Недавно нам на глаза попался российский фильм 2020 года «Серебряные коньки». Он рассказывает об истории любви молодых людей из разных слоев обществе начала XX века, но наиболее интересно, что героиня мечтает стать химиком, что для женщин в то время было не просто – для обучения необходимо было разрешение супруга или родителей.
Тем не менее, наша героиня по имени Алиса показывает настоящее упорство и изучает науку самостоятельно. Знание химических реакций помогает ей разоблачить «волшебство» иностранного мага, который погружает руки в огонь и не обжигается. В конце фильма Алиса – уже в статусе преподавателя – объясняет этот фокус с точки зрения химических процессов.
Давайте подумаем: Как сделать холодный огонь и можно ли его потрогать?
Холодный огонь - химический термин, означающий вид низкотемпературного пламени. Таким пламенем горят сложные органические и неорганические эфиры, например, этиловый эфир борной кислоты.
Как можно догадаться, основная особенность этого вещества в том, что его можно потрогать в буквальном смысле этого слова.
Неорганическая борная кислота В(ОН)3 (или Н3ВО3), как и другие карбоновые кислоты, способна образовывать летучие эфиры.
Смешаем борную кислоту В(ОН)3 (или Н3ВО3) с этиловым спиртом С2Н5ОН.
Добавим концентрированную серную кислоту H2SO4 (ее функция отнимать воду, т. к. в присутствие воды реакция может пойти в обратном направлении).
Легкокипящий борноэтиловый эфир – триэтилборат (С2Н5О)3В испаряется. При поджигании он горит красивым зеленым пламенем за счет присутствия в смеси частичек бора В.
В общем виде уравнение выглядит следующим образом:
Почему пламя видимое? Почему «холодное»? И чем определяется его яркость?
Некоторое пламя почти не видно, а другое наоборот светит очень ярко. Например, водород горит почти совершенно бесцветным пламенем; пламя чистого спирта тоже светит весьма слабо, а свеча и керосиновая лампа горят ярким светящимся пламенем.
Дело в том, что большая или меньшая яркость всякого пламени зависит от присутствия в нем раскаленных твердых частичек.
В этиловом спирте содержится углерод. Частички углерода, раньше, чем сгореть, накаливаются, оттого-то пламя светит, т. к. его подсвечивают раскаленные частицы углерода.
Таким образом, можно и несветящееся или слабо светящееся пламя сделать ярким, обогащая его углеродом или раскаляя им негорючие вещества.
Как получить разноцветное пламя?
Для получения цветного пламени к горящему веществу прибавляют не углерод, а соли металлов, окрашивающих пламя в тот или иной цвет.
Стандартный способ окрашивания слабосветящегося газового пламени - введение в него соединений металлов в форме легколетучих солей - обычно, нитратов (соли азотной кислоты) или хлоридов (соли соляной кислоты):
красное – соли кальция, стронция,
зеленое – соли бора (в виде борноэтилового или борнометилового эфира) или цезия,
голубое – соли меди (в виде хлорида).
В синий окрашивает пламя селен, а в сине-зеленый - бор.
Этой способностью горящих металлов и их летучих солей придавать определенную окраску бесцветному пламени пользуются для получения цветных огней (например, в пиротехнике).
Чем определяется цвет пламени (научным языком)
Цвет огня определяется температурой пламени и тем, какие химические вещества в нём сгорают.
Высокая температура пламени дает возможность атомам перескакивать на некоторое время в более высокое энергетическое состояние. Когда атомы возвращаются в исходное состояние, они излучают свет с определённой длиной волны. Она соответствует структуре электронных оболочек данного элемента.
Вам понадобится - спирт этиловый, сухая борная кислота, капля серной или соляной кислоты.
1. Подготовьте основу, на которую будет наноситься смесь. Наносить раствор непосредственно на руки достаточно вредно. Именно по этой причине стоит сделать небольшие палочки или шарики, на которые можно было бы нанести огонь.
2. Возьмите шерстяную плотную нитку и намотайте небольшой клубочек. 2-3 сантиметрового клубка будет вполне достаточно, чтобы 2-4 минуты наблюдать холодное горение. Чтобы сделать своего рода факел, наматывайте нитку на спицу или карандаш.
3. Подготовьте ингредиенты для огня. Операцию желательно производить быстро и аккуратно, поэтому старайтесь, чтобы у вас всё было под рукой, и вы имели свободный доступ ко всем составляющим состава пламени. Следите, чтобы не происходило досрочного смешения, так как вы работаете с весьма сложными и опасными веществами.
4. Возьмите небольшую чашку и вылейте в неё столовую ложку спирта. После чего добавьте туда же сухой борной кислоты (тоже ложку) и добавьте одну каплю серной или соляной кислоты. Будьте аккуратны в пропорциях. Желание сделать "поярче" может привести к отравлению и другим негативным последствиям.
5. Подогрейте получившуюся смесь. Самый безопасный способ - это при помощи пара. 2-3 минуты на пару будет вполне достаточно. Попробуйте кончиком пальца, если кожа терпит, значит всё в норме.
6. Будьте внимательны. Как только вы промочите шарик и подожжете его, начнет гореть борная кислота. Она не будет обжигать и даже ощутимо греть руки. Но будьте готовы, что, как только бор выгорит, начнет гореть спирт, а его пламя вполне ощутимо.
Чтобы резко затушить пламя, достаточно перекрыть доступ воздуха. Сожмите ладонь с шариком или обмотайте руку полотенцем.
Сбрейте лишние волосы с рук. Вы можете не уследить за моментом, когда одно пламя сменится другим. Волосы особо не жалко, но вот запах, который останется, придется выводить еще очень долго.
Ну, вот теперь вы знаете почему пламя видимое и «холодное» и чем определяется его яркость.
