nim kontakt. Z tego powodu płomień ten jest utleniający, ponieważ produkty spalania (głównie dwutlenek węgla i para wodna) nie kolidują z otaczającym tlenem i utlenianymi substancjami.

Funkcje / zastosowania

Palnik Bunsena ogrzewający kolbę. Źródło: Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Z poprzedniej sekcji można wywnioskować, że płomień jest najważniejszym elementem lub cechą palnika Bunsena. To właśnie definiuje odpowiednie funkcje lub zastosowania tego instrumentu, które w skrócie są niczym innym jak podgrzaniem powierzchni, materiału lub próbki.

Nie oznacza to jednak, że można nim ogrzać wszystko w laboratorium. Przede wszystkim temperatura topnienia materiału musi wynosić powyżej 1500 ° C, czyli maksymalnej temperatury, przy której może osiągnąć płomień. W przeciwnym razie stopi się i spowoduje katastrofę na stole warsztatowym.

Po drugie, temperatura płomienia jest tak wysoka, że ​​może zapalić opary dowolnego rozpuszczalnika organicznego, co zwiększyłoby zagrożenie pożarowe. Dlatego należy podgrzewać tylko ciecze o wysokich temperaturach wrzenia i niskiej lotności.

Z tego powodu woda jest przykładem idealnej cieczy do podgrzania za pomocą palnika Bunsena. Na przykład często podgrzewa się butelki destylacyjne, zlewki, kolby lub garnki, które zawierają roztwory wodne.

Przykłady użycia

Spalanie

Jednym z głównych zastosowań palnika Bunsena jest poddawanie próbki spalaniu; to znaczy utleniać go w szybki i egzotermiczny sposób. W tym celu stosuje się płomień utleniający (koloru niebieskiego i prawie przezroczystego), a próbkę umieszcza się w pojemniku, takim jak tygiel.

Jednak większość próbek jest następnie przenoszona do kolby, w której można ją ogrzewać przez wiele godzin (nawet cały dzień).

Rozkład termiczny

Podobnie jak w przypadku spalania, za pomocą palnika Bunsena można przeprowadzić termiczny rozkład niektórych substancji, takich jak chlorany i azotany. Jednak ta metoda absolutnie nie pozwala na śledzenie postępu rozkładu w czasie.

Test płomienia

Jony metali można jakościowo wykryć za pomocą testów płomieniowych. W tym celu podgrzany wcześniej drut zanurzony w kwasie solnym styka się z próbką i umieszcza w płomieniu.

Uwolnione kolory pomagają zidentyfikować obecność metali, takich jak miedź (niebiesko-zielony), potas (fiolet), sód (ciemnożółty), wapń (pomarańczowo-czerwony) itp.

Sterylizacja materiałów

Ciepło płomienia jest takie, że można go wykorzystać do innego genialnego zastosowania: do niszczenia mikroorganizmów na powierzchni materiałów. Jest to szczególnie przydatne w przypadku szkła lub metali, które są przeznaczone do celów ściśle związanych ze zdrowiem (igły, pipety, skalpele itp.).

Destylacja

Wcześniej mówiono, że woda jest jednym z płynów, które najlepiej ogrzewać palnikiem Bunsena. Z tego powodu służy do podgrzewania butelek destylacyjnych, a tym samym zagotowywania wody tak, aby jej opary zawierały esencje lub aromaty substancji roślinnych (skórki pomarańczy, proszek cynamonowy itp.).

Z drugiej strony może być również stosowany do destylacji innych rodzajów mieszanin, pod warunkiem, że intensywność płomienia jest ograniczona i nie powstaje zbyt wiele oparów.

Oznaczanie punktów wrzenia

Za pomocą rurki Thiele, oleju, wspornika i kapilary określa się temperatury wrzenia niektórych cieczy za pomocą palnika Bunsena do podgrzania uchwytu rury lub jej bocznego ramienia. Ten eksperyment jest dość powszechny w laboratoriach dydaktycznych chemii ogólnej i chemii organicznej.

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
2. Wikipedia. (2020). Palnik Bunsena. Odzyskane z: en.wikipedia.org
3. Odsetki złożone. (31 marca 2016). Historia chemii: Dzień palnika Bunsena. Odzyskany z: complexchem.com
4. Nikki Wyman. (31 sierpnia 2015). Palnik Bunsena: części, funkcje i schemat. Odzyskany z: study.com
5. Nichols Lisa. (18 sierpnia 2019). Palniki Bunsena. Chemia Libretexts. Odzyskane z: chem.libretexts.org
6. Wayne State University. (sf). Prawidłowe użycie palnika Bunsena. . Odzyskany z: research.wayne.edu