¿Arde o no arde?


CONFERENCIA I
Una vela es una fuente de luz que consta habitualmente de una mecha interna que se eleva a través del centro de una columna de combustible sólido. Antes de la mitad del siglo IXX, las velas estaban hechas de los restos de sebo de vacuno. El combustible es ahora alguna forma de cera con la parafina como el más común
Antes de que la vela se encienda, la mecha está saturada con combustible en su forma sólida. El calor de la cerilla u otra llama que se utiliza para encender la vela primero funde y luego vaporiza una pequeña cantidad de combustible. Una vez vaporizado el combustible se combina con el oxígeno de la atmósfera para formar la llama. Esta llama proporciona suficiente calor para mantener la vela ardiendo por medio de una sucesión de acontecimientos en cadena: el calor de la llama funde la parte de arriba de la masa del combustible sólido, el combustible licuado se mueve entonces hacia arriba a través de la mecha por medio de la acción capilar y el combustible licuado es entonces vaporizado para arder dentro de la llama de la vela.
La mecha  necesita ser absorbente, como una toalla, necesita tener una fuerte acción capilar. Esta absorbencia es importante en una vela porque la mecha necesita absorber cera líquida y moverse hacia arriba mientras la vela está ardiendo.
Cuando se enciende una vela, se funde la cera en y cerca de la mecha. La mecha absorbe la cera líquida y la empuja hacia arriba. El calor de la llama vaporiza la cera, y es el vapor de cera el que arde. Se puede probar que es este vapor de cera, en lugar de la cera líquida la que arde con dos experimentos:
•    Si colocas un extremo de tubo de metal o de vidrio (con forma de una delgada paja de 10 a 15 cm de larga) en una llama de una vela con un ángulo de 45 grados, se puede encender el extremo superior del tubo. El vapor de parafina fluye a través del tubo y es el combustible para esta segunda llama.
•    Cuando apagas una vela se observa un humo blanco que sale de la mecha. Esta corriente es vapor de parafina que se ha condensado en forma visible. Continua formándose mientras la mecha está lo bastante caliente para vaporizar la parafina. Si tocas con una cerilla encendida la corriente, una llama irá hacia abajo y volverá a encender la mecha.

La razón por la que la mecha no arde es porque la cera vaporizada enfría la mecha expuesta y la protege. Es como cuando se hace hervir agua en una copa de papel. La copa no arde porque el agua la enfría. La cera líquida hace lo mismo con la mecha.
Para que una vela arda necesita aire (oxígeno), combustible (la cera) y bastante calor para mantenerla. Cuando soplas sobre las velas de una tarta de cumpleaños, “soplas” quitas el calor más rápido que lo que puede generar la llama. Así, aún cuando todavía suministro de combustible y mucho aire, la llama muere porque el soplo enfría el combustible por debajo de la temperatura de combustión.

Existe también la razón por la que se puede extinguir una llama con tu uña y dedo. Evitas que el combustible alcance la mecha, interrumpiendo el flujo de combustible y enfriando la zona de ignición ya que tus dedos absorben suficiente calor para bajar la zona de combustión por debajo de la temperatura de ignición. No te quemas porque tus dedos son lo suficientemente masivos comparados con la llama, y así pueden absorber mucho calor sin quemarte.
A medida que la masa de combustible sólido se funde y consume la vela se hace más corta. Las porciones de la mecha que no evaporan el combustible líquido se consumen por la llama, limitando la longitud expuesta de la mecha y manteniendo la temperatura y proporción de consumo de combustible acompasados.








CONFERENCIA II
La combustión del combustible tiene lugar en diferentes zonas (como se evidencia por los diferentes colores que pueden verse en la llama de la vela. Dentro de las regiones más azules y más calientes el hidrógeno se separa del combustible y arde para formar vapor de agua. La parte más brillante y amarillenta de la llama es el carbono restante oxidándose para formar dióxido de carbono.

Experimento. Una vela ardiendo. La llama de una vela

Experimento. Los productos de la combustión de una vela

Materiales
•    Una vela pequeña
•    Un tapón de goma
•    cerillas
•    pinzas
•    un matraz de vidrio frío
•    un embudo
•    un poco de plastilina
•    indicador azul de bromotimol o rojo de fenol
•    sujeción de tubos de ensayo
•    gafas de seguridad
Procedimiento



1. Ponerse las gafas de seguridad.
2. Colocar la vela en el tapón para sujetarla y encenderla cuidadosamente.
3. La vela ardiendo produce algunos productos pero  ¿Cuáles son?
4. Colocar la boca de un matraz frío a unos pocos centímetros por encima de la llama durante 10 segundos aproximadamente (podría utilizarse una cuchara fría).
5. Quitar el matraz y permitir que se enfríe.
6. Cuidadosamente deslizar el dedo por dentro del matraz . ¿Qué se observa?
7.Colocar la boca del matraz de vidrio a unos pocos centímetros por encima de la llama durante 30 segundos. ¿Qué se observa?

