ИЗУЧЕНИЕ ЦВЕТА ПЛАМЕНИ ПРИ СГОРАНИИ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Еще с незапамятных времен ученые пытались узнать, какие вещества сгорают в зависимости от цвета пламени. Данная тема актуальна, так как различные цвета огня можно применять в качестве сигнальных огней и в промышленности.

Целью настоящей статьи является изучение цвета пламени при сгорании разных веществ. Задачи: узнать, что такое бунзеновская горелка, понять, какой цвет дает тот или иной металл выяснить, горение каких химических веществ способно образовывать цветное пламя и где оно применяется.

Цветовая гамма огня очень разнообразна. С давних времен древние ученые, проводя многочисленные опыты, пытались выяснить, от чего зависит цвет пламени. После долгих испытаний, они выяснили, что цвет огня определяется составом сгорающих веществ, а также температурой пламени.

Из-за высокой температуры атомы перескакивают в более высокое энергетическое состояние на некоторое время. При возвращении в исходное состояние, атомы излучают свет с определенной длиной волны, которая соответствует структуре электронных оболочек данного элемента. Иначе говоря, из-за  воздействия высокой температуры происходит освобождение атомов химических веществ, и пламя приобретает тот или иной оттенок [5].

Как было сказано ранее, цвет пламени может изменяться в зависимости от химических примесей, которые содержатся в сгораемом веществе. В настоящее время для исследования минералов и определения их состава используется бунзеновская горелка, изобретенная Робертом Бунзеном в 1857 году. Горелка Бунзена - это газовая горелка, имеющая инжектор, установленный в металлической трубке с отверстиями для поступления воздуха, которая закреплена на подставке с боковым вводом для подачи газа [1]. Она дает ровный бесцветный цвет пламени, который  не мешает ходу эксперимента. Бунзен также придумал метод, позволяющий определить состав вещества по оттенку пламени - с помощью проволоки из платины он помещал в огонь горелки разные элементы. Однако недостатком этого метода являлось то, что вещества в чистом виде встретить в природе можно крайне редко. В них в большом количестве содержатся различные примеси, которые меняют окраску пламени.

Каждое определенное вещество испускает различное количество света, благодаря которому виден определенный цвет пламени для каждого вещества. В таблице 1 представлен цвет пламени при сгорании металлов [2]. Отсюда видно, что, например, минерал, содержащий в составе литий, при сгорании будет иметь малиновый цвет.

Таблица 1.

Цвет пламени при горении соединений, содержащих металлы

В настоящее время цветные огни используются для изготовления фейерверочных изделий, сигнальных средств оборонного и народнохозяйственного назначения. Для создания разных цветов свечения пламени применяются соли различных металлов. Благодаря алюминию огни фейерверков становятся белыми и серебряными. Барий окрашивает их в зеленый цвет. Карбонат лития он придает искре красный цвет. При горении магний вспыхивает ярко белым, благодаря чему служит для генерирования белых искр, а также как и сурьма, придает фейерверкам особый блеск [4]. Также известно применение окрашивания пламени в сигнальных огнях, которые предназначены для подачи сигналов днем или ночью. Чаще всего употребляют трехцветная сигнализация с применением красного, желтого и зеленого огней. Для получения такого пламени чаще всего используют натрий, литий, таллий и индий [7]. В военных целях цветной огонь используют в трассирующих снарядах. В их состав входят нитрат стронция, пероксид магния и стронция, поливинилхлорид, резинат кальция, пероксид бария, оксамид, стеарат цинка и другое [8].

В военных целях также используется цветной дым. Обычно применяются такие цвета, как красный, синий, желтый и зеленый. В особых случаях применяется черный дым, заменяя один из перечисленных до этого цветов. Для получения красного дыма используют жирооранж и диэтил-мета-аминофенолфталеингидрохлорид. Чтобы получить желтый дым необходимы аминоазотолуол и бензолазодиметиланилин, а для синего дыма - хинизарин синий и антрахинон виолет.

Однако использование некоторых металлов является очень затратным делом. Например, рубидий, окрашивающий в красно-фиолетовый цвет и цезий, дающий розово-фиолетовый цвет, не могут быть использованы в массовом производстве из-за их высокой стоимости, поэтому они употребляются крайне редко. Также некоторые соли могут быть опасны для здоровья. Так, например, дым сульфида сурьмы токсичен и является возможным канцерогеном, соли свинца крайне токсичны для нервной системы, почек и кишечника [3].

Подводя итоги, я узнала, что горелка Бунзена - это газовая горелка, имеющая инжектор и дающая бесцветный цвет пламени, который  не мешает ходу эксперимента. Цвет огня можно определить по температуре пламени и по тому, какие вещества в нем сгорают. Цветные огни в настоящее время применяются как в мирных, так и в военных целях.

Список литературы:

1. Горелка Бунзена – Machinepedia [Электронный ресурс]. - URL: http://machinepedia.org/index.php/Горелка_Бунзена (дата обращения 14.01.2019).
2. Из чего делают салюты и фейерверки [Электронный ресурс]. - URL: http://v-nayke.ru/?p=8572 (дата обращения 14.01.2019).
3. Как петарды и фейерверки вредят здоровью [Электронный ресурс]. - URL: https://rusplt.ru/health/pirotehnika-massovogo-porajeniya-14795.html (дата обращения 14.01.2019).
4. Коленко Е. А. Технология лабораторного эксперимента: Справочник. -СПб.: Политехника, 1994. С. 736.
5. От чего зависит цвет огня..?! [Электронный ресурс]. - https://pikabu.ru/story/ot_chego_zavisit_tsvet_ognya_4256077 (дата обращения 14.01.2019).
6. От чего зависит цвет пламени? [Электронный ресурс]. -  http://mfina.ru/ot-chego-zavisit-cvet-plameni/ (дата обращения 14.01.2019).
7. Составы сигнальных (цветных) огней [Электронный ресурс]. - URL: https://zdamsam.ru/b50524.html (дата обращения 14.01.2019).
8. Справочник химика 21 [Электронный ресурс]. - URL: http://chem21.info/info/85808/ (дата обращения 14.01.2019).