Сжиженный газ из баллончика (пропан, изобутан, бутан)
| Оглавление | Видео опыты по химии | На главную страницу |
|
Химия и Химики № 3 2012 |
Опыты со сжиженными углеводородами (алканы) ч.2a В.Н. Витер |
|
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
Знакомство с бутановым баллончиком
В нашем распоряжении оказался баллончик со сжиженным газом для заправки зажигалок. Состав газа не указан, но почти наверняка основными компонентами являются бутан и изобутан с некоторой примесью пропана.
Для начала мы решили увидеть сам сжиженный газ. Некоторые баллончики делают из прозрачного пластика, что позволяет легко увидеть их содержимое, но в нашем случае баллончик сделан из жести. Итак, мы взяли прозрачную трубку от медицинской капельницы. К одному ее концу присоединили переходник баллончика, к другому - одноразовый шприц на 2 мл (соединения должны быть плотными, иначе давление вырвет трубку). Баллончик поставили с наклоном (клапаном вниз) и нажали на клапан. В результате трубка заполнилась бесцветной подвижной жидкостью, при этом поршень шприца переместился в крайнее положение - лишнее свидетельство, что система под давлением. Когда мы отсоединили переходник от баллончика, раздалось шипение, из отверстия вырвался поток аэрозоля, и вся жидкость испарилась буквально за пару секунд. Дело в том, что при комнатной температуре бутан, изобутан (а тем более - пропан) можно перевести в жидкое состояние только при повышенном давлении и если это давление снять, начнется быстрое испарение. Небольшие порции жидкость "исчезают" почти сразу: необходимое для испарения жидкого газа тепло подводится из внешней среды. Если количество жидкости достаточно велико, то тепла, которое поступает из внешней среды, уже недостаточно. В этом случае испарение происходит за счет внутренней энергии самой жидкости. Другими словами, в результате активного кипения жидкий газ охлаждается, при этом его температура падает до температуры кипения при атмосферном давлении (и ниже). Дальнейшее испарение жидкого газа происходит за счет подвода тепла из внешней среды, а этот процесс далеко не мгновенный. Во втором эксперименте мы соединили баллончик и шприц максимально коротким отрезком трубки (перед опытом поршень шприца полностью вдавлен). Когда мы надавили на клапан баллончика, часть шприца заполнилась легкой прозрачной жидкостью - сжиженным газом. |
|
Сжиженный газ из баллончика (пропан, изобутан, бутан) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рядом стояла газовая горелка, поэтому был большой соблазн зажечь ее и наблюдать не только испарение, но и горение углеводородов. Опыт получился, однако он оказался не очень эффектным: просто желтая вспышка (причем далеко не безопасная). При покадровом повторе эксперимент выглядит гораздо красивее, но все равно он далек от идеала.
К сожалению, быстро отсоединить трубку от переходника и сразу же направлять поток газа в пламя довольно сложно. Кроме того, после нескольких опытов отрезок трубки терял прочность и часто слетал (в самый неподходящий момент). |
Испарение и горение пропан-бутановой смеси |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В заключение проделаем более безопасный опыт. Как известно, иод хорошо растворяется в неполярных и малополярных растворителях, таких как углеводороды, сероуглерод, хлороформ, четыреххлористый углерод. Если хотят продемонстрировать растворение иода в углеводородах (или экстракцию иода из водных растворов углеводородами), обычно берут гексан, гептан, бензол, толуол или технические смеси легких углеводородов, например, бензин. Мы решили воспользоваться для этой цели сжиженным углеводородным газом.
В одноразовый шприц поместили несколько крупинок иода [1] и подсоединили его к газовому баллончику. Когда мы надавили на клапан, в шприц начали поступать сжиженные углеводороды, которые окрасили содержимое в фиолетовый цвет. Фиолетовая (или розовая) окраска характерна для растворов иода в жидкостях, которые не содержат в своем составе кислород (углеводороды, галогенпроизводные углеводородов и т.д.) В случае же кислородсодержащих жидкостей (вода, спирты, эфир) растворы иода имеют желтый или бурый цвет. Когда мы отсоединили шприц от баллончика, большая часть жидкости испарилась мгновенно, оставшийся раствор иода начал кипеть, однако его испарение заняло несколько минут. С другой стороны, если в момент отсоединения от баллончика держать шприц носиком вниз, то давление газа вытолкнет жидкость и распылит ее в аэрозоль - в результате раствор испарится почти сразу: останется только желтый цвет иода на внутренней поверхности шприца. _________________________ 1 Крупинки протолкнули через носик шприца: снимать поршень, чтобы поместить внутрь шприца иод, ни в коем случае не стоит: иначе вы нарушите герметичность. |
Растворение иода в сжиженном газе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|