OXIDAČNÍ A REDUKČNÍ PLAMEN PŘI PRÁCI
S DMUCHAVKOU
Vloženo: 2. prosince 2012 - © Richard Jan Hons
Jak jsem již dříve psal, dmuchavka je nástroj pro práci s plamenem. Můžeme ho s její pomocí nasměrovat na požadované místo a vystavit vzorek vyšší nebo nižší teplotě, oxidačním či redukčním podmínkám. Jako zdroj se dá použít téměř jakýkoliv hořák, tedy plynové, lihové a olejové kahany nebo obyčejná svíčka.
Bunsenův plynový kahan
Je jím vybavena většina laboratoří. Při některých zkouškách může spolehlivě nahradit dmuchavku, jejíž plamenný jazýček je jeho zmenšenou obdobou. Plamen Bunsenova kahanu se skládá ze tří zón. Malá vnitřní zóna je tmavá a obsahuje dosud neshořelý plyn a vzduch. Má poměrně nízkou teplotu. Střední zóna je zřetelně modře zbarvená. Hovoří se o ní jako o svítivém, redukčním plameni. Sestává z hořícího plynu s obsahem CO. Vnější zóna představuje nesvítivý, oxidační plamen. Tvoří bezbarvou koronu, kde dochází k úplnému shoření plynu na CO2. Má nejvyšší teplotu a vyznačuje se přítomností volného O2.
Při práci s dmuchavkou ve spojení s Bunsenovým kahanem přiškrtíme přívod vzduchu. Pak snížíme přívod plynu do té míry, že kahan hoří pouze malým plaménkem, jeden, dva centimetry velkým. Pro usnadnění práce bývá doporučováno ústí kahanu opatřit plochou, mírně sešikmenou vložkou.
Lihový kahan a svíčka
Představují přístupnější zdroj plamene. Mají velkou výhodu, že je lze bez problémů vzít kamkoliv s sebou a dá se s nimi pracovat přímo v terénu. U lihového kahanu je dobré pro lepší viditelnost plamene do lihu přikápnout trochu terpertýnu, který se získává destilací borové pryskyřice a příjemně voní. U svíčky je celkem jedno, zda je parafínová, stearínová nebo z včelího vosku. Důležité je, aby měla tlustý knot a solidně hořela.
Opět můžeme rozeznat tři zóny:
Vnitřní kónus je tmavý a má nízkou teplotu. Jsou v něm přítomné neshořelé uhlovodíky svíčky, respektive odpařený neshořelý líh.
Následuje střední zóna svítícího redukčního plamene. Je velmi dobře patrná. Naspodu má barvu žlutooranžovou, navrchu žlutobílou. Teplota je v této části plamene vyšší. Dochází zde k nedokonalému hoření. Od knotu směrem vzhůru se uhlovodíky štěpí a slučují s kyslíkem za vzniku CO a H2O. Část uhlíku se vůbec nestačí zoxidovat. Když sem vložíme nějaký chladný předmět pokryje se sazemi. Pro nás je důležitá přítomnost oxidu uhelnatého, vodíku a uhlíku.
Vnější bezbarvý a neviditelný obal nazýváme nesvítivý oxidační plamen. Má nejvyšší teplotu, i když ne tak vysokou jako u Bunsenova hořáku. Dochází zde k dokonalému spalování na oxid uhličitý a vodu. Kromě toho je přítomný i volný kyslík z okolního vzduchu, který podmiňuje oxidační účinky této části plamene.
Práce s dmuchavkou
Než přistoupíme k práci s oxidačním a redukčním plamenem, je potřeba se naučit dmuchat tak, aby vycházející proud vzduchu byl rovnoměrný a nepřerušovaný. Jedná se o naprosto základní techniku, bez jejíhož zvládnutí nelze dmuchavkou úspěšně provádět zkoušky.
Aby byl proud vzduchu nepřerušovaný, je třeba současně vyfukovat vzduch ústy do dmuchavky pod větším či menším tlakem a při tom se současně podle potřeby nadechovat nosem. Jak na to? Především si uvědomme, že vzduch nefoukáme do dmuchavky přímo z plic, ale z ústní dutiny.