A partir de estas actividades  ¿se puede determinar que productos se producen al hacer arder la vela?



1. Colocar unas pocas gotas de azul de bromotimol u otro indicador en la superficie interior de un embudo.
2. Tapa el lado pequeño del embudo con algo de plastilina.
3. Cuidadosamente sujeta el embudo sobre una vela pequeña como se muestra en la figura
4. Dejar que el gas que sale de la vela ardiendo se recoja debajo del embudo.
5. Observar que les sucede a las gotas de indicador

Si no se estaba seguro antes se puede saber que la vela produce un gas. Este gas puede apagar una vela y puede hacer que el azul de bromotimol se vuelve amarillo. Este gas es  dióxido de carbono
Estas actividades han probado que una vela ardiendo produce vapor de agua y  dióxido de carbono. La reacción de arder también producen  calor.

3.    Los reaccionantes en la combustión de una vela
Materiales:
•    Un plato hondo
•    Un vaso (preferiblemente estrecho)
•    Una vela      
Procedimiento
•    Se coloca un plato encima de una mesa lleno con bastante agua. No hace falta que esté lleno hasta el borde. Dentro del agua coloca una vela que se mantenga derecha.
•    Se enciende la vela y se observa cómo arde.
•    Se tapa todo el conjunto con el vaso y observa lo que ocurre.
La vela poco a poco va dejando de arder hasta que se extingue la llama. A la vez observa cómo el nivel del agua va subiendo en el interior del vaso.
¿Qué sucede?
Cuando arde una vela tiene lugar una reacción de combustión. Lo que arde realmente no es la mecha que sale de ella, sino la cera o parafina de la que está hecha. Con el calor la parafina primero funde y luego se evapora. La parafina en forma gaseosa y en contacto con el oxígeno del aire experimenta una reacción química en la que se desprende mucha energía (en forma de calor y luz) el resultado es la llama. La reacción química que tiene lugar es:
parafina + O2 ------->  CO2 + H2O  
En la reacción intervienen dos sustancias de partida la parafina (inicialmente sólida) y el oxígeno contenido en el aire (un gas), son los reactivos. A partir de ellos se obtienen dos sustancias totalmente diferentes el dióxido de carbono (un gas) y agua (también en estado gaseoso), son los productos. En las paredes del vaso se empañan, incluso se forman una gotitas de agua. Lo que está ocurriendo es que el vapor de agua, en contacto con las paredes frías, se condensa.
¿Por qué sube el nivel del agua en el interior del vaso?. En la reacción se consume un gas, el oxígeno que forma parte del aire, pero se forma otro, el dióxido de carbono obtenido en toda combustión. Resulta que el volumen de dióxido de carbono producido es más pequeño que el volumen de oxígeno que se consume. El resultado es que en el interior del vaso el volumen de gas final es menor que el inicial. Eso hace que disminuya la presión en el interior y, por ello, sube el agua hasta que la presión interior es igual a la exterior.
La llama se apaga porque la reacción de combustión utiliza todo el oxígeno disponible. Sin oxígeno como reaccionante el proceso de arder no puede continuar
 

Cera    +    oxígeno    -----          dióxido de      Carbono     +    Agua    +    Calor
??????         O2         CO2         H2O         
¿De qué elementos está compuesta la cera? Como hay carbono e hidrogeno en los productos, debe haber carbono e hidrogeno en los reaccionantes. Un tipo de cera tiene la fórmula química C25H52. Los materiales como la cera que contienen hidrógeno y carbono se llaman hidrocarburos. Cuando los hidrocarburos se combinan con el oxígeno en el proceso conocido como combustión producen dióxido de carbono , vapor de agua, y calor.
Experimento
Objetivo: Detectar la presencia del dióxido de carbono al arder una vela
MATERIALES: óxido de calcio, una botella de un litro, una vela, un vaso más corto que la vela

PROCEDIMIENTO: Se prepara en primer lugar una disolución de agua de cal (hidróxido de calcio) poniendo una cucharada de cal (óxido de calcio) en un litro de agua. Se agita la mezcla y se deja reposar varias horas (siempre que se saque agua de cal de esta botella debe volverse a llenar para que nunca quede aire dentro). Se fija una vela en el fondo de un vaso con cera y en el que después se echa agua de cal.

