ブンゼンバーナーは、通常メタンであるガスの燃焼、またはプロパンとブタンの混合物の生成物である炎を介して効率的かつ安全に熱源を供給することができる実験室用機器です。この機器自体は、科学と化学の代名詞です。
その名前は、技術者のピーターデサガとともに、マイケルファラデーによってすでに設計されたモデルに基づいてその実装と改善を担当したドイツの化学者ロバートブンセンに由来しています。このライターは小さくて軽いので、ガスボンベと最適な接続がある場所であればほとんどどこにでも移動できます。
フラスコ内の溶液を加熱するブンゼンバーナー。出典：Sally V / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0）
上は、ブンゼンバーナーの動作です。設定は実験室の設定でもないことに注意してください。青い炎はフラスコの内容物を加熱して化学反応を起こすか、単に固体をより速く溶解させます。したがって、この機器の主な用途は、表面、サンプル、または材料を単に加熱することです。
ただし、ブンゼンバーナーは、火炎試験、滅菌、蒸留、燃焼、分解など、さまざまな方法やプロセスにも使用されます。中学校以来、後に日常生活の道具となることは、生徒たちの驚きと恐怖の原因となっています。
歴史
この象徴的なライターの起源は、ロバートブンセンが働いたハイデルベルク大学の研究所の1つに1854年までさかのぼります。それまでに、大学の施設には、実験を実行するための初歩的なガス管とライターのシステムがすでにありました。
しかし、マイケルファラデーによって設計されたこれらのライターは、非常に明るく「汚れた」炎を生成しました。これらの炎は、特定の物質が加熱されたときに放出した色を偽装することに加えて、十分に熱くありませんでした。
このようにして、ロバートブンセンは、ドイツの技術者ピーターデサガとともに、ファラデーライターの改良を実装することを決定しました。これを達成するために、彼らは実験室を自由に移動するよりも高い空気の流れでガスを燃焼させることを試みました。このようにして、ブンゼン・デサガバーナーが誕生しました。
それ以来、実験室には手元にライターがあり、より高温で「よりクリーンな」炎を得ることができます。同様に、このライターのおかげで、分光法の基礎または起源が確立されました。
ブンゼンバーナーの特徴と部品
-楽器
ブンゼンバーナーの部品図。ソース：ピアソンスコットフォアズマン/パブリックドメイン
上の画像は、ブンゼンバーナーのイラストです。空気とガスの両方のそれぞれの入口が示されています。
ガスは、同じ実験室のカウンターにあるガスタップからライターの入口まで、ゴム製ホースの内部を流れます。ライターの下部、リング状のサポートのすぐ上に、ライターのノズルから出てくるガスの流れを均一にするバルブまたはホイールがあります。
一方、空気はカラーの円形（または長方形）の穴からライターに入ります。カラーが回転すると、より多くの空気が穴に流れ込み、ガスと混合します。この空気とガスの混合物は、バレルまたはカラムに沿って上昇し、最終的にライターノズルから排出されます。
ライター全体はアルミニウムなどの軽量金属でできており、どんな棚や引き出しにも収まるほど小さいです。
-電話する
削減
ブンゼンバーナーで得られる炎は、入ってくる空気の量によって色が異なります。出典：Arthur JanFijałkowski/ CC BY-SA（http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/）
火のついたマッチまたはスパークを使用して、ライターのノズルのちょうど高さに熱源を置くことにより、空気とガスの混合物が点火し、燃焼が始まります。だから炎が現れます。ただし、この炎の視覚的および化学的特性は、空気とガスの比率に依存します。
襟が閉じていて、空気がその穴から入るのを妨げている場合、ガスが豊富な混合物が存在し、周囲の空気中の酸素でほとんど燃焼しません。この炎は1（上の画像）に対応し、最も安全で、最も多くのすすを生成するため、「安全」および「汚れた」炎として知られています。どれほど明るいか、そして黄色がかったオレンジ色に注意してください。
この炎の光度は、実質的に炭素原子で構成されるすす粒子によるもので、熱を吸収し、光と色を発します。ガス入口を開くほど、この炎は大きくなります。
この炎は、一部の物質を還元することができるすす粒子として炭素を提供するため、還元することでも知られています。
