BUNSENBRANDER: KENMERKEN, FUNCTIES, GEBRUIKSVOORBEELDEN - CHEMIE - 2026

De bunsenbrander is een laboratoriuminstrument dat in staat is om efficiënt en veilig een warmtebron te leveren door middel van een vlam, die het product is van de verbranding van een gas dat gewoonlijk methaan is, of een mengsel van propaan en butaan. Dit instrument staat op zichzelf synoniem voor wetenschap en scheikunde.

De naam komt van de Duitse chemicus Robert Bunsen, die samen met de technicus Peter Desaga verantwoordelijk was voor de implementatie en verbetering ervan op basis van een model dat al door Michael Faraday was ontworpen. Deze aansteker is klein en licht, waardoor hij bijna overal kan worden verplaatst waar een gasfles is en optimale aansluitingen.

Bunsenbrander die de oplossing in een kolf verhit. Bron: Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Hierboven is de bunsenbrander in actie. Merk op dat de setting niet eens die van een laboratorium is. De blauwe vlam verwarmt de inhoud van de kolf om een ​​chemische reactie te ontwikkelen, of gewoon om een ​​vaste stof sneller op te lossen. Het belangrijkste gebruik van dit instrument is daarom om eenvoudig een oppervlak, monster of materiaal te verwarmen.

De bunsenbrander wordt echter ook gebruikt voor een breed scala aan methoden en processen, zoals vlamtesten, sterilisatie, destillatie, verbranding en ontleding. Sinds de middelbare school is het de oorzaak van verbazing en angst onder studenten, om later een instrument van routinematig gebruik te worden.

Geschiedenis

De oorsprong van deze iconische aansteker gaat terug tot 1854, in een van de laboratoria van de Universiteit van Heidelberg, waar Robert Bunsen werkte. De universitaire voorzieningen beschikten toen al over een systeem van meer rudimentaire gasleidingen en aanstekers om experimenten mee uit te voeren.

Deze aanstekers, ontworpen door Michael Faraday, produceerden echter zeer heldere en "vuile" vlammen, wat betekent dat ze houtskoolvlekken afzetten op het oppervlak dat ze aanraakten. Deze vlammen waren, naast het camoufleren van de kleuren die bepaalde stoffen vrijkwamen bij verhitting, niet heet genoeg.

Het was dus dat Robert Bunsen samen met de Duitse technicus Peter Desaga besloot verbeteringen door te voeren in de Faraday-aanstekers. Om dit te bereiken, probeerden ze het gas te laten branden met een grotere luchtstroom, hoger dan die vrij door het laboratorium zwierf. Op deze manier werd de Bunsen-Desaga-brander geboren.

Sindsdien hebben laboratoria een aansteker bij de hand waarmee een veel heter en "schonere" vlam kan worden verkregen. Evenzo werd dankzij deze aansteker de basis of oorsprong van spectroscopie gelegd.

Kenmerken en onderdelen van de bunsenbrander

- instrument

Tekening van de onderdelen van de bunsenbrander. Bron: Pearson Scott Foresman / Openbaar domein

De afbeelding hierboven toont een illustratie van de bunsenbrander. De respectievelijke inlaten voor zowel lucht als gas zijn aangegeven.

Het gas stroomt door de binnenkant van een rubberen slang van de gaskraan, die zich in hetzelfde laboratorium bevindt, naar de inlaat van de aansteker. In het onderste gedeelte van de aansteker, net boven de ringvormige steun, bevindt zich een klep of wiel dat de gasstroom nivelleert die uit het aanstekermondstuk komt.

Lucht daarentegen komt de aansteker binnen via de ronde (of rechthoekige) gaten in de kraag. Als de kraag wordt gedraaid, zal er meer lucht in de gaten stromen en zich mengen met het gas. Dit lucht-gasmengsel zal langs het vat of de kolom stijgen om uiteindelijk door het lichtere mondstuk te verlaten.

De gehele aansteker is gemaakt van een lichtgewicht metaal, zoals aluminium, en is klein genoeg om op elke plank of lade te passen.

- Bellen

Verminderen

De vlam die door de bunsenbrander wordt verkregen, kan in kleur variëren afhankelijk van de hoeveelheid binnenkomende lucht. Bron: Arthur Jan Fijałkowski / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Door een warmtebron net ter hoogte van de aansteker te plaatsen, ofwel met een aangestoken lucifer of een vonk, zal het lucht-gasmengsel ontbranden en zal de verbranding beginnen. Dus de vlam zal verschijnen. De visuele en chemische eigenschappen van deze vlam zijn echter afhankelijk van de lucht-gasverhouding.

Als de kraag gesloten is, zodat er geen lucht door de gaten kan komen, ontstaat er een gasrijk mengsel dat nauwelijks verbrandt met de zuurstof in de omringende lucht. Deze vlam komt overeen met 1 (bovenste afbeelding), en staat bekend als de "veilige" en "vuile" vlam, omdat hij het minst heet is en ook de meeste roet produceert. Merk op hoe helder het is en ook zijn geeloranje kleuren.

De helderheid van deze vlam is te danken aan de roetdeeltjes, die praktisch uit koolstofatomen bestaan, warmte absorberen en licht en kleur afgeven. Hoe meer de gasinlaat open is, hoe groter deze vlam zal zijn.

Deze vlam is ook bekend als reducerend, omdat hij koolstof als roetdeeltjes levert, die in staat zijn om sommige stoffen te verminderen.