¿QUÉ SUCEDE?: Al encender la vela se produce dióxido de carbono que como es más pesado que el aire se va al fondo del vaso, entrando en contacto con el agua de cal. Al combinarse con ella forma un polvo blanco que la enturbia poniendo de manifiesto su presencia.
5. Los seres humanos al respirar son como velas
Materiales
•    una bolsa de plástico (las bolsas de periódico funcionan bien)
•    una banda de goma
•    una paja de beber
•    un matraz alto
•    gafas de seguridad
Procedimiento
1. Colocar tu mano y antebrazo en la bolsa de plástico y asegurarlo con una banda de goma. No cortar la circulación
2. Colocarse las gafas de seguridad.
3. Obtener un matraz alto con unos pocos milímetros de azul de bromotimol.
4. Suavemente soplar a traves de la paja en el azul de bromotimol hasta obserar un cambio
5. ¿Qué le sucede al azul de bromotimol?
6. Quitarse la bolsa de brazo y tocar el interior de la bolsa. ¿Qué se observa?
Has descubierto que produces dióxido de carbono y agua como parte de los procesos naturales del cuerpo. Como una vela ardiendo produces  dióxido de carbono y agua. La vela ardiendo combinaba cera y oxígeno para hacer estos productos. ¿Cuáles son los reaccionantes que producen dióxido de carbono y agua en nuestros cuerpos?
Obviamente necesitamos oxígeno para sobrevivir como la llama de una vela necesita oxígeno para sobrevivir. Pero no comemos cera. Pero igual que la cera esta hecha de carbono e hidrogeno, la mayoría de los alimentos que comemos contienen carbono e hidrógeno. Un grupo importante de estos alimentos que contienen carbono e hidrogeno es el de los hidratos de carbono que incluye azúcares y almidones. El Carbono, de hecho, está en todos los alimentos que comemos:
 
TIPO DE NUTRIENTE     ELEMENTOS CONTENIDOS
Hidrato de carbono    C, H, O
Proteínas    C, H, O, N, S
Grasas    C, H, O
Se puede escribir una ecuación que describe lo que sucede cuando se come alimentos y es “quemado” en nuestras células para producir energía. Se llama a este proceso  “respiración celular”.
 
 
Alimento    +    oxígeno    -----dióxido de      Carbono     +    agua    +    Calor
(conteniendo C y H)         O2         CO2         H2O         
(energía)

Así se puede ver como los animales se parecen a velas ardiendo  
Experimento: LIMPIALO CON EL ALIENTO
De 1 a 5 ml de hidróxido sódico 0,25M, timolftaleina al 0,1% agitadores de vidrio, un cuentagotas, 2 trapos blancos.

Procedimiento
-    Colocar en un recipiente 50 ml de timolftaleina al 0,1 %.
-    Preparar una disolución 0,25 M de hidróxido sódico disolviendo 1g de hidróxido de sodio en 100 ml de agua.
-    Añadir gota a gota la disolución de hidróxido de sodio 0,25M a la disolución con indicador hasta que adquiera el color azúl. Esta es la tinta. El tiempo que tarda en desaparecer el color depende de la cantidad de hidróxido de sodio que hay en la tinta. Si se desvanece rápidamente añadir unas gotas de disolución de hidróxido sódico a la tinta y si dura demasiado añadir una disolución ácida diluida (vinagre, por ejemplo).(Esta tinta se puede llevar ya preparada)
-    Con el cuentagotas echa una pequeña cantidad de tinta sobre el trapo. Sopla sobre la porción coloreada y la mancha desaparecerá.

Explicación

La timolftaleina es un indicador ácido-base soluble en alcohol. Es incoloro cuando el pH es menor que 9,4 y azúl si el pH es mayor que 10,6. Al añadirle la disolución de hidróxido sódico el pH de la timolftaleina aumenta y se produce color azul. Cuando la disolución se expone al aire el dióxido de carbono reacciona con el hidróxido de sodio.

