化學示範實驗:吹不熄蠟燭的製作(How to Make Magic Relighting Candles)[II]
化學示範實驗:吹不熄蠟燭的製作(How to Make Magic Relighting Candles)[II]
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
原理和概念
● 蠟燭燃燒與熄滅:火柴燃燒的熱,熔化少量的固體蠟而形成液體的蠟油,然後藉由毛細作用,沿著棉芯上升。接著蠟油氣化,蠟蒸氣與上方的氧氣發生燃燒反應,產 生火燄。當對蠟燭大力地吹氣時,由於溫度瞬間降低(溫度是燃燒的三要素之一),並且吹散可燃物(蠟蒸氣),因此蠟燭的火焰熄滅了。
● 「吹不熄的蠟燭」復燃的原理:當此蠟燭燃燒時,蠟蒸氣與氧氣發生燃燒反應,而且鎂金屬與氧氣亦發生氧化還原反應,此二反應都是大量放熱反應。當吹熄蠟燭時,雖然蠟燭熄滅了,但是燭芯上的鎂粉仍處於高溫的狀態,造成鎂金屬發生氧化反應而放出熱與光(有火花出現),此熱足以使固體蠟燭熔化和氣化,並且提供蠟燭燃燒的活化能,接著蠟燭再度復燃。
● 蠟燭由石蠟(paraffin wax)製造而成,石蠟是指烷烴(alkanes)的混合物,其通式為CnH2n+2,20 ≤ n ≤ 40。石蠟為白色、無臭、無味、蠟狀固體,具有典型的熔點約47-64℃。石蠟完全燃燒的反應如反應式[1]、[2]和[3]所示:
2C20H42 + 61O2 → 40CO2 + 42H2O + heat [1]
C25H52 + 38O2 → 25CO2 + 26H2O + heat [2]
2C36H74 + 109O2 → 72CO2 + 74H2O + heat [3]