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Sunday, September 7, 2014

炎色反応についての考察

自作の炎色反応バーナーの設計をしているのだけど、炎色反応についてもう少し考えてみる。

よく炎色反応の実験であるのは、アルカリ土類金属の溶液をつけた白金線をブンゼンバーナーの炎にかざすというもの。

で、電子が炎からエネルギーを貰って~放出して~光がでる、という説明。まぁそれはそれでよい。どうせそこまで細かい仕組みは必要なくて、要は色がでればいいんだ。

だけど、「なぜ白金線の上の炎の色がかわるのか」ということを考えると、単に粒子が物理的に飛び散っているからだ、というのがわかる。おそらく、溶媒(水)の蒸発と一緒に塩が析出、瞬間に炎の形になりながらエネルギー準位を上げ、またすぐに光を発する、ということだと思われる。

なので、例えばアルカリ土類金属を溶かしたアルコールを一旦加熱して蒸発してやり、そいつに火をつけても炎色反応は起こらない。蒸発によってイオンは液体中に残るからだ。

これまで、アルコールを蒸発させてそいつらを入れ替える、という仕組みを考えていたのだけど、コレではダメそうだ。

今やりたいのは、連続的に炎色反応の溶液を炎にかざす、というもの。

単純に、炎にかざす白金耳に溶液を供給する

やはりコレが一番単純だと思われる。もう一つのやり方として、スプレーのようにガス噴出口直前にノズルをさしてやる、という方法もあるが、素人が安定させるのはしんどそうだ。

スイッチングは機械的にサーボ等で行ってやれば良い。

となると、問題は、「ちょっとずつ溶液を送る機構」になる。一秒にほんの1mm^3以下を送るには、どうすればいいか。

毛細管現象は、動力のない機構で気圧に逆らって液体を上昇させることができるが、ON/OFFがしにくい。ということで、やはりモーターの力を使ってシリンダを押し込んでいくような仕組みが必要になる。

ガスバーナー

http://item.rakuten.co.jp/hidamari/kn3137114/

ちょっと高いけど、コレが便利かなぁと思った。ただし長時間やるにはやっぱり都市ガスを使ってブンゼンバーナーでやった方がいい。