除了酒精燈,化學家還有這些高端「燒烤設備」
無論是放學還是下班,回家路上最為期待的大概是有一桌熱氣騰騰的飯菜在等著你。無論是燃氣灶也好、微波爐也罷,飯菜擺上桌之前總是有至關重要的一步:加熱。
如果我們用的火也有這麼乖就好了。圖片來源:哈爾的移動城堡
在化學的學習過程中,我們也離不開「加熱」這個環節。 課本上的加熱不過是一個簡單的「」,可是在實驗室中,加熱代表著一系列儀器,掌握好「火候」並不容易。讓我們準備好水、沙子、濕抹布與滅火器,開始本期的「烹飪教學」吧。
直接加熱
火焰的舞蹈
直接加熱就是簡單粗暴的明火加熱,適用於對溫度無準確要求的實驗,最大的優點是簡單便捷、升溫迅速。常見的這類儀器包括酒精燈、以本生燈為代表的煤氣燈以及各種高溫噴燈。
酒精燈(加熱溫度400-500 ℃)、本生燈(最高1500 ℃)、噴燈(酒精噴燈800-1000 ℃,乙炔噴燈最高可達2300℃)三兄弟 圖片來源:Wikipedia
在直接加熱的時候,一定要注意用火安全:預熱、擦乾外壁、避免暴沸、做好防火措施。一旦燃料泄漏起火,剛剛準備好的沙子與濕抹布就能夠派上用場了。
本生燈與噴燈需要進行空氣流量的調節:先點火,再調節空氣量,進入的空氣越多,火焰的溫度越高。使用結束時需要先關閉氣孔,再關掉燃料閥。
本生燈燃燒的火焰與空氣流量的關係 1.氣孔關閉(照明時)2.氣孔微開 3.氣孔半開 4.氣孔幾乎全開(咆哮狀藍色火焰 低亮度)圖片來源:Wikipedia
使用好這些燈具,就能愉快地燒烤高錳酸鉀、五水硫酸銅、鹼式碳酸銅等家常菜化學品了。
間接加熱
沒火照樣烤
在很多情況下實驗室里是不能使用明火的,這時候就需要使用間接加熱方式了。常見的間接加熱包括電磁感應加熱、熱輻射加熱等,從家庭中常見的電磁爐、微波爐、烤箱,到實驗室中的電熱套、電加熱板、箱式結構的恆溫箱、烘箱、馬弗爐、微生物領域的滅菌釜……都屬於間接加熱設備。
加熱套。圖片來源:Cole-Parmer.com
加熱套與加熱板可以說是酒精燈的進化版本,不僅有溫度調節控制功能,往往附帶機械或磁力攪拌器,可以稱得上蒸餾與結晶的一把好手。在使用加熱套的時候,應當注意避免液體流入加熱套內、空燒加熱套,以防危險。
烘箱與恆溫箱,一般加熱溫度<200℃。只要保證乾淨整潔,不向其中放入易燃物品,這兩個儀器的使用還是比較安全的。而馬弗爐可以稱得上是化學實驗界最兇殘的加熱設備,它最高能加熱到1800 ℃,即使是用來燒制瓷器也不在話下。整個實驗過程中應格外注意,人不能離開,並且需要隨時注意溫度變化,連工作環境都需要非常乾淨整潔,即使操作無誤的情況下,也可能會出現諸如坩鍋在裡面「炸膛」的情況。
圖為馬弗爐。筆者曾經不慎將一個小紙團掉入已經降溫一段時間的馬弗爐入口處,直接就著火了,萬幸沒有造成火災。圖片來源:Cole-Parmer.com
另一種加熱方式——「熱浴」能夠讓加熱變得更為均勻。道理很簡單:烘烤食物的時候需要經常翻面,讓食物受熱均勻,而煮的時候嘛,就不需要這個環節了。
對比一下,熱浴省力更省心。圖片來源:soogif.com
常用的熱浴方法包括:水浴(<100℃)、油浴(100-250℃)、沙浴、鹽浴與金屬浴。固體介質的溫度更高,但是在日常實驗中已經很少接觸了。
P.S. 不要實驗室吃東西!
知識點化學九年級上
走進化學實驗室
編輯:張帥琰
少年編委:趙業佳、溫思涵、楊若朴、雲希、鄭之玥
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