Химия и Химики № 6 2013. Эксперименты с кислородом

Горение угля в кислороде

После опытов по горению железа в кислороде решил сжечь уголь. Готового графита под рукой не оказалось, поэтому пришлось получать древесный уголь. Для этого плоскогубцами отломил кусочек деревяшки и обуглил его в пламени горелки до тех пор, пока он не перестал выделять летучие продукты. После чего тлеющий древесный уголь внес в кислород.

Уголь загорелся довольно ярко, сразу же возникло желтое пламя: это означало, что я обуглил дерево в пламени газовой горелки не полностью - в полученном древесном угле остались летучие продукты, которые и дали пламя. Значительная часть уголька сгорела, но больше половины его осталось, поскольку кусочек был большой, а колба только литровая. На заключительной стадии горения образовывалась сажа: кислород явно был на исходе.

Я вынул из колбы тлеющий уголь, положил на керамическую плитку и накрыл фарфоровой выпарной чашкой - чтобы он погас. Таким образом я получил несколько кусочков угля для следующих опытов (на этот раз уже обожженные как следует).

Поскольку удержать мягкие угольки зажимом или пинцетом довольно сложно, я сделал своеобразную ложечку для сжигания из железной пивной пробки (отрезав примерно треть пробки и соответствующим образом загнув). Чтобы выжечь пластмассу (прокладка) и лак, я выдержал импровизированную ложечку в племени горелки до тех пор, пока она не перестала гореть.

Далее поместил в ложечку несколько кусочков древесного угля, нагрел их в пламени до красного каления и сразу же внес в кислород. Уголь раскалился до ярко-желтого цвета (почти добела) и стал постепенно сгорать. В учебниках пишут, что горение угля в кислороде беспламенное, но то, что я наблюдал, не совсем соответствовало этому утверждению. Вокруг угля четко наблюдалась оболочка из раскаленных до желтого свечения газов.

Уголек быстро таял и, в конце концов, сгорел. Горение угля было достаточно ярким, тем не менее, оно не слепило глаза и горящий кусочек можно было четко рассмотреть визуально. К сожалению, на снятом видео все выглядит по-иному. Раскаленный кусочек угля давал отблески на передней и задней стенках колбы, они не мешали наблюдать горение визуально, но на видео эти отблески образовали сплошное свечение, которое не дает возможности увидеть сам горящий уголь (а тем более - рассмотреть детали) [1].

Кроме того, при сгорании угля образовывался дым - его было немного, но дым все равно ухудшал видимость и частично оседал на стенках колбы.

Чтобы обойти эту трудность, я попробовал заснять горение угля в полулитровом стакане с кислородом, расположив камеру сверху. Ракурс для съемки далеко не самый удачный, зато теперь стенки стакана не будут мешать. Горение уголька в полулитровом стакане закончилось довольно быстро - видимо, израсходовался кислород (а, кроме того, нагретый кислород быстро ушел из открытого стакана вверх). Опыт выглядел далеко не так эффектно, как в литровой колбе.

Я попробовал еще раз провести горение угля, но не в круглой, а в конической колбе - в надежде, что в такой колбе стеклянные стенки будут в меньшей мере мешать съемке процесса горения угля и других веществ. К сожалению, при съемке горения угля в конической колбе на видео можно увидеть только сплошное свечение: отблеск от стекла слабее (по сравнению с круглой колбой), но все равно кусочек угля удается рассмотреть только тогда, когда горение заканчивается и остатки угля остывают. Визуально же раскаленный кусочек угля можно наблюдать без труда.

__________________________________________________
¹ При наблюдении горения различных веществ в колбе обнаружилась и другая неприятная особенность съемки. Во время яркого горения веществ в колбе была четко заметна пыль на стенках, загрязнения, подтеки, наплывы, царапины на стекле и т.д. Другими словами, в глаза бросаются минимальные загрязнения на поверхности стенок колбы, а также повреждения и дефекты стекла, которые в большинстве случаев практически незаметны.

Для съемки горения в кислороде целесообразно использовать как можно более чистую колбу с минимальным количеством дефектов и неоднородностей стекла.

Смотреть Видео (175 Мб, .avi ) Смотреть Видео 2 (122 Мб, .avi ) Смотреть Видео 3 (180 Мб, .avi )