Вогонь сам по собі є символом життя, значення його важко переоцінити, оскільки він з давніх-давен допомагає людині зігрітися, бачити в темряві, готувати смачні страви, а також захищатися.

Історія полум'я

Вогонь супроводжував людину ще з первісного ладу. У печері горів вогонь, утеплюючи та освітлюючи її, а вирушаючи за здобиччю, мисливці брали з собою палаючі сажки. На зміну їм прийшли просмолені смолоскипи - ціпки. За допомогою них висвітлювалися темні та холодні замки феодалів, а величезні каміни опалювали зали. В античні часи греки використовували масляні лампи – глиняні чайнички з олією. У 10-11 століттях стали створювати воскові та сальні свічки.

У російській хаті до багато століть горіла скіпка, а коли в середині 19 століття з нафти почали добувати гас, у побут увійшли гасові лампи, пізніше - газові пальники. Вчені і зараз займаються вивченням будови полум'я, відкриваючи нові можливості.

Колір та інтенсивність вогню

Для отримання полум'я потрібен кисень. Що більше кисню, то краще процес горіння. Якщо роздмухувати жар, то в нього потрапляє свіже повітря, а значить - кисень, і коли шматочки дерева, що тліють, або вугілля розгоряються, виникає полум'я.

Полум'я буває різних кольорів. Дров'яне полум'я багаття танцює жовтим, помаранчевим, білим і блакитними квітами. Колір полум'я залежить від двох факторів: від температури горіння і від матеріалу, що спалюється. Щоб побачити залежність кольору від температури, достатньо простежити за розжаренням електричної плити. Відразу після включення спіралі нагріваються і починають світитися тьмяним червоним кольором.

Чим більше вони розжарюються, тим яскравішими стають. І коли спіралі досягають найвищої температури, вони стають яскравим оранжевим кольором. Якби можна було розжарити їх ще більше, вони змінили б свій колір до жовтого, білого, і, зрештою, до блакитного. Блакитний колір позначав би найвищий рівень нагрівання. Подібне відбувається і з полум'ям.

Від чого залежить будова полум'я?

Воно мерехтить різними квітами, в той час, коли гніт згоряє, проходячи крізь віск, що тане. Вогонь потребує доступу кисню. Коли свічка горить, у середину полум'я біля дна багато кисню не потрапляє. Тому воно виглядає темнішим. Але вершина та боки отримують багато повітря, тому там полум'я дуже яскраве. Воно нагрівається більш ніж 1370 градусів за Цельсієм, це робить полум'я свічки переважно жовтого кольору.

А в каміні або в багатті на пікніку можна побачити навіть більше кольорів. Дров'яний вогонь горить за температури нижче, ніж свічка. Тому він виглядає більш помаранчевим, аніж жовтим. Деякі частинки вуглецю у вогні дуже гарячі та надають йому жовтизни. Мінерали та метали, такі як кальцій, натрій, мідь, нагріті до високих температур, надають вогню різноманітних кольорів.

Колір полум'я

Хімія в будові полум'я відіграє неабияку роль, адже його різні відтінки походять від різних. хімічних елементів, що знаходяться в паливі, що горить. Наприклад, у вогні може бути присутнім натрій, який входить до складу солі. Коли натрій горить, він випромінює яскраве жовте світло. Ще у вогні може бути кальцій – мінерал. Наприклад, кальцію дуже багато у молоці. Коли кальцій нагрівається, він випромінює темно-червоне світло. А якщо у вогні присутній такий мінерал, як фосфор, він надасть зеленого кольору. Всі ці елементи можуть бути як у самому дереві, так і в інших матеріалах, що потрапили у вогонь. Зрештою, змішування всіх цих різних кольорів у полум'ї може утворити білий колір - зовсім як веселка кольорів, зібраних разом, утворює сонячне світло.

Звідки береться вогонь?

Схема будови полум'я є газами в палаючому стані, в яких знаходяться складові плазми або тверді дисперсні речовини. У них відбуваються фізичні та хімічні перетворення, яким супроводжує свічення, виділення тепла та нагрівання.

Мови полум'я утворюють процеси, що супроводжуються горінням речовини. Якщо порівнювати з повітрям, газ має меншу густину, але під дією високої температури він піднімається вгору. Так і виходять довгі або короткі мовиполум'я. Найчастіше має місце м'яке перетікання однієї форми до іншої. Щоб побачити таке явище, можна увімкнути пальник звичайної газової плити.

Вогонь, що спалахнув при цьому, не буде рівномірним. Візуально полум'я можна розділити на три основні зони. Просте вивчення будови полум'я свідчить, що різні речовини горять із формуванням різного типу факела.

При запаленні газоповітряної суміші спочатку формується коротке полум'я з блакитним і фіолетовим відтінком. У ньому можна розглянути зелено-блакитне ядро ​​у вигляді трикутника.

Зони полум'я

Розглядаючи, яка будова має полум'я, виділяють три зони: по-перше, попередню, де починається нагрівання суміші, що виходить з отвору пальника. Після неї йде зона, де відбувається процес горіння. Ця область захоплює верх конуса. Коли не вистачає припливу повітря, згоряння газу йде частково. При цьому утворюються оксид вуглецю та залишки водню. Їхнє горіння відбувається в третій зоні, де є хороший доступ кисню.

Наприклад представимо будову полум'я свічки.

Схема горіння включає:

• першу – темну зону;
• другу – зону світіння;
• третю – прозору зону.

Нитка свічки не піддається горінню, а тільки відбувається обвуглювання гніт.

