Свічки хімія, що гаснуть. Висновки фахівців

Казарян Мар'ям, Половинко Христина, Шабліна Єлизавета

Творча робота хімічного гуртка "Хімія для найменших" Презентація містить інформацію: про технологію виготовлення свічок, про різновиди свічки, практичну роботу: дослідження полум'я свічки.

Завантажити:

Попередній перегляд:

Щоб користуватися попереднім переглядом презентацій, створіть собі обліковий запис ( обліковий запис) Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com

Підписи до слайдів:

Творча робота темі: Свічка. Свічка горіння. Виконали учениці 7 «А» класу МОУ «ЗОШ №39» Казарян Мар'ям, Половинко Христина, Сабліна Ліза

Свічка - традиційне пристосування для освітлення, що є найчастіше циліндром з твердого пального матеріалу (віск, стеарин, парафін) службовець свого роду резервуаром твердого палива, що підводиться в розплавленому вигляді до полум'я гнотом.

Предки свічки – світильники; чаші, наповнені олієюабо легкоплавким жиром, з ґнотом або просто тріскою для підйому пального в зону горіння. Деякі народи використовували як примітивні світильники ґноти, вставлені в необроблений жир (навіть тушку) тварин, птахів або риб. Перші воскові свічки з'явилися у Середньовіччі. Свічки довгий часбули дуже дорогі. Щоб висвітлити велике приміщення, були потрібні сотні свічок, вони чадили, чорнячи стелі та стіни.

Технологія виготовлення Горючим матеріалом може бути сало, стеарин, бджолиний віск, парафін. В даний час це найчастіше суміш парафіну з різними добавками. Гнот просочують розчинами селітри, хлористого амонію, борної кислоти для стабілізації горіння полум'я. За процесом виготовлення свічки ділять на: литі - парафінові, стеаринові, гелеві мокані - зазвичай тільки воскові

Парафін – продукт перегонки нафти – найбільш популярний як матеріал для свічок і в тому чи іншому вигляді входить до більшості свічок.

Бджолиний віск – натуральний продукт виробництва бджіл. Свічки з бджолиного воску довше горять, ніж парафінові, і краще, тому що є натуральними. Зважаючи на більшу вартість воскових свічок, нерідко свічки виготовляють не повністю з бджолиного воску, а додають його до інших матеріалів для продовження часу горіння свічки та імітації натурального аромату.

Стеарін - додається до парафіну, щоб той сильніше стискався при охолодженні і відлиті з нього свічки було легше витягти з форми. Також стеарин перешкоджає опливу свічок.

Гель. Наприкінці ХХ століття стали популярними свічки із прозорого пального, т.з. твердого «геля». Гель дозволяє створювати широкий асортимент декоративних прозорих свічок різноманітної форми.

Свічки застосовуються як джерело освітлення починаючи з III тисячоліття до н. е. До появи та поширення електрики поряд з лампадами це було основне джерело освітлення. Свічки використовуються в цій якості та на початок XXIстоліття за відсутності електрики. Оскільки електричні джерелаВисвітлення витісняють всі інші, то на перший план виходять інші способи застосування свічок. Свічки широко використовуються в декоративних цілях як прикраси. Також часто їх використовують із створення романтичної атмосфери. Ароматизовані свічки та свічки з бджолиного воску (що виділяють природний аромат) використовуються і для наполювання приміщення запахом.

Свята Свічки часто застосовуються на святкуванні дня святого Валентина, весіллях та інших святах. На вінчанні у православ'ї використовуються звані вінчальні свічки. Вони білого кольорута витягнуті. Під час церемонії вінчання їх тримають у руках і наречений, і наречена. Якщо обидва наречених вінчаються не вперше, вінчальні свічки не подаються. Існують забобони: у кого свічка довше горітиме, той довше житиме; погасла вінчальна свічка віщує всілякі нещастя.

Вимірювання часу До появи більш досконалих приладів для вимірювання часу (таких як механічний та електронний годинник) свічки нерідко використовувалися в цій якості, замінюючи сонячні та пісочний годинник. Циліндрична свічка горить рівномірно, що дозволяє відміряти час за допомогою засічок на свічці. Також з XVIII століття відоме удосконалення свічкового годинника (т. зв. вогняний годинник): до свічки з обох боків прилаштовували грузики, а саму свічку ставили над будь-яким металевим предметом. Коли свічка догоряла до місця кріплення вантажів, ті падали та видавали гучний звук, аналогічний бою годинника. Такі свічки використовували шахтарі аж до XX століття. Свічки використовувалися для виміру часу ще в Китаї, династією Сун (960-1279)

Опишіть колір кожної зони полум'я. Чим можуть відрізнятись три зони полум'я? температура внутрішньої частини полум'я найменша, зовнішньої – найбільша. Учні записують даний висновок. 1. Дослідження будови полум'я

Горіння свічки було предметом дослідження багатьох дослідників природи. Їх приваблювало вивчення структури полум'я (див. рис. праворуч). 4. Окислювальне полум'я Холодна частина полум'я Відновлювальне полум'я Найчастіше окислювальне полум'я

Схема події хімічної реакціїгоріння парафіну: Що ви можете сказати про склад полум'я? Чи однаковий склад кожної зони? 2. Дослідження складу полум'я

Припустіть, яка це речовина? (Газоподібний парафін.) Фізичне або хімічне явищеспостерігається в даному випадку? Можна зробити висновок: внутрішня частинаполум'я є газоподібним парафіном Дослідження внутрішньої частини полум'я

Для дослідження середньої частини полум'я на кілька секунд внести фарфорову чашку у зовнішню частину полум'я (біле дно чашки залишається незмінним), і на секунду – у середню частину полум'я. Дно чашки покривається кіптявою. Висновок: середня частина полум'я містить вуглець, що утворився внаслідок хімічної реакції. Запитання: чому середня частина полум'я яскраво світиться? (Бо частинки вуглецю сильно розпечені.) Дослідження середньої частини полум'я

аналізуючи схему реакції горіння парафіну; можна припустити, що у зовнішній, третій зоні полум'я утворюються вуглекислий газта вода. Запропонуйте спосіб доказу цієї гіпотези за допомогою одного з представлених приладів (судини не мають дна) Дослідження зовнішньої частини полум'я

Кожен прилад можна використовувати. На залізні грати з ніжками встановлюємо запалену свічку і накриваємо її лійкою. Через деякий час лійка пітніє в результаті утворення води Гаряча скіпка, піднесена до верхнього отвору лійки, гасне, тому що через нього виходить інший продукт реакції - вуглекислий газ.