Je potřeba nabrat do úst co nejvíc vzduchu. Tváře jsou nafouklé. Tvoří vlastně takový malý měch. Vzduch začneme vyfukovat do náústku dmuchavky. Bez současného dýchání nosem bychom ale vydrželi vyfukovat vzduch jen krátkou dobu. Abychom byli schopni zásobovat ústní dutinu, ale také plíce novým vzduchem přes nos, je potřeba oddělit plicní a ústní prostor. Uzavřeme tedy podle potřeby hltan vzadu za jazykem měkkým patrem jako ventilem. Teď se můžeme bez problémů nosem nadechovat nebo vydechovat. Nafouklé tváře úst mezitím zvládnou tlačit vzduch do dmuchavky. Když se začne zásoba vzduchu v ústech zmenšovat, otevřeme „ventil“ a doplníme zásobu. Takto lze vyfukovat z dmuchavky nepřetržitý proud vzduchu dostatečně dlouho, třeba několik minut. Techniku si musíme trochu nacvičit a osvojit. Vypadá na první pohled trošku složitě, ale při dodržení uvedených zásad se dá poměrně snadno nacvičit. Zdůrazňuji, že základem je, aby proud vzduchu vycházel z úst s nafouklými tvářemi a při nadechování je nutné uzavřít hltan měkkým patrem jako ventilem. Zkusme se nadechnout nosem s pootevřenými ústy. Povede se nám to jedině tehdy, když tento náš „ventil“ uzavřeme.
Závisí také na dmuchavce. Musí mít optimální velikost vyfukovací trysky. Její otvor nesmí být příliš velký! Vyfoukli bychom vzduch z úst příliš rychle a nestíhali bychom jej doplňovat. Optimální velikost průměru úsťového otvoru je v rozmezí 0,4 až 0,6 mm.
Oxidační plamen dmuchavky
Ústí dmuchavky vnoříme přímo do plamene kahanu či svíčky kousek nad knotem. Začneme sině dmuchat tak, aby se vytvořil ostrý jazýček plamene, několik cm dlouhý. Je v něm opět možné rozpoznat tři zóny. Za vnitřním temným kónusem následuje sině modrá redukční zóna. Následuje vnější oxidační zóna, která je nafialovělá až bezbarvá. Maximálního efektu oxidace dosáhneme v její špici. Těsně před špicí modré redukční zóny má plamen nejvyšší teplotu. Je to místo důležité pro testování tavitelnosti minerálů.
Oxidační plamen.
Redukční plamen dmuchavky
V tomto případě ústí dmuchavky do plamene nevsunujeme. Umístíme jej těsně vedle, malinko nad úroveň konce knotu. Dmucháme mírně, pouze tak, aby se plamen ohnul. Nevzniká ostrý jazýček jako u předchozího případu. Plamen je širší, zůstává svítivý a jakoby vlaje. Při redukčních reakcích se vzorek vloží do plamene, který jej musí stále obalovat a chránit jej tak před přímým stykem se vzduchem. Je dobré si správný postup při redukci hned ze začátku vyzkoušet na nějaké vhodné látce. Různé sloučeniny se redukují nestejně ochotně. Pro zkoušku správnosti práce se hodí například modrá skalice. Rozpráškujeme ji, na špičku nože vložíme do mělkého důlku v dřevěném uhlí nebo na malou grafitovou lžičku. Působením redukčního plamene z ní snadno získáme drobnou kuličku kovové mědi.
Redukční plamen.
Literatura:
Getman, F. H. (1899): The Elements of Blowpipe Analysis, New York.
Ježek, J., Marek, C. M. J. (1923): Určování nerostů suchou cestou a jednoduchými zkouškami na mokré cestě, Příbram.
O'Donoghue (1985): Putěvoditěl po miněralam dlja načinajuščich, Leningrad.
Pilipenko, P. P., Kalinin, P. V.: Opredělilitěl miněralov při pomošči pajalnoj trubky Gosgeolizdat M.-L. 1941, http://geo.web.ru.
Plattner, C. F. (1865): Die Probierkunst mit dem Löthrohre (4. vydání upravené a doplněné T. Richterem), Leipzig.
Rosický V., Kokta J. (1961): Příručka pro určování nerostů, Praha.