Tulen velho! Värit leimahtavat – koe liekkien taika suihkeen avulla!

Olen Ken Kuwako, tiedekouluttaja. Joka päivä on koe.

【Tämä artikkeli on saatavilla myös radiolähetyksenä!】

Oletko koskaan miettinyt, miksi taivaalla kukkivat ilotulitteet loistavat niin kirkkain ja kauniin värein? Se punainen, vihreä ja keltainen hehku. Vaikka se näyttää taianomaiselta, kyseessä on itse asiassa kunnioitettava tieteellinen ilmiö nimeltä ”liekkireaktio” (enshoku hannou). Tänään esittelemme yksityiskohtaisesti liekkireaktion ihmeellisen maailman sekä tiedekokeen, jossa sitä havainnoidaan dynaamisesti suihkepullon avulla! Katso tämä video:

Oletko nähnyt hetkeä, jolloin tuttu liekki vaihtaa väriä kuin taikaiskusta? Kun metalli, ”raaka-aine”, kohtaa liekin, ”energian”, syntyy kaunis valon draama.

Mikä on liekkireaktio? – Miten ilotulitteiden värit syntyvät?

Metallien alkuaineet (niitä muodostavat atomit) ovat yleensä vakaassa tilassa (matala energiatila). Kuitenkin, kun niitä kuumennetaan esimerkiksi kaasupolttimen liekillä, ne absorboivat energiaa ja siirtyvät virittyneeseen tilaan (korkea energiatila). Voimme verrata tätä siihen, että ”atomiherra” saa energiaa ja hyppää vauhdikkaasti ”ensimmäisestä kerroksesta”, jossa se yleensä on, ”toiseen tai kolmanteen kerrokseen”.

Koska virittynyt tila on epävakaa, ”atomiherra” pyrkii välittömästi palaamaan vakaaseen ”ensimmäiseen kerrokseen”. Palatessaan ”ylemmältä kerrokselta” ”alempaan kerrokseen” se vapauttaa absorboimansa energian ”valona”. Ja tässä onkin se mielenkiintoinen asia! Metalleilla on erilaiset ”kerrosten korkeudet” (energiaerot). Tämän vuoksi vapautuvan valon väri määräytyy metallin mukaan.

• Litium (Li) → Punainen liekki
• Natrium (Na) → Keltainen liekki
• Kalium (K) → Violetti liekki
• Kupari (Cu) → Vihreä liekki
• Strontium (Sr) → Kirkkaanpunainen liekki (Tämä on ilotulitteiden ”punainen”!)
• Barium (Ba) → Kelta-vihreä liekki (Tämä on ilotulitteiden ”vihreä”!)

Kyllä, ilotulitemestarit käyttävät tätä liekkireaktiota taitavasti luodakseen erilaisia värikukkia yötaivaalle! Pelkkä liekin värin näkeminen kertoo, mitä metallia se sisältää – aivan kuin tieteellisessä rikostutkinnassa.

Dynaaminen liekkireaktiokoe suihkepullolla!

Yleensä koulun tiedekokeissa käytetään menetelmää, jossa metallisuolaa (jota kutsutaan ”suolaksi”) laitetaan lastalle ja sitä pidetään kaasupolttimen liekissä. Tämä on turvallista, mutta saattaa olla hieman tylsää. Siksi esittelemme tällä kertaa näyttävämmän tavan, jossa liekin väri leviää kauniisti!

Tarvikkeet

• Etanoli (polttoainekäyttöön tarkoitettu alkoholi)
• Metallisuolat (kuten kuparikloridi, litiumkloridi, natriumkloridi jne.)
• Suihkepullo (valitse ehdottomasti alkoholia kestävä pullo)
• Sytytin (turvallisuuden vuoksi suositellaan pitkävartista sytytintä)
• Tulenkestävä työpöytä (koealusta tai iso metallialusta)
• Palontorjuntavälineet (märät rätit, sammutin tai vesiämpäri)

Kokeen suoritusohjeet

1. Laita etanoli suihkepulloon. (Varo laittamasta liikaa)
2. Lisää etanoliin pieni määrä (noin puoli lastallista) metallisuolaa, jonka värin haluat nähdä, ja ravista hyvin, kunnes se liukenee. (Esimerkiksi kuparikloridi tuottaa vihreän, litiumkloridi punaisen)
3. Sytytä sytyttimen liekki turvallisella työpöydällä.
4. Suihkuta (hieman etäältä) liekkiä kohti – shhh!
5. Suihkutetun sumun osuessa liekkiin, se syttyy ja palaa valitun metallin värillä!

Miksi suihkepullon käyttö tekee kokeesta näyttävän?

Tämän kokeen salaisuus dynaamisen liekin luomiseen on kaksi asiaa. Ensinnäkin polttoaineena toimiva etanoli muuttuu suihkeena sumuksi. Kun se on hienona sumuna, sen kosketuspinta ilman (hapen) kanssa kasvaa valtavasti, jolloin se voi levitä ja palaa välittömästi. Toinen syy on se, että metallipartikkelit leviävät tasaisesti liekkiin. Lastalla poltettaessa metalli on kasana, mutta suihkeella hienot partikkelit leviävät koko liekin alueelle, jolloin väri näkyy erittäin kirkkaasti ja kauniisti.

Tärkeää huomioitavaa (Nämä on ehdottomasti noudatettava!)

Tämä koe on erittäin kaunis ja hauska, mutta koska siinä käytetään tulta ja alkoholia, se voi olla erittäin vaarallinen, jos tehdään virhe. Noudata ehdottomasti seuraavia sääntöjä:

🔥 Älä tee tätä koskaan kotona. Suorita koe aina aikuisen valvonnassa (mieluiten tiedeopettajan kanssa) hyvin ilmastoidussa, laajassa ja paloturvallisessa paikassa, kuten laboratoriossa.

🔥 Älä koskaan jätä syttyviä esineitä (paperi, kangas, alkoholipullo itse) kokeilualueen läheisyyteen tulipalon estämiseksi.

🔥 Liekki voi olla odotettua suurempi. Älä koskaan vie kasvojasi tai käsiäsi liian lähelle liekkiä suihkuttaessasi.

🔥 Varmista huolellisesti, että tuli on täysin sammunut kokeen jälkeen.

Vaikka ilmiö näyttää ensi silmäyksellä taianomaiselta, tieteen mielenkiinto piilee siinä, että mietimme, mitä tapahtuu atomitasolla. Pelkästään liekin värin muuttuminen saa tutun tulen näyttämään aivan erilaiselta. Ottakaa huomioon äärimmäinen turvallisuus ja kokeilkaa tätä ehdottomasti opettajan kanssa laboratoriossa!

Tiedustelut ja pyynnöt

Tuodaan tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäksi sinua! Olen koonnut helppotajuisesti hauskoja tiedekokeita, jotka voi tehdä kotona, ja vinkkejä niihin. Etsi lisää tietoa! ・Tieteen vinkkivihkon sisältö on julkaistu kirjana. Katso lisätietoja tästä ・Lisätietoja ylläpitäjä Ken Kuwakosta täältä ・Erilaiset pyynnöt (kirjoittaminen, luennot, kokeelliset työpajat, TV-valvonta, esiintymiset jne.) täältä ・Artikkelipäivitykset lähetetään X:ssä!

Koevideoita julkaistaan kanavalla Tieteen vinkit (Kagaku no Neta Channel)!