BUNSENBRENNER: MERKMALE, FUNKTIONEN, ANWENDUNGSBEISPIELE - CHEMIE - 2025

Der Bunsenbrenner ist ein Laborinstrument, das in der Lage ist, eine Wärmequelle effizient und sicher durch eine Flamme zu liefern, die das Produkt der Verbrennung eines Gases ist, das normalerweise Methan oder ein Gemisch aus Propan und Butan ist. Dieses Instrument an sich ist ein Synonym für Wissenschaft und Chemie.

Der Name stammt von dem deutschen Chemiker Robert Bunsen, der zusammen mit dem Techniker Peter Desaga für die Implementierung und Verbesserung nach einem bereits von Michael Faraday entworfenen Modell verantwortlich war. Dieses Feuerzeug ist klein und leicht, sodass es fast überall hin bewegt werden kann, wo es eine Gasflasche und optimale Anschlüsse gibt.

Bunsenbrenner erhitzt die Lösung in einem Kolben. Quelle: Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Oben ist der Bunsenbrenner in Aktion. Beachten Sie, dass die Einstellung nicht einmal die eines Labors ist. Die blaue Flamme erwärmt den Inhalt des Kolbens, um eine chemische Reaktion zu entwickeln oder einfach um einen Feststoff schneller aufzulösen. Die Hauptanwendung dieses Instruments besteht daher darin, eine Oberfläche, eine Probe oder ein Material einfach zu erhitzen.

Der Bunsenbrenner wird jedoch auch für eine Vielzahl von Methoden und Prozessen verwendet, wie z. B. Flammtests, Sterilisation, Destillation, Verbrennung und Zersetzung. Seit der Mittelschule ist es der Grund für Erstaunen und Angst unter den Schülern, später ein Instrument des Routineeinsatzes zu werden.

Geschichte

Die Ursprünge dieses ikonischen Feuerzeugs reichen bis ins Jahr 1854 zurück, als Robert Bunsen in einem der Labors der Universität Heidelberg arbeitete. Zu diesem Zeitpunkt verfügten die Einrichtungen der Universität bereits über ein System von rudimentäreren Gasleitungen und Feuerzeugen, mit denen Experimente durchgeführt werden konnten.

Diese von Michael Faraday entworfenen Feuerzeuge erzeugten jedoch sehr helle und „schmutzige“ Flammen, was bedeutet, dass sie Holzkohleflecken auf der Oberfläche ablegten, die sie berührten. Diese Flammen tarnten nicht nur die Farben, die bestimmte Substanzen beim Erhitzen freisetzten, sondern waren auch nicht heiß genug.

So beschloss Robert Bunsen zusammen mit dem deutschen Techniker Peter Desaga, Verbesserungen an den Faraday-Feuerzeugen vorzunehmen. Um dies zu erreichen, versuchten sie, das Gas mit einem größeren Luftstrom zum Verbrennen zu bringen, der höher war als der, der frei durch das Labor wanderte. Auf diese Weise wurde der Bunsen-Desaga-Brenner geboren.

Seitdem haben die Labors ein Feuerzeug zur Hand, mit dem eine viel heißere und "sauberere" Flamme erhalten werden kann. Dank dieses Feuerzeugs wurden auch die Grundlagen oder Ursprünge der Spektroskopie geschaffen.

Merkmale und Teile des Bunsenbrenners

- Instrument

Zeichnung der Teile des Bunsenbrenners. Quelle: Pearson Scott Foresman / Public Domain

Das Bild oben zeigt eine Abbildung des Bunsenbrenners. Die jeweiligen Einlässe für Luft und Gas sind angegeben.

Das Gas strömt durch das Innere eines Gummischlauchs vom Gashahn im selben Labortisch zum Einlass des Feuerzeugs. Im unteren Bereich des Feuerzeugs, direkt über dem ringförmigen Träger, befindet sich ein Ventil oder Rad, das den Gasstrom aus der Feuerzeugdüse ausgleicht.

Luft hingegen tritt durch die kreisförmigen (oder rechteckigen) Löcher in seinem Kragen in das Feuerzeug ein. Wenn der Kragen gedreht wird, strömt mehr Luft in die Löcher und vermischt sich mit dem Gas. Dieses Luft-Gas-Gemisch steigt entlang des Zylinders oder der Säule auf, um schließlich durch die leichtere Düse auszutreten.

Das gesamte Feuerzeug besteht aus einem leichten Metall wie Aluminium und ist klein genug, um in jedes Regal oder jede Schublade zu passen.

- Anruf

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Die vom Bunsenbrenner erhaltene Flamme kann je nach Menge der einströmenden Luft farblich variieren. Quelle: Arthur Jan Fijałkowski / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Wenn Sie eine Wärmequelle direkt auf der Höhe der Feuerzeugdüse platzieren, entweder mit einem brennenden Streichholz oder einem Funken, entzündet sich das Luft-Gas-Gemisch und die Verbrennung beginnt. So wird die Flamme erscheinen. Die visuellen und chemischen Eigenschaften dieser Flamme hängen jedoch vom Luft-Gas-Verhältnis ab.

Wenn der Kragen geschlossen ist und kein Luft durch seine Löcher eindringen kann, entsteht ein gasreiches Gemisch, das mit dem Sauerstoff in der Umgebungsluft kaum verbrennt. Diese Flamme entspricht 1 (oberes Bild) und wird als "sichere" und "schmutzige" Flamme bezeichnet, da sie am wenigsten heiß ist und auch die größte Menge an Ruß produziert. Beachten Sie, wie hell es ist und auch seine gelb-orange Farben.

