Роздатковий матеріал при проведенні семінару для вчителів хімії щодо створення мультимедійних продуктів

1. Історія свічки
“… Про щось далеке,
неземне,
Про щось близьке і рідне
Здавалось плачуть всі
свічки ,
Згорая , морок нища...”

2. Свічки в різних країнах та речовини,
з яких вони виготовлені
В Китаї та Японії свічки виготовляли з воску. Його отримували з
комах та насіння рослин, а потім цю масу формували в паперових
трубочках.
Дещо пізніше з'явився ще один матеріал, який став основним конкурентом
воску та жиру - спермацет. Його отримували із речовини, яка містилася в
головах китів.
Спермацетові свечки горіли набагато яскравіше, ніж воскові - вони були
настільки яскравими, що світло спермацетової свічки використовувалось в
якості стандарту в фотометрії. Але із зрозумілих причин в 20 столітті
отримання спермацету було заборонено і припинено.
В цей же час хіміки роблять відкриття: тваринний жир складається
з декількох компонентів - стеаринової та олеїнової кислот, які зв'язані з
гліцерином.
Вилучивши гліцерин, можна отримати речовину під назваю
"стеарин", яка твердіша за жир і краще горить. Ще пізніше з неочищеної
нафти навчились вилучати парафін. Але воскова свічка до цього часу
залишилася єдиним еталоном.

3. Воскові свічки
Віск – другий за значенням та цінності продукт, що
отримують від медоносних бджіл. Це органічна
речовина, яка характеризується властивістю стійко
зберігати всі свої якості впродовж багатьох століть.
Пройшло двісті років, перш ніж свічки почали
відливати в жерстяних або скляних, а трохи пізніше
олов’яних формах. Такі свічки називались вилитими.
Десь в 1500-і роки з’явились свічки з воску. Воскові
свічки горять яскравіше і довше, виділяютьт менше
копоті та пахнуть краще. Гніт робили з різноманітних
видів рослинних волокон.
При горінні воскової свічки виділяються фітонциди, які
подавляють бактерії та віруси в повітрі, очищуючи
його.
Завдяки концентрованій суміші ефірних олій лугових
квітів проявляються наступні властивості свічок:
розслаблення, заспокоєння, зняття втоми та головних
болей, позбавлення від безсоння, антидепресант і
антисептик.

4. Для того, щоб виготовити воскову свічку, треба
попрацювати. Ось, наприклад, один із старовинних способів
отримання воскових свічок - обливання. В майстерні у
великому чані розтоплювали віск. Над чаном подвішували
обруч з закріпленими на ньому гнітами. Обруч обертався
навколо своєї вісі, а робочий за допомогою великої ложки
поливав гніти воском доти, поки не утворювались свічки
необхідної товщини. Потім свічки вирівнювали, розкочуючи
їх на шліфованій кам’яній плиті.
А ось ще один спосіб виробництва воскової свічки: гніт в
горизонтальному положениі натягували між двома гачками
та рівномірно обліплювали його розм’якшеним в теплій воді
воском.

5. Олійна лампа
Попередниками сучасних свічок були лампи часів кам'яного
віку, які люди люди вишкрібали з каміння та наповнювали тваринним
жиром . Такі лампи були відомі вже 20 тис. років тому назад.
Вперше свічки згадуються вже в біблійні часи, на початку I-го
тисячоліття до н. е. Ці стародавні свічі представляли собою гніт,
занурений в контейнер, заповнений жиром або якимось іншим
горючим матеріалом.

6. Сальна свіча
На Русі сальні свічі почали широко
використовуватись в XII столітті. При їх
виготовленні гніт декілька раз занурювали в
розтоплене сало, тому називались вони
«моканими». Сальні свічі сильно коптіли та
забруднювали повітря, але нічого кращого
довго не могли придумати. Лиш в кінце XV
століття гніт із паклі бул замінений нитяним.
На відміну від воскової свічки, вона неприємна
на дотик, залишає на речах масні плями, має
вдосить неприємний запах.

7. Парафінові
свічки В 1830 році спермацет склав конкуренцію парафіну,
який отримували з нафти або особливого сорту торфу.
Потім він зайняв місце більш дешевому церезину.
Церезин – це очищений мінеральний віск, близький за
своїм складом до окисненої нафти.
Парафінові свічки спочатку були досить дорогими,
оскільки парафін вилучали при перегонці дьогтю
рослинних речовин. Пізніше в Англії його почали
добувати з торфу. Однак і в цьому й іншому випадку він
отримувався лише в невеликих кількостях. Докорінні
зміни відбулися з початком переробки нафти у великих
масштабах. Зараз –це один з найбільш доступних
нафтохімічних продуктів.

8. Справжні сучасні свічки, які
використовуються людиною в
побуті, називаються сальними або
моканими. Виготовляються вони
наступним чином. Бавовняні
гніти підвішуються на петельках
та одночасно занурюються в
розтоплене сало (яловиче або
бараняче). Потім вони
виймаються, охолоджуються і
знову занурюються, доти, поки
навколо гніту не наросте
достатньо товстий шар сала.