Будова полум'я свічки є розпечений потік газу, що піднімається вгору. Процес починається з нагрівання, поки не відбувається випаровування парафіну. Зону, що належить до нитки, називають першою областю. Вона має незначне світіння блакитного відтінку через надлишок кількості пального матеріалу, але малого надходження кисню. Тут відбувається процес часткового згоряння речовин із утворенням чадного газу, який потім окислюється.

Першу зону охоплює оболонка, що світиться. У ній знаходиться достатній обсяг кисню, що сприяє окисної реакції. Саме тут при інтенсивному розжарюванні частинок палива, що залишилося, і вугільних частинок спостерігається ефект світіння.

Друга зона охоплена трохи помітною оболонкою із високою температурою. У неї проникає багато кисню, що сприяє повному згорянню паливних частинок.

Полум'я спиртування

Для різноманітних хімічних дослідів застосовують дрібні резервуари зі спиртом. Їх називають спиртівками. Будова полум'я подібна до свічкового, але все ж має свої особливості. Гнот просочується спиртом, чому сприяє капілярний тиск. При досягненні вершини гніт відбувається випаровування спирту. У вигляді пари він спалахує і горить при температурі не більше 900 °C.

Будова полум'я спиртування має звичайну форму, вона майже безбарвна, зі злегка блакитним відтінком. Його зони більш розмиті, ніж у свічки. У спиртовому пальнику, основа полум'я знаходиться над гартовою сіткою пальника. Поглиблення полум'я веде до зниження обсягу темного конуса, а з отвору виходить зона, що світиться.

Хімічні процеси в полум'ї

Процес окислення проходить у непримітній зоні, яка розташована вгорі та має найвищу температуру. У ній частинки продукту горіння піддаються остаточному згорянню. А надлишок кисню та нестача палива ведуть до сильного процесу окислення. Цією здатністю можна використовувати при швидкому нагріванні речовин над пальником. Для цього речовину занурюють у верхівку полум'я, де горіння відбувається значно швидше.

Відновлювальні реакції відбуваються в центральній та нижній частині полум'я. Тут є достатній запас палива і невеликий доступ кисню, необхідний процесу горіння. При додаванні до цих зон кисневмісних речовин відбувається відщеплення кисню.

Як відновне полум'я розглядають процес розпаду заліза двовалентного сульфату. При проникненні FeSO 4 в середину смолоскипа відбувається спочатку його нагрівання, а потім розпад на оксид тривалентного заліза, ангідрид і двоокис сірки. У цій реакції відбувається відновлення сірки.

Температура вогню

Для будь-якої області полум'я свічки або пальника властиві свої показники температури, що залежать від доступу кисню. Температура відкритого полум'я залежно від зони може змінюватися від 300 до 1600 °C. Прикладом виступає дифузійне та ламінарне полум'я, будова трьох його оболонок. Конус полум'я у темній області має температуру нагрівання до 360 °C. Над ним розташована зона світіння. Її температура нагрівання варіюється від 550 до 850 °C, що призводить до розщеплення горючої суміші та процесу її згоряння.

Зовнішня область трохи помітна. У ній нагрівання полум'я досягає 1560 °C, що пояснюється властивостями молекул палаючої речовини та швидкістю надходження окислювачів. Тут процес горіння найенергійніший.

Очищувальний вогонь

У полум'ї полягає величезний енергетичний потенціал, свічки використовуються у ритуалах очищення та прощення. А як приємно посидіти біля затишного каміна тихими зимовими вечорами, зібравшись сім'єю та обговорюючи все, що сталося за день.

Вогонь, полум'я свічки несуть величезний заряд позитивної енергії, адже ті, хто недарма сидить біля каміна, відчувають спокій, затишок і умиротворення в душі.

У процесі горіння утворюється полум'я, будова якого обумовлена ​​речовинами, що реагують. Його структура поділена області залежно від температурних показників.

Визначення

Полум'ям називають гази в розжареному вигляді, у яких присутні складові плазми або речовини у твердій дисперсній формі. У них здійснюються перетворення фізичного та хімічного типу, що супроводжуються світінням, виділенням теплової енергії та розігрівом.

Наявність в газоподібному середовищі іонних і радикальних частинок характеризує його електричну провідність і особливу поведінку в електромагнітному полі.

Що таке язики полум'я

Зазвичай так називають процеси, пов'язані з горінням. Порівняно з повітрям, газова щільність менша, але високі температурні показники зумовлюють підняття газу. Так і утворюються язики полум'я, які бувають довгими та короткими. Часто відбувається і плавний перехід одних форм до інших.

Полум'я: будова та структура

Для визначення зовнішнього вигляду описуваного явища досить запалити полум'я, що з'явилося, не світиться не можна назвати однорідним. Візуально можна виділити три його основні сфери. До речі, вивчення будови полум'я показує, що різні речовини горять із заснуванням різного типу смолоскипа.

При горінні суміші з газу та повітря спочатку відбувається формування короткого факела, колір якого має блакитні та фіолетові відтінки. У ньому проглядається ядро ​​- зелено-блакитне, що нагадує конус. Розглянемо це полум'я. Будова його поділяється на три зони:

1. Виділяють підготовчу ділянку, в якій відбувається нагрівання суміші з газу та повітря при виході з отвору пальника.
2. За нею слідує зона, в якій відбувається горіння. Вона займає верхівку конуса.
3. Коли є нестача повітряного потоку, газ згоряє в повному обсязі. Виділяється вуглецю двовалентний оксид та водневі залишки. Їхнє догоряння протікає в третій області, де є кисневий доступ.

