Что представляет из себя парафин, его свойства
Парафин состоит из смеси нескольких предельных углеводородов метанового 
Парафины бывают твердые и жидкие, молекулы почти не имеют ответвлений. Химически инертны, плавятся при температуре до 27 градусов С (жидкие) и 50-70 градусов С (твердые). Точного значения нет, т.к. парафин — это смесь нескольких соединений.
Высокоочищенный, медицинский, технически очищенный парафин — это белая твердая масса без запаха, жирная на ощупь, плавится при температуре не ниже 50 °С (у спичечного парафина t плавления может быть снижена до 42 °С), жидкая в расплавленном виде. Содержание масла стандартизировано и должно составлять не более 0,6-2,3%, в зависимости от марки (у спичечного допускается до 5%). Плохо очищенный парафин может быть желтоватым и даже бурым, на свету он темнеет.
Церезины — это соединения с молекулами большой массы, с большим количеством боковых цепочек. Соединения имеют мелкокристаллическое строение, более густые и вязкие, чем парафины, плавятся при температуре 65-88 градусов. 
Очищенный парафин при нормальных условиях химически инертен, но при нагревании его активность растет. При реакции окисления кислородом получаются синтетические высшие жирные кислоты и спирты, которые в косметологии часто используются вместо натуральных продуктов, получаемых из жиров и масел растительного и животного происхождения.
Парафины не водорастворимы и не растворяются в этиловом спирте, а вот в большинстве других органических растворителей, а также в минеральных маслах они растворяются хорошо. Пожароопасны, горят при температуре более 160°С.
В начале
Первые попытки понять механизм горения связаны с именами англичанина Роберта Бойля, француза Антуана Лорана Лавуазье и русского Михаила Васильевича Ломоносова. Оказалось, что при горении вещество никуда не «исчезает», как наивно полагали когда-то, а превращается в другие вещества, в основном газообразные и потому невидимые.
Лавуазье в 1774 году впервые показал, что при горении из воздуха уходит примерно пятая его часть. В течение XIX века ученые подробно исследовали физические и химические процессы, сопровождающие горение. Необходимость таких работ была вызвана прежде всего пожарами и взрывами в шахтах.
Но только в последней четверти ХХ века были выявлены основные химические реакции, сопровождающие горение, и по сей день в химии пламени осталось немало темных пятен. Их исследуют самыми современными методами во многих лабораториях. У этих исследований несколько целей.
С одной стороны, надо оптимизировать процессы горения в топках ТЭЦ и в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, предотвратить взрывное горение (детонацию) при сжатии в цилиндре автомобиля воздушно-бензиновой смеси. С другой стороны, необходимо уменьшить количество вредных веществ, образующихся в процессе горения, и одновременно — искать более эффективные средства тушения огня.
Существуют два вида пламени. Топливо и окислитель (чаще всего кислород) могут принудительно или самопроизвольно подводиться к зоне горения порознь и смешиваться уже в пламени. А могут смешиваться заранее — такие смеси способны гореть или даже взрываться в отсутствие воздуха, как, например, пороха, пиротехнические смеси для фейерверков, ракетные топлива.
Горение может происходить как с участием кислорода, поступающего в зону горения с воздухом, так и при помощи кислорода, заключенного в веществе-окислителе. Одно из таких веществ — бертолетова соль (хлорат калия KClO3); это вещество легко отдает кислород.
Сильный окислитель — азотная кислота HNO3: в чистом виде она воспламеняет многие органические вещества. Нитраты, соли азотной кислоты (например, в виде удобрения — калийной или аммиачной селитры), легко воспламеняются, если смешаны с горючими веществами.
Еще один мощный окислитель, тетраоксид азота N2O4 — компонент ракетных топлив. Кислород могут заменить и такие сильные окислители, как, например, хлор, в котором горят многие вещества, или фтор. Чистый фтор — один из самых сильных окислителей, в его струе горит вода.
Что надо для начала
Чтобы началось горение, нужно выполнить ряд условий. Прежде всего, температура горючего вещества должна превышать некое предельное значение, которое называется температурой воспламенения. Знаменитый роман Рэя Брэдбери «451 градус по Фаренгейту» назван так потому, что примерно при этой температуре (233°C) загорается бумага.
