Hová kerül a viasz vagy a paraffin, ha ég egy gyertya?

Legyen szó születésnapi torta díszítéséről, vagy sötétedés közbeni fény előállításáról, a gyertyák továbbra is az életünk részét képezik. Ezeknek a kanócos paraffinrudaknak az a sajátossága, hogy az idő múlásával fogyasztják el őket, amíg már nem marad elég kanóc a láng fenntartásához, vagy amíg gyakorlatilag az összes viaszt el nem fogy. Ez az egyszerű megfigyelés több kérdést is felvet:

• Mi történik a gyertyaviasszal?
• Miért ég a gyertya, amíg el nem tűnik?
• Hová kerül a gyertyaviasz?

E kérdések megválaszolásához először meg kell értenünk, miből készülnek a gyertyák, vagyis mi is valójában a gyertyaviasz. A későbbiekben szó lesz azokról a fizikai és kémiai folyamatokról, amelyek egy gyertya meggyújtásakor és elégetésekor végbemennek.

Mi az a gyertyaviasz?

Bárki, aki vásárolt gyertyát, észrevette, hogy nem minden gyertya egyenlő. Nem csak arról van szó, hogy különböző színűek, mivel ezt általában színezékek hozzáadásával érik el, hanem arról, hogy eltérő fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. Vannak viaszok, amelyek keményebbek, mint mások, vannak, amelyek áttetszőbbek, és vannak, amelyek átlátszatlanabbak, és vannak, amelyek tapintásra még olajosabbak, mint mások. Ennek az az oka, hogy nem minden vitorla készül pontosan ugyanabból az anyagból.

Kezdetnek vannak olyan gyertyák, amelyek természetes viaszból, például faggyúból és méhviaszból készülnek, míg mások kőolajból nyert finomított viaszból készülnek. Mindkét esetben az egyik fő komponens egy vagy több szilárd paraffinból áll.

paraffin gyertyák

A paraffin kifejezés egy régi név, amelyen az alkánokat, vagyis a telített szénhidrogének családját ismerték.

A gyertyaviaszban jelenlévő paraffinok mindig nagyon hosszú láncú szénhidrogének (30 vagy több szénatommal), szinte mindig lineárisak (azaz el nem ágazóak). Például a természetes viaszokban és a kőolajból származó viaszokban egyaránt jelen lévő paraffin a hentriakontán nevű 31 szénatomos alkán, amelynek molekulaképlete C ₃₁ H ₆₄ .

Természetes viasz gyertyák

Másrészt a természetes viaszok, mint például a méhviasz vagy az állati faggyú, a paraffinokon kívül más hosszú szénláncú szerves vegyületek, például zsírsav-észterek, sőt, 20-nál több szénatomos alkoholok komplex keverékét is tartalmazzák.

A méhviaszban jelen lévő ilyen vegyületek egyik példája a triakontil-hexadekanoát észter, amelynek molekulaképlete C ₄₆ H ₉₂ O ₂ . _{Ez az észter a hexadekánsav (CH 3} (CH ₂ ) ₁₄ COOH képletű zsírsav ) és a triakontil-alkohol (egy lineáris 30 szénatomos, CH ₃ (CH _{2 )} képletű alkohol) közötti kondenzációs (vagy észterezési) reakcióval jön létre. ) ₂₉ OH).

Az állati faggyú általában nagy mennyiségben tartalmaz palmitinsav- és sztearinsav-észtereket. A viasz összetétele azonban állatfajonként nagymértékben változik.

Mi történik, ha gyertyát gyújtunk?

Most, hogy megértjük, mi a viasz, jobban felkészültünk arra, hogy megértsük, mi történik ezekkel az anyagokkal, amikor meggyújtunk egy gyertyát. Először is el kell fogadnunk azt a tényt, hogy bármi is történik, meg kell felelnie az anyag megmaradásának törvényének. Más szóval, az a tény, hogy megfigyeljük, hogy a viasz elfogy, nem azt jelenti, hogy az azt alkotó atomok és molekulák eltűnnek, hanem azt, hogy olyanná alakulnak át, amit szabad szemmel nem láthatunk.

Általánosságban elmondhatjuk, hogy a kanóc meggyújtásakor a lánggal felvitt tűz hője a következő változásokat idézi elő:

• Fázisváltozások következnek be, amikor a viasz szilárd anyagból folyékony, majd gáz állapotba kerül.
• A viasz összetételétől és az égés körülményeitől függően teljes és nem teljes égési reakciók egyaránt előfordulnak.

Ezután mindegyik folyamatot részletesen leírjuk, hogy megértsük, hová kerül a gyertyában lévő viasz vagy paraffin, amikor égetjük.

fázisváltozások

Amikor meggyújtunk egy gyertyát, először az történik, hogy a kanóc anyaga égni kezd, és ez a hő a láng hőjével együtt, amellyel meggyújtjuk, megolvasztja a szilárd viaszt. Ezt könnyen ellenőrizhetjük, mivel a gyertya meggyújtása után nem sokkal a gyertya tetején egy kis olvadt viasztócska képződik.

A folyékony viasz ezután átitatja a kanócot, és a kapilláris hatás hatására felemelkedik, megközelítve a kanóc égésekor keletkező lángot. Ahogy felemelkedik és közeledik a lánghoz, eléggé felmelegszik ahhoz, hogy egy második fázisváltozáson menjen keresztül, folyékony halmazállapotból gáz halmazállapotúvá.

teljes égési reakciók

Miután gáz halmazállapotúvá válik, a viaszt alkotó különböző anyagok égési reakción keresztül reagálnak a levegő oxigénjével. Ha a hőmérséklet elég magas és az oxigénellátás elég magas, akkor a reakció teljes égés, amelyben a vegyület teljesen szén-dioxiddá és vízzé oxidálódik.

