분젠 버너는 일반적으로 메탄 가스의 연소 또는 프로판과 부탄의 혼합물의 생성물 인 화염을 효율적이고 안전하게 열원을 공급할 수있는 실험실 장비이다. 이 악기는 그 자체로 과학과 화학의 대명사입니다.
그 이름은 Michael Faraday가 이미 설계 한 모델을 기반으로 구현 및 개선을 담당 한 기술자 Peter Desaga와 함께 독일 화학자 Robert Bunsen에서 유래했습니다. 이 라이터는 작고 가벼워 가스 실린더와 최적의 연결이있는 거의 모든 곳으로 이동할 수 있습니다.
플라스크에서 용액을 가열하는 분젠 버너. 출처 : Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
위는 작동중인 분젠 버너입니다. 설정은 실험실의 설정도 아닙니다. 푸른 불꽃은 플라스크의 내용물을 가열하여 화학 반응을 일으키거나 단순히 고체를 더 빨리 용해시킵니다. 따라서이 기기의 주요 용도는 단순히 표면, 샘플 또는 재료를 가열하는 것입니다.
그러나 분젠 버너는 화염 테스트, 살균, 증류, 연소 및 분해와 같은 다양한 방법과 공정에도 사용됩니다. 중학교 때부터 학생들의 놀라움과 두려움의 원인이되었고 나중에 일상적인 사용 도구가되었습니다.
역사
이 상징적 인 라이터의 기원은 Robert Bunsen이 일했던 하이델베르크 대학의 실험실 중 하나 인 1854 년으로 거슬러 올라갑니다. 그때까지 대학 시설에는 실험을 수행 할 수있는 초보적인 가스 파이프와 라이터 시스템이 이미 설치되어있었습니다.
그러나 Michael Faraday가 디자인 한이 라이터는 매우 밝고 "더러운"불꽃을 발생 시켰습니다. 즉, 접촉 한 표면에 숯 얼룩이 묻었 음을 의미합니다. 이 화염은 가열시 방출되는 특정 물질의 색상을 위장하는 것 외에도 충분히 뜨겁지 않았습니다.
따라서 Robert Bunsen은 독일 기술자 인 Peter Desaga와 함께 패러데이 라이터를 개선하기로 결정했습니다. 이를 달성하기 위해 그들은 실험실을 자유롭게 돌아 다니는 것보다 더 큰 공기 흐름으로 가스를 연소 시키려고했습니다. 이런 식으로 Bunsen-Desaga 버너가 탄생했습니다.
그 이후로 실험실은 훨씬 더 뜨겁고 "더 깨끗한"불꽃을 얻을 수있는 라이터를 가지고 있습니다. 마찬가지로,이 라이터 덕분에 분광학의 기초 또는 기원이 확립되었습니다.
분젠 버너의 특징 및 부품
- 악기
분젠 버너 부품 도면. 출처 : Pearson Scott Foresman / 퍼블릭 도메인
위의 이미지는 분젠 버너의 그림을 보여줍니다. 공기와 가스 모두에 대한 각각의 입구가 표시됩니다.
가스는 동일한 실험실 카운터에있는 가스 탭에서 라이터 입구까지 고무 호스 내부를 통과합니다. 라이터의 아래쪽 영역, 링 모양의 지지대 바로 위에 라이터 노즐에서 나오는 가스의 흐름을 균일하게하는 밸브 또는 휠이 있습니다.
반면에 공기는 칼라의 원형 (또는 직사각형) 구멍을 통해 라이터로 들어갑니다. 칼라가 회전하면 더 많은 공기가 구멍으로 흘러 가스와 혼합됩니다. 이 공기-가스 혼합물은 배럴 또는 컬럼을 따라 상승하여 최종적으로 더 가벼운 노즐을 통해 배출됩니다.
전체 라이터는 알루미늄과 같은 가벼운 금속으로 만들어졌으며 선반이나 서랍에 들어갈만큼 충분히 작습니다.
-전화
감소
분젠 버너에서 얻은 불꽃은 들어오는 공기의 양에 따라 색상이 다를 수 있습니다. 출처 : Arthur Jan Fijałkowski / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)
불이 붙은 성냥이나 스파크를 사용하여 라이터 노즐 높이에 열원을 배치하면 공기-가스 혼합물이 점화되고 연소가 시작됩니다. 그래서 불꽃이 나타날 것입니다. 그러나이 화염의 시각적 및 화학적 특성은 공기-가스 비율에 따라 다릅니다.
칼라를 닫아 공기가 구멍을 통해 들어가는 것을 방지하면 가스가 풍부한 혼합물이 생겨 주변 공기의 산소로 거의 타지 않습니다. 이 불꽃은 1 (상단 이미지)에 해당하며 가장 덜 뜨겁고 그을음을 가장 많이 생성하는 불꽃이기 때문에 "안전"및 "더러운"불꽃으로 알려져 있습니다. 얼마나 밝은 지와 노란색-주황색 색상을 확인하십시오.