2NaOH (aq) + CO2(g) → Na2CO3(aq) + H2O (l)

Al reaccionar con el dióxido de carbono baja el pH y el indicador pasa de la forma coloreada a la que no lo es. El dióxido de carbono se emite al respirar.
Experimento : REACCIONES ACTIVIDAS POR LA VOZ
 Materiales:
•    Etanol del 95%  
•    Indicador azul de bromotimol
•    NaOH
•    Erlenmeyer de 500 mL  
•    Tapón que ajuste en el erlenmeyer
 Preparación:
1.    Vierte 250 mL de etanol al 95%  ETOH en el matraz Erlenmeyer de  500 mL ,
2.    Añade aproximadamente de 5 ~ 6 gotas de azul de bromotimol.  La disolución debe ser azul.
3.    Ajusta el pH añadiendo NaOH o H2O si es necesario. Tapa el matraz.
Demostración
Abre el matraz, habla en el matraz, tapa y agita
•    Pasar el matraz a lo largo de la habitación dejando que cada persona hable en ella, pon el tapón y agítalo apara pasarlo a otra persona y agitálo y pasálo a la siguiente persona.
•    Continuar hasta que la disolución se vuelva amarilla.
Otra alternativa
Coloca 100 mL de agua en un matraz de 250 mL y añade aproximadamente 4 gotas de indicador fenolftaleina y aproximadamente de 4 a 8 gotas de NaOH  0,05 M – no añadas demasiada disolución de NaOH. Tapa el matraz. Pasa el matraz alrededor de la clase y quita el tapón y que cada persona le hable a la disolución. Tapa el matraz y agita después de cada participante.  El color del indicador cambiará cuando se introduce suficiente CO2 en el matraz.

5. La combustión de una vela en imágenes

Cera líquida, contenida en la “copa” de Faraday’ formada por los lados sólidos de la vela.

 
La mecha, llevando la cera líquida en la llama, donde se vaporiza.
Es esencial que se doble hacia un lado, como se muestra en la fotografía. Donde el final de la mecha alcanza la mayor temperatura y el aire rico en oxígeno en el borde de la llama, se hace incandescente  arde rápidamente. Es así como la mecha mantiene su longitud correcta constante.
 
La corriente de gas y partículas microscópicas que continua fluyendo desde la mecha durante pocos segundos después de que la llama se sopla.

 
 
La parte baja de la llama de la vela está hueca y relativamente fría en la mitad. La parte luminosa de la llama es como una celda hueca.
La parte “oscura” de la llama mencionada por Faraday se hace visible en la fotografía porque se ha utilizado un flash electrónico para hacerla aparecer menos brillante que la cera roja de la vela.
Es menos fácil de ver en otras fotografías que se han tomado sin iluminación de flash. Sin embargo, pueden verse mirando cualquier llama de una vela. Nuestros ojos son más sensibles a las variaciones sutiles de brillo que cualquier cámara.
 
Se tomó esta fotografía de la luz de la llama de la vela sin utilizar flash. Se mantiene también la parte más brillante de la vela fuera de vista, por encima del campo de visión. Así aquí, el sistema automático de la cámara ha revelado el bello brillo azul donde el aire rico en oxígeno fluye en la base de la llama.
 
Faraday, después de utilizar pólvora, utiliza polvo de licopodio, un polvo extremadamente fino que consiste en esporas de un helecho.
La fotografía muestra la misma demostración, utilizando polvo de vainilla (custard) que es básicamente harina de maíz.!
 
Si se separan los dedos ampliamente, es posible pasar la mano lentamente a través de la vela sin quemarse.
Esto enfría la vela tanto que una pequeña brizna de pequeñas partículas de humo sin quemar ascienden entre cada par de dedos.
 
El resto de las partículas sin quemar forman este hollín grasoso negro entre los dedos.
 
Esto funciona mejor con la cuchara más nueva y brillante que puedas encontrar. Asegúrate de que la cuchara está razonablemente fría colócala a varios centímetros por encima de la llama durante un par de segundos, mientras la miras con cuidado.
Si el metal está lo suficientemente brillante, ves brevemente la humedad, como si se hubiera echado el aliento sobre ella. El efecto es breve, porque la llama calienta rápidamente el metal.
6. Una vela en el espacio
Sabemos que aspecto tiene una cerilla ardiendo o la llama de una vela y como esas llamas son afectadas por el tipo de material que se quema, las corrientes de aire y cuanto oxígeno está disponible en el aire. Pero, sorprendentemente la gravedad juega un papel también.
La microgravedad del espacio hace que no tratemos con el viejo aspecto de una llama. La producción de hollín, las velocidades al arder, la finalización de la combustión, los residuos y otras características cambian radicalmente en el espacio.
 
