所述本生灯是一个能够通过火焰,这是一种气体的燃烧即通常甲烷或丙烷和丁烷的混合物的产物有效且安全地供给热源的实验室仪器。该仪器本身就是科学和化学的代名词。
它的名称来自德国化学家罗伯特·本森(Robert Bunsen),他与技术员彼得·德萨加(Peter Desaga)一起,根据迈克尔·法拉第(Michael Faraday)已设计的模型对它进行了实施和改进。该打火机小巧轻便,因此几乎可以将其移动到有气瓶和最佳连接的任何地方。
本生灯将烧瓶中的溶液加热。资料来源:Sally V / CC BY-SA(https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
上面是本生灯的作用。请注意,该设置甚至不是实验室的设置。蓝焰加热烧瓶中的内容物以进行化学反应,或简单地使固体更快地溶解。因此,该仪器的主要用途是简单地加热表面,样品或材料。
但是,本生灯还用于多种方法和过程,例如火焰测试,灭菌,蒸馏,燃烧和分解。自中学以来,它一直是学生惊讶和恐惧的原因,后来成为日常使用的工具。
历史
这种标志性打火机的起源可以追溯到1854年,当时是罗伯特·本森(Robert Bunsen)工作的海德堡大学实验室之一。到那时,大学设施已经有了一个更基本的煤气管和打火机的系统,可以用来进行实验。
然而,这些由迈克尔·法拉第(Michael Faraday)设计的打火机产生了非常明亮和“肮脏”的火焰,这意味着它们在接触的表面上沉积了炭渍。这些火焰除了掩盖某些物质在加热时释放的颜色外,还不够热。
因此,Robert Bunsen与德国技术员Peter Desaga一起决定对法拉第打火机进行改进。为此,他们试图使气体燃烧时的空气流动量大于在实验室中自由漫游的空气流动量。这样,本生-德萨加燃烧器诞生了。
从那时起,实验室手头有了打火机,可以得到更热,更“干净”的火焰。同样,由于这种打火机,光谱学的基础或起源得以确立。
本生灯的特征和零件
- 仪器
本生灯的零件图。资料来源:Pearson Scott Foresman /公共领域
上图显示了本生灯的图示。显示了空气和气体的相应入口。
气体从位于同一实验室柜台的气嘴流经橡胶软管的内部,到达打火机的入口。在打火机的下部区域中,就在环形支架上方,有一个阀门或轮子使从打火机喷嘴出来的气流均匀化。
另一方面,空气通过其项圈中的圆形(或矩形)孔进入打火机。随着轴环旋转,更多的空气将流入孔中并与气体混合。这种空气-气体混合物将沿着筒或塔上升,最终通过较轻的喷嘴排出。
整个打火机由轻质金属(例如铝)制成,并且足够小以适合任何架子或抽屉。
-致电
减少
本生灯燃烧器获得的火焰可以根据进入的空气量改变颜色。资料来源:亚瑟·简·菲亚科夫斯基/ CC BY-SA(http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)
通过使用点燃的火柴或火花将热源恰好放置在打火机喷嘴的高度,空气-气体混合物将被点燃并开始燃烧。这样火焰就会出现。但是,这种火焰的视觉和化学特性取决于空气-气体比率。
如果关闭项圈,防止空气通过其孔进入,则将存在一种富含气体的混合物,该混合物几乎不会与周围空气中的氧气一起燃烧。该火焰对应于1(上图),被称为“安全”和“肮脏”火焰,因为它温度最低,并且产生的烟尘也最多。注意它有多亮,还有黄橙色。
该火焰的光度归因于实际上由碳原子组成,吸收热量并散发出光和颜色的烟灰颗粒。进气口越开,该火焰将越大。
众所周知,这种火焰正在还原,因为它提供了碳,作为烟灰颗粒,能够还原某些物质。
氧化剂
当套环旋转时,空气穿过的孔打开,从而增加了所得气态混合物中的空气量。结果,如果混合物的背景和纯度允许,黄色火焰将变得越来越蓝(从2到4),使其看起来透明。
火焰4是实验室中最需要和有用的,因为它是最热的,并且还可以完美地氧化与之接触的样品。因此,已知该火焰被氧化,因为燃烧产物(主要是二氧化碳和水蒸气)不会干扰周围的氧气和要氧化的物质。
功能/用途
加热烧瓶的本生灯。资料来源:Sally V / CC BY-SA(https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
从上一节可以得出结论,火焰是本生灯的最重要元素或特征。实际上,这就是仪器的相应功能或用途,简而言之就是加热表面,材料或样品。
但是,这并不意味着它可以用来加热实验室中的所有物体。首先,材料的熔点必须高于1500ºC,即火焰可以达到的最高温度。否则,它将融化并在工作台上造成灾难。
第二,火焰温度很高,能够点燃任何有机溶剂的蒸气,这会增加火灾隐患。因此,仅应加热沸点高且挥发性低的液体。
因此,水是使用本生灯的理想液体的例子。例如,通常加热包含水溶液的蒸馏瓶,烧杯,烧瓶或罐。
用法示例
燃烧
本生灯的主要用途之一是使样品燃烧。也就是说,以快速放热的方式将其氧化。为此,使用氧化火焰(蓝色且几乎透明),并将样品放置在诸如坩埚之类的容器中。
但是,大多数样品随后被转移到烧瓶中,在烧瓶中可以继续加热数小时(甚至整天)。
热分解
与燃烧一样,使用本生灯可对某些物质进行热分解,例如氯酸盐和硝酸盐。但是,此方法绝对不允许您跟踪分解随时间的进度。
火焰测试
金属离子可以通过火焰测试定性检测。为此,将预先加热的浸在盐酸中的金属丝与样品接触,并使其进入火焰。
释放的颜色有助于识别金属的存在,例如铜(蓝绿色),钾(紫),钠(深黄色),钙(橙红色)等。
材料灭菌
火焰的热量使得它可以用于另一种巧妙的用途:消灭材料表面上的微生物。当处理旨在与健康紧密相关的玻璃或金属(针,移液管,手术刀等)时,这特别有用。
蒸馏法
以前曾说过,水是一种液体,最好用本生灯加热。因此,它被用来加热蒸馏瓶,从而将水煮沸,使其蒸气带有植物物质的某些香精或香料(橙皮,肉桂粉等)。
另一方面,它也可用于蒸馏其他类型的混合物,只要降低火焰强度并且在此过程中不会产生太多蒸汽即可。
沸点的测定
借助Thiele管,油,支撑物和毛细管,可以使用本生灯燃烧器加热管的手柄或其侧臂来确定某些液体的沸点。该实验在普通化学和有机化学教学实验室中非常普遍。
参考文献
- 惠特顿,戴维斯,佩克和斯坦利。(2008)。化学 (第8版)。圣智学习。
- 维基百科。(2020)。本生灯。从以下位置恢复:en.wikipedia.org
- 复利。(2016年3月31日)。化学史:本生灯节。摘自:compoundchem.com
- 妮基·怀曼(Nikki Wyman)。(2015年8月31日)。本生燃烧器:零件,功能和图表。摘自:study.com
- 尼科尔斯·丽莎。(2019年8月18日)。本生灯。化学自由文本。从以下位置恢复:chem.libretexts.org
- 韦恩州立大学。(科幻)。正确使用本生灯。。从以下来源恢复:research.wayne.edu