Die Leuchtkraft dieser Flamme beruht auf den Rußpartikeln, die praktisch aus Kohlenstoffatomen bestehen, Wärme absorbieren und Licht und Farbe abgeben. Je offener der Gaseinlass ist, desto größer ist diese Flamme.

Es ist auch bekannt, dass diese Flamme reduziert, da sie Kohlenstoff als Rußpartikel liefert, die in der Lage sind, einige Substanzen zu reduzieren.

Oxidationsmittel

Wenn sich der Kragen dreht, öffnen sich die Löcher, durch die die Luft strömt, wodurch die Luftmenge in der resultierenden Gasmischung erhöht wird. Infolgedessen wird die gelbe Flamme zunehmend bläulich (2 bis 4), bis zu einem Punkt, an dem sie transparent erscheinen kann, wenn der Hintergrund und die Reinheit der Mischung dies zulassen.

Flamme 4 ist im Labor am begehrtesten und nützlichsten, da sie am heißesten ist und auch die Probe, die damit in Kontakt kommt, perfekt oxidieren kann. Aus diesem Grund ist bekannt, dass diese Flamme oxidiert, da die Verbrennungsprodukte (im Wesentlichen Kohlendioxid und Wasserdampf) den umgebenden Sauerstoff und die zu oxidierenden Substanzen nicht stören.

Funktionen / Verwendungen

Ein Bunsenbrenner, der eine Flasche erhitzt. Quelle: Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Aus dem vorherigen Abschnitt kann geschlossen werden, dass die Flamme das wichtigste Element oder Merkmal des Bunsenbrenners ist. Tatsächlich definiert dies die jeweiligen Funktionen oder Verwendungen dieses Instruments, die kurz gesagt nichts anderes sind als das Erhitzen einer Oberfläche, eines Materials oder einer Probe.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass damit alles im Labor erwärmt werden kann. Zunächst muss der Schmelzpunkt des Materials über 1500 ºC liegen, der maximalen Temperatur, bei der die Flamme erreicht werden kann. Andernfalls schmilzt es und verursacht eine Katastrophe auf der Werkbank.

Zweitens ist die Flammentemperatur so hoch, dass sie die Dämpfe eines organischen Lösungsmittels entzünden kann, was die Brandgefahr erhöhen würde. Daher sollten nur Flüssigkeiten mit hohen Siedepunkten und geringer Flüchtigkeit erhitzt werden.

Aus diesem Grund ist Wasser ein Beispiel für eine ideale Flüssigkeit, die mit einem Bunsenbrenner erhitzt werden kann. Beispielsweise ist es üblich, Destillationsflaschen, Becher, Kolben oder Töpfe zu erhitzen, die wässrige Lösungen enthalten.

Anwendungsbeispiele

Verbrennung

Eine der Hauptanwendungen des Bunsenbrenners besteht darin, eine Probe einer Verbrennung auszusetzen. das heißt, es schnell und exotherm zu oxidieren. Hierzu wird die oxidierende Flamme (blau und fast transparent) verwendet und die Probe in einen Behälter wie einen Tiegel gegeben.

Die meisten Proben werden jedoch anschließend in einen Kolben überführt, wo er stundenlang (sogar einen ganzen Tag) weiter erhitzt werden kann.

Thermische Zersetzung

Wie bei der Verbrennung kann mit dem Bunsenbrenner die thermische Zersetzung bestimmter Substanzen wie Chlorat- und Nitratsalze durchgeführt werden. Mit dieser Methode können Sie jedoch den Fortschritt der Zersetzung im Laufe der Zeit absolut nicht verfolgen.

Flammentest

Metallionen können durch Flammentests qualitativ nachgewiesen werden. Dazu wird ein zuvor in Salzsäure eingetauchter Draht in Kontakt mit der Probe gebracht und in die Flamme gebracht.

Die freigesetzten Farben helfen dabei, das Vorhandensein von Metallen wie Kupfer (blaugrün), Kalium (violett), Natrium (tiefgelb), Kalzium (orange-rot) usw. zu identifizieren.

Sterilisation von Materialien

Die Hitze einer Flamme ist so, dass sie für eine andere geniale Verwendung verwendet werden kann: zur Zerstörung von Mikroorganismen auf der Oberfläche von Materialien. Dies ist besonders nützlich, wenn Sie mit Glas oder Metallen arbeiten, die für gesundheitsbezogene Zwecke bestimmt sind (Nadeln, Pipetten, Skalpelle usw.).

Destillation

Es wurde zuvor gesagt, dass Wasser eine der Flüssigkeiten ist, die vorzugsweise mit dem Bunsenbrenner erhitzt werden. Aus diesem Grund wird es verwendet, um die Destillationsflaschen zu erhitzen und so das Wasser so zu kochen, dass seine Dämpfe einige Essenzen oder Düfte der pflanzlichen Substanz (Orangenschalen, Zimtpulver usw.) enthalten.

Andererseits kann es auch zum Destillieren anderer Arten von Gemischen verwendet werden, solange die Intensität der Flamme gemildert wird und dabei nicht zu viele Dämpfe erzeugt werden.

Bestimmung der Siedepunkte

Mit Hilfe des Thiele-Rohrs, des Öls, eines Trägers und einer Kapillare werden die Siedepunkte bestimmter Flüssigkeiten unter Verwendung des Bunsenbrenners bestimmt, um den Griff des Rohrs oder seinen Seitenarm zu erwärmen. Dieses Experiment ist in Lehrlabors für allgemeine Chemie und organische Chemie weit verbreitet.

Verweise

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