A gyertyaviasz minden komponensének megvan a maga sajátos égési reakciója. Mivel azonban a paraffin telített szénhidrogénekből áll, amelyek mindegyikének általános képlete (C _n H _2n+2 ), felírhatunk egy általános egyenletet a paraffingyertyák különböző összetevőinek égési reakciójára:

ahol n a paraffinban vagy alkánban lévő szénatomok számát jelenti. A következő kémiai egyenlet egy példát mutat ezen teljes égési reakciók egyikére, különösen a méhviaszban és számos finomított paraffinban jelen lévő fő paraffin, a hentriakontán reakciójára.

Ilyen típusú kémiai reakciók lépnek fel a paraffin vagy a gyertyaviasz különböző komponenseivel, amikor azt látjuk, hogy a láng intenzíven ég, szinte fehér fényt adva, anélkül, hogy füst keletkezne. Főleg a finomított paraffinokból készült veráknál gyakori, mivel ezek nem tartalmaznak más kevésbé könnyen égő összetevőket.

tökéletlen égési reakciók

Ha a levegő oxigéntartalma korlátozott, előfordulhat, hogy a paraffinok és a gyertyaviasz egyéb összetevőinek elégése nem teljes. A teljes égéstől eltérően, amely egy, a tökéletlen égési reakciók az oxigén rendelkezésre állásától függően változhatnak.

Egyes esetekben a szén-dioxid termelése helyett, amely a lehető legoxidáltabb termék a szénhidrogének és oxigéntartalmú szerves vegyületek számára, szén-monoxid (CO) keletkezik. A fenti paraffinnak megfelelő reakció a következő:

Vizuálisan nem lehet különbséget tenni a részleges és a teljes égés között. Így mindkettő előfordulhat egyszerre, és nem vennénk észre, hiszen a szén-dioxid és a szén-monoxid is színtelen gázok, és a keletkező víz mindkét esetben gáz halmazállapotú, így azt sem láthatjuk. Valójában, hacsak a paraffint nem nagyon oxigéndús atmoszférában égetik el, gyakori, hogy mindkét reakció egy időben megy végbe.

Van azonban egy másik nem teljes égési reakció is, amelyet szabad szemmel is láthatunk. Ez az, ahol füst keletkezik. A füst többek között grafit formájában tartalmaz szenet. Füstöt azért láthatunk, mert nagyon apró szilárd részecskékből áll. Ez egyáltalán nem gáz. Emiatt, ha a láng hegyéből finom fekete füstcsíkot látunk, biztosak lehetünk benne, hogy tökéletlen égés megy végbe.

Még azokban az esetekben is, amikor a füstsugár nem látható jól, a tökéletlen égés egyértelműen a láng fölé helyezett tárgy felületén fekete foltokban nyilvánul meg.

Következtetés

Ezen a ponton már válaszolhatunk arra a kérdésre, hogy hova kerül a viasz, ha ég egy gyertya. Az égés beindulása után a paraffin és a viasz többi komponense a levegő oxigénjével együtt ég, és szén-dioxiddá, szén-monoxiddá, szénné vagy egyéb tökéletlen égéstermékekké, valamint vízgőzné alakul. Az első két termék, mint a vízgőz, gázok és szétszóródnak a légkörben.

Ezzel szemben a gyertyaviasz elemi szénné vagy más, tökéletlen égés más szilárd termékévé átalakuló része kezdetben felemelkedik, a lángból kiáramló forró levegő áramai szállítják, de ha lehűl, végül leesik. és az első felületen lerakódva találkoznak, mivel ezek a termékek sokkal sűrűbbek, mint a levegő.

Megjegyzendő, hogy a paraffin egy része gőz formájában is elveszhet, amely semmilyen égési reakción nem megy keresztül, és lehűtve ez a gőz gyorsan lecsapódik, és lerakódik minden talált felületre. Ez különösen akkor észrevehető, amikor a láng kialszik.

Közvetlenül az égési reakció leállása után a maradék hő továbbra is elpárologtatja a paraffin egy részét, amely gőzként felemelkedik, és gyorsan lecsapódik, és szabad szemmel látható enyhe fehér köd keletkezik. Ez a kis paraffinsugár könnyen meggyújtható gyufával vagy öngyújtóval a kanóc fölött néhány centiméterről, és a láng lefelé haladva ismét meggyújtja a gyertyát, akár a varázslat.

Hivatkozások

Carey, F. (2021). Szerves kémia (9. ^kiadás ). MCGRAW HILL OKTATÁS.

Chang, R. (2021). Kémia (11. ^kiadás ). MCGRAW HILL OKTATÁS.

del Fresno, JS (2016, szeptember 27.). VIASZBÓL ÉS GYERTYÁKBÓL, KÉMIAI LÁTÁS . A közös tudomány. https://cienciaencomun.wordpress.com/2016/03/14/quimica-ceras/

Parra, S. (2017, március 8.). Hová kerül az égő gyertyából származó viasz? Xataka Tudomány. https://www.xatakaciencia.com/sabias-que/donde-va-a-parar-toda-la-cera-de-una-vela-que-arde