Тепер окремо розглянемо різні горіння.

Горіння свічки

Горіння свічки подібне до горіння сірника або запальнички. А будова полум'я свічки нагадує розпечений газовий потік, який витягується вгору за рахунок сил, що виштовхують. Процес починається з нагрівання гніт, за яким слідує випаровування парафіну.

Саму нижню зону, що знаходиться всередині та прилеглу до нитки, називають першою областю. Вона має невелике світіння через великої кількостіпалива, але малого обсягу кисневої суміші. Тут здійснюється процес неповного згоряння речовин із виділенням який надалі окислюється.

Першу зону оточує друга оболонка, що світиться, що характеризує будову полум'я свічки. До неї надходить більший кисневий обсяг, що зумовлює продовження окисної реакції за участю паливних молекул. Температурні показники тут будуть вищими, ніж у темній зоні, але недостатні для кінцевого розкладання. Саме в перших двох областях при сильному нагріванні крапель незгорілого палива і вугільних частинок з'являється ефект, що світиться.

Друга зона оточена слабопомітною оболонкою з високими температурними значеннями. До неї входить багато кисневих молекул, що сприяє повному догоранню паливних частинок. Після окислення речовин, у третій зоні ефект, що світиться, не спостерігається.

Схематичне зображення

Для наочності подаємо вашій увазі зображення горіння свічки. Схема полум'я включає:

1. Першу чи темну область.
2. Другу зону, що світиться.
3. Третю прозору оболонку.

Нитка свічки не піддається горінню, лише відбувається обвугливание загнутого кінця.

Горіння спиртування

Для хімічних експериментів часто використовують невеликі резервуари із спиртом. Їх називають спиртівками. Гнот пальника просочується залитим через отвір рідким паливом. Цьому сприяє тиск капілярний. При досягненні вільної верхівки гніт спирт починає випаровуватися. У пароподібному стані він підпалюється і горить при температурі трохи більше 900 °C.

Полум'я спиртування має звичайну форму, воно практично безбарвне, з невеликим відтінком блакитного. Його зони не так чітко видно, як у свічки.

У названої на честь вченого Бартеля, початок вогню розташовується над гартальною сіткою пальника. Таке заглиблення полум'я призводить до зменшення внутрішнього темного конуса, а з отвору виходить середня ділянка, яка вважається гарячою.

Колірна характеристика

Випромінювання різних викликається електронними переходами. Їх ще називають тепловими. Так, в результаті горіння вуглеводневого компонента в повітряному середовищі, синє полум'я обумовлено виділенням з'єднання H-C. А при випромінюванні частинок C-C факел забарвлюється в оранжево-червоний колір.

Важко розглянути будову полум'я, хімія якого включає сполуки води, вуглекислого та чадного газу, зв'язок OH. Його мови майже безбарвні, оскільки вищезазначені частинки при горінні виділяють випромінювання ультрафіолетового та інфрачервоного діапазону.

Забарвлення полум'я взаємопов'язане з температурними показниками, з наявністю в ньому іонних частинок, які належать до певного емісійного або оптичного спектру. Так, горіння деяких елементів призводить до зміни кольору вогню у пальнику. Відмінності у фарбуванні факела пов'язані з розташуванням елементів у різних групахсистеми періодичної.

Вогонь на наявність випромінювань, які стосуються видимого спектру, вивчають спектроскопом. При цьому було встановлено, що прості речовиниіз загальної підгрупи надають і таке забарвлення полум'я. Для наочності використовують горіння натрію як тест на даний метал. При внесенні його в полум'я язики стають яскраво-жовтими. З кольорових характеристик виділяють натрієву лінію в емісійному спектрі.

Для характерна властивість швидкого збудження світлового випромінюванняатомарних частинок. При внесенні важких сполук таких елементів у вогонь пальника Бунзена відбувається його фарбування.

Спектроскопічне дослідження показує характерні лінії в області, видимій для людини. Швидкість збудження світлового випромінювання та проста спектральна будова тісно взаємопов'язані з високою електропозитивною характеристикою даних металів.

Характеристика

В основі класифікації полум'я лежать такі характеристики:

• стан агрегатний згоряючих сполук. Вони бувають газоподібної, аеродисперсної, твердої та рідкої форми;
• тип випромінювання, яке може бути безбарвним, що світиться і забарвленим;
• розподільча швидкість. Існує швидке та повільне поширення;
• висота полум'я. Будова може бути короткою і довгою;
• характер пересування реагуючих сумішей. Виділяють пульсуюче, ламінарне, турбулентне переміщення;
• візуальне сприйняття. Речовини горять із виділенням коптячого, кольорового чи прозорого полум'я;
• температурний показник. Полум'я може бути низькотемпературним, холодним та високотемпературним.
• стан фази паливо – окислюючий реагент.

Займання відбувається в результаті дифузії або попереднього перемішування активних компонентів.

Окислювальна та відновна область

Процес окислення протікає у слабопомітній зоні. Вона найгарячіша і розташовується вгорі. У ній паливні частинки зазнають повного згоряння. А наявність у кисневому надлишку та пального недоліку призводить до інтенсивного процесу окислення. Цією особливістю слід користуватися при нагріванні предметів над пальником. Саме тому речовину занурюють у верхню частину полум'я. Таке горіння протікає набагато швидше.

