BUNSENŮV HOŘÁK: FUNKCE, FUNKCE, PŘÍKLADY POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Bunsen hořák je laboratorní přístroj schopen dodávat tepelného zdroje efektivně a bezpečně přes plamen, který je produktem spalování plynu, který je obvykle metan, nebo směs propanu a butanu. Tento nástroj je sám o sobě synonymem pro vědu a chemii.

Její jméno pochází od německého chemika Roberta Bunsena, který byl spolu s technikem Peterem Desagou zodpovědný za jeho implementaci a zdokonalování na základě modelu, který již navrhl Michael Faraday. Tento zapalovač je malý a lehký, takže se může pohybovat téměř kdekoli, kde je plynový válec a optimální připojení.

Bunsenův hořák zahřívající roztok v baňce. Zdroj: Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Nahoře je Bunsenův hořák v akci. Všimněte si, že nastavení není ani nastavení laboratoře. Modrý plamen zahřívá obsah baňky, aby se vyvinula chemická reakce, nebo jednoduše rozpustil pevnou látku rychleji. Hlavním použitím tohoto nástroje je proto jednoduše zahřát povrch, vzorek nebo materiál.

Bunsenův hořák se však také používá pro širokou škálu metod a procesů, jako je testování plamenem, sterilizace, destilace, spalování a rozklad. Od střední školy je mezi studenty příčinou úžasu a strachu, že se později stane nástrojem rutinního používání.

Dějiny

Původ tohoto ikonického zapalovače sahá až do roku 1854, v jedné z laboratoří univerzity v Heidelbergu, kde pracoval Robert Bunsen. Do té doby již univerzitní zařízení měla systém více základních plynových potrubí a zapalovačů, s nimiž bylo možné provádět experimenty.

Tyto zapalovače, které navrhl Michael Faraday, však generovaly velmi jasné a „špinavé“ plameny, což znamená, že na povrch, kterého se dotkly, nanesly skvrny na uhlí. Tyto plameny, kromě maskování barev, které určité látky uvolňovaly při zahřívání, nebyly dostatečně horké.

Právě proto se Robert Bunsen společně s německým technikem Peterem Desagou rozhodl provést vylepšení ve Faradayových zapalovačích. Aby toho dosáhli, usilovali o to, aby plyn hořel s větším proudem vzduchu, vyšším než to, které volně procházelo laboratoř. Tímto způsobem se zrodil hořák Bunsen-Desaga.

Od té doby mají laboratoře po ruce zapalovač, který umožňuje získat mnohem teplejší a „čistší“ plamen. Rovněž díky tomuto zapalovači byly vytvořeny základy nebo původ spektroskopie.

Funkce a části hořáku Bunsen

- nástroj

Kreslení částí hořáku Bunsen. Zdroj: Pearson Scott Foresman / Public domain

Obrázek nahoře ukazuje ilustraci Bunsenova hořáku. Jsou uvedeny příslušné přívody pro vzduch i plyn.

Plyn protéká vnitřkem gumové hadice z plynového kohoutku, umístěného ve stejném laboratorním počítači, do vstupu zapalovače. Ve spodní oblasti zapalovače, těsně nad prstencovým držákem, je ventil nebo kolo, které vyrovnává tok plynu, který vychází z trysky zapalovače.

Na druhé straně vzduch vstupuje do zapalovače kruhovými (nebo pravoúhlými) otvory v límci. Když se límec otáčí, do otvorů proudí více vzduchu a mísí se s plynem. Tato směs vzduchu a plynu stoupá podél hlavně nebo kolony, aby nakonec vystoupila přes lehčí trysku.

Celý zapalovač je vyroben z lehkého kovu, jako je hliník, a je dostatečně malý, aby se vešel na jakoukoli polici nebo zásuvku.

- Volání

Snižování

Plamen získaný Bunsenovým hořákem se může měnit v barvě v závislosti na množství přiváděného vzduchu. Zdroj: Arthur Jan Fijałkowski / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Umístěním zdroje tepla těsně do výšky zapalovací trysky, buď pomocí zapálené zápalky nebo jiskry, se směs vzduchu a plynu zapálí a začne spalování. Takže se objeví plamen. Vizuální a chemické vlastnosti tohoto plamene však závisí na poměru vzduchu a plynu.

Pokud je límec zavřený, brání vniknutí vzduchu skrz jeho otvory, bude směs bohatá na plyn, která sotva hoří s kyslíkem v okolním vzduchu. Tento plamen odpovídá 1 (horní obrázek) a je známý jako „bezpečný“ a „špinavý“ plamen, protože je nejméně horký a také produkuje nejhojnější saze. Všimněte si, jak je jasný a také jeho žlutooranžové barvy.

Svítivost tohoto plamene je způsobena částicemi sazí, které jsou tvořeny prakticky atomy uhlíku, absorbují teplo a vydávají světlo a barvu. Čím otevřenější je přívod plynu, tím větší bude plamen.

