موقد بنسن: الميزات والوظائف وأمثلة الاستخدام - كيمياء - 2025

و موقد بنسن هو أداة المختبر قادرة على توفير مصدر الحرارة بكفاءة وأمان من خلال لهب، والتي هي نتاج للاحتراق غاز الميثان الذي عادة ما يكون، أو خليط من البروبان والبوتان. هذه الآلة بحد ذاتها مرادفة للعلم والكيمياء.

يأتي اسمها من الكيميائي الألماني روبرت بنسن ، الذي كان مسؤولاً ، جنبًا إلى جنب مع الفني بيتر ديساجا ، عن تنفيذه وتحسينه بناءً على نموذج صممه بالفعل مايكل فاراداي. هذه الولاعة صغيرة وخفيفة الوزن ، لذا يمكن نقلها في أي مكان تقريبًا حيث توجد أسطوانة غاز ووصلات مثالية.

موقد بنسن يسخن المحلول في دورق. المصدر: Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

أعلاه هو الموقد بنسن في العمل. لاحظ أن الإعداد ليس حتى إعداد المختبر. يقوم اللهب الأزرق بتسخين محتويات القارورة لتطوير تفاعل كيميائي ، أو ببساطة لإذابة مادة صلبة بسرعة أكبر. ولذلك فإن الاستخدام الرئيسي لهذه الأداة هو ببساطة تسخين سطح أو عينة أو مادة.

ومع ذلك ، يتم استخدام موقد بنسن أيضًا في مجموعة متنوعة من الأساليب والعمليات ، مثل اختبار اللهب ، والتعقيم ، والتقطير ، والاحتراق ، والتحلل. منذ المدرسة الإعدادية ، كان سبب الذهول والخوف بين الطلاب ، ليصبح فيما بعد أداة للاستخدام الروتيني.

التاريخ

تعود أصول هذه القداحة الأيقونية إلى عام 1854 ، في أحد مختبرات جامعة هايدلبرغ ، حيث عمل روبرت بنسن. بحلول ذلك الوقت ، كان لدى منشآت الجامعة بالفعل نظام من المزيد من أنابيب الغاز البدائية والولاعات لإجراء التجارب.

ومع ذلك ، فإن هذه الولاعات ، التي صممها مايكل فاراداي ، ولّدت ألسنة اللهب شديدة السطوع و "قذرة" ، مما يعني أنها ترسب بقعًا من الفحم على السطح الذي لمسته. هذه النيران ، بالإضافة إلى تمويه الألوان التي تطلقها بعض المواد عند تسخينها ، لم تكن ساخنة بدرجة كافية.

وهكذا قرر روبرت بنسن ، جنبًا إلى جنب مع الفني الألماني بيتر ديساغا ، إجراء تحسينات في ولاعات فاراداي. لتحقيق ذلك ، سعوا إلى جعل الغاز يحترق بتدفق أكبر للهواء ، أعلى من ذلك الذي يتجول بحرية في المختبر. بهذه الطريقة ، وُلد موقد بنسن-ديساجا.

منذ ذلك الحين ، أصبح لدى المختبرات ولاعة في متناول اليد تسمح بالحصول على لهب أكثر سخونة و "نظافة". وبالمثل ، وبفضل هذا الأخف ، تم إنشاء أسس أو أصول التحليل الطيفي.

ميزات وأجزاء موقد بنسن

- أداة

رسم أجزاء موقد بنسن. المصدر: بيرسون سكوت فورسمان / المجال العام

تُظهر الصورة أعلاه رسمًا توضيحيًا لموقد بنسن. يشار إلى المداخل الخاصة بكل من الهواء والغاز.

يمر الغاز عبر الجزء الداخلي من خرطوم مطاطي من صنبور الغاز الموجود في نفس عداد المختبر إلى مدخل الولاعة. في المنطقة السفلية للولاعة ، فوق الدعم الدائري مباشرة ، يوجد صمام أو عجلة تعمل على ضبط مستوى تدفق الغاز الذي سيخرج من فوهة الولاعة.

