Химия и Химики № 1 2016. Смесь ацетилен-воздух (взрыв воздушного шарика). Mixture of Acetylene and Air (Explosion of Toy Balloon)

В журнале уже были описаны эксперименты по взрыву смеси ацетилена и воздуха в пластиковой бутылке [1]. Если воздух был в небольшом избытке, наблюдалась белая вспышка, которая сопровождалась взрывом, аналогичным взрыву гремучего газа водород-кислород. В случае избытке ацетилена вспышка была менее громкой и сопровождалась появлением желтого пламени, которое при достаточном избытке ацетилена становилось коптящим.

С другой стороны, в журнале было несколько опытов по взрыву воздушных шариков, заполненных "чистым" ацетиленом, например, [2] (разумеется, в ацетилен в процессе заполнения шарика попало некоторое количество воздуха, но для данного опыта это несущественно). Сначала происходит яркая вспышка, которая сопровождается глухим звуком взрыва, потом образуется красновато-желтое огненное облако, которое быстро превращается в облако черной копоти.

Решил провести "комбинированный" эксперимент: заполнить воздушный шарик определенным количеством ацетилена, а потом надуть его воздухом - так, чтобы внутри шарика образовалась смесь ацетилен-воздух. Для этого в колбу Бунзена налил воды и бросил туда кусочек карбида кальция, закрыл пробку. К отростку колбы была присоединена резиновая трубка, к которой прикрепил воздушный шарик (перед опытом необходимо проверить колбу с прикрепленным шариком на герметичность). Навеску карбида рассчитал так, чтобы объем ацетилена был 1 л. Когда выделение ацетилена прекратилось, отсоединил трубку с шариком от колбы и надул шарик воздухом так, что общий его объем составил 5 л [3] (т.е. 1 л ацетилена и 4 л воздуха).

Во второй раз заполнил шарик 300 мл ацетилена и надул его воздухом до 5 л (0.3 л ацетилена и 4.7 л воздуха).

В третьем эксперименте заполнил шарик чистым ацетиленом. Правда, чуть не рассчитал и взял слишком много карбида, в результате вода в колбе сильно разогрелась и закипела. В шарик поступал горячий ацетилен, кроме того, в него попало много водяного пара. После отсоединения шарика ацетилен остыл, а водяной пар конденсировался, в результате объем шарика значительно уменьшился - в нем было меньше ацетилена, чем можно было бы закачать.

Итак, первый эксперимент. 300 мл ацетилена в 5 л шарике. Концентрация ацетилена в смеси: 300/5000·100%=6%. Воздух в избытке, такая смесь хорошо взрывается при поджигании в закрытом сосуде. Прикрепил к шарику газету, зажег. От контакта с пламенем шарик лопнул, но взрыва или вспышки не последовало. Это не удивительно, поскольку, когда шарик лопается от контакта с огнем, его содержимое сначала частично перемешивается с воздухом, а уже потом подвергается действию пламени.

__________________________________________________
¹ Опыты с ацетиленом ч.4. Взрыв смеси ацетилена и воздуха (двухлитровая бутылка) [ссылка]

² Взрыв воздушного шарика с ацетиленом [ссылка]

³ Точного количественного эксперимента не проводил (не было такой цели). Про объем шарика с ацетиленом и со смесью ацетилен-воздух приблизительно судил, сравнивая его с мерными колбами на 250 мл и на 1 л, а также с бутылью на 5 л. При желании можно измерить шарик и вычислить его объем (или заранее отмерить нужные объемы ацетилена и воздуха и закачать их в шарик).

Watch the video / Смотреть Видео (139 Мб, .avi ) Watch the video 2/ Смотреть Видео 2 (только взрывы, 78 Мб, .avi )