酸化剤
カラーが回転すると、空気が通過する穴が開き、結果として得られる混合気体の空気量が増加します。その結果、黄色の炎は青みがかった（2〜4）になり、混合物の背景と純度が許す場合、黄色の炎は透明に見えることがあります。
Flame 4は最も高温であり、接触しているサンプルを完全に酸化する可能性があるため、実験室で最も望まれ、有用です。このため、燃焼生成物（本質的には二酸化炭素と水蒸気）が周囲の酸素と酸化される物質に干渉しないため、この炎は酸化していることが知られています。
機能・用途
フラスコを加熱するブンゼンバーナー。出典：Sally V / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0）
前のセクションから、炎はブンゼンバーナーの最も重要な要素または特性であると結論付けることができます。実際、これは、この機器のそれぞれの機能または使用法を定義するものです。つまり、表面、材料、またはサンプルを加熱するだけです。
ただし、これは、実験室のすべてを加熱するために使用できることを意味するものではありません。まず、材料の融点は、火炎が到達できる最高温度である1500℃を超えている必要があります。そうでなければ、それは溶けて、ワークベンチで災害を引き起こします。
第二に、炎の温度が非常に高いため、有機溶剤の蒸気に引火する可能性があり、火災の危険性が高まります。したがって、沸点が高く揮発性の低い液体のみを加熱してください。
水がブンゼンバーナーを使用して加熱される理想的な液体の例であるのはこのためです。たとえば、水溶液を含む蒸留ボトル、ビーカー、フラスコ、ポットを加熱するのが一般的です。
使用例
燃焼
Bunsenバーナーの主な用途の1つは、サンプルを燃焼させることです。つまり、急速かつ発熱的な方法で酸化させます。これには、酸化炎（青色でほぼ透明）を使用し、サンプルをるつぼなどの容器に入れます。
ただし、ほとんどのサンプルはその後フラスコに移され、数時間（丸一日でも）加熱し続けます。
熱分解
燃焼と同様に、ブンゼンバーナーを使用して、塩素酸塩や硝酸塩などの特定の物質の熱分解を行うことができます。ただし、この方法では、分解の進行を経時的に追跡することはできません。
火炎試験
金属イオンは、火炎試験により定性的に検出できます。これを行うには、塩酸に浸した先に加熱したワイヤーをサンプルに接触させ、炎の中に入れます。
リリースされた色は、銅（青緑）、カリウム（紫）、ナトリウム（濃い黄色）、カルシウム（オレンジ-赤）などの金属の存在を識別するのに役立ちます。
材料の滅菌
炎の熱はそれが別の独創的な用途に使用できるほどのものです：物質の表面の微生物を破壊するため。これは、健康に密接に関連する目的（針、ピペット、メスなど）を目的としたガラスや金属を扱う場合に特に役立ちます。
蒸留
水は、ブンゼンバーナーで加熱することが好ましい液体の1つであると以前に言われていました。このため、蒸留ボトルを加熱するために使用され、水を沸騰させて、その蒸気が植物性物質（オレンジの皮、シナモンパウダーなど）のエッセンスまたは芳香を運ぶようにします。
一方、火炎の強度が緩和され、プロセスで生成される蒸気が多すぎない限り、他の種類の混合物を蒸留するために使用することもできます。
沸点の決定
Thieleチューブ、オイル、サポート、キャピラリーを使用して、ブンゼンバーナーを使用して特定の液体の沸点を決定し、チューブまたはそのサイドアームのハンドルを加熱します。この実験は、一般化学と有機化学の教育ラボでは非常に一般的です。
参考文献
- ウィッテン、デイビス、ペック、スタンリー。（2008）。化学 （第8版）。CENGAGEラーニング。
- ウィキペディア。（2020）。ブンゼンバーナー。から回復：en.wikipedia.org
- 複利。（2016年3月31日）。化学の歴史：ブンゼンバーナーの日。から回復：compoundchem.com
- ニッキー・ワイマン。（2015年8月31日）。Bunsen Burner：パーツ、機能、図。回収元：study.com
- ニコルズリサ。（2019年8月18日）。ブンゼンバーナー。化学Libretexts。回収元：chem.libretexts.org
- ウェイン州立大学。（sf）。ブンゼンバーナーの適切な使用。。回収元：research.wayne.edu