Відновлювальні реакції проходять у центральній та нижній частині полум'я. Тут міститься великий запас горючих речовин та мала кількість O 2 молекул, що здійснюють горіння. При внесенні до цих областей здійснюється відщеплення O елемента.

Як приклад відновного полум'я використовують процес розщеплення заліза двовалентного сульфату. При попаданні FeSO 4 в центральну частинуфакела пальника відбувається спочатку його нагрівання, а потім розкладання на оксид тривалентного заліза, ангідрид і двоокис сірки. У цій реакції спостерігається відновлення S із зарядом від +6 до +4.

Зварювальне полум'я

Даний вид вогню утворюється в результаті згоряння суміші з газу або пари рідини з киснем чистого повітря.

Прикладом є формування полум'я киснево-ацетиленового. У ньому виділяють:

• зону ядра;
• середню область відновлення;
• смолоскипну крайню зону.

Так горять багато газокисневих сумішей. Відмінності у співвідношенні ацетилену та окислювача призводять до різного типу полум'я. Воно може бути нормальної, навуглерожуючої (ацетиленістої) та окисної будови.

Теоретично процес неповного згоряння ацетилену в чистому кисні можна охарактеризувати наступним рівнянням: HCCH + O 2 → H 2 + CO + CO (для реакції необхідна одна моль O 2 ).

Отриманий молекулярний водень і чадний газ реагують з повітряним киснем. Кінцевими продуктами є вода та оксид чотиривалентного вуглецю. Рівняння має такий вигляд: CO + CO + H 2 + 1½O 2 → CO 2 + CO 2 +H 2 O. Для цієї реакції необхідно 1,5 моля кисню. При підсумовуванні O 2 виходить, що 2,5 моль витрачається 1 моль HCCH. А так як на практиці важко знайти ідеально чистий кисень (часто він має невелике забруднення домішками), співвідношення O 2 до HCCH буде 1,10 до 1,20.

Коли значення пропорції кисню до ацетилену менше 1,10, виникає полум'я, що вуглерожує. Будова його має збільшене ядро, контури його стають розпливчастими. З такого вогню виділяється кіптяву, внаслідок нестачі кисневих молекул.

Якщо ж співвідношення газів більше 1,20, виходить окислювальне полум'я з кисневим надлишком. Зайві молекули руйнують атоми заліза та інші компоненти сталевого пальника. У такому полум'ї ядерна частина стає короткою і має загострення.

Температурні показники

Кожна зона вогню свічки або пальника має свої значення, зумовлені надходженням кисневих молекул. Температура відкритого полум'я у різних його частинах коливається від 300 до 1600 °C.

Прикладом є полум'я дифузійне і ламінарне, яке утворене трьома оболонками. Конус його складається з темної ділянки з температурою до 360 ° C і недоліком речовини, що окислює. Над ним розташовується зона світіння. Її температурний показник коливається від 550 до 850 °C, що сприяє розкладанню термічної горючої суміші та її горінню.

Зовнішня область ледь помітна. У ній температура полум'я сягає 1560 °C, що зумовлено природними характеристикамипаливних молекул та швидкістю надходження окислюючої речовини. Тут горіння найенергійніше.

Речовини займаються за різних температурних умов. Так, металевий магній горить лише за 2210 °С. Багато твердих речовин температура полум'я близько 350 °З. Займання сірників і гасу можливе при 800 °С, тоді як деревини - від 850 °С до 950 °С.

Сигарета горить полум'ям, температура якого варіюється від 690 до 790 ° С, а пропан-бутановой суміші - від 790 ° С до 1960 ° С. Бензин займається при 1350 °С. Полум'я горіння спирту має температуру трохи більше 900 °З.

Ціль: навчитися описувати результати спостережень

Реактиви та обладнання: парафінова свічка, вапняна вода; лучинка, скляна трубка з відтягнутим кінцем, хімічний стакан, мірний циліндр, сірники, фарфоровий предмет (порцелянова чашка для випарювання), щипці тиглів, пробіркотримач, скляні банки об'ємом 0,5, 0.8, 1, 2, 3, 5 .

Завдання 1. Спостереження за свічкою, що горить.

Свої спостереження оформіть у вигляді невеликого твору. Намалюйте полум'я свічки.

Свічка складається із парафіну, має специфічний запах. У середині знаходиться гніт.
При горінні гніт свічка плавиться. Чутно невеликий трекс, виділяється тепло.

Завдання 2. Дослідження різних частинполум'я.

1. Полум'я, як ви знаєте, має три зони. Які? При дослідженні нижньої частини полум'я винесіть в нього за допомогою щипців тигельних кінець скляної трубки, тримаючи під кутом 45-50 гр. До іншого кінця трубки піднесіть лучину, що горить. Що спостерігаєте?

Горіння виділяється тепло.

2. З метою вивчення середньої частини полум'я, найяскравішою, внесіть у неї (за допомогою тигельних щипців) на 2-3 з порцелянову чашу. Що виявили?

Почорніння.

3. Для дослідження складу верхньої частини полум'я внесіть у неї на 2-3 з перекинуту, змочену вапняною водою хімічну склянку так, щоб полум'я опинилося в середині склянки. Що спостерігаєте?

Утворення твердого осаду.

4. Для встановлення різниці температури в різних частинахполум'я внесіть на 2-3 з лучинку в нижню частину полум'я (що вона перетнула всі його чості по горизонталі). Що ви спостерігаєте?

Верхня частина згоряє швидше.

5. Оформіть звіт, заповнивши таблицю 4.

Завдання 3. Вивчення швидкості кисню під час горіння.