من ناحية أخرى ، يدخل الهواء الأفتح من خلال الفتحات الدائرية (أو المستطيلة) في طوقها. أثناء تدوير الطوق ، سيتدفق المزيد من الهواء إلى الثقوب ويختلط مع الغاز. سيرتفع خليط الهواء والغاز هذا على طول البرميل أو العمود ، ليخرج أخيرًا من خلال فوهة الولاعة.

الولاعة بأكملها مصنوعة من معدن خفيف الوزن ، مثل الألومنيوم ، وهي صغيرة بما يكفي لتناسب أي رف أو درج.

- مكالمة

تقليص

يمكن أن يختلف لون اللهب الناتج عن موقد بنسن حسب كمية الهواء الداخل. المصدر: Arthur Jan Fijałkowski / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

من خلال وضع مصدر حرارة على ارتفاع فوهة أخف وزناً ، إما باستخدام عود ثقاب مضاء أو شرارة ، سيشتعل خليط الهواء والغاز ويبدأ الاحتراق. لذلك ستظهر الشعلة. ومع ذلك ، فإن الخصائص البصرية والكيميائية لهذا اللهب تعتمد على نسبة الهواء إلى الغاز.

إذا تم إغلاق الطوق لمنع الهواء من الدخول من خلال فتحاته ، فسيكون هناك خليط غني بالغاز ، والذي بالكاد يحترق مع الأكسجين في الهواء المحيط. يتوافق هذا اللهب مع 1 (الصورة العلوية) ، ويُعرف باسم اللهب "الآمن" و "المتسخ" ، حيث أنه الأقل سخونة وينتج أيضًا أكثر السخام. لاحظ مدى سطوعها وكذلك ألوانها الصفراء البرتقالية.

تألق هذا اللهب يرجع إلى جزيئات السخام ، المكونة عمليا من ذرات الكربون ، تمتص الحرارة وتطلق الضوء واللون. كلما زاد فتح مدخل الغاز ، زاد حجم اللهب.

ومن المعروف أيضًا أن هذا اللهب ينخفض ​​، لأنه يوفر الكربون كجزيئات من السخام قادرة على تقليل بعض المواد.

مؤكسد

أثناء دوران الطوق ، تنفتح الثقوب التي يمر الهواء من خلالها ، مما يزيد من كمية الهواء في الخليط الغازي الناتج. نتيجة لذلك ، سوف يصبح اللهب الأصفر مزرقًا بشكل متزايد (2 إلى 4) ، لدرجة أنه قد يبدو شفافًا إذا سمحت به خلفية ونقاء الخليط.

يعتبر Flame 4 هو الأكثر رواجًا وإفادة في المختبر ، لأنه الأكثر سخونة ويمكنه أيضًا أكسدة العينة التي يتم ملامستها لها تمامًا. لهذا السبب ، من المعروف أن هذا اللهب مؤكسد ، لأن منتجات الاحتراق (بشكل أساسي ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء) لا تتداخل مع الأكسجين المحيط والمواد المراد أكسدة.

الوظائف / الاستخدامات

موقد بنسن يسخن دورق. المصدر: Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

من القسم السابق يمكن الاستنتاج أن اللهب هو أهم عنصر أو خاصية لموقد بنسن. هذا هو في الواقع ما يحدد الوظائف أو الاستخدامات الخاصة بهذه الأداة ، والتي باختصار ليست أكثر من تسخين سطح أو مادة أو عينة.

ومع ذلك ، هذا لا يعني أنه يمكن استخدامه لتسخين كل شيء في المختبر. بادئ ذي بدء ، يجب أن تكون درجة انصهار المادة أعلى من 1500 درجة مئوية ، وهي أقصى درجة حرارة يمكن أن يصل إليها اللهب. خلاف ذلك ، سوف يذوب ويسبب كارثة على طاولة العمل.

ثانيًا ، درجة حرارة اللهب عالية جدًا لدرجة أنها قادرة على إشعال أبخرة أي مذيب عضوي ، مما يزيد من مخاطر الحريق. لذلك ، يجب تسخين السوائل ذات نقاط الغليان العالية والتطاير المنخفض فقط.

