Бенгальские огни доклад по химии

Обновлено: 06.07.2024

Вот и наступает Новый год! К празднику мы все покупаем бенгальские огни, и мало кто знает о их химическом составе. Как легко задорные искры бенгальских огней поднимают настроение, создают несравнимое ни с каким другим праздником ощущение именно Нового года. Бенгальский огонь - это специальный пиротехнический состав, который при горении разбрасывает сверкающие искры. Названием своим они обязаны жителям Бенгалии (находится в Индии), расположенной вдоль Бенгальского залива. Жители использовали похожий состав, только не для праздника, а для случаев сигнализации с помощью горящей горючей смеси в бамбуковых трубках. Бенгальские огни, или бенгальские свечи, из Индии распространились по всему миру.

Бенгальские свечи состоят из железных стержней на которые наносится специальный состав ( обычно даёт белый огонь), который делится на две части - основной и воспламенительный (нанесен на кончики свечей). Пиротехнический состав бенгальских свечей представлен следующими веществами: барий азотнокислый, железный и титановый порошок, алюминиевая пудра, технический углерод (сажа), мел, калиевая селитра. Также включают кукурузный или картофельный декстрин или крахмал, метилцеллюлозу, фенолформальдегидную смолу. Техника безопасности: так как практически все эти вещества не являются безвредными, то при производстве бенгальских свечей обязательна вентиляция и использование средств индивидуальной защиты для рабочих, которые имеют контакт с данными веществами. При использовании потребители также не должны забывать о правилах ТБ при использовании пиротехнической продукции, не забывать открывать форточки в квартире, если бенгальские свечи используются в помещении. Нельзя также забывать и о условиях хранения бенгальских (сухая бенгальская свеча должна сохранять работоспособность при температуре от минус 300°С до плюс 500°С, нельзя допускать прямого воздействия атмосферных осадков на бенгальские свечи).

Для того, чтобы приготовить цветные самодельные бенгальские огни необходимо сначала приготовить густой крахмальный клейстер. Затем растирают в ступке компоненты (растираются ОТДЕЛЬНО), после чего смешиваются железные опилки, алюминиевый или магниевый порошок, соль, окрашивающая пламя и влажная "бертолетовая соль" – хлорат калия KClO₃ ( Будьте осторожны! Сухой хлорат калия при растирании может воспламенить металлические порошки! ). Смесь добавляют к крахмальному клейстеру и тщательно перемешивают. Густую массу переносят в высокий стакан, поочередно окунают в нее на глубину 10-12 см заранее подготовленные железные проволоки (заранее необходимо сделать небольшой крючок, чтобы затем повесить на сушку бенгальскую свечу) толщиной около 1-2 мм (вынимают их, дают стечь избытку массы). Затем вешают бенгальские свечи на нитку или леску для высушивания. После подсушивания проволочки снова окунают в жидкую массу и опять сушат. Эти операции повторяют 5 или более раз, пока слой массы на проволоке не достигнет 5-6 мм в диаметре, после чего бенгальские свечи высушивают окончательно.

Зеленый бенгальский огонь получают, смешивая без растирания 5 г влажного нитрата бария Ba(NO₃)₂ с 1 г алюминиевого или магниевого порошка, затем добавляют 3 г железных опилок. Или также можна для зеленого бенгальского огня взять 3,5 г борной кислоты Н₃BO₃, 6,5 г влажного хлората калия, 2 г железных опилок и 1 г алюминиевого порошка.

Красный бенгальский огонь дает смесь 4,5 г влажного нитрата стронция Sr(NO₃)₂, 5,5 г хлората калия, 3 г железных опилок и 1 г алюминиевого или магниевого порошка.

Желтый бенгальский огонь получиться, если взять 3 г оксалата натрия Na₂C₂O₄, 5 г влажного хлората калия, 3 г железных опилок и 1 г алюминиевого или магниевого порошка.

Если уж сильно захочется при горении бенгальских свечей видеть цветной огонь, то необходимо взять вещества, содержащие катионы бария, стронция, натрия или атомы бора, которые, попадая в пламя, способны излучать свет определенной длины волны в видимой области спектра. Железо (Fe), алюминий (Al) и магний (Mg) в виде порошков или мелких опилок, сгорая, дают эффектные красивые искры. При этом образуются оксид железа (III) Fe₂O₃ и отчасти Fe₃O₄ (железная окалина), а также оксиды Al₂O₃ и MgO.

Если рассматривать химизм процесса горения бенгальских свечей, то это - окислительно-восстановительное взаимодействие KClO₃ с крахмалом, который условно можно обозначить формулой (C₆H₁₀O₅)n:

Нитрат бария , который вызывает появление зеленого пламени, разлагается в присутствии восстановителей (железа, крахмала) до оксида бария, диоксида азота и кислорода:

Бенгальские огни - смесь веществ, которая при сжигании дает яркий и искристый белый или цветной огонь, изобрели древние пиротехники Бенгалии - части Индии, расположенной вдоль Бенгальского залива.Отсюда пошло название "бенгальский огонь". Бенгальские огни, или бенгальские свечи, из Индии распространились по всему миру.

