آزمایش جنگل سیاه در شیمی

شیمی علمی در حال گسترش بوده و هر روز نکات جالبی از آن کشف و به جهان علم معرفی می گردد. انجام آزمایش های مختلف علاوه بر اینکه به درک بهتر  این علم کمک می‌کند، می تواند باعث کشف دریچه های جدیدی از علم گردد. یکی از آزمایش های معروف و هیجان انگیز شیمی، آزمایش جنگل سیاه در شیمی است. این آزمایش با کمک ساکاروز، جوش شیرین و الکل انجام می شود. برای بررسی و آگاهی از چگونگی انجام آزمایش جنگل سیاه در شیمی همراه ما باشید. آزمایش جنگل سیاه با نام آزمایش مار فرعون نیز معروف است.

نشریه علمی جهان شیمی فیزیک به بررسی بسیاری از واکنش های جذاب در شیمی پرداخته است. مانند آزمایش ساخت خمیر مغناطیسی، آتش زدن یخ و… . در ادامه این مقاله به بررسی آزمایش جنگل سیاه در شیمی یازدهم دبیرستان می پردازیم. همراه ما باشید.

مواد و وسایل مورد نیاز جهت انجام آزمایش جنگل سیاه در شیمی

• ساکاروز، که می توان از پودر قند استفاده نمود.
• جوش شرین یا سدیم هیدروژن کربنات
• الکل
• شن برای جلوگیری از انتقال حرارت و فراهم نمودن بستر واکنش
• خاک سنگ
• به دلیل رخ دادن فرآیند سوختن بهتر است از یک قطعه سرامیک برای انجام دادن واکنش استفاده شود.

ساکارز

ساکاروز از عناصری مانند کربن، هیدروژن و اکسیژن تشکیل یافته است. این ترکیب با فرمول C12H22O11 شناخته می شود. این ترکیب را می توان در گیاهانی مانند نیشکر و چغندر قند نیز یافت. ساکارز در صنعت به صورت گرانول های سفید رنگی تولید می گردد. ساکاروز ترکیبب آلی و ۱۲ کربنه بوده، مزه اش شیرین و ترکیبی بی بو است. ساکارز به عنوان شیرین کننده در صنایع غذایی و همین طور پزشکی کاربرد فراوانی دارد. البته مصرف بیش از حد ساکاروز نیز توصیه نمی گردد.

جوش شیرین

جوش شیرین یا سدیم هیدروژن کربنات ترکیبی با خواص تخمیری است. بنابراین در صنایع غذایی مانند کیک و شیرینی پزی کاربرد فراوان دارد. این ماده به فراوانی یافته می شود و قیمت پایینی هم دارد. بنابرابن برای استفاده در آزمایش جنگل سیاه نیز مناسب خواهد بود. این ماده به مقدار کم خواص قلیایی داشته و بعلاوه رطوبت گیر نیز است. از جوش شیرین کاربرد های صنعتی و بهداشتی و آزمایشگاهی صورت می پذیرد.

هدف از انجام آزمایش جنگل سیاه در شیمی

آشنایی با ترکیبات آلی و واکنش های آن ها و بخصوص هیدروکربن ها از اهداف طراحی و انجام آزمایش جنگل سیاه است.

نحوه انجام آزمایش جنگل سیاه یا مار فرعون

شن ها روی سرامیک به شکل یک تپه ریخته می شوند. سپس حفره ای در این تپه شنی ایجاد می گردد. این کار برای مهیا کردن مکانی برای الکل خواهد بود. در مرحله بعد ۴ گرم ساکاروز و ۱ گرم جوش شیرین با یکدیگر مخلوط می شود. پیش از افزودن مخلوط ساکارز و سدیم هیدروژن کربنات به تپه شن، قسمت های فرو رفته تپه شن به خوبی با الکل پوشانده می شود. سپس مخلوط بالا روی آن ریخته شده و  پس از آن نوبت شعله ور سازی الکل است. پس از اینکه الکل شعله ور شد، پدیده شگفت آوری مشاهده می شود. ساکارز به شکل گلوله های سیاه رنگی در آمده و حجمش بیشتر و بیشتر می شود. رشد کربن که در آزمایش جنگل سیاه دیده می شود به دلیل تجزیه جوش شیرین و ساکارز است.

