Каталитическое горение пропан-бутановой смеси на оксиде хрома (III)
| Оглавление | Видео опыты по химии | На главную страницу |
|
Химия и Химики № 2 2012 Предварительный вариант |
Эксперименты с пропан-бутановой смесью ч.17 В.Н. Витер |
|
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
Каталитическое горение пропан-бутановой смеси на оксиде хрома (III)
Некоторые твердые катализаторы настолько активно ускоряют окисление углеводородов [1], что от тепла реакции их поверхность сильно раскаляется и светится (красным или желтым), причем без образования пламени. Как известно, экзотермическая реакция, которая сопровождается активным выделением тепла и света, называется горением. Примеров реакций горения бесчисленное множество: совсем не обязательно быть химиком, чтобы зажечь спичку, разжечь костер, прикурить сигарету или завести автомобильный двигатель.
Однако в нашем случае горение локализировано на поверхности, а не в объеме: в отличие от горения той же спички пламени практически нет. Чтобы можно было наблюдать горение на поверхности (или как еще говорят "горение поверхности", "поверхностное горение") нужно три вещи: окислитель, топливо и активный твердый катализатор, на котором и происходит окисление. Роль окислителя обычно играет кислород воздуха, роль топлива в нашем случае - пропан-бутановая смесь. Хорошими катализаторами окисления органических веществ является платина и палладий, значительно худшими - оксиды хрома Cr2O3 и кобальта Co3O4, а также - композиции с их участием (кроме того, в случае приведенных оксидов желательна активирующая добавка платины и палладия). Поскольку платина и палладий - ценные реактивы, для демонстрации горения поверхности мы решили обойтись оксидом хрома (III) [который был получен разложением бихромата аммония - см. опыт Химический вулкан ссылка]. Оксид хрома (III) насыпали горкой на керамическую плитку, с трех сторон поставили на ребро другие плитки, чтобы катализатор не сдувало потоком газа. На горку оксида хрома направили пламя горелки Теклю, чтобы значительный участок поверхности раскалился. Потом резиновую трубку, по которой подается газ, на мгновение пережали, чтобы пламя горелки погасло, но оксид хрома не успел остыть. Когда поток газа возобновился, пламени уже не было, но нагретый оксид хрома вспыхнул желтыми искрами. В том месте, где на оксид был направлен поток газа из горелки, образовалось раскаленное пятно, которое светилось красным (или желтым). Если поток газа осторожно перемещать на другие участки поверхности оксида хрома, вместе с ним будет перемещаться и раскаленная зона. Если скорость подачи газа увеличить, начнется унос частичек оксида хрома: образуется много желтых искр; при дальнейшем увеличении скорости газа горение может прекратиться. Наибольший эффект наблюдался, когда поток газа был направлен под небольшим углом (почти по касательной) к поверхности. Однако если выделение тепла происходит слишком активно, поверхностное горение могло перейти в объемное: вспыхивало пламя. Если это произойдет, снова на секунду передавите трубку подачи газа, чтобы пламя погасло. Если пламя снова вспыхнет, увеличьте расстояние от сопла горелки до поверхности или уменьшите подачу газа. В процессе опыта образуется много аэрозоля оксида хрома, поэтому эксперимент желательно проводить в респираторе и под вытяжкой (или на свежем воздухе). ______________________________________________ 1 А также других горючих веществ, например, спиртов, кетонов, аммиака, сахара. |
|
Каталитическое горение пропан-бутановой смеси на оксиде хрома (III) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|