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重現化學

美麗科學與澳门威尼斯棋牌官网合作項目重現化學 |《元素燃燒》

發布時間:2018年01月25日 來源:澳门威尼斯棋牌官网

 

△《元素燃燒》  攝影:梁琰  

 

 

從鉆木取火而始,燃燒便在人類文明史上留下濃墨淡彩的一筆。近代化學的發展,從燃素說的沒落到氧氣的發現,也始終與燃燒有著千絲萬縷的關系。燃燒,可以說是日常生活中最常接觸到的一類化學反應。同時,它也具有震撼人心的美麗。

 

△木炭燃燒

 

木炭是一種歷史極其悠久的燃料,早在殷商時期就被用于冶煉青銅器,現仍廣泛應用于工業生產及日常生活中。木炭的主要成分為碳元素,“碳”這個字即由“炭”字演變而來。木炭燃燒過程中,若空氣含量不足會生成一氧化碳。一氧化碳具有毒性,俗稱“煤氣中毒”,因此冬日在家中生炭取暖要格外注意空氣流通。

 

有趣的是,木炭燃燒基本未見明火。明火是由可燃性氣體燃燒產生的,蠟燭等物質在燃燒過程中會釋放可燃性氣體,因此出現火焰。還有一些物質,如金屬鈉,在燃燒過程中升華產生鈉蒸汽,也會產生明火。而木炭燃燒過程中,主要生成阻燃的二氧化碳氣體,因此看不到火焰。若空氣不足,生成較多可燃的一氧化碳氣體,則可以觀察到微弱的淡藍色火焰。

 

 

△鈉塊燃燒

 

鈉是一種極為活波的金屬,自然條件下迅速氧化,因此自然界中鮮有鈉金屬單質存在。鈉的燃燒過程非常有趣,金屬表面迅速形成白色的氧化鈉,形同糕點,隨后整塊金屬鈉熔融為類似饅頭的液態球狀,繼續燃燒后生成略顯黃色的過氧化鈉,又像雞排。金屬鈉在燃燒過程中呈現金黃色火焰,這是其本身特性,不同的金屬元素燃燒時存在不同的顏色,稱為焰色反應。

 

 

△紅磷燃燒

 

常見的磷單質分為白磷和紅磷兩種,白磷為淡黃蠟狀固體,有劇毒,在空氣中極易自燃;紅磷為紅色粉末,無毒。這兩種磷燃燒后都生成五氧化二磷,若被人體吸入則會在肺部形成磷酸并釋放大量熱量,造成肺部灼傷。人體內含有大量的磷,主要存在于骨骼與牙齒中。若人死亡后,尸體腐化過程中會產生極易自燃的磷化氫氣體,就是人們常說的“鬼火”。

 

 

△鎂條燃燒

 

鎂條燃燒過程中釋放出極為耀眼的白光,利用減光鏡即可清晰觀察到生成了白色的氧化鎂。金屬鎂的這一性質被廣泛應用于煙火中作為發光劑,結合前述不同金屬的焰色反應,即可產生五顏六色的焰火。此外,老式照相機也采用鎂粉作為照明材料,類似于現在的閃光燈,攝像師手持盛有鎂粉的罩子,引燃鎂粉的同時按下快門,很多老電影中都再現了這一幕。

 

 

△硫粉燃燒

 

硫粉的燃燒過程則更為壯觀。黃色的硫粉在點燃后會先發生熔融,變為鮮紅色的液態硫,在黑暗環境中則可以觀察到明顯的藍色火焰。由于硫常出現在火山口,它的很多化合物還具有刺鼻性氣味,結合液態硫的顏色,西方歷史中常把它和地獄聯系起來。我國古代很早也有關于硫的記載,當時人們將單質硫晶體稱為硫磺。硫磺易燃,因此四大發明之一的的火藥即以硫磺、木炭和硝石(硝酸鉀)按照“一硫二硝三木炭”的配比配制而成。

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