Kiedy gotujemy jedzenie w naszych domach, używamy spalania gazu do gotowania. Jedną z rzeczy, które możemy zobaczyć w płomieniu powstałym w wyniku spalania tego gazu jest to, że jego kolor jest zwykle bardzo jasnoniebieski. Jednak w większości reakcji spalania, takich jak palenie świecy, płomień jest żółty.
Wtedy pojawia się pytanie:
„Jeśli każdy ogień jest wynikiem reakcji spalania, dlaczego niektóre płomienie mają różne kolory?”
Aby zrozumieć, jak to się dzieje, musimy zrozumieć, czym jest reakcja spalania i jakie substancje są obecne w każdej z wymienionych reakcji.
Reakcja spalania zachodzi, gdy paliwo (materiał utleniający się) jest zużywane przez utleniacz (materiał gazowy zawierający tlen) w celu wytworzenia energii cieplnej (ciepła).
Innym ważnym punktem, który musimy wiedzieć o reakcjach spalania, jest to, że mogą one zachodzić w kompletny lub niekompletny. Jeśli jest wystarczająca ilość tlenu do zużycia paliwa, reakcja zakończy się i wytworzy dwutlenek węgla (CO2) i wody (H2O). W przeciwnym razie spalanie będzie częściowe, niepełne, generując tlenek węgla (CO) i wodę; lub węgiel (C) i woda.
W obu przypadkach, które analizujemy, utleniaczem jest tlen obecny w powietrzu. Paliwa są jednak inne. Gaz do gotowania to w rzeczywistości skroplony gaz ropopochodny (LPG), który jest mieszaniną węglowodorów (alkanów), głównym paliwem jest butan (C4H10). Tak więc gaz do gotowania składa się z cząsteczek alkanów, które mają tylko trzy lub cztery atomy węgla, dlatego do całkowitego spalenia potrzeba niewiele tlenu. Ta reakcja może być wyrażona w następujący sposób:
1C4H10(g) + 13/2 O2(g) → 4 CO2(g) + 5 godzin2O(sol), ∆H < 0
W przypadku świec paliwem do reakcji jest parafina, która składa się z mieszaniny alkanów z atomami węgla, które zakres od 20 do 36. A tym samym, do pełnego przebiegu tej reakcji potrzeba dużo więcej tlenu. Zobacz przykład:
1C24H50(s) + 70/2 O2(g) → 25 CO2(g) + 25 godz2O(sol), ∆H < 0
W powietrzu nie ma wystarczającej ilości tlenu, aby przeprowadzić to całkowite spalanie, więc zachodzi ono niecałkowicie, jak pokazano poniżej:
1C24H50(s) +49/2 O2(g) → 24 CO(sol) + 25 godz2O(sol), ∆H < 0
1C24H50(s) +25/2 O2(g) → 24C(y) + 25 godz2O(sol), ∆H < 0
Reakcje niepełne wytwarzają mniej energii niż całkowite spalanie. Wyjaśnia to różnicę między kolorami płomieni, ponieważ żółty płomień, charakterystyczny dla niepełnego spalania, ma niższą energię. Niebieski płomień charakteryzuje się całkowitym spalaniem o większej energii.
Wyjaśnia to również powstawanie sadzy przez płomień świecy (na zdjęciu poniżej), która jest węglem uważanym za produkt niepełnego spalania.
Ale dlaczego w palniku Bunsena można uzyskać żółty i niebieski płomień, gdy paliwo się nie zmienia?
W przypadku palnika Bunsena osiąga się to poprzez regulację wlotu gazu i powietrza. Jeśli okno zostanie zamknięte, powodując wlot niewielkiej ilości powietrza, uzyskany płomień będzie żółty, ponieważ będzie miał mało tlenu do przeprowadzenia pełnego spalania. Jeśli regulacja mieszanki gaz-powietrze jest odpowiednia, otrzymujemy niebieski płomień.
Zobacz charakterystykę każdego z nich w poniższej tabeli:
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/combustao-chamas-cores-diferentes.htm