寻找合适的燃料

时间:2023-11-17 16:59:03

“我们刚刚做了把蜡烛放在倒立于水盆中的瓶子里燃烧的实验,它的操作很简单,需要用到的仪器也很容易得到,但可惜的是这个实验并不完全。它只能说明空气主要是由两种不同的气体组成的,其中一种叫氧气,能够助燃;另一种叫氮气,不能助燃。但是,它并不能说明空气中含有多少数量的氧气和多少数量的氮气,因为蜡烛熄灭后剩余的气体不是纯净的氮气,而仍然含有极少量的氧气。

“蜡烛的火焰燃烧得并不强烈,轻轻一吹就熄灭了。它在瓶子里虽然不会被吹灭,但由于火焰燃烧得不强烈,所以也就无法完全摄取瓶子中全部的氧气,当氧气逐渐变少时,火焰也就逐渐暗淡熄灭了。打个比方,烛焰就是一个食量很小的客人,他把面前的一份饭菜吃到还剩许多;如果想要实验完全,需要找到一个食量很大的客人,他能把饭菜吃得干干净净,只剩下一些不能吃的骨头。换句话说,我们需要寻找一种能燃烧得非常猛烈的燃料,它能够完全摄取瓶子里的氧气,只把那些无用的氮气剩下来。

寻找合适的燃料

“那么,什么样的燃料才合格呢?是煤吗?不是,事实上煤还比不过蜡烛,因为蜡烛一点就着,而把煤点着却需要引火物,而且煤燃烧时还需要不断输送空气,所以用煤来做这个实验并不合适。是硫黄吗?它一旦着火就会猛烈燃烧,摄取氧气的力量极大,但硫黄的缺点是燃烧时会放出呛人的烟雾。如果我们手头没有更好的燃料,那么用硫黄来做这个实验也是可以的。不过,现在我要问一问,你们是否注意过,在红头火柴的火柴头上,除了助燃的物质外,还有一种易燃的物质?”

两个孩子一起回答说:“知道,是磷!”

“没错,就是磷!磷是一种极易燃烧的物质,只要稍稍摩擦,它就会燃烧。红头火柴又叫摩擦火柴。现在,摩擦火柴的火柴头也有了别的颜色,火柴头上不再用磷,而是改用一种磷的化合物了。磷极易燃烧,而且燃烧程度之强,没有其他物质比得上,它就像我们要找的那个食量很大的客人。在实验开始之前,我们先来了解一下它的性质。我想你们应该还不太熟悉磷,仅仅是在红头火柴头上看见过吧。”

爱弥儿说:“为什么你总说红头火柴而不说黑头火柴呢?黑头火柴难道不是用磷制作的吗?”

“制作红头火柴所用的磷和黑头火柴所用的磷是不相同的。红头火柴用的是呈黄色的普通的磷,叫‘黄磷’,也就是我们接下来做实验要用到的磷;黑头火柴用的却是一种呈红色的、性质不太活泼的磷,叫‘红磷’。普通的磷是黄色的蜡状固体,而红头火柴头因为在制造过程中人为掺入了一种红色染料,所以变成了红色。红头火柴头中除了含有黄磷和红色染料,还含有一些助燃物质及树胶等。我们生活中所见的磷大多不是纯净的磷单质。现在,我可以给你们看看纯净的磷单质是什么样的。

“我前些日子去城里,顺便买了一些实验室里的必需品。让我解释一下什么是实验室吧,它是进行科学研究的地方,也是科学家的工作场所。虽然我们的实验室比较简陋,但像仪器和药品之类的基础物品还是要齐备,因为我们仅凭一双手、一张嘴是无法做化学研究的。通过实验,你们才能亲眼看见物质的变化;通过实物展示,让你们能触、摸、嗅、尝需要观察的物质,这是获得知识的最佳途径。

“铁匠没有了铁钳和锤子,就打造不出铁器。同样,化学家的实验室里如果没有了各种仪器和药品,也就无法进行研究工作了。为了实验,我们必须慢慢购置一些物品,但你们的叔叔我财力有限,只能添置一些最基本的物品。当实验设备不足的时候,开动脑筋想想如何避免使用复杂仪器,如何利用日常用品进行实验,也是件锻炼人的事。随手可得的水盆、旧瓶子、玻璃杯,都是能当化学实验仪器的。而且,使用这些日常用品得到的实验效果并不比大实验室的效果差。我们先在这种条件下做实验,如果有一天真的进入了正规实验室,说不定还会对这些简陋的设备念念不忘呢。

“不过,有时候日常生活用品无法达到某些实验的要求,到了这种时候,我们就不得不去购置那些必需的物品。这个话题就先到这里,现在我们还是再回来谈一谈磷。”