Приготовление бенгальских огней

Покупные бенгальские свечи состоят из скрученной проволоки, на которую нанесена горючая смесь, и обычно дают белый огонь. Для приготовления цветных самодельных бенгальских огней сначала замешивают крахмал с водой и заваривают густой клейстер.

Затем растирают в ступке смесь железных опилок, алюминиевого или магниевого порошка, соли, окрашивающей пламя и влажной "бертолетовой соли" - хлората калия KClO3 (Осторожно! Сухой хлорат калия при растирании может воспламенить металлические порошки!)

После подсушивания проволочки снова окунают в жидкую массу и опять сушат. Эти операции повторяют 3-5 раз, пока слой массы на проволоке не достигнет 5-6 мм в диаметре, после чего бенгальские свечи высушивают окончательно.

Зеленый бенгальский огонь получают, смешивая без растирания 5 г влажного нитрата бария Ba(NO3)2 с 1 г алюминиевого или магниевого порошка, затем добавляют 3 г железных опилок. Другой рецепт для зеленого бенгальского огня включает 3,5 г борной кислоты B(OH)3, 6,5 г влажного хлората калия, 2 г железных опилок и 1 г алюминиевого порошка.

Красный бенгальский огонь дает смесь 4,5 г влажного нитрата стронция Sr(NO3)2, 5,5 г хлората калия, 3 г железных опилок и 1 г алюминиевого или магниевого порошка.

Желтый бенгальский огонь будет радовать ваш взор, если его приготовить из 3 г оксалата натрия Na2C2O4, 5 г влажного хлората калия, 3 г железных опилок и 1 г алюминиевого или магниевого порошка.

Реакции

Цветной огонь при горении бенгальских смесей получается из-за присутствия веществ, содержащих катионы бария, стронция, натрия или атомы бора, способные, попадая в пламя, излучать свет определенной длины волны в видимой области спектра. Железо Fe, алюминий Al и магний Mg в виде порошков или мелких опилок, сгорая, дают эффектные искры. При этом образуются оксид железа(III) Fe₂O₃ и отчасти Fe₃O4, а также Al₂O₃ и MgO.

Основная реакция здесь - это окислительно-восстановительное взаимодействие KClO₃ с крахмалом, который условно можно обозначить формулой C₆H₁₀O₅:

Нитрат бария, который вызывает появление зеленого пламени, разлагается в присутствии восстановителей (железа, крахмала) до оксида бария, диоксида азота и кислорода:

Аналогичным образом разлагается и нитрат стронция, придающий пламени красный цвет.

Оксалат натрия при горении смеси превращается в карбонат натрия и монооксид углерода:

а борная кислота B(OH)₃, выделяя воду, переходит в оксид бора:

Оксалаты - соли щавелевой кислоты H₂C₂O₄ . 2H₂O, бесцветного кристаллического вещества. Оксалаты щелочных металлов и аммония - бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде; остальные оксалаты малорастворимы.

Сильные кислоты в своих концентрированных водных растворах разлагают оксалаты на соли этих кислот с выделением монооксида и диоксида углерода. Например, оксалат натрия Na2C2O4 под действием концентрированной серной кислоты превращается в сульфат натрия , выделяя CO и CO2:

Щавелевая кислота - двухосновная и образует два ряда солей: средние, например, моногидрат оксалата калия K₂C₂O₄ . H₂O, и кислые - гидрооксалаты, например, моногидрат гидрооксалата калия KHC₂O₄ . H₂O. При нагревании почти все оксалаты разлагаются на карбонаты металлов и монооксид углерода CO. Так, оксалат кальция CaC₂O₄ превращается в карбонат кальция и монооксид углерода:

При более сильном нагревании CaCO₃ выделяет диоксид углерода CO₂, переходя в оксид кальция CaO:

Оксалаты в водных растворах проявляют восстановительные свойства. Например, взаимодействие оксалата натрия в кислой среде с перманганатом калия ведет к выделению диоксида углерода:

Чудесные бенгальские огоньки - пиротехнический состав, содержащий Ba(NO3)2 (окислитель), порошкообразные алюминий или магний (горячее), декстрин или крахмал (цементатор) и оксидированные железные или стальные опилки.

При поджигании разбрасываются яркие, сверкающие искры, представляющие собой догорающие на воздухе частицы металла.

Оставьте свой комментарий

40%

Автор в друзьях: 3

У автора в друзьях: 2

Химия
Опыт: преподавания от 1 до 3 лет, репетиторства до 1 года
Стоимость занятия (45 мин.)
от 300 руб. до 500 руб.

