Döbereinerio lempa (žiebtuvėlis) – istorija ir veikimo principas
Döbereinerio lempa (žiebtuvėlis) — istorija ir veikimo principas: sužinokite, kaip XIX a. cinko, sieros rūgšties ir platinos reakcija sukūrė pirmą praktinį žiebtuvėlį.
Döbereinerio lempa yra vienas pirmųjų praktiškų žiebtuvėlių, sukurtas 1823 m. vokiečių chemiko Johanno Wolfgango Döbereinerio. Tai buvo technologinis ir mokslo pasiekimas, parodęs katalizės prasme vykstančių procesų panaudojimą kasdieniame įrankyje. Originalios Döbereinerio lempos buvo gaminamos maždaug iki 1880 m.; jų pavyzdžių vis dar galima pamatyti Heidelbergo pilyje ir Vokietijos muziejuje (Deutsches Museum).
Statyba ir pagrindinės dalys
Paprastai lempa susideda iš kelių pagrindinių komponentų:
- Stiklinis cilindras, kuriame yra sieros rūgštis (H2SO4) — šiame teksto fragmente pažymėtas kaip a paveikslėlyje dešinėje;
- Butelis su cinku (žymimas b) — cinkas reaguoja su rūgštimi ir išskiria vandenilį;
- Vožtuvas ir svirtis (f), kurie leidžia atidaryti arba uždaryti butelį taip reguliuojant reakciją ir vandenilio išsiskyrimą;
- Platina prie vožtuvo — ji veikia kaip katalizatorius, dėl kurio vandenilio ir oro (deguonies) mišinys užsidega ar spontaniškai reaguoja.
Veikimo principas
Žiebtuvėlis veikia dėl cheminės reakcijos tarp vandenilio ir deguonies, kurią inicijuoja cinko ir sieros rūgšties reakcija. Procedūra iš esmės vyksta taip:
- Atidarius butelį (paspaudus svirtį), sieros rūgštis iš stiklinio cilindro įteka į butelį ir liečia cinką.
- Cinko ir sieros rūgšties reakcijos metu susidaro vandenilis, kuris kaupiasi ir kyla link vožtuvo.
Z n + H 2 S O 4 ⟶ Z n 2 + + S O 4 2 - + H_{2} ↑ {\displaystyle \mathrm {Zn+H_{2}SO_{4}\longrightarrow Zn^{2+}+SO_{4}^{2-}+H_{2}\uparrow } } 
Susidarantis vandenilis pasišalina pro vožtuvą ir turi praeiti pro vietą, kur sumontuota platina (dažnai naudojama kaip smulkiai porėtas platinos gabalėlis arba plonojo platinos plokštelė). Platina veikia kaip katalizatorius — ji leidžia vandeniliui ir ore esančiam deguoniui reaguoti be papildinio uždegimo šaltinio. Dėl katalizinės recombinacijos išsiskiriantis šilumos kiekis uždega gretimą dujų mišinį (oksivandenilį) arba sukelia sprogimą / kibirkštį, kuri matoma kaip liepsnelė ar kibirkštis.
2 H 2 + O 2 ⟶ 2 H 2 O {\displaystyle \mathrm {2\ H_{2}+O_{2}\longrightarrow 2\ H_{2}O} } 
Kaip kontroliuojama reakcija ir sauga
- Uždarymas: norint sustabdyti vandenilio išsiskyrimą ir užgesinti liepsnelę, pakanka uždaryti butelį (atleisti svirtį). Vandenilis negali išeiti per vožtuvą ir dėl slėgio susidarymo sieros rūgštis grįžta į stiklinį cilindrą.
- Platina nėra sunaudojama reakcijoje — ji tik katalizuoja recombinaciją, todėl tokie elementai buvo tinkami ilgaamžiškiems įrenginiams, nors ir brangūs.
- Saugos pastabos: ši priemonė generuoja uždegimą ir dirba su koroziniais skysčiais (sieros rūgštimi) bei degiomis dujomis (vandeniliu). Istoriškai tokios lempos buvo naudojamos atsargiai, o šiandien jas laikome istoriniu eksponatu, kuriuo demonstravimo metu reikalingos saugios priemonės.
Reikšmė ir istorinis paveldas
Döbereinerio lempa buvo ne tik praktiškas įrankis — tai buvo ankstyvasis katalizės panaudojimo įrodymas ir technologinis žingsnis link vėlesnių uždegimo priemonių, tokių kaip modernesni žiebtuvėliai ir degtukai. Döbereineris taip pat prisidėjo prie cheminių žinių (pvz., Döbereinerio triados idėja apie elementų savybes), todėl jo vardas išliko chemijos istorijoje.
Ši lempa yra įdomus pavyzdys, kaip laboratoriniai atradimai gali būti pritaikyti praktiškuose įrenginiuose. Dėl originalių konstrukcijų ir jų istorinio konteksto Döbereinerio lempų pavyzdžiai saugomi muziejuose ir yra demonstruojami kaip technologinės ir mokslinės pažangos liudininkai.
Döbereinerio lempa.
Döbereinerio lempa: a. stiklinis cilindrasb. atviras butelisc. laidinis . zince . stopkokasf. antgalisleg . platininė kempinė
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Kas yra Döbereinerio lempa?
A: Döbereinerio lempa yra vienas pirmųjų žiebtuvėlių, kurį 1823 m. sukūrė vokiečių chemikas Johannas Wolfgangas Döbereineris. Ji buvo gaminama maždaug iki 1880 m., ją vis dar galima pamatyti Heidelbergo pilyje ir Vokietijos muziejuje.
K: Kaip jis veikia?
A: Žiebtuvėlis veikia cheminės reakcijos tarp vandenilio ir deguonies pagrindu. Stikliniame cilindre laikoma sieros rūgštis, o cinkas - atviras butelis su vožtuvu viršuje. Atidarius svirtį, sieros rūgštis teka į butelį, iš kurio susidaro vandenilio dujos, kurios aplenkia platiną ir, reaguodamos su ore esančiu deguonimi, egzoterminės reakcijos metu gamina vandenį. Norint sustabdyti šią reakciją, svirtį reikia atleisti, kad vandenilis nebegalėtų išbėgti iš butelio ir sieros rūgštį nustumtų atgal į pradinę talpyklą.
Klausimas: Kas išrado Döbereinerio lempą?
A: Döbereinerio lempą 1823 m. išrado vokiečių chemikas Johannas Wolfgangas Döbereineris.
K: Kur galima rasti originalių šio žiebtuvėlio versijų?
A: Originalių šio žiebtuvėlio versijų galima rasti Heidelbergo pilyje ir Vokietijos muziejuje (Deutsches Museum).
K: Kokie elementai naudojami šiai cheminei reakcijai?
A: Šioje cheminėje reakcijoje naudojami vandenilis, deguonis, cinkas, sieros rūgštis, platina ir vanduo.
K: Kas atsitiks, kai atleisite svirtį?
Atsakymas: Atleidus svirtį, sustabdomos bet kokios tolesnės reakcijos, nes vandenilis nebegali išeiti iš butelio, todėl sieros rūgštis grįžta atgal į pradinį indą.
Ieškoti