Температура пламени зависит от природы горючего вещества и от условий горения. Так, температура в пламени метана на воздухе достигает 1900°C, а при горении в кислороде — 2700°C. Еще более горячее пламя дают при сгорании в чистом кислороде водород (2800°C)
и ацетилен (3000°C). Недаром пламя ацетиленовой горелки легко режет почти любой металл. Самую же высокую температуру, около 5000°C (она зафиксирована в Книге рекордов Гиннесса), дает при сгорании в кислороде легкокипящая жидкость — субнитрид углерода С4N2 (это вещество имеет строение дицианоацетилена NC–C=C–CN).
А по некоторым сведениям, при горении его в атмосфере озона температура может доходить до 5700°C. Если же эту жидкость поджечь на воздухе, она сгорит красным коптящим пламенем с зелено-фиолетовой каймой. С другой стороны, известны и холодные пламена.
Так, например, горят при низких давлениях пары фосфора. Сравнительно холодное пламя получается и при окислении в определенных условиях сероуглерода и легких углеводородов; например, пропан дает холодное пламя при пониженном давлении и температуре от 260–320°C.
Только в последней четверти ХХ века стал проясняться механизм процессов, происходящих в пламени многих горючих веществ. Механизм этот очень сложен. Исходные молекулы обычно слишком велики, чтобы, реагируя с кислородом, непосредственно превратиться в продукты реакции.
Так, например, горение октана, одного из компонентов бензина, выражается уравнением 2С8Н18 25О2 = 16СО2 18Н2О. Однако все 8 атомов углерода и 18 атомов водорода в молекуле октана никак не могут одновременно соединиться с 50 атомами кислорода: для этого должно разорваться множество химических связей и образоваться множество новых.
Реакция горения происходит многостадийно — так, чтобы на каждой стадии разрывалось и образовывалось лишь небольшое число химических связей, и процесс состоит из множества последовательно протекающих элементарных реакций, совокупность которых и представляется наблюдателю как пламя.
Внутри пламени
Оптическое зондирование разных участков пламени с помощью лазеров позволило установить качественный и количественный состав присутствующих там активных частиц — осколков молекул горючего вещества. Оказалось, что даже в простой с виду реакции горения водорода в кислороде 2Н2 О2 = 2Н2О происходит более 20 элементарных реакций с участием молекул О2, Н2, О3, Н2О2, Н2О, активных частиц Н, О, ОН, НО2.
Вот, например, что написал об этой реакции английский химик Кеннет Бэйли в 1937 году: «Уравнение реакции соединения водорода с кислородом — первое уравнение, с которым знакомится большинство начинающих изучать химию. Реакция эта кажется им очень простой.
Но даже профессиональные химики бывают несколько поражены, увидев книгу в сотню страниц под названием «Реакция кислорода с водородом», опубликованную Хиншельвудом и Уильямсоном в 1934 году». К этому можно добавить, что в 1948 году была опубликована значительно большая по объему монография А. Б. Налбандяна и В. В. Воеводского под названием «Механизм окисления и горения водорода».
Современные методы исследования позволили изучить отдельные стадии подобных процессов, измерить скорость, с которой различные активные частицы реагируют друг с другом и со стабильными молекулами при разных температурах. Зная механизм отдельных стадий процесса, можно «собрать» и весь процесс, то есть смоделировать пламя.
Сложность такого моделирования заключается не только в изучении всего комплекса элементарных химических реакций, но и в необходимости учитывать процессы диффузии частиц, теплопереноса и конвекционных потоков в пламени (именно последние устраивают завораживающую игру языков горящего костра).
Откуда все берется
Основное топливо современной промышленности — углеводороды, начиная от простейшего, метана, и кончая тяжелыми углеводородами, которые содержатся в мазуте. Пламя даже простейшего углеводорода — метана может включать до ста элементарных реакций. При этом далеко не все из них изучены достаточно подробно.
Когда горят тяжелые углеводороды, например те, что содержатся в парафине, их молекулы не могут достичь зоны горения, оставаясь целыми. Еще на подходе к пламени они из-за высокой температуры расщепляются на осколки. При этом от молекул обычно отщепляются группы, содержащие два атома углерода, например С8Н18 → С2Н5 С6Н13.