1. Засвітіть свічку і накрийте її банкою об'ємом 0,5 л. Визначте час, протягом якого світиться свічка.

Проведіть такі дії, використовуючи банки інших обсягів.

Заповніть таблицю 5.

Тривалість горіння свічки залежить від обсягу повітря.

2. Зобразіть графік залежності тривалості горіння свічки від обсягу банки (повітря). Визначте по ньому час, через який згасне свічка, накрита банкою об'ємом 10 л.

3. Розрахуйте час, протягом якого горітиме свічка в закритому шкільному кабінеті.

Довжина шкільного кабінету хімії (а) дорівнює 5 м, ширина (б) дорівнює 5 м, висота (в) – 3 м.
Об'єм шкільного кабінету хімії дорівнює 75 куб. або 75 000 л. Час, протягом якого горітиме свічка з урахуванням того, що в приміщення не надходить водоймищ і весь кисень витрачається на горіння свічки, 2700000 с або 750 год.

Завдання 4. Ознайомлення з пристроєм спиртування.

1. Розгляньте малюнок 2 та напишіть назву кожної частини спиртування. Необхідну інформацію ви знайдете на с.23 навчального посібника.

1. Спирт
2. Гніт
3. Утримувач ґноту
4. Ковпачок

а) Чому при запаленні спиртівки сірник підносять збоку?

Щоби не отримати опік.

б) Чому не можна запалювати спиртування від іншого палаючого спирту?

Спирт може пролитися та спалахнути.

2. Користуючись обладнанням, що є на вашому столі, закип'ятіть воду в пробірці.

На малюнку показано, скільки води має бути в пробірці, як правильно закріпити її в тримачі або в лапці штативу і яку частину полум'я потрібно внести пробірку.

а) Скільки води необхідно налити в пробірку?

2/3 пробірки.

б) Як проводити пробірку над полум'ям спиртування?

Під кутом від себе.

Для проведення хімічних дослідів у школі застосовується

Давайте розглянемо детальніше всі види обладнання.

Лабораторний посуд, в залежності від матеріалу, з якого вона складається, поділяється на скляну і порцеляновий .

Скляний посуд за наявності на ній спеціальних позначень може бути мірноюі звичайній.

До скляний посуд відносяться. все це ми вивчимо під час практичної роботи.

Завантажити:

Попередній перегляд:

3. Прийоми поводження з лабораторним обладнанням. Спостереження за свічкою. Будова полум'я

Вам уже відомо, щохімічні перетворення речовин – це явища, у яких з одних речовин утворюються інші. Вони також звуться хімічних реакцій. Однак для проведення хімічних реакцій потрібне спеціальне лабораторне обладнання.

Для проведення хімічних дослідів у школі застосовуєтьсяспеціальний лабораторний посуд, штатив та нагрівальні прилади.

Давайте розглянемо детальніше всі види обладнання.

Лабораторний посуд,в залежності від матеріалу, з якого вона складається, поділяється наскляну та фарфорову.

Скляний посудза наявності на ній спеціальних позначень може бутимірною та звичайною.

До скляний посудвідносяться пробірки, колби, хімічні склянки, вирви, піпетки, склянки.

Пробірки - використовуються при проведенні дослідів для розчинів, газів та твердих речовин.

Колби бувають плоскодонними та конічними. Їх використовують так само, як і пробірки. Аналогічно використовуються іхімічні склянки.

Вирви служать для наливання розчину в посудину з вузьким шийкою і для фільтрування рідин і, залежно від будови, поділяються наконічні та крапельні.

Піпетки використовують для відбору певного обсягу рідини із колби.

До порцеляновому посудівідносяться ступка, пести, вирва Бюхнера, тигль, склянка, ложка, шпатель, випарювальні чаші.

Ступка та пісти використовуються для подрібнення речовин.

Тігль застосовується для нагрівання та прожарювання речовин.

Склянка, ложка, шпатель– для насипання сухих хімічних речовин до іншого лабораторного посуду.

Випарювальні чашівикористовуються при випаровуванні різних розчинів.

Вирва Бюхнера - призначена для фільтрування у вакуумі. Верхня частина воронки, в яку наливають рідину, пористою або перфорованою перегородкою відокремлена від нижньої частини, до якої підведений вакуум.

Штатив служить для закріплення лабораторного посуду, приладдя та приладів під час виконання дослідів. Він складається з підставки, в яку вкручено стрижень. Підставка надає штативу стійкості. На стрижні за допомогою муфт можуть бути закріплені кільце, лапка, затискач та сітка. Муфта має гвинт, при ослабленні якого, можливе переміщення та закріплення кільця, лапки, затискача та сітки вздовж стрижня. Кожен із перерахованих власників використовується для закріплення в ньому лабораторного посуду.

До нагрівальним приладамвідносяться спиртівка, газовий пальник та електронагрівач.

Спиртування складається з посудини зі спиртом, ґнота, укріпленого в металевій трубці з диском, і ковпачка.

При проведенні лабораторних та практичних робіт необхідно дотримуватисьосновні правила техніки безпеки:

1. Використовувати лише речовини, зазначені вчителем відповідно до їх призначення.
2. Не захаращувати робоче місценепотрібними предметами.
3. Не братися до роботи без точних вказівок вчителя.
4. Перевіряти цілісність та чистоту лабораторного посуду перед використанням.
5. Не куштувати на смак хімічні речовини, не брати їх руками (тільки шпателем чи пробіркою!). Забороняється визначати склад хімічних речовин із запаху.
6. При нагріванні речовин пробірку слід тримати за напрямом від себе. Не можна спрямовувати отвір пробірки на людей.
7. Обов'язково закривати судини після взяття їх хімічних речовин.