Чи потрібний кисень для горіння свічки? Питання

У цих читаннях я припускаю викласти вам історію свічки з хімічної точки зору.
Я дуже охоче беруся за це питання, тому що воно дуже цікаве і надзвичайно різноманітні шляхи, що відкриваються їм для вивчення природи. Немає жодного закону, який керує світовими явищами, який не проявився б в історії свічки і якого не довелося б торкнутися. Немає кращих дверей, ширше відкритих вивчення природи, ніж розгляд фізичних явищ, розігруються при горінні свічки.
Почну з полум'я свічки. Засвітимо одну чи дві свічки; ви помічаєте, як велика різниця між лампою та свічкою. У лампі є резервуар з маслом, в яке занурений гніт, виготовлений з бавовняного паперу. Кінець гніт запалюють; коли полум'я доходить до олії, воно там гасне, продовжуючи горіти у верхній частині ґноту. Ви, без сумніву, запитаєте: як це може бути, щоб олія, яка не горіла сама по собі, піднімалася по гнити і почала горіти на кінці її? Ми це досліджуємо!
При горінні свічки відбуваються ще дивовижніші речі. Адже ми маємо тверду речовину, яка не потребує резервуару, – як може ця речовина пробратися туди, де ми бачимо полум'я, не будучи рідкою? Або ж, якщо воно перетворюється на рідину, як воно може зберігатися, не розливаючись? Чудова річ ця свічка!
У нашій кімнаті відчувається сильний перебіг повітря; для деяких наших дослідів це може бути шкідливим. Щоб внести правильність у наше дослідження і спростити його, я отримаю спокійне полум'я; бо, як можна дослідити якесь явище, якщо воно супроводжується будь-якими сторонніми обставинами?
Для нашої мети ми можемо дечому повчитися у торговок, які продають свій товар увечері на вулицях. Я часто спостерігав їхнє пристосування. Вони оточують свічку циліндричним склом, укріпленим свого роду галереї, що охоплює свічку: за бажанням скло з оправою можна піднімати і опускати. За допомогою такого скла можна отримати спокійне полум'я, яке легко досліджувати у всіх подробицях.
Насамперед звернемо увагу на те, як верхній шар свічки безпосередньо під полум'ям утворює заглиблення на кшталт гарної чашки. Повітря, що припливає до свічки, піднімається догори завдяки струму, спричиненому теплом полум'я; внаслідок руху повітря зовнішні шари свічки охолоджуються. Середина тане сильніше, ніж краю філіжанки, тому що посередині найсильніше дія полум'я, що прагне опуститися вниз по ґноті.
Поки повітря рівномірно притікає з усіх боків, доти краю філіжанки залишаються зовсім рівними, і розплавлена маса свічки, що плаває по філіжанці, має горизонтальну поверхню. Варто мені лише подути збоку на свічку, як краї філіжанки зараз же скошуються, і розплавлена маса свічки витікає, підкоряючись тим самим законам, які керують рухом світів. Ви бачите, таким чином, що чашка у верхній частині свічки утворюється завдяки рівномірно висхідному струму повітря, що охолоджує з усіх боків зовнішній шар свічки. Тільки ті речовини придатні для виготовлення свічок, які при горінні здатні утворити чашку.
Ми можемо зробити кілька спостережень над впливом висхідного струму повітря, яке не заважає запам'ятати. Тут з одного боку свічки утворився натік, так що свічка в цьому місці стала товщою. Коли свічка продовжує спокійно згоряти, потовщення залишається на своєму місці і утворює на краю свічки видатний стовпчик; так як він височить над рештою маси воску і віддалений від середини свічки, то повітря легше охолоджує його і дає можливість протистояти дії тепла, незважаючи на близькість полум'я.
Таким чином, як і в багатьох інших випадках, помилка чи неправильний прийом збагачують наше знання; Якби не було цих помилок, ми, можливо, важко отримали б ці відомості. Мимоволі у випадках ми робимося дослідниками природи. Я сподіваюся, що ви, зустрівши нове явище, не забудете запитати себе: Де причина явища? Як все це відбувається? - І з часом обов'язково знайдете відповідь на ваші запитання.
Інше питання, на яке ми повинні відповісти, – це таке: як чинить горючий матеріаліз філіжанки по світильнику до того місця, де відбувається горіння? Ви знаєте, що у воскових, стеаринових свічок полум'я не опускається по палаючому ґноту до пального матеріалу, розплавляючи його цілком, але залишається на своєму місці, на деякій відстані від розплавленої маси і не порушуючи цілості країв чашки. Не можу уявити кращого пристосування: будь-яка частина свічки допомагає іншим у досягненні найкращого дії. Хіба не дивно бачити, як поступово згоряє ця горюча речовина, як полум'я чіпає її, незважаючи на те, що це могло б повністю зруйнувати віск, якби дати йому занадто наблизитися до нього?
Як полум'я живиться пальним матеріалом? За допомогою капілярного тяжіння. «Капілярне тяжіння?» - Запитуєте ви. "Волосність"? Ну, назва великого значення не має - її вигадали, коли не було правильного уявлення про силу, яка позначалася цією назвою. Дія цього так званого капілярного тяжіння виявляється в тому, що горючий матеріал проводиться до місця згоряння і там відкладається, і до того ж не якось, а саме в середині осередку, в якому відбувається процес горіння.
Єдина причина того, що свічка не прогорає вздовж ґнота, полягає в тому, що розплавлене сало гасить полум'я. Ви знаєте, що свічка зараз же гасне, якщо її перевернути так, щоб розплавлена маса свічки стікала по гноту до кінця. Це відбувається тому, що полум'я не встигає нагріти досить сильно припливає в велику кількістьрозплавлений матеріал. Коли ж полум'я перебуває у своєму становищі, тобто. над розплавленою масою, то нові кількості свіжої маси розплавляються, поступово піднімаються світильником, і полум'я може діяти з усією своєю силою.
Тепер ми підходимо до дуже важливого явища, яке вимагає докладного вивчення; інакше ви не зможете повністю розібратися в тому, що являє собою полум'я свічки. Я маю на увазі газоподібний стан палива. Щоб ви добре зрозуміли мене, я покажу вам гарний, хоч і простий досвід. Коли ви гасите свічку, то ви помічаєте, як здіймається димок від гноту; ви, мабуть, знайомі з неприємним запахом цих газів, що випускаються загашеною свічкою. Якщо погасити свічку дуже обережно, то легко можна виявити гази, на які перетворилася тверда речовина свічки.
Я згасу тепер свічку так, щоб не викликати руху повітря; для цього мені варто лише деякий час подихати на свічку. Якщо я тепер піднесу лучину, що горить, на відстані 5–8 см від кінця світильника, то ви побачите, як полум'я по струменю парів, що йдуть від свічки, перескакує на гніт. Все це треба робити досить швидко, в в іншому випадкугази встигають охолонути і згуститись, або струмінь горючих пар встигне розсіятися в повітрі.
Тепер ми розглянемо контур і будову полум'я. Для нас важливо ознайомитися зі станом полум'я, в якому воно знаходиться на кінці світильника, де полум'я має такий блиск і красу, яких ми ніде в інших явищах не можемо спостерігати. Ви знайомі з прекрасним блиском золота та срібла, а ще більш чудовим блиском та грою дорогоцінного каміння, на кшталт рубіну та алмазу, але ніщо не може зрівнятися з красою полум'я. Який алмаз світить подібно до полум'я? Вночі він черпає свій блиск саме від полум'я, що висвітлює його. Полум'я висвітлює морок - світло алмазу ніщо; він з'являється лише тоді, коли промінь світла полум'я падає на алмаз. Свічка світить сама.
Вивчимо докладніше будову полум'я у тому вигляді, як вона знаходиться у нас усередині нашого скла. Полум'я це і однорідно; воно має загалом ту форму, як зображено на малюнку, але, дивлячись за станом повітря і за величиною свічки, форма ця може значно видозмінюватися. Воно утворює конус, округлений у своїй нижній частині; верхня частина конуса світліша за нижню. Внизу, біля світильника, легко знайти більше темну частину, всередині якої згоряння не настільки досконале, як у верхніх частинах полум'я.