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Бенгальский огонь — горючий состав, используемый в пиротехнике. Современный искристый бенгальский огонь содержит азотнокислый барий в качестве окислителя, порошок алюминия или магния как горючее, декстрин или крахмал в качестве клея, а также оксидированные железные или стальные опилки для образования искр. На данном уроке ученики познакомятся с историей бенгальских огней. Попробуют самостоятельно создать бенгальскую бумагу. А так же попытаются сделать вывод о пользе и вреде бенгальских огней.

Возраст учащихся: 15-17 лет.

Время продолжительности: 40 минут

Тип урока: урок “открытия” новых знаний.

Деятельностная цель: формирование у учащихся умений реализации новых способов действия.

Содержательная цель: расширение понятийной базы за счет включения в нее новых элементов

Ι. Образовательные: проанализировать полученные данные об истории бенгальских огней, формировать умение анализировать проделанные опыты; развивать умение делать выводы; формировать представление о современных технологиях на примере бенгальских огней; обогащать словарный запас.

ΙI. Развивающие: развивать устную речь учащихся; навыки анализа увиденного; развивать умения обобщать изученное.

ΙII. Воспитательные: воспитывать чуткое отношение к своему здоровью и окружающей среде; умение видеть в обычном необычное.

Личностные УУД: формирование уважительного отношения к иному мнению; развитие мышления, внимания; развитие самостоятельности и личной ответственности за результаты своей деятельности, доброжелательности.

регулятивные УУД: самостоятельно формулировать тему и цели урока; иметь способность к целеполаганию.

познавательные УУД: формировать умения осознавать значимость чтения для дальнейшего обучения, понимать цель чтения; излагать содержание прочитанного текста.

коммуникативные УУД: формировать умение аргументировать свое предложение, убеждать и уступать; формировать умение договариваться, находить общее решение; владеть монологической и диалогической формами речи; слушать и слышать других.

Методы: проблемно-поисковые (побуждающий и подводящий к диалогу), метод самостоятельной работы с реактивами, наглядный метод (презентация).

Приемы: диалог, комментированное, обсуждения построение кластера, выделения главной мысли, фронтальный опрос.

Оборудование: презентация, видеоролики, компьютер, проектор.

Реактивы: фильтровальная бумага, спиртовка, спички, нитрат стронция, оксалат натрия, нитрат бария, нитрат меди (II), асбестовая сетка, щипцы для держания бумаги.

Организационный момент. (2 минуты)

Подготовительный этап. (5 минут)

Формулировка темы (слайд 1).

Постановка целей для изучения нового материала (слайд 2).

Как вы думаете откуда произошло слово бенгальские огни?

Где впервые начали их применять?

Какое влияние на окружающую среду они оказывают?

Какую пользу принесло производство бенгальских огней?

Изучение состава бенгальских огней (слайд 4). (3 минуты).

На слайде представлены несколько современных классических составов бенгальских огней:

Нитрат бария…………………………..50%
Декстрин…………………………………12-14%
Алюминиевая пудра………………..6-8%
Опилки стальные воронёные…..30%

Нитрат бария…………………………………………..50%
Декстрин………………………………………………..12-14%
Порошок Алюминиево-Магниевый №4….6-8%
Опилки чугунные воронёные………………….30%

Нитрат бария………………………………50%
Декстрин…………………………………….12-14%
Порошок магниевый № 4…………..6-8%
Опилки стальные воронёные………30%

Ученики записывают состав бенгальских огней.

Изготовления бенгальской бумаге (слайд 5-6) 20 минут

А) Опыт 1. 2мл этилового спирта + 10 мл воды + 2 гр. нитрат бария (цвет пламени зеленый).

2Ba(NO₃)₂BaO+4NO₂O₂

Б) Опыт 2. 2мл этилового спирта + 10 мл воды + 2 гр. нитрат стронция (цвет пламени красный).

2Sr(NO₃)₂SrO+4NO₂O₂

В) Опыт 3. 2мл этилового спирта + 10 мл воды + 2 гр. нитрат меди (цвет пламени синий).

2Cu(NO₃)₂CuO+4NO₂+O₂

Г) Опыт 4. 2мл этилового спирта + 10 мл воды + 2 гр. оксалат натрия (цвет пламени желтый).

Na₂C₂O₄Na₂CO₃+CO

Ребята делают вывод о проведений опыта, отмечают цвет пламени, результаты и реакций записывают в тетрадь.

Обобщение знаний (слайд 7). 5 минут

По заключению урока ученики делают вывод, как повлияло открытие бенгальских огней на человека.

Вывод: Как мы видим, во всех составах современных бенгальских огней отсутствует сера и соли (натрия, калия), благодаря чему их состав не выделяет дыма и вредных для организма веществ. Но не стоит забывать, что бенгальские огни это домашняя пиротехника, которая легко воспламеняется, поэтому все же не стоит использовать их дома. И нужно держать подальше от детей. И использовать, только в присутствие взрослых.

Читайте также: