ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Условия образования и структура пламен из "Методы анализа по фотометрии пламени" В настоящее время при анализе методом фотометрии пламени используют пламена горючих газов водорода, светильного газа, пропана, бутана и ацетилена в смеси с воздухом или кислородом. Можно также применять пламена, получаемые сжиганием паров горючих жидкостей спирта, ацетона, бензина и др. Использовались и другие горючие газы, например аммиак или дициан СзКг в смеси с кислородом, и другие окислители, такие, как перхлорилфторид СЮз в смеси с водородом. Однако эти пламена не нашли пока широкого распространения. В абсорб- ционном методе обычно используются пламена светильного газа или ацетилена в смеси с воздухом. [c.17] Для выяснения свойств пламени как источника возбуждения спектров в эмиссионном методе, или среды для образования способных к поглощению света атомов в абсорбционном методе, рассмотрим более подробно его структуру и условия образования. [c.17] Различают два вида пламен — пламена горючих газов, предварительно смешанных с газом-окислителем (воздухом, кислородом и т. д.) и диффузионные пламена, в которых горящий газ не содержит окислитель и горение происходит вследствие диффузии кислорода из окружающей атмосферы или из струи газа, используемого для распыления раствора. В случае относительно низкотемпературных пламен смесей светильного газа, пропана и бутана, а также ацетилена с воздухом преимущественно используются пламена первого рода. В случае же более горячих пламен смесей водорода или ацетилена с кислородом применяются диффузионные пламена, в которых кислород и горючий газ смешиваются после выхода из сопел горелки. Это деление несколько условно. В пламенах первого рода часть кислорода для поддержания горения берется за счет диффузии из внешней атмосферы, в то время как в диффузионных пламенах зачастую некоторое количество кислорода предварительно подмешивается к горючему газу. [c.17] Рассмотрим более подробно структуру пламени смеси углеводорода (газа или пара) с воздухом. Внешний вид его зависит от количественного соотношения компонентов в газовой смеси, выходящей из отверстия горелки. При отсутствии воздуха в газовой смеси (диффузионное пламя) получается более или менее яркое светящееся пламя. Свечение его вызывается наличием раскаленных частиц углерода, в чем легко убедиться путем внесения в пламя холодного предмета на поверхности этого предмета осаждается сажа. Ввиду яркого собственного излучения такие пламена обычно не используются для анализа. [c.18] По мере увеличения содержания воздуха свечение постепенно уменьшается и, наконец, совсем исчезает, а пламя становится прозрачным и голубым (несветящееся пламя). При большом содержании воздуха пламя разделяется на два конуса (рис. 3) внутренний — довольно яркого сине-зеленого цвета и внешний — сине-фиолетовый. Кроме этих двух частей пламени, различают еще промежуточную зону. [c.18] Наиболее широко используется в анализе именно такое пламя. Внутренний конус пламени полый, он ограничен слоем толщиной от нескольких сотых до нескольких десятых долей миллиметра. В литературе приведены следующие данные для толщины слоя, образующего внутренний конус пламени 0,03 мм для пламени смесей ацетилена с воздухом и кислородом, 0,05 мм для пламени смеси водорода с воздухом и 0,3 мм для пламени смеси окиси углерода с воздухом . [c.18] Структура внутреннего конуса сложна. Он состоит из двух зон внутренней (зоны реакции) и видимой глазом внешней (зо--ны свечения). Выходящие из горелки газы, попадая в зону, непосредственно примыкающую к внутреннему конусу, нагреваются до температуры воспламенения. В двух зонах голубого конуса протекает (за время порядка 10 сек) первичная реакция сгорание смеси, обычно происходящая при недостатке окислителя. [c.18] При постоянном составе горючей смеси выходящее из отверстия горелки пламя имеет четко выраженную стабильную структуру. Это происходит вследствие того, что поверхность внутреннего конуса при постоянной скорости подачи горючей смеси представляет собой неподвижный фронт пламени, в котором уравновешиваются скорость движения газовой смеси и скорость пламени, движущегося навстречу последней. [c.19] Скорость распространения пламени в газах в значительной степени зависит от состава смеси. Для смесей с воздухом светильного газа, пропана или бутана она составляет 55—82,6 см сек, Для ацетилена — 266 см сек, для водорода — 440 см сек, в то время как для смесей с кислородом эта скорость достигает для ацетилена 2480 см сек, а для водорода — 3680 см сек. [c.20] Скорость распространения пламени в зоне вторичного горения несколько меньше, чем в зоне первичного горения, что используется для разделения внутреннего и внешнего конусов (рис. 5). Регулируя приток воздуха и горючего газа можно добиться того, что внешний конус будет гореть на широкой трубке, где скорость потока газов небольшая, а внутренний— на узкой. Этим путем можно производить отбор межконусного газа для анализа. [c.20] Высокая скорость газов приводит к турбулентности потока. В отличие от ламинарного пламени, при котором частицы газовой среды движутся параллельно, при турбулентном пламени отдельные участки газовой струи кроме движения вдоль направления истечения совершают беспорядочные вихревые переме-шения. Пламя издает при этом резкий свистящий или шипящий звук. В таких пламенах четкая структура внутреннего конуса исчезает. [c.21] Вернуться к основной статье