Důkaz hořlavosti butanu (propan-butanu)

1         Důkaz hořlavosti butanu (propan-butanu) – ohnivá koule

Čas: 5 minut

1.2       Pomůcky a chemikálie

Stojan, zkumavka, kahan, špejle, svíčka, střička, hliníkový plech, butan (propan-butan -náplň do zapalovačů), voda.

1.3       Princip

Propan-butan nebo butan jsou plynné uhlovodíky, která se nemísí s vodou, ale na vodě plavou. Pro svoji vysokou hořlavost se používají jako palivo do plynových vařičů a zapalovačů. Pokud dojde ke stlačení a následnému ochlazení, směs kondenzuje. V tomto stavu se plní do tlakových nádob.

C₃ H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂  + 4 H₂O

2 C₄ H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂  + 10 H₂O

1.4       Postup

Z tenkého plechu (hliníkového) si vyrobte skluzavku (žlábek) asi 50 cmdlouhou, kterou upevněte šikmo do stojanu, tak aby jeho spodní část sahala těsně nad hořící svíčku. Do zkumavky nastříkejte 1-2 cm³ kapalného propan-butanu (butanu), který se okamžitě začíná vypařovat. Můžete změřit jeho teplotu, která velmi rychle klesne na -10 až -15 °C. Butan ze zkumavky přelijte do větší kádinky ( 800-1000 cm³) nebo zavařovací sklenice. Až se všechen vypaří, kádinku přiložte k hornímu konci skluzavky a opatrně vylévejte plynný obsah do skluzavky. Butan je těžší než vzduch a až dorazí páry ke plameni okamžitě vzplanou a  plamen se šíří zpět ke kádince.

Můžeme ještě provést důkaz nemísitelnosti propan-butanu (butanu) s vodou. Zkumavku upevněte do držáku a vpravte do ní z tlakové nádoby asi 3-5 cm³ kapalného propan-butanu, který způsobí orosení stěn zkumavky. Pokud stěny otřeme, zjistíme, že kapalina mírně vře. Kapalný propan-butan podvrstvěte malým množstvím vody. Jelikož se směs uhlovodíků nerozpouští a jejich hustota je menší než hustota vody, plavou na povrchu a mění se v bezbarvý plyn, který uniká ze zkumavky. Zapálenou špejli opatrně přiložte k ústí zkumavky. Dojde ke vzplanutí plynného propan-butanu, který shoří svítivým plamenem.

1.5       Otázky a úkoly pro žáky

1)      Napište vzorce propanu a butanu.

2)      Kterou vlastnost jsme tímto experimentem potvrdili?

3)      Napište reakci spalování propanu.

1.6       Metodické poznámky

Pro pokus je vhodné použít propan-butanovou či butanovou směs do zapalovačů nebo kempinkových vařičů. Zkapalněný butan je možné koupit na novinových stáncích nebo v hypermarketech. Pro aplikaci směsi do zkumavky nebo kádinky použijeme skleněnou trubičku, kterou nasadíme na konec tlakové nádoby a stiskem uvolníme stlačený plyn, který se jako bezbarvá kapalina objeví na dně zkumavky. Pro pokus je nutné používat velkou otevřenou nádobu. Jestliže není k dispozici velká kádinka, je možné použít zavařovací sklenici nebo jinou větší skleněnou nádobu. Pokud by nádoba nebyla ze skla, pokus nebude tak efektní. Propan-butan (butan) se spaluje velice rychle, takže nedochází k velkému zahřívání kádinky, kterou musí učitel držet v ruce v průběhu celého pokusu. Nehrozí popálení od stěn kádinky. Z bezpečnostních důvodů stříkáme plyn do kádinky v dostatečné vzdálenosti od hořící svíčky. Mohlo by dojít k předčasnému a nečekanému vzplanutí.