شیمی شعله

● شیمی شمع
شمع ها مثالی کلاسیک از فرآیند سوختن هستند. وقتی گرمای به کار رفته کافی باشد،‌ موم شمع اکسید می شود. پارافین با اکسیژن ترکیب می شود تا دی اکسید کربن و آب تولید کند البته …

شیمی شمع

شمع ها مثالی کلاسیک از فرآیند سوختن هستند. وقتی گرمای به کار رفته کافی باشد،‌ موم شمع اکسید می شود. پارافین با اکسیژن ترکیب می شود تا دی اکسید کربن و آب تولید کند البته به همراه حرارت و نور. شعله، بخش مرئی این واکنش گرما زا است. یعنی محلی که انقدر تجمع انرژی دارد که منجر به ایجاد نور مرئی می شود. اگر شما هم به شمع علاقمندید با واقعیت های بیشتری درباره آنها آشنا شوید:

شمع های جادویی چگونه کار می کنند؟

آیا تا به حال یک شمع جادویی دیده‌اید؟ وقتی چنین شمعی را فوت کنید، ‌ظرف چند ثانیه دوباره روشن می‌شود. این عمل معمولا با همراهی چند جرقه صورت میگیرد. در واقع تفاوت بین یک شمع معمولی و یک شمع جادویی، درست بعد از خاموش کردن آنها اتفاق می افتد. وقتی یک شمع معمولی را فوت می کنید، می‌بینید که نوار دودی باریکی از فتیله بالا می رود. این دود، موم تبخیر شده است. فتیله نیم سوز در زمانی که شما شمع را فوت می کنید، انقدر داغ است که موم شمع را تبخیر کند، اما به اندازه کافی داغ نیست که دوباره آن را محترق کند. اگر شما فتیله شمع معمولی را درست پس از خاموش شدن‌ بدمید، ممکن است بتوانید آن را قرمز کنید، اما شمع روشن نمی‌شود.

از طرفی شمع جادویی، در فتیله خود یک ماده اضافی دارد که این امکان را فراهم می کند که احتراق در دمای نسبتا پایین تری در فتیله رخ دهد. در واقع فتیله، این ماده اضافی را می سوزاند و در نتیجه سوختن این ماده، حرارت لازم برای احتراق بخار پارافین شمع فراهم می شود: شعله‌ای که شما در شمع می‌بینید.

چه موادی اینکار می‌کنند؟ معمولا ذرات ریز فلز منیزیم. دمای لازم برای احتراق منیزم نسبتا کم است ( ۴۳۰ درجه سانتیگراد) . منیزیم خود می سوزد و شرایط لازم برای احتراق بخار پارافین را فراهم می آورد. در واقع ذرات جرقه مانندی که شما در شمع های جادویی می‌بینید، ‌ذرات محترق شده منیزیم هستند. " جادو" زمانی اتفاق می افتد که یکی از این جرقه ها، ‌بخار پارافین را محترق می کند و شمع خود به خود روشن می‌شود. بقیه منیزیم موجود در فتیله، نمی‌سوزد چرا که پارافین مایع، آنها را از اکسیژن دور نگه‌می دارد و در ضمن آن را سرد نگهمیدارد.

بازی رنگها در آتش

اگر شما هم بخاری دیواری دارید، شاید این تجربه را داشته باشید که صفحات مجله های قدیمی را باعکس های رنگین در آتش بسوزانید به امید اینکه شعله های آتش را به رنگهای گوناگون ببینید. آیا می دانید که هر ماده شیمیایی چه رنگی را در آتش بوجود می‌آورد؟ بگذارید نگاهی دقیقتر به این موضوع بیاندازیم:

رنگ دهنده‌های شعله:

وقتی مراسم آتشبازی را از دور یا نزدیک تماشا می‌کنید، حتما در دل زیبایی آن را تحسین نموده اید. برای ایجاد چنین رنگها و طرح‌هایی،‌ نیاز به درک هنری و ترکیب آن با علوم طبیعی داریم. برای تولید رنگ در آتش، دو مکانیسم اصلی وجود دارد: التهاب_ Incandescence و درخشش _ Luminescence.

پدیده التهاب:

در این پدیده، تولید نور ‌با کمک حرارت صورت می پذیرد. گرما باعث می شود که ماده ابتدا داغ و نورانی شود و سپس نورهای مادون قرمز، قرمز، نارنجی، زرد وسفید ( به ترتیب با افزایش دما) ایجاد می شوند.با کنترل دما، می توان رنگ مناسب را در زمان دلخواه به دست آورد.از فلزاتی نظیر آلومینیم، منیزیم و تیتانیم که خیلی درخشان و روشن می سوزند برای بالا بردن دما می‌توان استفاده کرد.

پدیده درخشش:

این فرایند، تولید نور با استفاده از منابع انرژی غیر از حرارت است. گاهی این پدیده را " نور سرد" می‌گویند زیرا در دمای اتاق و حتی سردتر از آنهم می تواند رخ دهد. برای تولید پدیده درخشش، انرژی جذب شده توسط الکترون یک اتم یا ملکول، ‌سبب تهییج و ناپایداری آن می‌شود. وقتی الکترون به یک حالت انرژی پایین تر برمی‌گردد، انرژی آزاد شده به صورت یک فوتون آزاد می‌شود. انرژی این فوتون از روی طول موج یا رنگ حاصله مشخص می‌شود.

گاهی نمکهایی که برای تولید رنگ مورد نظر لازمند، ‌ناپایدار می باشند. مثلا باریم کلراید( رنگ سبز) در دمای اتاق ناپایدار است. بنابراین باریم را با یک ماده پایدار، ترکیب می کنند ( ماده ای که بتواند کلر ازاد کند، نظیر لاستیک کلره شده). به این ترتیب، کلر آزاد شده در اثر حرارت ناشی از سوختن ترکیبات پیروتکنیک، باریم کلراید آزاد می کند و به این ترتیب رنگ سبز دلخواه ما ایجاد می‌شود. کلرید مس ( رنگ آبی ) در عوض در دماهای بالا ناپایدار است بنابراین دما،‌ نه باید خیلی بالا و نه خیلی پایین باشد. در واقع کنترل دما برای ایجاد رنگهای مورد نظر بسیار حائز اهمیت است.

نکاتی که باید به خاطر بسپارید:

ـ رنگهای خالص،‌ترکیبات خالص را می طلبند. حتی مقادیر بسیار کم عنصر سدیم به صورت ناخالصی، باعث ایجاد رنگ زرد_ نارنجی و پوشاندن سایر رنگها می‌شود. اگر می‌خواهید سایر رنگها را تجربه کنید،‌ از هر ماده ی حاوی سدیم پرهیز کنید.

ـ اگر از ترکیبات رنگی که حاوی الکل یا سایر حلالهای آلی هستند استفاده می‌کنید، به خاطر بسپارید که این مواد قابل اشتعال اند و هنگام کار کردن با آنها بایستی دقت کنید.

ـ مواد رنگی را از دسترس بچه‌ها دور نگه دارید و با دقت از آنها مراقبت کنید. اگر چه رنگهای این مواد، زیبا هستند اما می توانند اثرات شیمیایی زیانباری داشته و حتی در برخی موارد سمی و مهلک باشند. به همین دلیل، هرگز فشفشه هایی را که برای جشنهای تولد به کار میروند بر روی کیک و برای تزیین به‌کار نبرید.

ـ مانند تمام موارد کار با آتش، به یاد داشته باشید که همیشه احتمال خطر وجود دارد. حتما دقت کنید.

تهیه و ترجمه: سحرناز تاج بخش