美麗科學(xué)與中國(guó)化學(xué)會(huì)合作項(xiàng)目重現(xiàn)化學(xué) |《元素燃燒》

發(fā)布時(shí)間：2018年01月25日 來源：中國(guó)化學(xué)會(huì)

△《元素燃燒》  攝影：梁琰  

 

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從鉆木取火而始，燃燒便在人類文明史上留下濃墨淡彩的一筆。近代化學(xué)的發(fā)展，從燃素說的沒落到氧氣的發(fā)現(xiàn)，也始終與燃燒有著千絲萬縷的關(guān)系。燃燒，可以說是日常生活中最常接觸到的一類化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)，它也具有震撼人心的美麗。

 

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△木炭燃燒

 

木炭是一種歷史極其悠久的燃料，早在殷商時(shí)期就被用于冶煉青銅器，現(xiàn)仍廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中。木炭的主要成分為碳元素，“碳”這個(gè)字即由“炭”字演變而來。木炭燃燒過程中，若空氣含量不足會(huì)生成一氧化碳。一氧化碳具有毒性，俗稱“煤氣中毒”，因此冬日在家中生炭取暖要格外注意空氣流通。

 

有趣的是，木炭燃燒基本未見明火。明火是由可燃性氣體燃燒產(chǎn)生的，蠟燭等物質(zhì)在燃燒過程中會(huì)釋放可燃性氣體，因此出現(xiàn)火焰。還有一些物質(zhì)，如金屬鈉，在燃燒過程中升華產(chǎn)生鈉蒸汽，也會(huì)產(chǎn)生明火。而木炭燃燒過程中，主要生成阻燃的二氧化碳?xì)怏w，因此看不到火焰。若空氣不足，生成較多可燃的一氧化碳?xì)怏w，則可以觀察到微弱的淡藍(lán)色火焰。

 

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△鈉塊燃燒

 

鈉是一種極為活波的金屬，自然條件下迅速氧化，因此自然界中鮮有鈉金屬單質(zhì)存在。鈉的燃燒過程非常有趣，金屬表面迅速形成白色的氧化鈉，形同糕點(diǎn)，隨后整塊金屬鈉熔融為類似饅頭的液態(tài)球狀，繼續(xù)燃燒后生成略顯黃色的過氧化鈉，又像雞排。金屬鈉在燃燒過程中呈現(xiàn)金黃色火焰，這是其本身特性，不同的金屬元素燃燒時(shí)存在不同的顏色，稱為焰色反應(yīng)。

 

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△紅磷燃燒

 

常見的磷單質(zhì)分為白磷和紅磷兩種，白磷為淡黃蠟狀固體，有劇毒，在空氣中極易自燃；紅磷為紅色粉末，無毒。這兩種磷燃燒后都生成五氧化二磷，若被人體吸入則會(huì)在肺部形成磷酸并釋放大量熱量，造成肺部灼傷。人體內(nèi)含有大量的磷，主要存在于骨骼與牙齒中。若人死亡后，尸體腐化過程中會(huì)產(chǎn)生極易自燃的磷化氫氣體，就是人們常說的“鬼火”。

 

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△鎂條燃燒

 

鎂條燃燒過程中釋放出極為耀眼的白光，利用減光鏡即可清晰觀察到生成了白色的氧化鎂。金屬鎂的這一性質(zhì)被廣泛應(yīng)用于煙火中作為發(fā)光劑，結(jié)合前述不同金屬的焰色反應(yīng)，即可產(chǎn)生五顏六色的焰火。此外，老式照相機(jī)也采用鎂粉作為照明材料，類似于現(xiàn)在的閃光燈，攝像師手持盛有鎂粉的罩子，引燃鎂粉的同時(shí)按下快門，很多老電影中都再現(xiàn)了這一幕。

 

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△硫粉燃燒

 

硫粉的燃燒過程則更為壯觀。黃色的硫粉在點(diǎn)燃后會(huì)先發(fā)生熔融，變?yōu)轷r紅色的液態(tài)硫，在黑暗環(huán)境中則可以觀察到明顯的藍(lán)色火焰。由于硫常出現(xiàn)在火山口，它的很多化合物還具有刺鼻性氣味，結(jié)合液態(tài)硫的顏色，西方歷史中常把它和地獄聯(lián)系起來。我國(guó)古代很早也有關(guān)于硫的記載，當(dāng)時(shí)人們將單質(zhì)硫晶體稱為硫磺。硫磺易燃，因此四大發(fā)明之一的的火藥即以硫磺、木炭和硝石（硝酸鉀）按照“一硫二硝三木炭”的配比配制而成。

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