Уявіть собі малюнок полум'я, зроблений багато років тому Гукером, коли він робив свої дослідження. На малюнку зображено полум'я лампи, але його можна застосувати і до полум'я свічки; резервуар для олії відповідає філіжанці свічки, олія відповідає розплавленій свічковій масі, а гніт є в обох випадках. Навколо ґноту Гукер зобразив полум'я, а навколо останнього він абсолютно правильно зобразив ще один невидимий шар, про який ви, мабуть, нічого не знаєте, якщо взагалі незнайомі якимось чином із цим явищем. Він зобразив навколишнє повітря, що має істотне значення для полум'я і завжди знаходиться поблизу нього. Далі він зобразив струм повітря, що витягує полум'я вгорі; полум'я, яке ви тут бачите, дійсно витягується струмом повітря і до того ж на досить значну висоту так само, як це зобразив Гукер на своєму малюнку.
Найлегше переконатися в цьому, виставивши свічку, що горить, на світ і розглядаючи її тінь, отриману на білому екрані. Чи не так, дивно: полум'я, що має достатнє світло, щоб утворити тінь інших предметів, саме дає тінь? При цьому ясно видно, як щось таке, що не належить самому полум'ю, обтікає його, піднімається догори і захоплює полум'я.

Тепер зверну увагу на інші факти. Різні види полум'я, які ви маєте тут перед собою, значно відрізняються один від одного за своєю формою; це залежить від різного розподілу повітряних струмів, що охоплюють їх. Ми можемо отримати таке полум'я, яке за своєю нерухомістю нагадує тверде тіло, тому його легко сфотографувати; такі фотографії необхідні більш докладного вивчення природи полум'я. Але це ще не все, що я хочу вам повідомити.
Якщо я візьму досить довге полум'я, то воно не зберігатиме деяку стійку рівномірну форму, але з дивовижною силоюрозгалужуватиметься. Щоб показати це явище, я замість воску чи сала свічки візьму новий горючий матеріал. Як світильник я беру великий ком вати. Я занурив його в спирт і запалюю – чим відрізняється він від звичайної свічки? Тієї силою, з якою відбувається горіння; ніколи у свічки ми не помічаємо такого сильного і рухливого полум'я. Ви бачите, як чудові язики полум'я безперервно здіймаються догори! Напрямок полум'я залишився тим самим: воно прагне знизу вгору; але зовсім нове, порівняно зі свічкою, це дивовижний поділ полум'я на окремі гілки та виступи, на ці лижучі мови.
Чому це відбувається? Я поясню це вам, і, коли ви добре розберете це явище, вам буде легко слідувати за моїм подальшим викладом. Я впевнений, що багато хто з вас уже сам проробляв досвід, який я вам зараз покажу.