Проведемо практичну роботу з вивчення будови полум'я, працюючи зі спиртуванням.

1. Знімаємо ковпачок зі спиртівки та перевіряємо, чи щільно диск прилягає до отвору судини.Це необхідно для запобігання спалаху спирту.
2. Спиртівку запалюємо сірником, що горить.Не допускається запалювання спиртівки іншої гарячої спиртівки, щоб уникнути пожежі.

При розглядібудови самого полум'я, ми помітимо три зони, що мають різну температуру:

1. Нижня (темна) частина полум'я холодна. Там горіння немає;
2. Середня (найбільш яскрава), де під дією високої температури відбувається розкладання вуглецевмісних сполук, і частинки вугілля розжарюються, випромінюючи світло;
3. Зовнішня (Найсвітліша), де відбувається найбільш повне згоряння продуктів розкладання з утворенням вуглекислого газу та води.

1. Для підтвердження наявності цих зон ми використовуємо звичайну лучинку або товстий сірник. Вносимо її в полум'я горизонтально, як би проткнувши всі три зони горіння спиртування. Розглядаємо її після вилучення. Ми помічаємо більш менш обвуглені зони, що підтверджують неоднорідність температури в полум'ї спиртування.
2. Гасіння полум'я спиртування проводиться шляхом накриття ковпачком.

Висновок: Полум'я складається з трьох зон (нижньої, середньої та зовнішньої), будова яких залежить від хімічного складуполум'я.

Хімія - Одна з наук, яка допомагає пізнати таємниці природи.

Адже одне з необхідних умінь – це вміння відрізнити фізичні явища від хімічних, спостерігаючи різні явища в природі.

Для більш повного розуміння цих явищ проведемо спостереження за змінами, що відбуваються із свічкою, що горить. Візьмемо парафінову свічку та запалимо її.

1. Спостерігаючи, як тане парафін, ми помічаємо, що він змінює своїх властивостей, лише змінює форму.

З попередніх уроків ми знаємо, щофізичні явища– це явища, у яких змінюються розміри, форма тіл чи агрегатний станречовин, але їх склад залишається постійним.

Отже, це при горінні свічки належить до фізичних явищ.

1. У той же час, гніт свічки, згоряючи, утворює золу.

Давайте пригадаємо, що дохімічним явищамставляться явища, у яких з одних речовин утворюються інші.

Отже, це явище належить до хімічних явищ.

Свічка, що горить, - це лише один з прикладів одночасної присутності та взаємозв'язку в природі фізичних і хімічних явищ. Насправді нас усюди оточують ці явища. І, виявивши спостережливість, ми можемо їх помітити у повсякденному житті.

О.С.ГАБРІЄЛЯН,
І.Г.ОСТРОУМОВ,
А.К.АХЛЕБІНІН

СТАРТ У ХІМІЮ

7 клас

Продовження. Початок див. у № 1/2006

§ 2. Спостереження та експеримент як методи
вивчення природознавства та хімії

Знання про природу людина отримує за допомогою такого найважливішого методуяк спостереження.

Спостереження- Це концентрація уваги на пізнаваних об'єктах з метою їх вивчення.

За допомогою спостереження людина накопичує інформацію про навколишній світ, систематизує її та шукає закономірностіу цій інформації. Наступним важливим кроком є ​​пошук причин, які пояснюють знайдені закономірності.

Для того щоб спостереження було плідним, необхідно дотримуватися низки умов.

1. Потрібно чітко визначити предмет спостереження, на що буде звернена увага спостерігача, – конкретна речовина, її властивості чи перетворення одних речовин на інші, умови здійснення цих перетворень тощо.

2. Спостерігач повинен знати, навіщо проводить спостереження, тобто. чітко сформулювати мету спостереження.

3. Щоб досягти поставленої мети, можна скласти план спостереження. А для цього краще висунути припущення про те, як відбуватиметься явище, що спостерігається, тобто. висунути гіпотезу. У перекладі з грецької «гіпотеза» ( hypo"thesis) означає "припущення". Гіпотеза то, можливо висунуто й у результаті спостереження, тобто. тоді, коли отримано якийсь результат, який слід пояснити.

Наукове спостереження відрізняється від спостереження у життєвому значенні цього слова. Як правило, наукове спостереження проводиться в строго контрольованих умовах, причому ці умови можна змінювати за бажанням спостерігача. Найчастіше таке спостереження проводиться у спеціальному приміщенні – лабораторії (рис. 6).

Спостереження, яке проводиться у строго контрольованих умовах, називається експериментом.

Слово «експеримент» ( experimentum) має латинське походження і російською мовою перекладається як «досвід», «проба». Експеримент дозволяє підтвердити чи спростувати гіпотезу, що народилася зі спостереження. Так формулюється висновок.

Проведемо невеликий експеримент, за допомогою якого вивчимо будову полум'я.

Засвітіть свічку та уважно розгляньте полум'я. Ви помітите, що воно неоднорідне за кольором. Полум'я має три зони (рис. 7). Темна зона 1 знаходиться у нижній частині полум'я. Це найхолодніша зона в порівнянні з іншими. Темну зону облямовує сама яскрава частинаполум'я 2 . Температура тут вища, ніж у темній зоні, але найвища температура – ​​у верхній частині полум'я 3 .

