Döbereiner-lámpa: az első öngyújtó kémiai működése és története
Döbereiner-lámpa: az első öngyújtó kémiai működése és története — ismerd meg a hidrogén–platina katalízisen alapuló működést, fejlesztését és múzeumi példányait.
Döbereiner-lámpa az egyik első öngyújtó, amelyet Johann Wolfgang Döbereiner német kémikus fejlesztett ki 1823-ban. Az eszközt demonstrációs és gyakorlati célokra is használták; gyártását nagyjából 1880-ig folytatták. Eredeti példányok megtekinthetők többek között a heidelbergi kastélyban és a Deutsches Museumban (a Német Múzeumban).
Működési elv
Az öngyújtó működése a hidrogén és az oxigén közötti kémiai reakció katalitikus előidézésén alapul. A készülék felépítése egyszerű: egy üveghenger (a jobb oldali képen) tartalmaz egy kevés kénsavat, míg egy nyitott palackban található a cink, amelyre a sav ráfolyhat. A palack tetején van egy szelep, amelyet egy karral nyitnak meg.
Amikor a kart megnyitják, a kénsav a palackba folyik, és a cinkkel reagálva hidrogént termel. A reakciót leírhatjuk egyszerűbb képlettel:
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑
A forrásanyaggal leírt, részletesebb ionos alak a korábbi szövegben is szerepel:
Z n + H 2 S O 4 ⟶ Z n 2 + + + S O 4 2 - + H 2 ↑ {\displaystyle \mathrm {Zn+H_{2}SO_{4}\longrightarrow Zn^{2+}+SO_{4}^{2-}+H_{2}\uparrow } } 
A keletkező hidrogéngáz a palack tetején keresztül távozik és eléri a palack nyílásánál elhelyezett platina kis darabot vagy platinaszálat. A levegő oxigénjével érintkezve a katalitikus platina felületén a hidrogén és az oxigén rekombinálódik — ez az oxihidrogénnek nevezett gázkeverék spontán meggyulladását eredményezi. A reakció exoterm, és víz képződik:
2 H 2 + O 2 ⟶ 2 H 2 O {\displaystyle \mathrm {2\ H_{2}+O_{2}\longrightarrow 2\ H_{2}O} } 
A keletkező hő elégeti a gázkeveréket, és a lángot a készülék szájánál lehet felhasználni gyufa nélküli, megbízható gyújtáshoz. A láng kialvásához egyszerűen vissza kell engedni a kart: a palackot lezárva a hidrogén nem tud kijutni, a belső nyomás visszaszorítja a kénsavat az üveghengerbe, így a gáztermelés és a láng kialakulása megszűnik.
Műszaki és gyakorlati megjegyzések
- A platina szerepe nem gyulladáskeltés, hanem katalízis: a platina felületén a H2 és O2 rekombinálódik alacsony aktiválási energiával, így láng alakítható ki szikra nélkül.
- A platina gyakran finomra porított vagy szivacsos formában került beépítésre a lámpába, hogy nagy felületet biztosítson a katalízishez.
- A cink és a kénsav aránya, valamint a szelep működtetésének módja határozza meg a hidrogén képződésének sebességét és a láng nagyságát.
- Biztonsági megfontolások: a zárt térben történő hidrogénfelhalmozódás robbanásveszélyes lehet; ezért a készüléket jól szellőző helyen és szakszerűen kellett használni. A platina felület szennyeződése csökkenti a katalitikus hatást.
Történet és hatás
A Döbereiner-lámpa fontos volt a korai kémiai technika demonstrálásában és a katalízis megértésében. Bár hasznos és látványos eszköz volt, biztonsági okokból és az újabb gyújtástechnikai megoldások (például a gyufa elterjedése) miatt fokozatosan háttérbe szorult. Mára főként múzeumi tárgyként és tudománytörténeti példaként maradt fenn.
Összefoglalásként: a Döbereiner-lámpa egyszerű, de elegáns módon hasznosította a hidrogén gáz előállítását és a platina katalitikus hatását a gyújtáshoz, így a kémia és a technika korai kapcsolatának jellegzetes műszaki emléke.
Döbereiner lámpája.
Döbereiner lámpája: a. üveghengerb . nyitott palackc . drótozott . zince . stopkócf . fúvókaf. fúvókaláb . platina szivacs.
Kérdések és válaszok
Q: Mi az a Döbereiner lámpa?
V: A Döbereiner-lámpa az egyik első gyújtó, amelyet 1823-ban Johann Wolfgang Döbereiner német kémikus fejlesztett ki. Körülbelül 1880-ig gyártották, és ma is látható a heidelbergi kastélyban és a Deutsches Museumban (Német Múzeum).
K: Hogyan működik?
V: Az öngyújtó a hidrogén és az oxigén közötti kémiai reakció alapján működik. Az üveghengerben kénsavat, míg a cinket egy felül nyitott, szeleppel ellátott palackban tárolják. Amikor a kart kinyitjuk, kénsav áramlik a palackba, amely hidrogéngázt termel, amely megkerüli a platinát, mielőtt a levegő oxigénjével reagálva exoterm reakcióként vizet termel. A reakció leállításához a kart el kell engedni, hogy a hidrogén ne tudjon többé a palackból távozni, és visszatolja a kénsavat az eredeti tartályba.
K: Ki találta fel a Döbereiner-lámpát?
V: A Döbereiner-lámpát Johann Wolfgang Döbereiner német kémikus találta fel 1823-ban.
K: Hol lehet megtalálni ennek az öngyújtónak az eredeti változatát?
V: Ennek az öngyújtónak az eredeti változatai megtalálhatók a Heidelbergi kastélyban és a Deutsches Museumban (Német Múzeum).
K: Milyen elemeket használnak ehhez a kémiai reakcióhoz?
V: Ez a kémiai reakció hidrogént, oxigént, cinket, kénsavat, platinát és vizet használ elemként.
K: Mi történik, amikor elengeded a kart?
V: Amikor elengeded a kart, a további reakciók leállnak, mert a hidrogén nem tud többé kimenni a palackból, ami aztán visszatolja a kénsavat az eredeti tartályba.
Keres