Адже багатьом з вас відома дитяча гра, яка полягає в тому, що у темній кімнаті ллють спирт у чашку із родзинками або сливами і потім запалюють його. Ця гра якнайкраще відтворює аналізоване нами явище. Ось у мене чашка; щоб досвід добре вдався, потрібно попередньо нагріти чашку; непогано нагріти і родзинки або сливи. У свічці ми спостерігали утворення філіжанки з розплавленим пальним матеріалом; тут ми взяли чашку зі спиртом, а роль світильні свічки грає родзинки. Я запалюю спирт, і відразу вириваються чудові вогняні мови; повітря через краї чашки переливається до неї і витісняє ці мови. Як це? Так, що при сильному припливі повітря, завдяки нерівномірному горінню, полум'я не може рівним струменем підніматися догори. Повітря так нерівномірно притікає в чашку, що полум'я, яке за інших умов могло б представляти щось цілісне, в даному випадку розривається на безліч окремих частин, що існують незалежно один від одного. Я майже хотів би сказати, що бачимо тут безліч окремих свічок. Але ви не повинні думати, ніби ті окремі мови, Які тут одночасно видно, в сукупності своїй дали б зображення полум'я. Ніколи полум'я, яке ми отримали під час горіння нашої вати, не має тієї форми, яку ми бачили. Це була низка обрисів, що пливли так швидко одне за одним, що око не могло їх розглянути окремо, і тому вийшло враження від усіх одночасно.

Розгляд фізичних явищ, що відбуваються при горінні свічки, є найширшим шляхом, яким можна підійти до вивчення природознавства.

Я збираюся викласти вам... ряд відомостей з хімії, які можна витягти з свічки, що горить.

М. Фарадей

Досвід 1

Фізичні явища при горінні свічки

Засвітіть свічку. Ви побачите, як починає танути парафін біля ґнота, утворюючи круглу калюжку. Який процес (фізичний чи хімічний) тут має місце?

Візьміть щипцями тигельними зігнуту під прямим кутом скляну трубку, один кінець її внесіть в середню частину полум'я, а інший опустіть в пробірку. Що ви спостерігаєте?

1. Парафін тане. Це плавлення – фізичний процес.

2. Стінки пробірки пітніють – це конденсація – фізичний процес.

Досвід 2

Виявлення продуктів горіння в полум'ї

Візьміть щипцями тигельними шматочок жерсті (2x2 см) від консервної банки або предметне скло, внесіть в зону темного конуса палаючої свічки і потримайте 3-5 с. Швидко підніміть жерсть (скло), подивіться на нижню площину. Поясніть, що з'явилося.

Суху пробірку закріпіть у тримачі, переверніть дном догори і потримайте над полум'ям до запотівання. Поясніть явище, що спостерігається.

У ту ж пробірку швидко налийте 2-3 мл вапняної води. Що спостерігаєте? Дайте пояснення.

1. З'явилася темна (чорна) пляма - це сажа (вуглець), що утворився при горінні парафіну.

2. На стінках пробірки конденсується волога. Це конденсується вода, один із продуктів горіння парафіну.

3. При приливанні пробірку вапняної води вона каламутніє:

Це свідчить, що другим продуктом горіння парафіну є вуглекислий газ.

Вплив повітря на горіння свічки

Вставте скляну трубку з відтягнутим кінцем у гумову грушу, стискаючи її рукою, продуйте в полум'я свічки повітря. Як змінилася яскравість полум'я?

1) Засвітіть одну звичайну циліндричну форму свічку, яку використовуємо для господарських потреб. Спостерігайте за процесом горіння свічки. Що дає нам свічка, що горить?

2) Створіть такі умови, щоб полум'я свічки було спокійним. Розгляньте уважно стійке полум'я свічки, опишіть ваші спостереження. Відобразіть форму свічки біля ґнота.

3) Створіть в одному напрямку невеликий вітерець (тихо подуйте), опишіть ваші спостереження. Які зміни відбулися зі свічок?

4) Повторіть п.2 і п.3 вашого експерименту використовуючи свічку не має форму правильного циліндра або покриту жолобками, або фігурну свічку, а також ароматичну свічку, звичайної циліндричної форми.

5) Опишіть ваші спостереження та зробіть висновки.

Висновки.

1) Повітря, що знаходиться над полум'ям свічки нагрівається, розширюється і стає менш щільним і легшим, ніж оточує його холодне повітря. Тепле повітря піднімається гору, яке місце займає холодне повітря. Відбувається постійний струмповітря, струмінь якого охолоджує з усіх боків речовина, з якої зроблена свічка, його зовнішній шар набагато холодніший, ніж середина. Середина плавиться від полум'я, що доходить гніт до того місця, нижче якого воно гасне. Зовнішня частина свічки не плавиться.

2) Чашечка правильної формиутворюється завдяки рівномірному висхідному потоку повітря, що діє на всю зовнішню поверхню свічки і не дає їй розігрітися.

3) При горінні свічки, що не має правильної форми, і покриту жолобками, не виходить філіжанка з рівними краями, через нерівномірність струму повітря і поганої формичашечки, яка при цьому утворюється, тому вниз свічкою стікає парафін, утворюються потеки.

4) При горінні ароматичної свічки по кімнаті поширюється запах цитрусових фруктів завдяки дуже цікавому та важливому. фізичному явищу- дифузії (взаємного проникнення молекул однієї речовини між молекулами іншої речовини).

5) Пальне потрапляє в полум'я завдяки такому явищу як змочування (тяжіння молекул одна до одної твердого тілата рідини). Гнот, просочений воском або парафіном, виготовляють з бавовняних ниток, які мають капіляри діаметром менше волосся. По цих капілярах рідина піднімається вгору за рахунок додаткового тиску. Пальне переноситься до того місця, де відбувається згоряння, і до того ж не якось, а ідеально до центру полум'я.