Oxidant

Terwijl de kraag draait, gaan de gaten waardoor de lucht stroomt open, waardoor de hoeveelheid lucht in het resulterende gasvormige mengsel toeneemt. Als gevolg hiervan zal de gele vlam steeds blauwer worden (van 2 naar 4), tot een punt waarop hij transparant kan lijken als de achtergrond en zuiverheid van het mengsel dit toelaten.

Flame 4 is het meest gewenst en nuttig in het laboratorium, omdat het het heetst is en ook perfect het monster kan oxideren dat ermee in contact komt. Om deze reden is bekend dat deze vlam oxiderend is, aangezien de verbrandingsproducten (in wezen kooldioxide en waterdamp) de omringende zuurstof en de te oxideren stoffen niet storen.

Functies / toepassingen

Een bunsenbrander die een kolf verhit. Bron: Sally V / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Uit de vorige paragraaf kan worden geconcludeerd dat de vlam het belangrijkste element of kenmerk is van de bunsenbrander. Dit definieert in feite de respectieve functies of toepassingen van dit instrument, die in het kort niets meer zijn dan het verwarmen van een oppervlak, materiaal of monster.

Dit betekent echter niet dat het kan worden gebruikt om alles in het laboratorium te verwarmen. Om te beginnen moet het smeltpunt van het materiaal hoger zijn dan 1500 ºC, de maximale temperatuur waarbij de vlam kan bereiken. Anders smelt het en veroorzaakt het een ramp op de werkbank.

Ten tweede is de vlamtemperatuur zo hoog dat het in staat is de dampen van elk organisch oplosmiddel te ontsteken, wat het brandgevaar zou vergroten. Daarom mogen alleen vloeistoffen met een hoog kookpunt en een lage vluchtigheid worden verwarmd.

Om deze reden is water een voorbeeld van een ideale vloeistof om te verwarmen met een bunsenbrander. Het is bijvoorbeeld gebruikelijk om destillatieflessen, bekers, kolven of potten te verwarmen die waterige oplossingen bevatten.

Gebruiksvoorbeelden

Verbranding

Een van de belangrijkste toepassingen van de bunsenbrander is om een ​​monster aan verbranding te onderwerpen; dat wil zeggen om het op een snelle en exotherme manier te oxideren. Hiervoor wordt de oxiderende vlam (blauw van kleur en bijna transparant) gebruikt en wordt het monster in een houder zoals een smeltkroes geplaatst.

De meeste monsters worden vervolgens overgebracht naar een kolf, waar deze urenlang (zelfs een hele dag) kan blijven opwarmen.

Thermische ontleding

Net als bij verbranding, kan met de bunsenbrander de thermische ontleding van bepaalde stoffen worden uitgevoerd, zoals chloraat- en nitraatzouten. Met deze methode kunt u echter absoluut niet de voortgang van de ontbinding in de loop van de tijd volgen.

Vlamtest

Metaalionen kunnen kwalitatief worden gedetecteerd door vlamtesten. Om dit te doen, wordt een eerder verwarmde draad ondergedompeld in zoutzuur in contact gebracht met het monster en in de vlam gebracht.

De vrijgekomen kleuren helpen bij het identificeren van de aanwezigheid van metalen zoals koper (blauwgroen), kalium (violet), natrium (diepgeel), calcium (oranjerood), enz.

Sterilisatie van materialen

De hitte van een vlam is zodanig dat deze voor een ander ingenieus gebruik kan worden gebruikt: om micro-organismen op het oppervlak van materialen te vernietigen. Dit is vooral handig bij het omgaan met glas of metalen die bedoeld zijn voor doeleinden die nauw verband houden met de gezondheid (naalden, pipetten, scalpels, enz.).

Distillatie

Eerder werd gezegd dat water een van de vloeistoffen is die bij voorkeur verwarmd wordt met de bunsenbrander. Daarom wordt het gebruikt om de distillatieflessen te verwarmen, waardoor het water wordt gekookt zodat de dampen een aantal essences of geuren van het plantaardige materiaal bevatten (sinaasappelschillen, kaneelpoeder, enz.).

Aan de andere kant kan het ook worden gebruikt om andere soorten mengsels te destilleren, zolang de intensiteit van de vlam maar wordt gematigd en er niet te veel dampen worden gegenereerd tijdens het proces.

Bepaling van kookpunten

Met behulp van de Thiele-buis, olie, een steun en een capillair worden de kookpunten van bepaalde vloeistoffen bepaald met behulp van de bunsenbrander om het handvat van de buis of de zijarm te verwarmen. Dit experiment komt vrij veel voor in de onderwijslaboratoria voor algemene scheikunde en organische chemie.

Referenties

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8e ed.). CENGAGE Leren.
2. Wikipedia. (2020). Bunsenbrander. Hersteld van: en.wikipedia.org
3. Samengestelde rente. (2016, 31 maart). Chemiegeschiedenis: Bunsen Burner Day. Hersteld van: compoundchem.com
4. Nikki Wyman. (2015, 31 augustus). Bunsenbrander: onderdelen, functie en diagram. Hersteld van: study.com
5. Nichols Lisa. (18 augustus 2019). Bunsenbranders. Chemie Libretexts. Hersteld van: chem.libretexts.org
6. Wayne State University. (sf). Correct gebruik van een bunsenbrander. . Hersteld van: research.wayne.edu