Щоб переконатись, що різні зони полум'я мають різну температуру, можна провести такий досвід. Помістіть лучинку (або сірник) у полум'я так, щоб вона перетинала всі три зони. Ви побачите, що лучинка сильніше обвуглилася там, де вона потрапила в зони 2 і 3 . Значить, полум'я там гарячіше.

Виникає питання: чи буде полум'я спиртування чи сухого пального мати таку ж будову, як і полум'я свічки? Відповіддю це питання можуть бути два припущення – гіпотези: 1) будова полум'я буде такою самою, як і полум'я свічки, оскільки у основі лежить і той ж процес горіння; 2) будова полум'я буде різним, т.к. воно виникає внаслідок горіння різних речовин. Щоб підтвердити чи спростувати ту чи іншу гіпотезу, звернемося до експерименту – проведемо досвід.

Досліджуємо за допомогою сірника або лучини будову полум'я спиртування (з пристроєм цього нагрівального приладу ви познайомитеся при виконанні практичної роботи) та сухого пального.

Незважаючи на те, що язички полум'я в кожному випадку відрізняються формою, розмірами і навіть забарвленням, всі вони мають однакову будову – ті ж три зони: внутрішню темну (найхолоднішу), середню світну (гарячу) і зовнішню безбарвну (найгарячу).

Отже, висновком із проведеного експерименту може бути твердження про те, що будова будь-якого полум'я однакова. Практичне значення цього висновку полягає в наступному: щоб нагріти в полум'ї який-небудь предмет, його треба вносити в найгарячішу, тобто. у верхню частину полум'я.

Оформляти експерименти прийнято у спеціальному журналі, який називають лабораторним. Для цього підійде звичайний зошит, а ось записи в ньому роблять не зовсім звичайні. Зазначають дату проведення експерименту, його назву, а перебіг досвіду часто оформлюють у вигляді таблиці.

Спробуйте в такий спосіб описати експеримент із вивчення будови полум'я.

Великий Леонардо да Вінчі говорив, що науки, які не народилися з експерименту, цієї основи всіх знань, марні і сповнені оман.

Усі природничі науки – науки експериментальні. А для постановки експерименту часто потрібне спеціальне обладнання. Наприклад, в біології широко використовуються оптичні прилади, які дозволяють у багато разів збільшити зображення об'єкта, що спостерігається: збільшувальне скло, лупа, мікроскоп. Фізики щодо електричних ланцюгіввикористовують прилади для вимірювання напруги, сили струму та електричного опору. Вчені-географи мають спеціальні прилади – від найпростіших (наприклад компас, метеорологічні зонди) до унікальних космічних орбітальних станцій та науково-дослідних судів.

Хіміки у своїх дослідженнях також використовують спеціальне обладнання. Найпростіше з них – це, наприклад, вже знайомий вам нагрівальний прилад спиртування та різний хімічний посуд, у якому проводять і вивчають перетворення речовин, тобто. хімічні реакції(Рис. 8).

Мал. 8. Лабораторний хімічний посуд та обладнання

Справедливо кажуть, що краще один раз побачити, ніж сто разів почути. А ще краще – потримати в руках та навчитися користуватися. Тому ваше перше знайомство з хімічним обладнанням відбудеться під час практичної роботи, яка на вас чекає на наступному уроці.

1. Що таке спостереження? Яких умов необхідно дотримуватись, щоб спостереження було результативним?
2. Чим різняться гіпотеза та висновок?
3. Що таке експеримент?
4. Яка будова має полум'я?
5. Як слід проводити нагрівання?
6. Яке лабораторне обладнання ви застосовували щодо біології та географії?
7. Яке лабораторне обладнання використовується щодо хімії?

Практична робота №1.
Ознайомлення з лабораторним обладнанням.
Правила техніки безпеки

Більшість хімічних дослідів проводять у скляному посуді. Скло прозоре, і ви можете спостерігати, що відбувається з речовинами. У деяких випадках скло замінюють прозорою пластмасою, вона не б'ється, але такий посуд, на відміну від скляного, не можна нагрівати.

Для демонстраційного експерименту часто використовують хімічні склянки (рис. 13). Часто склянки і конічні колби мають спеціальні позначки, з їх допомогою можна приблизно визначити обсяг рідини, що знаходиться в них.

Круглодонні колби (рис. 14) не можна поставити на стіл, їх закріплюють на металевих стійках – штативах (рис. 15) – за допомогою лапок. Лапки, а також металеві кільця кріплять на штативі спеціальними затискачами. У круглодонних колбах зручно отримувати будь-які речовини, наприклад, газоподібні. Для того щоб збирати гази, що утворюються, використовують колбу з відведенням (її називають колбою Вюрца (рис. 16)) або пробірку з газовідвідною трубкою.

Якщо газоподібні речовини, що утворюються, потрібно охолодити, сконденсувати в рідину, використовують скляний холодильник (рис. 17). По його внутрішній трубці рухаються охолоджувані гази, перетворюючись на рідину під дією холодної води, яка тече по «сорочці» холодильника у зворотному напрямку.

Конусні вирви (рис. 18) служать для переливання рідин з однієї судини в іншу, вони також незамінні в процесі фільтрування. Ви, напевно, знаєте, що фільтруванням називають процес відокремлення рідини від частинок твердої речовини.

Посуд із товстими стінками, схожий на глибоку тарілку, називається кристалізатором (рис. 20). Через велику площу поверхні налитого в кристалізатор розчину розчинник швидко випаровується, розчинена речовина виділяється у вигляді кристалів. Нагрівати кристалізатор не можна в жодному разі: його стінки тільки здаються міцними, насправді при нагріванні він обов'язково трісне.

