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重现化学

美丽科学与澳门威尼斯人手机版合作项目重现化学 |《元素燃烧》

发布时间:2018年01月25日 来源:澳门威尼斯人手机版

 

△《元素燃烧》  摄影:梁琰  

 

 

从钻木取火而始,燃烧便在人类文明史上留下浓墨淡彩的一笔。近代化学的发展,从燃素说的没落到氧气的发现,也始终与燃烧有着千丝万缕的关系。燃烧,可以说是日常生活中最常接触到的一类化学反应。同时,它也具有震撼人心的美丽。

 

△木炭燃烧

 

木炭是一种历史极其悠久的燃料,早在殷商时期就被用于冶炼青铜器,现仍广泛应用于工业生产及日常生活中。木炭的主要成分为碳元素,“碳”这个字即由“炭”字演变而来。木炭燃烧过程中,若空气含量不足会生成一氧化碳。一氧化碳具有毒性,俗称“煤气中毒”,因此冬日在家中生炭取暖要格外注意空气流通。

 

有趣的是,木炭燃烧基本未见明火。明火是由可燃性气体燃烧产生的,蜡烛等物质在燃烧过程中会释放可燃性气体,因此出现火焰。还有一些物质,如金属钠,在燃烧过程中升华产生钠蒸汽,也会产生明火。而木炭燃烧过程中,主要生成阻燃的二氧化碳气体,因此看不到火焰。若空气不足,生成较多可燃的一氧化碳气体,则可以观察到微弱的淡蓝色火焰。

 

 

△钠块燃烧

 

钠是一种极为活波的金属,自然条件下迅速氧化,因此自然界中鲜有钠金属单质存在。钠的燃烧过程非常有趣,金属表面迅速形成白色的氧化钠,形同糕点,随后整块金属钠熔融为类似馒头的液态球状,继续燃烧后生成略显黄色的过氧化钠,又像鸡排。金属钠在燃烧过程中呈现金黄色火焰,这是其本身特性,不同的金属元素燃烧时存在不同的颜色,称为焰色反应。

 

 

△红磷燃烧

 

常见的磷单质分为白磷和红磷两种,白磷为淡黄蜡状固体,有剧毒,在空气中极易自燃;红磷为红色粉末,无毒。这两种磷燃烧后都生成五氧化二磷,若被人体吸入则会在肺部形成磷酸并释放大量热量,造成肺部灼伤。人体内含有大量的磷,主要存在于骨骼与牙齿中。若人死亡后,尸体腐化过程中会产生极易自燃的磷化氢气体,就是人们常说的“鬼火”。

 

 

△镁条燃烧

 

镁条燃烧过程中释放出极为耀眼的白光,利用减光镜即可清晰观察到生成了白色的氧化镁。金属镁的这一性质被广泛应用于烟火中作为发光剂,结合前述不同金属的焰色反应,即可产生五颜六色的焰火。此外,老式照相机也采用镁粉作为照明材料,类似于现在的闪光灯,摄像师手持盛有镁粉的罩子,引燃镁粉的同时按下快门,很多老电影中都再现了这一幕。

 

 

△硫粉燃烧

 

硫粉的燃烧过程则更为壮观。黄色的硫粉在点燃后会先发生熔融,变为鲜红色的液态硫,在黑暗环境中则可以观察到明显的蓝色火焰。由于硫常出现在火山口,它的很多化合物还具有刺鼻性气味,结合液态硫的颜色,西方历史中常把它和地狱联系起来。我国古代很早也有关于硫的记载,当时人们将单质硫晶体称为硫磺。硫磺易燃,因此四大发明之一的的火药即以硫磺、木炭和硝石(硝酸钾)按照“一硫二硝三木炭”的配比配制而成。

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