이 불꽃의 광도는 실제로 탄소 원자로 구성된 그을음 입자로 인해 열을 흡수하고 빛과 색을 발산합니다. 가스 주입구가 더 많이 열릴수록이 불꽃은 더 커집니다.
이 화염은 또한 일부 물질을 감소시킬 수있는 그을음 입자로 탄소를 제공하기 때문에 감소하는 것으로 알려져 있습니다.
산화제
칼라가 회전함에 따라 공기가 통과하는 구멍이 열리므로 결과 기체 혼합물의 공기량이 증가합니다. 결과적으로 노란색 불꽃은 점점 더 푸르스름 해져 (2 ~ 4) 혼합물의 배경과 순도가 허용하는 경우 투명 해 보일 수 있습니다.
Flame 4는 가장 뜨겁고 접촉하는 샘플을 완벽하게 산화시킬 수 있기 때문에 실험실에서 가장 원하고 유용합니다. 이러한 이유로 연소 생성물 (본질적으로 이산화탄소와 수증기)이 주변 산소와 산화 될 물질을 방해하지 않기 때문에이 화염은 산화되는 것으로 알려져 있습니다.
기능 / 용도
플라스크를 가열하는 분젠 버너. 출처 : Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
이전 섹션에서 화염이 분젠 버너의 가장 중요한 요소 또는 특성이라는 결론을 내릴 수 있습니다. 실제로이 기기의 각 기능 또는 용도를 정의하는 것은 바로 표면, 재료 또는 샘플을 가열하는 것입니다.
그러나 이것이 실험실의 모든 것을 가열하는 데 사용할 수 있음을 의미하지는 않습니다. 우선 재료의 녹는 점은 불꽃이 도달 할 수있는 최대 온도 인 1500ºC 이상이어야합니다. 그렇지 않으면 녹아서 작업대에 재앙이 발생합니다.
둘째, 화염 온도가 너무 높아서 모든 유기 용매의 증기를 점화시킬 수있어 화재 위험이 증가합니다. 따라서 끓는점이 높고 휘발성이 낮은 액체 만 가열해야합니다.
이러한 이유로 물은 분젠 버너를 사용하여 가열하는 이상적인 액체의 예입니다. 예를 들어, 수용액이 들어있는 증류 병, 비커, 플라스크 또는 냄비를 가열하는 것이 일반적입니다.
사용 예
연소
Bunsen 버너의 주요 용도 중 하나는 샘플을 연소시키는 것입니다. 즉, 신속하고 발열적인 방식으로 산화시키는 것입니다. 이를 위해 산화 불꽃 (파란색, 거의 투명)을 사용하고 샘플을 도가니와 같은 용기에 넣습니다.
그러나 대부분의 샘플은 이후 몇 시간 동안 (심지어 하루 종일) 계속 가열 할 수있는 플라스크로 옮겨집니다.
열분해
연소와 마찬가지로 분젠 버너를 사용하면 염소산염 및 질산염과 같은 특정 물질의 열분해를 수행 할 수 있습니다. 그러나이 방법을 사용하면 시간 경과에 따른 분해 진행 상황을 추적 할 수 없습니다.
화염 테스트
금속 이온은 화염 테스트를 통해 정 성적으로 감지 할 수 있습니다. 이를 위해 염산에 담근 이전에 가열 된 와이어를 샘플과 접촉시켜 화염 속으로 가져옵니다.
방출 된 색상은 구리 (청록색), 칼륨 (보라색), 나트륨 (진한 노란색), 칼슘 (주황색) 등과 같은 금속의 존재를 식별하는 데 도움이됩니다.
재료의 살균
화염의 열은 재료 표면의 미생물을 파괴하는 또 다른 독창적 인 용도로 사용될 수 있습니다. 이는 건강과 밀접한 관련이있는 유리 또는 금속 (바늘, 피펫, 메스 등)을 다룰 때 특히 유용합니다.
증류
이전에 물은 분젠 버너로 가열하는 것이 바람직하다고하는 액체 중 하나입니다. 이 때문에 증류 병을 가열하는 데 사용되어 증기가 식물성 물질의 일부 에센스 또는 향 (오렌지 껍질, 계피 가루 등)을 운반하도록 물을 끓입니다.
반면에 화염의 강도가 완화되고 공정에서 너무 많은 증기가 생성되지 않는 한 다른 유형의 혼합물을 증류하는 데에도 사용할 수 있습니다.
비등점 결정
Thiele 튜브, 오일, 지지대 및 모세관의 도움으로 특정 액체의 끓는점은 튜브의 손잡이 또는 측면 암을 가열하기 위해 분젠 버너를 사용하여 결정됩니다. 이 실험은 일반 화학 및 유기 화학 교육 실험실에서 매우 일반적입니다.
참고 문헌
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