Llama de una vela
sobre la tierra
 
Llama en microgravedad.
(Estas dos llamas arden en el
mismo tipo de vela
 y a la misma escala)
Sobre la Tierra, la gravedad crea corrientes de convección ascendentes que hacen que la llama de la vela tenga forma de lagrima. Las corrientes de convección también llevan hollín a la punta de las llamas, haciéndola amarilla. En microgravedad no hay corrientes de convección , y la llama de una vela es esférica, libre de hollín y azul
Estas diferencias pueden ser interesantes, pero pueden ser también muy peligrosas en el caso de incendios en naves espaciales. Es vital que sepamos lo que hace a las llamas empezar y parar en gravedad baja, y como las llamas se comportan mientras arde





Experimento. Vela en caída libre
 
La llama se apaga cuando se coge el recipiente que cae por la misma razón que cuando soplas  sobre la velale — la temperatura de los vapores de la cera cae por debajo de la temperatura de combustión. El vapor se hace demasiado frío para arder.
A medida que el recipiente y la vela caen en caída libre los efectos de la gravedad desaparecen. Así, la llama y los gases calientes rodeando a la llama caen como una unidad . Si alguien coge el recipiente, la masa más fría de aire en el recipiente continua descendiendo y reemplaza el aire más caliente de debajo. El aire más frío descendennte “apaga” la vela.

Material
•    Un recipiente de plástico con una tapa
•    Una vela, las cortas con mechas gordas son las mejores
•    Cerillas
•    Tornillo de madera o cinta de doble cara
•    Un cojín o un compañero.
Ensamblaje
•    Unir la vela a la tapa
Hay muchas maneras de hacer esto. Intentar con una cinta de doble cara (que puede no pegarse a la cera pero muchas velas cortas vienen con un candelabro metálico)
O introducir un alfiler a través de la tapa, y a continuación empujar la vela sobre el pincho.
O atornillar un tornillo corto y grueso de madera a traves de la tapa y en la base de la vela.
Hacer y observar
•    Encender la vela
Unir el recipiente a la tapa.
•    Sujetar la vela en la jarra lo más alto que se pueda, y dejarlo caer sobre el cojín o en las manos de un compañero.
¿Qué ves?
Muchas personas ven que la vela empieza a dim brevemente cuando empieza a caer.
A menudo la vela se apaga completamente cuando se coge.
Trata de dejar caer la vela desde una altura mayor en una habitación oscura.
A menudo se hace la pregunta de si la vela ha quemado todo el aire del recipiente.
¿Qué experimento puede hacerse para probar esta idea?. ¿Por qué la vela se apaga?
¿Qué sucede?
Para que una vela continue ardiendo necesita combinar su combustible cera vaporizada con el oxígeno produciendo calor, dióxido de carbono, vapor de agua, y hollín (soot).
Si se quita el suministro de oxígeno la vela se apaga. Si se reduce el suministro de oxígeno la vela oscurecerá.
Cuando la vela arde normalmente los productos calientes de de desecho producidos suben debido a la convección dando a la llama de la vela su forma clásica. A medida que los gases producidos se elevan, el aire rico en oxígeno fluye por debajo de la vela reemplaza los gases que salen.
El oxígeno que fluye reacciona con la cera de la vela vaporizada produciendo una zona azul caliente en la parte de debajo de la llama. El hollín incandescente (soot) fluye con los gases desprendidos emitiendo luz amarilla brillante.
Cuando la vela en una botella experimenta la caída libre la convección cesa.
Para que el aire caliente suba, debe haber un “arriba” sin gravedad no hay “arriba”
En un sistema de referencia cayendo libremente, los objetos se comportan como si no hubiera fuerza neta de gravedad.
Así no existe convección, y el suministro de oxígeno de la vela se reduce haciendo que la vela se apague (dim).
Si la botella para repentinamente en la parte de abajo de su caída, la inercia del aire que cae le hace permanecer (rush) hacia el fondo de la botella, este rush repentino del aire puede apagar la vela y extinguirla. También restaura el oxígeno en la mecha de la vela, si la mecha es suficientemente larga para permanecer incandescente puede volver a encenderse en presencia del oxígeno renovado.
Los experimentos con velas en los transbordadores espaciales muestran que las velas pueden continuar ardiendo en caída libre, sin embargo el oxígeno fluye en la vela por difusión traduciéndose en una llama esférica azul oscuro (dim) (Image)
Llamas de velas en gravedad normal
¿Qué sucede cuando una vela arde? Los elementos del proceso son:
•    El calor de la llama funde la cera en la base de llama de la vela.
•    La cera líquida se mueve—por acción capilar—a través de la mecha, llevándola próxima a la llama.
•    El calor de la llama vaporiza la cera líquida.
•    Los vapores de la cera emigrando hacia la superficie de la llana, rompiéndose en ruta en hidrocarburos más pequeños.
•    El oxígeno de la atmósfera emigra hacia la superficie de la llama – también por difusión y convección.
 
