美麗科學(xué)與中國化學(xué)會(huì)合作項(xiàng)目重現(xiàn)化學(xué) |《元素燃燒 2》

發(fā)布時(shí)間：2017年12月08日 來源：中國化學(xué)會(huì)

△ 《元素燃燒 2》攝影：梁琰

影片展示了鋰、氫、鐵和鉀四種元素的燃燒過程。一些元素在燃燒過程中會(huì)釋放耀眼的光，一些元素的燃燒過程非常的絢麗，還有一些元素燃燒后會(huì)生成奇怪形狀的化合物。

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燃燒是物體快速氧化，產(chǎn)生光和熱的過程。燃燒的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。廣義的燃燒不一定要有氧氣參加，任何發(fā)光、發(fā)熱、劇烈的氧化還原反應(yīng)都可以稱之為燃燒[1]。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)。

 

燃燒也可以說是日常生活中最常接觸到的一類化學(xué)反應(yīng)。從鉆木取火而始，它便在人類文明史上留下過許多發(fā)光的印記。蘇軾在詞《望江南》中寫道“休將故人思故國,且將新火試新茶。詩酒趁年華。”作為《燃燒吧！元素》的續(xù)集，《元素燃燒2》便是重現(xiàn)化學(xué)的“新火”，希望能將化學(xué)這盞茶，溫出更加醇厚的味道。

 

[1] 引自維基百科。

 

△ 鋰

鋰是一種極易反應(yīng)的柔軟的銀白色堿金屬。鋰在燃燒時(shí)，它的焰色反應(yīng)呈深紅色，但劇烈反應(yīng)時(shí)會(huì)有明亮火焰。視頻中鋰的燃燒程度如同鎂條燃燒一樣，比較劇烈。鋰的燃燒產(chǎn)物是氧化鋰，無論氧氣多么充足,溫度多么高,都不會(huì)有過氧化鋰，這與鈉的燃燒不同（鈉的燃燒產(chǎn)物會(huì)有氧化鈉、過氧化鈉，甚至超氧化鈉）。

 

△ 氫

視頻中鋰塊可以與水較快地反應(yīng)，但并不特別劇烈，不燃燒也不熔化，原因是其熔點(diǎn)、燃點(diǎn)較高，且因生成物L(fēng)iOH溶解度較小[2]。我們先通過鋰塊與水的反應(yīng)制取出氫氣，再點(diǎn)燃?xì)錃?。氫氣是一種極易燃的氣體，在空氣里的燃燒，實(shí)際上是跟氧氣發(fā)生了化合反應(yīng)，生成了水并放出大量的熱。在《火星救援》中，馬特·達(dá)蒙所飾演的科學(xué)家的取水方式就是先將液態(tài)聯(lián)氨（N2H4）通過催化劑分離出氫氣，再通過燃燒氫氣生成水。因此，氫氣也是人們可方便利用的一種新能源。

 

[2] 引自維基百科

 

△ 鐵

鐵不如堿金屬活潑，燃燒時(shí)所需的溫度比堿金屬更高些。鐵粉燃燒后生成黑色的四氧化三鐵。金屬鐵在燃燒時(shí)無焰色，視頻中呈現(xiàn)出的金黃色的絲線是燃燒中的鐵粉迸飛所產(chǎn)生的華麗景象，有點(diǎn)類似我國的民俗“打鐵花”。

 

△ 鉀

鉀是比鈉更活潑的金屬，在空氣中極易氧化，一般保存在煤油或者石蠟中。在燃燒之前取出的鉀塊，表面會(huì)立即生成白色的氧化鉀。鉀的燃燒過程也很有趣，同鈉一樣，它也是先熔融為類似饅頭的液態(tài)球狀，再鋪開燃燒。燃燒過程中直接生成過氧化鉀和超氧化鉀。金屬鉀在燃燒過程中呈現(xiàn)金黃色火焰，這并不是它的焰色，而是鉀中含有少量鈉雜質(zhì)的緣故。鉀鹽的焰色反應(yīng)呈紫色，很容易被鈉鹽的黃色所掩蓋，只有用藍(lán)色的鈷玻璃濾去鈉鹽的黃色光，才能觀察到鉀鹽的焰色。

 

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