ولهذا السبب يعتبر الماء مثالاً على سائل مثالي يتم تسخينه باستخدام موقد بنسن. على سبيل المثال ، من الشائع تسخين زجاجات التقطير أو الأكواب أو القوارير أو الأواني التي تحتوي على محاليل مائية.

أمثلة الاستخدام

الإحتراق

أحد الاستخدامات الرئيسية لموقد بنسن هو إخضاع العينة للاحتراق ؛ أي أن يتأكسد بطريقة سريعة وطاردة للحرارة. لهذا ، يتم استخدام اللهب المؤكسد (أزرق اللون وشفاف تقريبًا) ويتم وضع العينة في حاوية مثل بوتقة.

ومع ذلك ، يتم نقل معظم العينات لاحقًا إلى دورق ، حيث يمكن أن تستمر في التسخين لساعات (حتى يوم كامل).

التحلل الحراري

كما هو الحال مع الاحتراق ، باستخدام موقد بنسن ، يمكن إجراء التحلل الحراري لبعض المواد ، مثل أملاح الكلورات والنترات. ومع ذلك ، لا تسمح لك هذه الطريقة مطلقًا بتتبع تقدم التحلل بمرور الوقت.

اختبار اللهب

يمكن الكشف عن أيونات المعادن نوعيًا عن طريق اختبار اللهب. للقيام بذلك ، يتم وضع سلك تم تسخينه مسبقًا مغمورًا في حمض الهيدروكلوريك مع العينة وإدخاله في اللهب.

تساعد الألوان التي تم إصدارها في تحديد وجود المعادن مثل النحاس (الأزرق والأخضر) والبوتاسيوم (البنفسجي) والصوديوم (أصفر غامق) والكالسيوم (برتقالي - أحمر) ، إلخ.

تعقيم المواد

حرارة اللهب تجعل من الممكن استخدامه في استخدام مبتكر آخر: تدمير الكائنات الحية الدقيقة على سطح المواد. يكون هذا مفيدًا بشكل خاص عند التعامل مع الزجاج أو المعادن المخصصة لأغراض مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالصحة (الإبر ، الماصات ، المباضع ، إلخ).

التقطير

قيل سابقًا أن الماء هو أحد السوائل التي يفضل تسخينها بموقد بنسن. وبسبب ذلك ، يتم استخدامه لتسخين زجاجات التقطير ، وبالتالي غلي الماء بحيث تحمل أبخرته بعض خلاصات أو روائح المادة النباتية (قشور البرتقال ، ومسحوق القرفة ، إلخ).

من ناحية أخرى ، يمكن استخدامه أيضًا لتقطير أنواع أخرى من المخاليط ، طالما أن شدة اللهب معتدلة ولم يتم توليد الكثير من الأبخرة أثناء العملية.

تحديد نقاط الغليان

بمساعدة أنبوب Thiele ، والزيت ، والدعامة والشعرية ، يتم تحديد نقاط غليان بعض السوائل باستخدام موقد بنسن لتسخين مقبض الأنبوب أو ذراعه الجانبي. هذه التجربة شائعة جدًا في مختبرات تدريس الكيمياء العامة والكيمياء العضوية.

المراجع

1. ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
2. ويكيبيديا. (2020). موقد بنسن. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
3. الفائدة المركبة. (2016 ، 31 مارس). تاريخ الكيمياء: يوم بنسن الموقد. تم الاسترجاع من: Compoundchem.com
4. نيكي وايمان. (2015 ، 31 أغسطس). موقد بنسن: الأجزاء والوظائف والرسم التخطيطي. تم الاسترجاع من: study.com
5. نيكولز ليزا. (18 أغسطس 2019). شعلات بنسن. نصوص الكيمياء. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
6. جامعة واين ستيت. (سادس). الاستخدام السليم لموقد بنسن.. تم الاسترجاع من: research.wayne.edu