Je známo, že tento plamen se redukuje, protože poskytuje uhlík jako částice sazí, které jsou schopné redukovat některé látky.

Oxidant

Když se límec otáčí, otvory, kterými prochází vzduch, se otevírají, čímž se zvyšuje množství vzduchu ve výsledné plynné směsi. Výsledkem bude, že žlutý plamen bude stále více namodralý (od 2 do 4), do bodu, kdy se může zdát průhledný, pokud to dovolí pozadí a čistota směsi.

Plamen 4 je v laboratoři nejžádanější a nejužitečnější, protože je nejžhavější a může také dokonale oxidovat vzorek, který je s ním v kontaktu. Z tohoto důvodu je známo, že tento plamen oxiduje, protože produkty spalování (v podstatě oxid uhličitý a vodní pára) neinterferují s okolním kyslíkem a látkami, které mají být oxidovány.

Funkce / použití

Bunsenův hořák zahřívá baňku. Zdroj: Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Z předchozí části lze vyvodit, že plamen je nejdůležitějším prvkem nebo charakteristikou Bunsenova hořáku. Ve skutečnosti to definuje příslušné funkce nebo použití tohoto nástroje, které zkrátka nejsou ničím jiným než zahříváním povrchu, materiálu nebo vzorku.

To však neznamená, že může být použito k zahřívání všeho v laboratoři. Nejprve musí být teplota tání materiálu nad 1500 ° C, což je maximální teplota, při které může plamen dosáhnout. Jinak se roztaví a způsobí katastrofu na pracovním stole.

Za druhé, teplota plamene je tak vysoká, že je schopna zapálit páry jakéhokoli organického rozpouštědla, což by zvýšilo nebezpečí požáru. Proto by se měly ohřívat pouze kapaliny s vysokou teplotou varu a nízkou těkavostí.

Z tohoto důvodu je voda příkladem ideální kapaliny pro ohřev pomocí Bunsenova hořáku. Například je běžné ohřívat destilační láhve, kádinky, baňky nebo hrnce, které obsahují vodné roztoky.

Příklady použití

Spalování

Jedním z hlavních způsobů použití Bunsenova hořáku je vystavení vzorku spalování; to znamená, že se oxiduje rychlým a exotermním způsobem. K tomu se použije oxidační plamen (modrý a téměř průhledný) a vzorek se umístí do nádoby, jako je kelímek.

Většina vzorků se však následně převede do baňky, kde může pokračovat v zahřívání po dobu několika hodin (i celý den).

Tepelný rozklad

Stejně jako při spalování lze pomocí Bunsenova hořáku provést tepelný rozklad určitých látek, jako jsou chlorečnany a dusičnany. Tato metoda však absolutně neumožňuje sledovat průběh rozkladu v čase.

Plamenový test

Kovové ionty lze kvalitativně detekovat testováním plamenem. Za tímto účelem se předem zahřátý drát ponořený do kyseliny chlorovodíkové uvede do kontaktu se vzorkem a přivede se do plamene.

Uvolněné barvy pomáhají identifikovat přítomnost kovů, jako je měď (modrozelená), draslík (fialová), sodík (tmavě žlutá), vápník (oranžová-červená) atd.

Sterilizace materiálů

Teplo plamene je takové, že může být použito pro jiné geniální použití: zničit mikroorganismy na povrchu materiálů. To je zvláště užitečné při zacházení se sklem nebo kovy, které jsou určeny pro účely úzce související se zdravím (jehly, pipety, skalpel atd.).

Destilace

Dříve bylo řečeno, že voda je jednou z kapalin, která se s výhodou zahřívá Bunsenovým hořákem. Z tohoto důvodu se používá k ohřevu destilačních lahví, a tím se vaří voda, takže její páry nesou některé esence nebo vůně rostlinné hmoty (pomerančové kůry, skořicový prášek atd.).

Na druhé straně může být také použit k destilaci jiných typů směsí, pokud je intenzita plamene zmírněna a během procesu se nevytváří příliš mnoho par.

Stanovení bodu varu

Pomocí trubice Thiele, oleje, podpěry a kapiláry se body varu určitých kapalin stanoví pomocí Bunsenova hořáku pro zahřátí držadla trubky nebo jeho bočního ramene. Tento experiment je docela běžný ve výuce laboratoří obecné chemie a organické chemie.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
2. Wikipedia. (2020). Bunsenův hořák. Obnoveno z: en.wikipedia.org
3. Složený úrok. (2016, 31. března). Historie chemie: Bunsen Burner Day. Obnoveno z: Compoundchem.com
4. Nikki Wyman. (2015, 31. srpna). Bunsen Burner: Parts, Function & Diagram. Obnoveno z: study.com
5. Nichols Lisa. (18. srpna 2019). Bunsen Burners. Chemie Libretexts. Obnoveno z: chem.libretexts.org
6. Wayne státní univerzita. (sf). Správné použití Bunsenova hořáku.. Obnoveno z: research.wayne.edu