Активные частицы с нечетным числом атомов углерода могут отщеплять атомы водорода, образуя соединения с двойными С=С и тройными С≡С связями. Было обнаружено, что в пламени такие соединения могут вступать в реакции, которые не были ранее известны химикам, поскольку вне пламени они не идут, например С2Н2 О → СН2 СО, СН2 О2 → СО2 Н Н.
Постепенная потеря водорода исходными молекулами приводит к увеличению в них доли углерода, пока не образуются частицы С2Н2, С2Н, С2. Зона сине-голубого пламени обусловлена свечением в этой зоне возбужденных частиц С2 и СН.
Если доступ кислорода в зону горения ограничен, то эти частицы не окисляются, а собираются в агрегаты — полимеризуются по схеме С2Н С2Н2 → С4Н2 Н, С2Н С4Н2 → С6Н2 Н и т. д.
В результате образуются частицы сажи, состоящие почти исключительно из атомов углерода. Они имеют форму крошечных шариков диаметром до 0,1 микрометра, которые содержат примерно миллион атомов углерода. Такие частицы при высокой температуре дают хорошо светящееся пламя желтого цвета.
В верхней части пламени свечи эти частицы сгорают, поэтому свеча не дымит. Если же происходит дальнейшее слипание этих аэрозольных частиц, то образуются более крупные частицы сажи. В результате пламя (например, горящей резины) дает черный дым. Такой дым появляется, если в исходном топливе повышена доля углерода относительно водорода.
Примером могут служить скипидар — смесь углеводородов состава С10Н16 (CnH2n–4), бензол С6Н6 (CnH2n–6), другие горючие жидкости с недостатком водорода — все они при горении коптят.
Коптящее и ярко светящее пламя дает горящий на воздухе ацетилен С2Н2 (CnH2n–2); когда-то такое пламя использовали в ацетиленовых фонарях, установленных на велосипедах и автомобилях, в шахтерских лампах. И наоборот: углеводороды с высоким содержанием водорода — метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н10 (общая формула CnH2n 2) — горят при достаточном доступе воздуха почти бесцветным пламенем.
Смесь пропана и бутана в виде жидкости под небольшим давлением находится в зажигалках, а также в баллонах, которые используют дачники и туристы; такие же баллоны установлены в автомобилях, работающих на газе. Сравнительно недавно было обнаружено, что в копоти часто присутствуют шарообразные молекулы, состоящие из 60 атомов углерода; их назвали фуллеренами, а открытие этой новой формы углерода было ознаменовано присуждением в 1996 году Нобелевской премии по химии.
Применение парафина и его производных
Большая часть парафинов получается из нефти с содержанием парафина более 2%. Небольшая часть, около 10%, получается из озокерита, перегонкой древесной смолы, торфа, бурого угля, битумных сланцев, сухой перегонкой дерева, а также химической реакцией восстановления СО водородом (чистый синтетический парафин).
Парафины используют:
• для аппретирования тканей; 
• в ядерной физике;
• для пропитки бумаги;
• в спичечном производстве;
• для получения синтетических жиров для парфюмерии и косметической промышленности;
• в качестве покрытия против коррозии;
• для получения ПАВ — поверхностно-активных веществ;
• как добавку в смазочные масла;
• для изготовления свечей;
• для получения вазелина;
• для парафинотерапии в медицине и косметологии;
• в качестве пищевой добавки Е905с, для покрытия фруктов, сыров и продуктовой упаковки;
• в радиоэлектронике и электротехнике в качестве изолирующего материала;
• в составе смазок для лыж и сноубордов.
Нужен хороший, с выгодными ценами, широким ассортиментом и отличным сервисом магазин химических реактивов в Москве и Московской области? Вы его нашли, это Prime Chemicals Group, в котором вы можете купить парафин и многие другие химреактивы, а также всю необходимую лабораторную посуду, различное оборудование и приборы.
Урок-практикум "горение свечи"
Форма проведения урока: исследование с
элементами межпредметной интеграции.
Нельзя кого-либо изменить,
передавая ему готовый опыт.
Можно лишь создать атмосферу, способствующую
развитию человека.
К.Роджерс
Цель урока: посмотреть на пламя свечи
и на саму свечу глазами исследователя.
