Химия и Химики № 2 2014. Горелки в химической лаборатории

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

В последние годы мне приходилось иметь дело с газовыми горелками трех конструкций. Во-первых, это горелка Теклю, во-вторых - Меккера, в-третьих - переносная польская горелка с прикрепленным бутановым баллончиком.

Две первые горелки рассчитаны на природный газ, которого в лаборатории не было - пришлось использовать бытовой пропан-бутановый баллон. Проблема в том, что основной компонент природного газа - метан существенно отличается по свойствам от пропана и бутана.

Горелка Теклю давала на пропан-бутановой смеси желтоватое пламя, которое немного коптило. Пламя было сравнительно холодным, но для многих целей хватало и такого. Если требовалось узкое горячее пламя, приходилось вдувать в него воздух сбоку (с помощью пипетки).

Горелка Меккера, присоединенная к пропан-бутановому баллону, давала желтое и сильно коптящее пламя - от ее использования пришлось отказаться.

Желтое пламя свидетельствовало о плохом смешивании углеводородов с воздухом и недостатке последнего в зоне горения. В результате топливо разлагается с образованием раскаленных частичек углерода, которое и придают пламени яркое желтое свечение. Если воздуха в зоне горения достаточно (и происходит хорошее смешивание топлива и окислителя), пламя имеет синий (голубой) цвет и более высокую температуру.

Образование желтого пламени в случае обоих горелок объясняется тем, что они рассчитаны на метан, а не на пропан-бутановую смесь. Количество воздуха, которое поступает в нижнюю часть горелки и смешивается с горючим газом, достаточно, чтобы образовалось синее пламя в случае метана, но не в случае пропан-бутановой смеси, поскольку для сгорания пропана и бутана необходим в несколько раз больший объем воздуха.

Третья горелка была переносной - со "встроенным" бутановым баллончиком. Это очень помогло, когда пришлось переехать в другую лабораторию, где не было пропан-бутанового баллона. Горелка была рассчитана на бутан - она давала синее, горячее и узкое пламя. Благодаря конструкции, газ перед воспламенением смешивался с бОльшим количеством воздуха.

Такая горелка удобна, например, чтобы зажечь компактные кусочки магния, ее можно использовать для простейших работ со стеклом. Но для нагрева пробирок она подходит плохо: несмотря на все предосторожности, стекло часто трескалось в узком и горячем пламени.

Горелка Бунзена

Когда потерял работу - а вместе с ней и доступ к лаборатории, пришлось заняться химическими экспериментами на кухне. Кроме массы минусов в этом есть и позитив: появился источник природного газа: лабораторные горелки можно подключить к газовой плите, сняв с нее крышку и конфорки. В моем распоряжении оказались 4 горелки: 1 маленькая горелка Бунзена, 2 горелки Теклю - маленькая и средняя, а также горелка Меккера. Среднюю горелку Теклю и горелку Меккера я уже использовал на пропан-бутановой смеси - именно о них шла речь в начале статьи. Как поведут себя эти горелки на метане, я не знал, но был почти уверен, что все они дадут синее горячее пламя. Начал с горелки Бунзена. Данная горелка в нижней части имеет отверстие, доступ к которому регулируется кольцеобразной заслонкой. Если включить газ и открыть это отверстие, через него в горелку будет засасываться воздух, который смешивается с газом перед тем, как он поднимется к верхнему отверстию и сгорит. Как и ожидалось, при полностью открытой верхней заслонке горелка дает синее горячее пламя, но стоит заслонку закрыть и пламя становится желтым, более холодным. В синем пламени можно раскалить украинскую монету 10 коп до красного и даже до желто-красного свечения.

Смотреть Видео (108 Мб, .avi )

Горелка Теклю

Попробовал маленькую горелку Теклю. Подача воздуха в ней регулируется с помощью диска на резьбе, который расположен снизу горелки. Выше него расположены отверстия, через которые в горелку засасывается воздух [1]. Теоретически, поднимая диск вверх, мы блокируем отверстия и уменьшаем подачу воздуха. На практике оказалось, что резьбу заклинило и регулирующий диск не действует: подача воздуха в горелке стоит на максимуме. В подобных случаях резьбу смазывают керосином, - как правило, это помогает.

Однако решил не возиться с заклиненной резьбой, а проверить горелку в таком положении. Когда включил горелку, она дала синее пламя: в регулировании не было потребности.

Средняя горелка тоже давала синее пламя (в случае пропан-бутановой смеси оно было желтым). Регулирующий диск действовал, но оказалось, что даже если поднять его в крайнее верхнее положение, пламя оставалось синим: через оставшийся зазор между диском и нижней частью горелки (где расположены отверстия) поступало достаточно воздуха. (Позже вспомнил причину - я расширил дрелью нижние отверстия в горелке, чтобы увеличить подачу воздуха, когда горелка работала на пропане и бутане).

И маленькая и средняя горелки легко нагревали до желто-красного каления монетку в 10 коп, причем средняя горелка давала лучшие результаты.

__________________________________________________
¹ Более наглядно - см. фотографии в статье Горелка Теклю (Teklu Burner) [ссылка]

Смотреть Видео (77 Мб, .avi ) Смотреть Видео 2 (101 Мб, .avi )

Горелка Меккера

Горелка Меккера имеет внизу отверстия для забора воздуха, аналогичные отверстию в горелке Бунзена, с той разницей, что их много. Так же, как и в горелке Бунзена, они перекрываются кольцевой заслонкой. Вверху горелка накрыта широкой "решеткой" с множеством маленьких дырочек, через которые в пламя поступает газ. В результате горелка дает синее объемное пламя, как оказалось - не очень горячее. Десятикопеечная монета в нем почти не раскаляется.

Если нижние отверстия (те, что для забора воздуха) перекрыть кольцевой заслонкой, пламя становится желтым и коптящим, - как и в случае горелки Бунзена.

Для нагрева колб и пробирок такая горелка должна подходить хорошо, но для сильного нагрева небольших предметов (вроде монеты) она приспособлена плохо.

Смотреть Видео (89 Мб, .avi )