Ein Bunsenbrenner ist ein Laborgerät zum Erhitzen von Stoffen für verschiedene Experimente. Im Wesentlichen handelt es sich um kleine Gasbrenner mit einer einstellbaren Flamme, die an der Basis durch die Steuerung der eingelassenen Gas- und Luftmenge manipuliert wird. Sie sind ein alltäglicher Anblick in Chemielabors und die meisten Wissenschaftler sind mit ihrer Bedienung vertraut. Zum mäßigen Erhitzen, insbesondere von Flüssigkeiten in Bechern und Kolben, kann eine elektrische Heizplatte bevorzugt werden, wenn jedoch hohe Temperaturen erforderlich sind oder Materialien in Reagenzgläsern erhitzt werden, ist ein Bunsenbrenner erforderlich.
Design und Betrieb
Das Gerät besteht aus einem vertikalen Metallrohr, das mit einer breiten Basis verbunden ist, die beschwert ist, damit sie nicht leicht umgestoßen wird. Die Basis umfasst eine Düse zum Anschluss an eine Brennstoffquelle sowie ein Ventil zur Steuerung des Gasflusses und einen Rauchabzugsregler, um zu steuern, wie viel Luft durch ein oder mehrere kleine Luftlöcher an der Basis des Rohres eingelassen wird. Das Gas vermischt sich am unteren Ende des Rohres mit Luft und steigt dann zum oberen Rand des Brenners auf, wo es mit einem Streichholz oder Feuerzeug angezündet werden kann.
Bei geschlossenen Luftlöchern entsteht durch unvollständige Verbrennung von Kohlenstoff eine gelbe, rauchige Flamme. Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan, einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung; Bei Luftmangel verbrennt nicht der gesamte Kohlenstoff, sondern bildet winzige Rußpartikel, die in der Hitze gelb glühen. Diese Flamme wird nicht zum Erhitzen verwendet, da sie auf alles, was sich darin oder darüber befindet, Ruß ablagert und auf jeden Fall für viele Zwecke nicht heiß genug ist.
Bei geöffneten Löchern wird Luft in den Brenner gesaugt, wodurch der Erdgasbrennstoff vollständig verbrannt wird und eine blaue Flamme entsteht. Diese Flamme ist viel heißer – erreicht bis zu 2732°F (1500°C) – und wird für Heizzwecke verwendet. Es hat normalerweise einen schwachen Außenkegel und einen intensiver blauen Innenkegel, dessen Spitze der heißeste Teil der Flamme ist. Das Gerät kann für den Betrieb mit Propan oder Butan aus Flaschen angepasst werden, sodass es auch an Orten ohne Gasversorgung eingesetzt werden kann.
Verwendung
Der Bunsenbrenner wird hauptsächlich als Mittel zum starken Erhitzen von Substanzen bei chemischen Experimenten verwendet. Oft wird es verwendet, um Material in einem Glasröhrchen zu erhitzen. Wenn eine sehr starke Erwärmung erforderlich ist – stark genug, um Glas zu schmelzen – kann eine kleine Porzellanschale, bekannt als Tiegel, verwendet werden.
Bunsenbrenner können auch in einer groben Form der chemischen Analyse verwendet werden, die als Flammentest bekannt ist. Viele Elemente, insbesondere Metalle, emittieren beim Erhitzen in einer Flamme Licht bestimmter Farben. Diese Elemente können oft entdeckt werden, indem man sie in eine Bunsenflamme legt; Natrium gibt zum Beispiel eine gelbe Flamme, Kalium ergibt Flieder und Barium grün. Diese Methode hat ihre Grenzen und Nachteile – zum Beispiel kann die starke gelbe Farbe von Natrium das Vorhandensein anderer Metalle maskieren – und wurde von Spektroskopen weitgehend ersetzt, kann aber in einigen Fällen ein nützlicher Schnelltest sein.
Sicherheit
Bei vielen Laborunfällen kommt es zu Verbrennungen durch offene Flammen, und daher werden neue Schüler sorgfältig im Umgang mit Gasbrennern geschult. Die Schülerin sollte immer eine Schutzbrille tragen und darauf achten, dass ihre Haare und Kleidung sicher sind, damit sie nicht mit der Flamme in Berührung kommen. Brennbare Stoffe sollten von der Wärmequelle ferngehalten werden, und es sollte immer jemand anwesend sein, um sie zu beaufsichtigen. Im angezündeten, aber nicht benutzten Zustand sollte das Luftloch geschlossen sein, damit die Flamme deutlich sichtbar ist: Die heiße, blaue Flamme kann bei hellem Licht schwer zu erkennen sein.
Beim Erhitzen kleiner Gegenstände in der Flamme sollte eine Zange verwendet werden. Größere Gegenstände, wie Kolben und Becher, sollten auf einem Ständer platziert oder in einer Klemme gehalten werden. Der flexible Gummischlauch, der den Bunsenbrenner mit der Gasdüse auf dem Labortisch verbindet, sollte fest sitzen und darf keine Undichtigkeiten aufweisen. Seien Sie vorsichtig beim Berühren von Gegenständen, die der Hitze des Brenners ausgesetzt waren, insbesondere Glasgegenstände, die einige Zeit heiß bleiben können.
Geschichte
Wie viele wissenschaftliche Erfindungen spiegelt der Brenner den Namen des Wissenschaftlers wider, der das Labor überwacht, in dem er erfunden wurde, und nicht der eigentliche Erfinder. Robert Wilhelm Bunsen war Mitte des 1800. Jahrhunderts ein bekannter Chemiker in Deutschland, der sich besonders für die Untersuchung der Spektren verschiedener Elemente interessierte, dh der einzigartigen Wellenlängen oder Farben des Lichts, die jedes beim Erhitzen emittiert. Um dies effektiv zu tun, brauchte er etwas, das eine sehr heiße Flamme mit geringer Leuchtkraft erzeugte, damit ihr Licht die Spektren nicht verdunkelte.
Er hatte die Idee, Erdgas vor der Verbrennung mit Luft zu mischen und beauftragte einen Labortechniker, Peter Desaga, den Brenner zu konstruieren und zu bauen. Das resultierende Gerät ermöglichte eine erhebliche Kontrolle über die Höhe und Intensität der Flamme und war sehr erfolgreich. Es wurde schnell mit Bunsens Labor in Verbindung gebracht und im Volksmund als Bunsenbrenner bekannt.
Nicht lange nach seiner Erfindung ermöglichte das Gerät Bunsen, zwei neue Elemente, Cäsium und Rubidium, aus ihren bisher unbekannten Spektren zu entdecken. Die Elemente sind tatsächlich nach den Spektrallinien benannt, die sie erzeugen: Himmelblau bzw. Dunkelrot. Andere Chemiker entdeckten auf diese Weise weitere neue Elemente.