Задачи урока:
— Начать формирование важнейшего метода
познания химических явлений – наблюдения и
умения описывать его;
— Показать в ходе практической работы
существенные отличия физических и химических
реакций;
— Актуализировать опорные знания о процессе
горения с учетом материала, усвоенного на уроках
других учебных дисциплин;
— Проиллюстрировать зависимость реакции
горения свечи от условий проведения реакции;
— Начать формирование простейших приемов
проведения качественных реакций по обнаружению
продуктов горения свечи;
— Развивать познавательную активность,
наблюдательность, расширять кругозор в области
естественнонаучного и художественно-
эстетического познания действительности.
Этапы урока:
I Организационный момент. Вступительное
слово учителя.
Свеча? — традиционное приспособление для
освещения, представляющее собой чаще всего
цилиндр из твердого горючего материала (воск,
стеарин, парафин) служащий своего рода
резервуаром твёрдого топлива, подводимого в
расплавленном виде к пламени фитилём. Предки
свечи — светильники; чаши, наполненные
растительным маслом или легкоплавким жиром, с
фитилем или просто щепочкой для подъёма горючего
в зону горения. Некоторые народы использовали в
качестве примитивных светильников фитили,
вставленные в необработанный жир (даже тушку)
животных, птиц или рыб. Первые восковые свечи
появились в Средневековье. Свечи долгое время
были очень дороги. Чтобы осветить большое
помещение, требовались сотни свечей, они чадили,
черня потолки и стены. Свечи прошли огромный путь
с момента их создания. Люди изменили их
предназначение и сегодня у человека есть другие
источники света в домах. Но, тем не менее, сегодня
свечи символизируют праздник, помогают создать
романтическую обстановку в доме, успокаивают
человека, и являются неотъемлемой частью декора
наших жилищ, принося с собой в дом комфорт и уют.
Свечку можно изготовить из свиного или говяжьего
жира, масел, пчелиного воска, китового жира,
парафина, который получают из нефти. Сегодня
легче всего встретить свечи, изготовленные из
парафина. С ними мы сегодня и будем проводить
опыты.
II Актуализация знаний учащихся.
Инструктаж. Правила по технике
безопасности
Беседа:
Зажгите свечу. Вы увидите, как начинает таять
парафин около фитиля, образуя круглую лужицу.
Какой процесс здесь имеет место? Что происходит,
когда горит свеча? Ведь парафин просто плавится.
Но откуда тогда тепло и свет?
— Что происходит, когда горит электрическая
лампочка?
Ответы учеников.
Учитель:
Когда парафин просто плавится, нет ни тепла, ни
света. Большая часть парафина сгорает,
превращаясь в углекислый газ и водяной пар. Из-за
этого и появляется тепло и свет. А от тепла часть
парафина плавится, ведь он боится горячего. Когда
свеча сгорит, парафина останется меньше, чем было
вначале. Но когда горит электрическая лампочка,
тоже выделяется тепло и свет, а лампочка не
становится меньше? Горение лампочки – это не
химическое, а физическое явление. Она горит не
сама по себе, а превращает в свет и тепло энергию
электричества. Как только электричество
отключаешь, лампочка гаснет. А свечу стоит лишь
зажечь, дальше она горит сама.
А теперь наша задача посмотреть на пламя свечи
и на саму свечу глазами исследователя.
III Изучение нового материала.
Опыт “Строение свечи”
Опыт “Изучение физических и химических
процессов, происходящих при горении свечи”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| 1.Зажгли свечу. | 1.Горение свечи. Если поднести ладони к пламени чувствуется тепло. | 1.Свеча — источник тепла, т.к. процесс сгорания газообразного парафина является экзотермическим. |
| 2.Изучили последовательность процесса горения свечи. Наблюдали фазовые превращения, которые происходят со свечой. | 2. Парафин начинает таять около фитиля и из твердого состояния переходит в жидкое состояние, образуя круглую лужицу. | 2. При горении свечи наблюдаются фазовые превращения парафина (физические явления), осмотическое явление, химические превращения. |
| 3. Вели наблюдение за хлопчатобумажным фитилем, выяснили его роль при горении свечи.  | 3. Свеча не горит вдоль всего фитиля. Жидкий парафин смачивает фитиль, обеспечивая его горение. Сам парафин не горит. Хлопчатобумажный фитиль перестает гореть на том уровне, где появляется жидкий парафин. | 3. Роль жидкого парафина – не дать фитилю сгореть быстро, способствовать его долгому горению. Жидкий парафин возле огня испаряется, освобождая углерод, пар которого поддерживает горение. При достаточном количестве воздуха возле пламени оно горит ясно. Растопленный парафин гасит пламя, поэтому свеча не горит вдоль всего фитиля. |
Опыт “Изучение строения пламени свечи.