(Всі висновки узагальнюючі відповіді учнів на слайдах)

Досвід №2. « Вивчення будови полум'я»

Порядок виконання роботи(Інструктаж ТБ)

1) Ще раз запалимо свічку і розглянемо, яка будова має полум'я. Виділіть три зони: нижня частинаполум'я, середня частина та зовнішня частина полум'я. Постарайтеся помітити, що кожна зона відрізняється один від одного кольором. Опишіть колір полум'я кожної із зон, заповніть таблицю 1.

2) Погляньте на різницю температури кожної зони. Для цього вносите сірники в різні зониполум'я та зверніть увагу на швидкість запалення сірникової головки. Час запалення фіксуйте за допомогою секундоміра, заповніть графи таблиці 1.

Таблиця 1

Відповідь учнів: Будова полум'я? Полум'я має дещо витягнутий вигляд, вгорі воно яскравіше, ніж унизу біля ґнота.

Колір полум'я?

Час займання? (Заповнюємо таблицю на дошці).

Вчитель: (Узагальнення відповідей учнів на слайдах).При внесенні сірника в нижню зону полум'я спалах відбувається за 1.04 секунд; при внесенні сірника в середню зону полум'я спалах відбувається за 0,9 секунд; при внесенні сірника у зовнішню частину полум'я спалах відбувається за 0,1 секунд. Отже, нижня зона має нижчу температуру, а середня і зовнішня зонамають більше високі температури. Використовуючи довідкову літературу відзначаємо: нижня зона має температуру 7000 З, середня зона має 11000 З, зовнішня має 14000 З. Можна дійти невтішного висновку, що для швидкого нагрівання чогось – або необхідно використовувати верхню частинуполум'я і не тільки свічки.

(висновок на слайдах)

Щоб переконатися, що різні зониполум'я мають різну температуруможна провести й інший досвід. Помістити лучинку (або очищений сірник) у полум'я так, щоб вона перетинала всі три зони. Ми побачимо, що лучинка сильніше обвуглилася там, де вона потрапила до середньої та верхньої зони. Значить, полум'я там гарячіше. (Спільно з учителем)

Досвід №3 «Виявлення продуктів горіння в полум'ї» (Спільно з учителем) (Інструктаж ТБ)

Порядок виконання роботи

Визначимо склад кожної зони полум'я свічки.

Вчитель:У ході проведення двох перших експериментів ви спостерігали за процесом горіння та відзначили для себе, що у нижній зоні полум'я свічки знаходиться газоподібний парафін. Запишіть це у своїй таблиці та переходьте до виконання №3 досвіду.

(висновок на слайдах)

1) У середню зону полум'я свічки внесемо пластину з жерсті, закріплену у тримачі, і потримаємо 5-7 з. Швидко піднімемо платівку. Нижня площина платівки закоптилася.

Висновок:Нижня площина пластинки з жерсті закоптилася, оскільки парафін згоряє в повному обсязі, у результаті утворилася сажа – це чистий вуглець. (висновок на слайдах)

2) Суху, охолоджену, але не запітнілу пробірку закріпимо в тримачі, перевернемо вгору дном і потримаємо над полум'ям до запітніння.

На стінах пробірки з'являються дрібні крапельки води. Потім, у цю пробірку швидко переллємо вапняну воду.

Висновок:У пробірці конденсується вода. Після того, як у пробірку переллємо вапняну воду, помічаємо, що вапняна вода каламутніє. Отже, продуктами горіння парафіну свічки є вуглекислий газ та вода. Складемо схему горіння парафінової свічки:

Парафін + кисень = вода + вуглекислий газ. (На слайді)

За підсумками проведеного досвіду складемо таблицю . (Робота біля дошки)

Таблиця 2

Вчитель:Давайте ще раз визначимо, чим же підтримується процес горіння свічки. Для цього виконаємо наступний досвід №4.

Досвід №4 « Вплив повітря на горіння свічки»

Обладнання:свічка, склянка, скляна банка ємністю 0,5 літра, скляна банка ємністю 3 літри.

Порядок виконання.

1. Засвітіть свічку і накрийте її склянкою, виміряйте час її горіння.

2. Засвітіть свічку та накрийте її скляною банкоюємністю 0,5 літра та виміряйте час горіння.

3. Засвітіть свічку і накрийте її скляною банкою ємністю 3 літри і виміряйте час горіння.

4. Дані подайте у вигляді таблиці та зробіть висновок.

Таблиця 3

Висновок.Горіння свічки залежить від кисню, що міститься у повітрі і чим більше обсяг повітря, тим довше горить свічка. (висновок на слайдах)

Вступ…………………………………………………………………………………………………………………………..… …..1

IЛітературний огляд

II Експериментальна частина

2.1 Фізичний аналіз свічок………………………………………………………………………………………….………..5

2.2 Де найгарячіша частина свічки?………………………………………………………………………………….…….6

2.3 Що горить у свічці? ……………………………………………………………………………………………………………..6

2.4 Хімічний аналіз продуктів згоряння свічки………………………………………………………….…….6

IIIВиготовлення та практичне застосуваннясвічок

3.1 Виготовлення свічок……………………………………………………………………………………………………………..7

3.1.1 Воскова свічка

3.1.2 Парафінова свічка

3.1.3 Стеаринова свічка

3.2 Отримання мила з стеарину………………………………………………………………………………………….…8

Висновки………………………………………………………………………………………………………………………………… …..8

Висновок

Список литературы

Програми

Вступ

Хоча свічки давно вже витіснені електричними лампами, вони, як і раніше, в ході і створюють святковий настрій на Новий рік, а часом рятують під час несподіваного відключення електрики. В даний час свічки можна знайти найбільш різних кольорівта форм. Їх застосовують у декоративних цілях, для ароматизації приміщень, для вимірювання часу. Свічки знайшли своє застосування і у релігії. Церковні свічки та свічки у буддизмі мають тонку подовжену форму та зроблені з воску. Тему свічок, ігри світла та тіні використовували у своїй творчості багато знаменитих художників. Перу Бориса Пастернака належить написане 1946-го року відомий вірш « Зимова ніч», головним дійовою особоюякого є свічка. Такі магічні та притягуючі, відомі людиніз глибокої давнини вони сталитемою мого проекту.

Актуальність дослідження: Свічки виникли в давнину, але і зараз вони, як і раніше, користуються популярністю: створюють святковий настрій на Новий рік і рятують нас під час несподіваного відключення електрики. Незважаючи на те, що свічка це звичайнісінький предмет для нас ми мало що знаємо про неї.

Завдання дослідження:

Проаналізувати наукову літературуна цю тему

Порівняти фізичні властивості свічок з різних матеріалів

З'ясувати, де найгарячіша частина полум'я і що саме горить у свічці.

Провести хімічний аналіз продуктів згоряння свічок із різних матеріалів

Зробити свічки різних матеріалів своїми руками

Виготовити мило

I Літературний огляд

1.1 Історія створення свічки.

Свічки були винайдені людиною дуже давно, проте довгий час застосовувалися лише в будинках багатих людей та коштували дорого. Пальним матеріалом для свічки може бути: сало, стеарин, віск, парафін, спермацет або інша речовина з відповідними властивостями (легкоплавкість, горючість, тверде). Прототипом свічки є чаші, наповнені маслом або жиром, з тріскою як гніт (пізніше стали використовувати ґноти з волокна або тканини). Такі світильники давали неприємний запах і дуже коптили. Перші свічки сучасної конструкції з'явилися в Середньовіччі та виготовлялися з жиру (найчастіше) або з воску. Воскові свічки довгий час були дуже дорогими. Щоб висвітлити велике приміщення, були потрібні сотні свічок, вони чадили, чорнячи стелі та стіни. У XV столітті повільно почала зростати популярність бджолиного воску як пального для свічок. У XVI-XVII століттяхамериканськими колоністами було винайдено отримання воску з деяких місцевих рослин, і свічки, вироблені цим способом, тимчасово набрали великої популярності - вони не диміли, не танули так сильно, як сальні, проте їх виробництво було трудомістким, і популярність незабаром зійшла нанівець. Розвиток китобійної промисловості в кінці XVIIIстоліття внесло перші істотні зміни в процес виробництва свічок, тому що спермацет (воскоподібний жир, що отримується з верхньої частини голови кашалоту) став легко доступним. Спермацет горів краще, ніж жир і при цьому не димив, і загалом був ближче до бджолиного воску за властивостями та перевагами. Більшість винаходів, що вплинули на свічку, відноситься до XIX віці. У 1820 р. французький хімік Мішель Шевроль відкрив можливість виділення суміші жирних кислот з тваринних жирів - т.з. стеарину. Стеарін, інакше іноді званий стеариновим воском через подібні воску властивостей, виявився твердим, жорстким і горів без кіптяви і майже без запаху, а технологія його виробництва не була витратною. І як наслідок, незабаром стеаринові свічки майже повністю витіснили всі інші види свічок, налагоджено масове виробництво. Приблизно тоді ж була освоєна технологія просочення гніт свічок борною кислотою, що позбавляло необхідності часто знімати залишки гніт (якщо їх не знімати, вони могли загасити свічку). Ближче до початку ХХ століття хіміки змогли виділити нафтовий віск - парафін. Парафін чисто і рівно горів, практично не даючи запаху (сильний запах мав лише дим, що утворюється при гасінні свічки, але цей запах не був неприємним), і його було дешевше виробляти, ніж будь-яке інше паливо для свічок, відоме на той час. Єдиним його недоліком була низька температураплавлення (у порівнянні зі стеарином), через що свічки мали властивість опливати раніше, ніж згоряють, але ця проблема була вирішена, після того, як до парафіну почали додавати більш твердий і тугоплавкий стеарин. Навіть під час впровадження електричного освітленнядосить довгий час на початку XX століття парафінові свічки тільки набирали популярності, цьому сприяло бурхливий розвиток нафтової промисловостіна той час. Згодом їх значення у висвітленні змінювалося на декоративне та естетичне.

Сьогодні парафінові свічки серед свічок є майже єдиним видом. Свічки роблять із суміші високоочищеного (сніжно-білого або злегка прозорого) парафіну з невеликою кількістю стеарину, або малоочищеного (жовтого) парафіну, як з добавкою стеарину, так і без неї. Перші естетичніші і менш пахучі, другі не так сильно опливають. Зрідка виробляються свічки з неочищеного парафіну (червоно-жовтого) без добавок, які дуже сильно опливають, і тому не мають попиту.

1.2 Види свічок

При виготовленні свічок використовуються:

Парафін - воскоподібна суміш граничних вуглеводнів(мінеральний віск) складу від С 18 Н 38 до З 35 Н 72 . Має низьку хімічною активністюі погано розчиняється у воді. Продукт перегонки нафти найбільш популярний як матеріал для свічок, і в тому чи іншому вигляді входить до складу більшості свічок. У XIX столітті суттєво потіснив стеарин як свічковий матеріал.

Бджолиний віск - Натуральний продукт виробництва бджіл. Прості ліпіди ( складні ефіривищих жирних кислот та вищих високомолекулярних спиртів). Бджолиний віск складається головним чином з ефіру та пальмітинової кислоти та мирицилового спирту. Віск дуже стійкий, нерозчинний у воді, але добре розчинний у бензині, хлороформі, ефірі. Свічки з бджолиного воску горять довше і яскравіше, ніж парафінові, і віддають перевагу цінителям, оскільки є натуральними. Зважаючи на більшу вартість воскових свічок, нерідко свічки виготовляють не повністю з бджолиного воску, а додають його до інших матеріалів для продовження часу горіння свічки та імітації натурального аромату. Віск, який використовується для свічок, буває різних видів.

