你需要准备:一小碟烟灰,两块方糖,镊子,蜡烛,打火机
让我们先来仔细观察一下这些平日里被忽视的神奇灰烬。用卷烟纸将晾晒烘干的烟草丝卷制成条状,再经过加工便成了我们所见的香烟。卷烟纸和烟草丝都极易点燃,燃烧之后一小段一小段的烟灰柱和粉末混杂在一起,呈现为灰白色。其实,香烟燃烧并不是简简单单的变成灰烬,而是可燃物伴随发光发热产生的一系列非常复杂的化学反应。所以这些看似不起眼的小粉末,其实是众多物质的大杂烩呢!
我们的另一位主角——方糖,是个超级甜蜜的家伙。别看它外表方头方脑,笨笨呆呆的,可是内心却非常复杂。每一块方糖都是由细小的精制砂糖为原料压制成的,它们质量纯净,表面洁白而有光泽,就连棱角都特别分明,可以算作糖家族里当之无愧的佼佼者。方糖的主要成分是蔗糖,属于碳水化合物,主要由碳、氢、氧三种元素所组成,是自然界中存在最多、分布最广的一类重要的有机化合物。
研究完烟灰和方糖的来头,快让我们开始动手操作吧~
请你点燃蜡烛。(使用打火机或者火柴的过程中一定要注意安全哦,这个步骤最好在成人监护下进行。)然后用镊子夹取一块方糖,放在火焰上,看看糖块是否能被点燃。
你会发现方糖在火焰上并不能燃烧,它的表面渐渐开始融化,产生的胶状物看起来也十分粘稠,凝固之后有些部分甚至变成了黑色的焦炭状。方糖在这种“无火焰”状态下发生的碳化,本质是一种氧化还原反应,只是反应的过程比较缓和,没有伴随发光发热的现象。
难道方糖在火焰上的孤军奋战要以失败告终?别急,这回该轮到神奇粉末——烟灰登场了!让我们用镊子再取一块方糖,沾取一些烟灰。小朋友们注意喽,干燥的方糖可能不容易沾上烟灰粉末,你可以用清水将它稍稍打湿之后再放进烟灰堆里。
啊哈,这下就容易多了!
让我们把裹了烟灰的方糖架到火焰上方,此时你会发现糖块并没有迅速地开始融化,而是……没错!这回方糖竟然被点燃了!
沾有烟灰一侧的方糖开始产生微弱的蓝色火焰,渐渐的火苗越来越旺。如果周围足够安静,你甚至能够清楚的听到方糖燃烧发出的噗噗声。
此时,如果撤去蜡烛的火焰,方糖仍然可以继续燃烧,而且火势还旺的很呢~
最终,沾有烟灰的方糖在火焰中慢慢融化,粘稠的液体凝固,变成了黑色的焦炭状固体。烟灰中的主要成分是草木灰,也就是我们常说的碳酸盐类物质,它的存在使得烟灰整体呈现为弱碱性。烟草叶中的油脂经过燃烧,在烟灰中有所残留。除此之外,灰烬中还含有种类繁多的矿物质,包括磷、钾、钙、镁、硫、铁、铝、硅、氯等。而氧化物、酶、有机酸、酚类等物质也同样存在于这堆神奇的粉末之中。这些元素及化合物在方糖的氧化还原反应中起到了催化和助燃的作用,使方糖燃烧并且持续不熄灭。其实,无论烟草还是方糖,碳化或是燃烧,物质发生复杂的化学反应都像是经历一场艰难的旅行:反应物从起点出发,要爬一个大上坡才能达到发生化学反应的中心场馆,这个向上攀爬的过程中,所有反应物要贡献出自身的活化能,从而推动化学反应的进程。当催化剂和助燃剂出现时,便如同搭造了上升的索道一般,可以让反应物毫不费力的到达坡顶,而这个过程中耗费的活化能也随即变少。因此,催化剂和助燃剂的使用可以加快氧化还原反应的速度,让普通的物质变得易燃,让和缓反应变得剧烈。原来,方糖燃烧的过程中并没有人在暗箱操作,一切秘密的根源都在不起眼的催化剂——烟灰身上。科学家们还经过研究发现,钯、铂等贵重金属、部分金属氧化物以及稀土等物质都可以催化可燃物在较低温度下燃烧。应用这些不仅降低了能源消耗,使很多工业加工更为安全,还可以让有害废气经过催化燃烧被分解,为保护我们共同的绿色地球做出一份努力!