Обнаружение продуктов горения в пламени.
Наблюдение за неоднородностью пламени”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| 1.Зажгли свечу, поставленную в подсвечник. Дали ей хорошо разгореться.
| Пламя свечи имеет продолговатую форму. В разных частях пламени наблюдается разный цвет. В | Явление конвенции, теплового расширения, закона Архимеда для газов, а также закон всемирного тяготения с силами тяжести заставляют приобрести характерную конусовидную форму пламени. Восходящий ток воздуха придает |
| 2. Взяли тоненькую длинную щепку, которую держим горизонтально и медленно проводим ее сквозь самую широкую часть пламени, не позволяя ей загореться и сильно задымиться. | На щепке остается след, оставленный пламенем. Над его внешними краями копоти больше, над серединой больше. | Часть пламени, которая непосредственно прилегает к фитилю, состоит из тяжелого пара парафина – кажется, что она сине – фиолетового цвета. Это самая холодная часть пламени. Вторую, Третий, внешний слой содержит больше всего |
| 3. Взяли кусок белого плотного картона, держим его горизонтально в руке, быстро опускаем его сверху на пламя горящей свечи. | На верхней стороне картона появляется опалина от пламени. | На картоне образовалась кольцевидная опалина, т.к. центральная часть пламени является недостаточно горячей, чтобы обуглить картон. Пламя имеет разные температурные участки. |
| 4. В пламя свечи внесли стеклянную палочку. | Пламя свечи имеет желтовато оранжевый цвет и светится. На поверхности стеклянной | Светящийся характер пламени обусловлен степенью расходования кислорода и полнотой сгорания парафина, конденсацией углерода и свечением его раскалившихся частиц. Копоть |
| 5. Сухую пробирку закрепили в держателе, перевернули вверх дном и держали над пламенем спиртовки. | Стенки пробирки запотели. На стенках пробирки образуются капельки воды. | Вода – продукт сгорания свечи. |
Опыт “Изучение зависимости высоты
пламени свечи от длины фитиля”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| 1.Зажгли свечу. | Фитиль свечи загорается, пламя свечи – высокое. | Жидкий парафин смачивает фитиль, обеспечивая его горение. Сам парафин не горит. Роль жидкого парафина – не дать фитилю сгореть быстро, способствовать его долгому горению. Жидкий парафин возле огня испаряется, освобождая углерод, пар которого поддерживает горение. При достаточном количестве воздуха возле пламени оно горит ясно. |
| 2. Подрезали часть подгоревшего фитиля | Размеры пламени изменились, оно уменьшилось в размерах. Пламя опускается вниз по фитилю до расплавленного парафина и меркнет. В верхней части оно горит дольше. Часть парафина, более близкая к фитилю, от тепла плавится. | Капли жидкого парафина притягиваются друг к другу слабее, чем к фитилю, и легко втягиваются в мельчайшие щели между нитками. Такое свойство вещества называется капиллярностью. |
Опыт “Доказательство горения свечи в
кислороде воздуха”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| 1. Посреди тарелки поставили горящую свечку (тоненькую, небольшую, прикрепленную при помощи пластилина) В тарелку долили | Вода начинает забираться под стакан Свечка | Свеча горит, пока в стакане есть кислород. По мере расходования кислорода, свеча гаснет. За счет вакуума, который там образовался, вода поднимается вверх. Горение – это сложный |
Опыт “Влияние воздуха на горение свечи.
Наблюдение за пламенем горящей свечи”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| Поднесли зажженную свечу к приоткрытой двери. 1. Поставили свечку на пол. 2. Осторожно встали на табуретку возле приоткрытой двери, держим зажженную свечу в верхней части двери. | 1.Пламя отклоняется в сторону комнаты. 2. Пламя отклоняется в сторону коридора. | Теплый воздух наверху вытекает из комнаты, тогда как внизу холодный поток направлен внутрь нее. |
| 3.Опрокинули свечку так, чтобы горючее стекало на фитиль. | Свечка погаснет | Пламя не успело нагреть горючее настолько, чтобы оно могло гореть, как это происходит наверху, где горючее поступает в фитиль в небольшом количестве и подвергается полному воздействию пламени. |
Опыт “Изучение дыма погасшей свечи”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| 1.Аккуратно затушили свечу. | 1.Появляется запах задутой свечки. От фитиля поднимается дымок. | 1.Дым – это твердые частицы. Задувая пламя, мы заставляем остыть газообразный парафин |
| 2.Подожгли ленту дыма | 2. По струе дыма пламя перескакивает на фитиль | 2. Горящая лента дыма доказывает, что мы имеем дело с еще неостывшим парафином. |
Опыт “Качественная реакция по
обнаружению продуктов горения свечи”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| 1.В стакан налили известковую воду. Огарок | Известковую воду можно приготовить следующим образом: надо взять немного негашеной извести, разболтать ее в воде и процедить сквозь промокательную бумагу. Если раствор получится мутный, необходимо процедить его еще раз, чтобы он был совсем прозрачный. | |
| 2. Зажгли огарок свечи и опустили его осторожно на дно пустого стакана. Вытащили | Огарок некоторое время горит, а затем гаснет. Огарок сразу же гаснет | В стакане находится газ без цвета и запаха, который не поддерживает горения и мешает свече гореть. Это — углекислый газ — СО2.. |
| 3. Добавили в стакан известковой воды. | Вода в стакане становится мутной. | При горении свечи образуется углекислый газ. Углекислый газ делает известковую воду мутной. |
IV Закрепление изученного материала.
Фронтальный опрос:
— Перечислите последовательность процессов
горения свечи.
— Какие фазовые превращения наблюдаются при
горении свечи?
— Что является горючим материалом свечи?
— Для чего нужен хлопчатобумажный фитиль?
— Какое явление позволяет поднимать жидкий
парафин на некоторую высоту?
— Где самая горячая часть пламени?
— Почему происходит уменьшение длины свечи?
— Почему пламя свечи не гаснет, хотя при горении
образуются вещества, не поддерживающие горения?
— Почему свеча гаснет, когда мы на нее дуем?
— Какие условия необходимы для более
длительного и качественного горения свечи?
— Как можно погасить свечу? На каких свойствах
основаны эти способы?
— Что является качественной реакцией на
углекислый газ?
Учитель:
Рассмотрение строения и горения свечи
убедительно иллюстрирует сложность окружающих
нас самых тривиальных бытовых предметов,
свидетельствует о том, насколько неразрывны
такие науки как химия и физика Свеча – настолько
интересный объект изучения, что считать тему
исчерпанной никак нельзя.
В заключение нашего урока хочу вам пожелать,
чтобы вы, как и свеча, излучали свет и тепло для
окружающих, и чтобы вы были красивыми, яркими,
нужными, как пламя свечи, о котором мы с вами
сегодня говорили.
V Домашнее задание.
1. Задание для желающих осуществить дома
исследовательскую работу:
Возьмите для опыта любую вещь, где есть
застежка – молния. Несколько раз откройте и
закройте застежку молнии. Запомните свои
наблюдения. Натрите парафиновой свечкой
застежку молнии, например, на спортивной кофте.
(Не забудьте спросить разрешения у мамы, когда
будете брать кофту для опыта). Изменилось ли
движение застежки молнии?
Ответьте на вопрос: “Зачем иногда натирают
застежки молнии свечкой?”
(Вещества, из которых делают столбик свечки
(стеарин, парафин), являются хорошей смазкой,
которая уменьшает трение между звеньями
застежки.)
2. Задание для желающих осуществить дома
исследовательскую работу.
Возьмите 3 свечи разные по составу, сделанные из
парафина, воска, стеарина. Свечи можно купить в
магазине, а можно сделать самим. (Попросите маму
или папу наблюдать с вами за прохождением опыта).
Дождитесь сумерек, установите свечки недалеко
друг от друга и подожгите их. Заполните таблицу,
по мере наблюдения за горящими свечами.
| Задания | Восковая свеча | Парафиновая свеча | Стеариновая свеча |
| Опишите внешний вид свечи | |||
| Опишите пламя свечи | |||
| Время горения свечи | |||
| Наличие запаха при горении свечи |
Использованная литература.
1. Фарадей М.., История свечи, М., Наука, 1980.
Цепные реакции
Основы теории горения и распространения пламени были заложены в конце 20-х годов прошлого столетия. В результате этих исследований были открыты разветвленные цепные реакции. За это открытие отечественный физикохимик Николай Николаевич Семенов и английский исследователь Сирил Хиншельвуд были в 1956 году удостоены Нобелевской премии по химии.
Более простые неразветвленные цепные реакции открыл еще в 1913 году немецкий химик Макс Боденштейн на примере реакции водорода с хлором. Суммарно реакция выражается простым уравнением H2 Cl2 = 2HCl. На самом деле она идет с участием очень активных осколков молекул — так называемых свободных радикалов.
Под действием света в ультрафиолетовой и синей областях спектра или при высокой температуре молекулы хлора распадаются на атомы, которые и начинают длинную (иногда до миллиона звеньев) цепочку превращений; каждое из этих превращений называется элементарной реакцией:
Cl H2 → HCl H,H Cl2 → HCl Cl и т. д.
На каждой стадии (звене реакции) происходит исчезновение одного активного центра (атома водорода или хлора) и одновременно появляется новый активный центр, продолжающий цепь. Цепи обрываются, когда встречаются две активные частицы, например Cl Cl → Cl2.
Н. Н. Семенов и Хиншельвуд обнаружили, что реакции горения паров фосфора и водорода идут иначе: малейшая искра или открытое пламя могут вызвать взрыв даже при комнатной температуре. Эти реакции — разветвленно-цепные: активные частицы в ходе реакции «размножаются», то есть при исчезновении одной активной частицы появляются две или три.
H O2 → OH O,O H2 → OH H.
Таким образом, за ничтожный промежуток времени одна активная частица (атом H) превращается в три (атом водорода и два гидроксильных радикала OH), которые запускают уже три цепи вместо одной. В результате число цепей лавинообразно растет, что моментально приводит к взрыву смеси водорода и кислорода, поскольку в этой реакции выделяется много тепловой энергии.
Атомы кислорода присутствуют в пламени и при горении других веществ. Их можно обнаружить, если направить струю сжатого воздуха поперек верхней части пламени горелки. При этом в воздухе обнаружится характерный запах озона — это атомы кислорода «прилипли» к молекулам кислорода с образованием молекул озона: О О2 = О3, которые и были вынесены из пламени холодным воздухом.
Возможность взрыва смеси кислорода (или воздуха) со многими горючими газами — водородом, угарным газом, метаном, ацетиленом — зависит от условий, в основном от температуры, состава и давления смеси. Так, если в результате утечки бытового газа на кухне (он состоит в основном из метана) его содержание в воздухе превысит 5%, то смесь взорвется от пламени спички или зажигалки и даже от маленькой искры, проскочившей в выключателе при зажигании света.
Взрыва не будет, если цепи обрываются быстрее, чем успевают разветвляться. Именно поэтому была безопасной лампа для шахтеров, которую английский химик Хэмфри Дэви разработал в 1816 году, ничего не зная о химии пламени. В этой лампе открытый огонь был отгорожен от внешней атмосферы (которая могла оказаться взрывоопасной) частой металлической сеткой.
Полный механизм разветвленно-цепных реакций очень сложен и может включать более сотни элементарных реакций. К разветвленно-цепным относятся многие реакции окисления и горения неорганических и органических соединений. Таковой же будет и реакция деления ядер тяжелых элементов, например плутония или урана, под воздействием нейтронов, которые выступают аналогами активных частиц в химических реакциях.
Проникая в ядро тяжелого элемента, нейтроны вызывают его деление, что сопровождается выделением очень большой энергии; одновременно из ядра вылетают новые нейтроны, которые вызывают деление соседних ядер. Химические и ядерные разветвленно-цепные процессы описываются сходными математическими моделями.