Стеарін - стеаринова кислота з домішкою пальмітинової, олеїнової та інших насичених та ненасичених жирних кислот. Додається до парафіну, щоб той сильніше стискався і при остиганні, відлиті з нього свічки було легше витягти з форми. Також стеарин перешкоджає опливу свічок. Деякий час стеарин був основним матеріалом виготовлення свічок, доки навчилися витягувати парафін із сирої нафти.

Гліцерин - використовується в суміші з желатином та таніном. Свічки з гліцерину виходять абсолютно прозорі, різними барвниками їм можна надати будь-який колір. Усередині гліцеринової свічки можна розміщувати різноманітні композиції з кольорового парафіну, що надає свічці незвичайні декоративні властивості.

Жир наприклад яловичий. У деяких країнах через боротьбу з повнотою цього жиру намагаються знайти інше застосування, крім харчового. У жирові свічки зазвичай додають натрієву селітру (до 5%) та алюмокалієві галун (до 5% за вагою). Свічки горять чисто, без диму та кіптяви.

1.3 Миловаріння

Мило було винайдено набагато раніше пороху та паперу, невідомо коли і невідомо ким. Воно вийшло вперше, коли розплавлений жир, стікаючи з м'яса, що смажиться, падав на деревну золу. Жир відразу частково гідролізувався, утворюючи жирні кислоти, які з'єднувалися з солями натрію і калію в золі. Ці з'єднання були власне милом. Це перша поверхнево-активна речовина. на наукову основувиробництво мила було поставлено на початкуXIXстоліття. Цьому сприяли численні дослідження французького хімікаМ.Шевраля у галузі хімії жирів. Шеврель встановив, що основа будь-якого мила-жири це хімічні сполуки гліцерину з вищими. жирними кислотами. У серединіXIXстоліття хіміки могли точно назвати склад всіх отриманих та застосовуваних мил. З того часу виробництво мила не зазнало принципових змін. Очищувальна дія мила – складний процес. Молекула солі вищої карбонової кислотимає полярну іонну частину (-СООNa) та неполярний вуглеводневий радикал. Полярна частина молекули розчинна у воді (гідрофільна), а неполярна - у жирах та інших малополярних речовинах (гідрофобна). У звичайних умовахчастинки жиру або олії злипаються між собою, утворюючи в водному середовищіокрему фазу. У присутності мила картина різко змінюється. Неполярні кінці молекули мила розчиняються в краплях олії, полярні карбоксилат-аніони залишаються в водному розчині. В результаті відштовхування однойменних зарядів на поверхні олії воно розбивається на дрібні частинки, кожна з яких має іонну оболонку з аніонів- СОО - . Наявність цієї оболонки оберігає частинки від злиття, у результаті утворюється стійка емульсія олії у питній воді. Емульгування жиру та сала, що містять бруд, і зумовлює очищувальну дію мила.

II Експериментальна частина

2.1 Фізичний аналіз свічок

Для фізичного аналізувзяли свічки з різних матеріалів та порівняли їх властивості

Спостереження

Воскова свічка

Парафінова свічка

Стеаринова свічка

Зовнішній виглядсвічки

Тверда речовина жовто-бурого кольору

Тверда речовина брудно-білого кольору

Тверда речовина білого кольору

Час горіння свічки

Горить довше

Горить менше

Горить довше

Наявність запаху при горінні

Виділяє слабкий медовий запах

Ні

Освіта кіптяви при горінні

Коптит менше

Коптит більше

Коптит менше

Яскравість полум'я

Практично однакова

Опливання свічки при горінні

Опливає менше

Опливає більше

Опливає менше

2.2 Де знаходиться найгаряче місце полум'я

На перший погляд здається - у самому центрі. Ми перевірили це, потримавши над серединою полум'я свічки, поперек йому, аркуш паперу. У кімнаті не повинно бути протягів, щоб полум'я було рівним і не вагалося.

Результати дослідження

На папері з'явилася обвуглена область у формі кільця. Воно було тим уже, чим вище тримали папір, і перетворилося на суцільну пляму на рівні верхньої третини полум'я- там і знаходиться найгарячіше його місце. Цей, начебто, дивний результатвиявиться цілком очевидним, якщо згадати, що для горіння потрібен кисень. У полум'я він надходить лише з периферії, і лише там іде реакція горіння. Тому й температура полум'я у різних його частинах різна.

2.3 Що горить у свічці

Ймовірно, матеріал, з якого він виготовлений (парафін, стеарин чи віск). Але якщо ми перевернемо свічку, що горить, то матеріал потече по ґноті і, замість того, щоб спалахнути, погасить його. То що горить у свічці? Ми обережно задули свічку, трохи дихнувши на неї. Від гноту потягнувся тонкий струмок блакитнуватого серпанку. Піднесли до неї сірник.

Результати дослідження

Полум'я цим струмком з відстані 1-2 сантиметри перескочило на гніт і свічка загорілася знову. Те, що ми прийняли за дим, були пари парафіну (стеарину або воску) - саме вони горять у свічці. Розплавлений матеріал парафін (стеарин або віск) піднімається гніт, як вода по тонкому капіляру. Полум'я сірника його випаровує та запалює пари. Гніт служить тільки "трубопроводом", що подає пальне в "топку", - язичок полум'я.

2.4 Хімічний аналіз продуктів згоряння свічки

Виявлення сажі: закріпили предметне скло в тримачі, внесли в зону темного конуса свічки, що горить, і потримали 3 секунди. Швидко підняли скло та оглянули нижню площину. Темна пляма вкаже на наявність сажі.

Виявлення води: суху пробірку закріпили у тримачі, перевернули вгору дном і потримали над полум'ям до запітніння. Запітніла стінка пробірки вкаже на утворення води

Виявлення вуглекислого газу: у ту ж пробірку долили 2 мл вапняної води. За помутнінням вапном води судили про утворення вуглекислого газу.

Результати дослідження

Продукти згоряння

Воскова

Парафінова

Стеаринова

Сажа

Вода

Вуглекислий газ

Рівняння реакції горіння

Воскова свічка 2 C 15 H 31 COOC 31 H 63 + 139 O 2 =94 CO 2 + 94 H 2 O

Парафінова свічка 2C 16 H 34 +49 O 2 =32 CO 2 + 34 H 2 OC 17 H 36 + 26 O 2 =17 CO 2 + 18 H 2 O

Стеаринова свічка C 17 H 35 COOH+ 26O 2 =18O 2 + 18H 2 O

III Виготовлення та практичне застосування різних видів свічок.

3.1 Виготовлення свічок своїми руками

3.1.1 Воскова свічка

Воскову свічку зробили із бджолиного воску. Бджолиний віск можна купити у продавців меду. Для виготовлення ми вибрали метод «сучення»: ґнот натягують горизонтально і рівномірно обліплюють його воском, розм'якшений в теплій воді. Коли заготівля досягне потрібної товщини, її починають катати гладкою дошкою плоскою дощечкою, щоб надати майбутній свічці циліндричну форму. Потім обрізають свічку знизу і витягують її верхівку.

3.1.2 Парафінова свічка

Так як отримати парафін самостійно неможливо, то для виготовлення парафінової свічки потрібного розміруми взяли готову парафінову свічку і методом виливка виготовили з неї нову. Для цього виготовили форму та закріпили в ній гніт. Форму можна виготовити з будь-якого матеріалу, що витримує нагрів до 50 градусів. Стінки форми змастили рідиною для миття посуду та дали їй підсохнути. Нагрітий на водяній бані до рідкого станупарафін обережно залили у форму і дали йому охолонути. Чим повільніше остигає парафінова свічка, тим менше ймовірності, що вона розтріскається. Після повного остигання акуратно вийняли свічку з форми.

3.1.3 Стеаринова свічка

Спочатку отримали концентрований розчинмила. Для цього мило подрібнили на тертці. Мильні стружки помістили в ємність, додали води і нагріли, перемішуючи дерев'яною паличкою, до розчинення. Після цього, як і раніше, нагріваючи і перемішуючи розчин, влили оцет. Після додавання кислоти на поверхні відразу спливла біла маса. Це стеаринова кислота. Реакційна суміш повинна мати кислу реакцію, інакше не все мило прореагує із кислотою. Тому кислоту треба брати надміру. Реакцію середовища легко перевірили за лакмусовим папірцем. Після того, як суміш охолола, стеарин збирали на поверхні. Рідина, що утворилася під стеарином - розчин сульфату або ацетату натрію. Стеарін вичерпали ложкою і промили водою, щоб усунути надлишок кислоти. Висушили масу і загорнули з ганчірочку. Стеарін готовий! Свічку зі стеарину можна зробити у формі, закріпивши в ній заздалегідь ґнот і виливаючи у форму розплавлений стеарин. А ще свічку можна приготувати маканням, тоді й форми не треба. У розплавлений стеарин опускають гніт (можна взяти нитку від ґнота для керогазу або гасу). Виймаю ґнот, і коли стеарин на ньому затвердіє, знову опускають його в розчин. Цю операцію повторюють кілька разів, поки на гніт не наросте свічка потрібної товщини. Рівняння реакції отримання стеарину з мила:C 17 H 35 COONa+ CH 3 COOH= C 17 H 35 COOH+ CH 3 COONa

3.2 Отримання мила зі свічки

Взяли кілька шматочків стеаринової свічки. Розплавили стеарин на водяній бані та додали насичений розчин соди. Негайно утворилася тверда біла маса. Це стеарат натрію, тобто власне мило. Кілька хвилин нагрівали суміш, щоб реакція пройшла якнайповніше. Потім підставили форму ( сірникова коробка) і залили отриману масу. Після того, як мило охололо, вийняли його з форми. Рівняння реакції отримання мила зі стеарину: 2C 17 H 35 COOH+ Na 2 CO 3 =2 C 17 H 35 COONa+ H 2 O+ CO 2 .

Висновки:

Проаналізувала та вивчила наукову літературу з цієї теми

Порівняла фізичні властивості свічок з різних матеріалів: найкращими фізичними властивостямиволодіють воскова та стеаринова свічка.

Найгарячіша частина знаходить на рівні верхньої третини полум'я свічки. Причиною горіння свічки є не горіння матеріалу, а утворення парів при згорянні.

Виходячи, з хімічного аналізупродуктів згоряння з'ясувала, що вони утворюють сажу, воду і вуглекислий газ тобто є органічними речовинами.

Виготовила свічки з різних матеріалів своїми руками

Зробила мило зі стеаринової свічки

Висновок

Найбільш найкращими фізичними властивостями володіють воскова та стеаринова свічка: вони не тільки менше коптять і опливають, а й довше горять. У парафінових свічок є перевага у вартості (вони трохи дешевші за воскові та стеаринові), тому вони і є найпоширенішими в нашій країні. Найпалкіша частина знаходиться на рівні верхньої третини полум'я, а горить у свічці все-таки не матеріал, з якого він виготовлений, а пари, що утворюються при горінні. Усі свічки при горінні утворюють сажу, воду та вуглекислий газ, тобто є органічними речовинами.

Список литературы

Майкл Фарадей "Історія свічки" 1982 р

Габрієлян О.Г. “Хімія. 8 клас» Москва 2002 р

Габріель О.Г. “Хімія. 10 клас» Москва 2014 р

Журнал «Наука і життя», стаття «Свічка горіла на столі» №6,2014

Журнал «Клуб юний хімік», стаття «Мило зі свічки та свічка з мила»

Журнал «Хімія та життя», стаття «Поки горять свічки»