9. Свічка з точки зору хімії
Восками традиційно називають групу
розповсюджених у природі складних ефірів вищих жирних
кислот и вищих одноатомних вищих спиртів. Воски
бувають як рослинного, так і тваринного походження. Для
виготовления свічок з декількох причин одним з кращих
являється бджолиний віск – речовина, яка виробляється
бджолами і використовується в якості матеріалу для
створення сот. Бджолиний віск складається переважно з
мирицилпальмітата (бруто-формула С46Н94О2) – складного
ефиру, утвореного мирициловим спиртом та
пальмітиновою кислотою:
С15Н31СООН + С31Н63ОН С15Н31 – С (О) – О – С31Н63
+ Н2О
Бджолиний віск має високу пластичність, що дозволяє
надавати свічкам потрібну форму, легко забарвлюється і
до того ж має приємний запах.
Розиток свічного ремесла обумовлений комплексом цих
властивостей бджолиного воску.

10. Тваринні жири -- це суміш складних ефірів, утворених гліцерином та
стеариновою (октадекановою) або пальмітиновою (гексадекановою)
кислотою – гліцерина тристеаратом і трипальмітатом:
СН2 – ОН СН2 – О – С(О) - R
│ │
СН – ОН + 3НО – С – R СН – О – С(О) – R + 3Н2О
│ ║ │
СН2 – ОН О СН2 – О – С(О) - R
де R – вуглеводневий радикал стеаринової (C17H35 -) або
пальмитиновою (C15H31-) кислоти.

11. Сальна свічка має багато недоліків при горениі –
накопичують численні продукти, які супроводжують процес
горіння, термодеструкції жирів и розкладання домішок білкової
природи, що вміщуються в салі.
Гліцерина тристеарат і трипальмітат – низькоплавкі
речовини, тому сала плавляться набагато більше, ніж встигають
згоріти. Сальна свіча сильно опливає (т.б. Витрачається не за
призначенням) і утворює багато кіптяви.
Кількість кіптяви (сажі) залежить від умов горіния свічки:
О2
(С17Н35ОО)3С3Н5 nСО2 + (57 – п) С + 55Н2О

12. Якщо поглянути на діаграму, що відображує інтервали плавлеия «свічних»
речовин, можно зазначити, що бджолиний віск (мирицилпальмітат) плавиться
при більш високій температурі, ніж сало.
Стеарин
Сало Бджолиний віск
40 50 60 70 t, oС
Ця температура невелика, і процес плавленя, який передує горінню
воску, реалізується легко, але достатньо висока, щоб при горенні свічки
сильно не деформувалась, зберігала форму і, надмірно не плавлячись,
згорала у повній мірі.

13. Гніт
E1 (Q1)
E2 (Q2)
Кінцеві
продукти
Вихідні
речовини
Для того, щоб зрозуміти, в чому полягає роль гніту, простого на перший
погляд, виробу, як свічка, треба зупинитися на складних комплексах фізико-
хімічних процесів, що супроводжують процес горіння.
Щоб свічка горіла, її треба запалити, т.б. витратити певну енергію
E1 (або кількість теплоти Q1) для ініціації процесів горіння, в результате
якого выділяється енергія Е2 (або кількість теплоти Q2 ), яка більша за
використану. Такі процесы називаються екзотермічними; затрачена на
ініціацию процесів енергія Е1 – енергією активації, а величина Q2 –
тепловимефектом реакції.

14. Матеріал гніту повинен використовуватись пропорційно витраті тіла
свічки. Якщо гніт згорає надто швидко, так само швидко витрачається
(опливає) і свічка. Використаний гніт повинен руйнуватися та
видалятися із зони горіння. Якщо гніт з якихось причин своєчасно не
руйнується, а зберігає фізичну цілісність, то руйнується структура
полум’я (пропорції між зонами (4) –(6)) –зона полум’я зменшується,
відбувається неповне згорання палива – з'являється кіптява і
неприємний запах продуктів часткової термічної деструкції речовини
свічки.

15. Ще гірше,якщо надто довгий прогорілий гніт загинається до низу. В цьому
випадку до кіптяви та запаху гарі додаютьсяся порушення симетрії чашечки
розплаву (3) та, відповідно, надмірне опливання свічки.
Проте, краще, якщо нагар з гніту буде вилучатися по мірі горіння сам. Для
цього материал гніту обрабляють деякими солями, наприклад фосфатами.
Вони відіграють ту саму роль, що й флюси у металургії: зола перетворюється
у відносно низькоплавкі сполуки та видаляється разом з розтопленими
краплями.
Тепер розглянемо структуру полум’я . Це гарний приклад послідовного
проходження багатьох збалансованих фізико-хімічних процесів. В зоні (4)
цих процесів не відбувається, адже доступ окисника (кисня повітря) до
центру язичка утруднений, він використовується в поверхневих шарах
полум’я.

16. Як стверджує історія, перші тверді свічки були відкриті
римлянами приблизно в середині I-го тисячоліття до н.
е. Ці свічки вироблялись із твердих видів жиру тварин.
Такі свічки були дешеві, доступні, а томуму ввійшли в
повсякденне життя на довгі століття.