За виконання хімічного експерименту часто доводиться відміряти необхідний обсяг рідини. Найчастіше для цього використовують мірні циліндри (рис. 21).

Крім скляного посуду у шкільній хімічної лабораторіїє посуд порцеляновий. У ступці маточкою (мал. 22) подрібнюють кристалічні речовини. Скляний посуд для цього не підходить: від тиску маточка він відразу розколеться.

Щоб уникнути неприємностей та травм, кожен предмет потрібно використовувати строго за призначенням, знати, як з ним поводитися. Хімічний експеримент буде дійсно безпечним, повчальним і цікавим, якщо дотримуватися запобіжних заходів при роботі з хімічним посудом, реактивами, обладнанням. Ці заходи називаються правилами техніки безпеки.

Кабінет хімії – незвичайний кабінет. Виходить, і вимоги до вас тут особливі. Наприклад, у хімічному кабінеті в жодному разі не можна їсти, оскільки багато речовин, з якими ви працюватимете, отруйні.

Від інших кабінетів хімічна відрізняється тим, що тут є витяжна шафа (рис. 24). Багато речовин мають різкий неприємний запах, їх пара не нешкідлива для здоров'я. З такими речовинами працюють у витяжній шафі, з якої газоподібні речовини потрапляють прямо на вулицю.

Склянку з реактивом потрібно брати так, щоб етикетка опинилась у долоні. Це робиться для того, щоб випадкові патьоки не зіпсували напис.

Деякі хімічні речовини отруйні, є реактиви, що роз'їдають шкіру, багато речовин легко спалахують. Попереджають про це спеціальні знаки на етикетках (рис. 26, див. 7).

Не приступайте до експерименту, якщо точно не знаєте, що і як робити. Працювати треба, суворо дотримуючись інструкції і тільки з тими речовинами, які необхідні для досвіду.

Підготуйте робоче місце, раціонально розмістіть реактиви, посуд, приладдя, щоб не довелося тягнутися через стіл, перекидаючи рукавом колби та пробірки. Не захаращуйте стіл тим, що не буде потрібно для експерименту.

Досліди потрібно проводити тільки в чистому посуді, а значить, після роботи його потрібно ретельно вимити. Заодно вимийте руки.

Усі маніпуляції потрібно проводити над столом.

Щоб визначити запах речовини, не підносити посудину близько до обличчя, а підганяйте рукою повітря від отвору посудини до носа (рис. 27).

Жодні речовини не можна пробувати на смак!

Ніколи не виливайте надлишок реактиву назад у склянку. Використовуйте для цього спеціальну склянку для відходів. Розсипані тверді речовини теж небажано збирати назад, тим паче руками.

Якщо ви ненароком обпіклися, порізалися, розлили реактив на стіл, на руки або на одяг, відразу звертайтеся до вчителя або лаборанта.

Закінчивши експеримент, приведіть робоче місце до ладу.

Практична робота №2.
Спостереження за свічкою, що горить

Здавалося б, що можна написати про такий простий об'єкт спостереження, як свічка, що горить? Проте спостережливість – це здатність бачити, це здатність звертати увагу до деталі, зосередженість, вміння аналізувати, часом навіть звичайна наполегливість. Великий англійський фізик та хімік М.Фарадей писав: «Розгляд фізичних явищ, що відбуваються при горінні свічки, є найширшим шляхом, яким можна підійти до вивчення природознавства».

Мета цієї практичної роботи – навчитися спостерігати та описувати результати спостереження. Вам належить написати невеликий твір-мініатюру про свічку, що горить (рис. 28). Щоб допомогти вам у цьому, пропонуємо кілька питань, на які потрібно надати докладні відповіді.

Опишіть зовнішній виглядсвічки, речовина, з якої вона виготовлена ​​(колір, запах, відчуття на дотик, твердість), гніт.

Засвітіть свічку. Опишіть зовнішній вигляд та будову полум'я. Що відбувається з матеріалом свічки при горінні гніт? Як виглядає гніт у процесі горіння? Чи нагрівається свічка, чи чути звук під час горіння, чи виділяється тепло? Що відбувається з полум'ям, якщо виникає рух повітря?

Як швидко згоряє свічка? Чи змінюється довжина гніт у процесі горіння? Що є рідина біля основи гніт? Що з нею відбувається, коли вона поглинається матеріалом ґноту? А коли її краплі стікають униз свічкою?

Багато хімічних процесів протікають під час нагрівання, проте полум'я свічки цієї мети немає. Тому в другій частині цієї практичної роботи ознайомимося з пристроєм та роботою вже знайомого вам нагрівального приладу – спиртування (рис. 29). Спиртування складається зі скляного резервуару 1 , що заповнюють спиртом не більше ніж на 2/3 обсягу. У спирт занурений гніт 2 , який зроблений з бавовняних ниток. Він утримується в шийці резервуара за допомогою спеціальної трубочки з диском 3 . Запалюють спиртування тільки за допомогою сірників, для цієї мети не можна використовувати іншу палаючу спиртівку, т.к. при цьому може розлитися та спалахнути розлитий спирт. Гніт необхідно рівно обрізати ножицями, інакше він починає обгоряти. Щоб згасити спиртування, не можна дмухати на полум'я, для цієї мети служить скляний ковпачок 4 . Він же оберігає спиртування від швидкого випаровування спирту.