چون در محیط اطراف ساکارز الکل حضور دارد و از طرفی تمایل الکل هم به واکنش بیشتر است، خود ساکاروز در این فرآیند نمی سوزد. درواقع برای اینکه ساکارز بسوزد، به اکسیژن کافی و کاتالیزور نیز نیاز است. در این آزمایش اکسیژن کافی برای سوختن ساکارز فراهم نمی گردد و ساکارز به جای تبدیل به کربن دی اکسید و بخار آب طی فرآیند سوختن، به کربن و بخار آب تجزیه می گردد. گرمای لازم جهت انجام فرآیند تجزیه از سوختن الکل و گرمای تولید شده توسط آن، فراهم می گردد. افزایش حجم و رشد ستون سیاه کربنی به دلیل گاز های حاصل از واکنش سوختن ساکارز و تجزیه سدیم هیدروژن کربنات خواهد بود.

دلایل استفاده از الکل در آزمایش جنگل سیاه

زیرا الکل تمایل بیشتری برای سوختن دارد تا ساکارز و بنابراین تمام اکسیژن محیط را می گیرد. با وجود الکل دیگر ساکارز قادر به سوختن نیست. ساکاروز برای سوختن علاوه بر اکسیژن به کاتالیزور نیز نیاز دارد. توجه شود که در آزمایش جنگل سیاه ساکارز نمی سوزد . این فرآیند تجزیه آن است که منجر به تولید کربن می گردد. نقش الکل در این واکنش تامین گرمای واکنش تجزیه ساکارز است.

نقش جوش شیرین

سدیم هیدروژن کربنات از ترکیبات مورد استفاده دیگر در آزمایش جنگل سیاه است. تجزیه جوش شیرین در این آزمایش که بر اثر گرما رخ می دهد، منجربه افزایش حجم کربن خواهد شد.

ایمنی در انجام آزمایش جنگل سیاه

• همان طور که می دانید الکل به شدت آتش گیر است. بنابراین از منبع حرارت و شعله دور نگه داشته شود.
• در هنگام انجام این آزمایش از وسایل ایمنی استفاده شود.
• استفاده از دست کش در انجام تمام آزمایش های شیمی الزامی است.
• بوییدن جوش شیرین ممکن است سوزش بینی یا گلو را منجر گردد.
• در اثر تماس با پوست برخی افراد ممکن است علائم حساسیت های پوستی بروز کند.
• در اثر تماس جوش شیرین با چشم، تحریکات چشمی مانند قرمزی و خارش رخ می دهد.

در آزمایش جنگل سیاه ماده سیاه رنگ حاصل از واکنش چیست

در آزمایش جنگل سیاه ماده سیاه رنگ حاصل از واکنش ساکارز است که بدون اکسیژن به کربن تبدیل شده است. این آزمایش بسیار جالب است و بطور گسترده در آزمایشگاه های شیمی برای شناخت مواد آلی مورد استفاده قرار می گیرد. در این واکنش به جای سوختن که به اکسیژن نیاز دارد تجزیه رخ می دهد و ساکارز به کربن رشد کننده تبدیل می شود. برای ایمنی این آزمایش را در محیط باز و تحت نظارت تیم ایمنی انجام دهید.

این آزمایش برای بچه های دبیرستانی در مدرسه انجام می شود تا با واکنش های شیمیایی بیشتر آشنا شوند. یکی از مهمترین مزایای این آزمایش وسایل خاصی مورد نیاز نیست و با مواد اولیه دم دستی می توانید آن را انجام دهید. پس از این آزمایش نوشتن گزارش کار برای فهم بهتر آزمایش و مراحل آن برای دانش آموزان ضروری است. حتما به دانش آموزان یادآور شوید که آنها نباید در منزل و بدون رعایت نکات ایمنی این آزمایش را انجام دهند. بنابراین اگر نیاز بود آزمایش را چند بار در آزمایشگاه برای آنها تکرار کنید تا حس کنجکاوی آنها کاملا ارضا شود. آزمایش جنگل سیاه به عنوان مار فرعون نیز شناخته می شود که به دلیل رشد کربن به شکل مارگونه در آن رخ می دهد.

سخن آخر

شیمی و بخصوص آزمایش های شیمیایی دنیایی شگفت انگیز از علم است. در این مقاله به یکی از آزمایشات جذاب علم شیمی پرداخته شد. آزمایش جنگل سیاه در شیمی یازدهم از آزمایش های جذاب در کتب درسی بشمار می آید. این آزمایش شما را با ترکیبات آلی، فرآیند سوختن و تجزیه آشنا می کند. با ما در نشریه علمی جهان شیمی فیزیک با شناخت آزمایش های جذاب دیگر همراه باشید.