Difusión tiene lugar cuando laas moléculas se mueven de una región de alta concentración a una de baja concentración.
 
En gravedad normal, se desarrolla una convección hacia arriba porque el aire caliente, menos denso que el aire alrededor de la llama asciende, mientras que el aire más frío más allá de la llama se hunde. El flujo convectivo transporta oxígeno a la llama y los productos de convección lejos de la llama. La llama resultante tiene forma de lágrima, alargada en la dirección opuesta a la de la fuerza gravitatoria. La seccion amarilla de la llama es el resultado de las partículas sólidas de hollín (soot) – formadas entre la llama y la mecha – ardiendo cuando se mueven a través de la llama.
Llamas de una vela en microgravedad






Bajo condiciones de microgravedad, donde no está presente la convección , la difusión molecular—un proceso mucho más lento—controla el suministro de oxígeno y vapor de combustible a la llama. Como no hay “arriba” o “abajo” en microgravedad, la llama tiende a ser esférica. La pérdida de calor hacia la mecha de la vela ensancha la base de la vela y la llama resultante se hace semiesférica. El menor suministro de oxígeno y combustible en una llama de una vela en microgravedad reduce significativamente lo rápidamente que la llama genera calor. Por lo tanto la temperatura de la llama baja en tal extensión que se forma poco o nada de hollín, lo que se evidencia en una llama toda azul
7. La llama de un camping gas
Manipulamos la entrada de aire en el mechero camping-gas para lograr que la combustión sea máxima, que la llama tenga forma de dardo y que sea más azulada y luminosa. De esta forma el calor liberado en la combustión del gas es máximo.
 
 
 
 
 
¡Al fin logramos una buena llama!
En una combustión rica, con mucho aporte de oxígeno, el butano se combina con el oxígeno y se convierte en CO2 y H2O. Los dos son gases y escapan a la atmósfera.
C4 H 10+ 13/2 O2 ———> 4 CO2 + 5 H2O
En química se estudia el calor de combustión a partir de los calores de formación de los componentes de la reacción.
¿Que pasa en una combustión pobre?
Una llama pobre, con poca entrada de aire al mechero, tiene forma vacilante, es de color rojizo (menor temperatura) y más oscura porque contiene muchas partículas de hollín, y produce humos que manchan.
El hollín son partículas de carbono que no se quemaron y no pasaron a gas en forma de CO y CO2.
8. El fuego

 


El triángulo del fuego
    Un fuego puede empezarse, y arderá si hay una aportación de:     
    Calor     
    Oxígeno     
    Combustible     
    Quitar cualquier item del triángulo evitará que un fuego empiece o algo se incendie.     
        
Los extintores están diseñados para quitar uno o más elementos del triángulo. La mayoría quitan el calor (enfriando) o oxígeno (cubriendo). El hacer un fuego habitualmente necesita la presencia de combustible y oxígeno y entonces añadiendo una fuente de ignición (cerillas, chispas etc.), proporcionando bastante calor inicial para empezar la reacción química de la combustión.
El diseño cuidadoso puede asegurar que los tres elementos no se combinan en una situación potencialmente cuidadosa. Los grandes tanques de almacenamiento de petróleo pueden llenarse con petróleo potencialmente explosivo y los humos del petróleo cuando el petróleo se ha descargado. La limpieza de los tanques puede traducirse en chispas – y el potencial para explosiones dañinas. Para reducir el riesgo, los gases emitidos por los motores de los barcos pueden utilizarse para rellenar los espacios del tanque con gas inerte, por lo tanto desplazar el oxígeno del espacio y evitar el riego de explosión y fuego.
Área superficial
El estado físico de una sustancia determina lo bien que arde. Para que algo arda, el oxígeno y el combustible deben mezclarse y a continuación debe aplicarse suficiente energía para iniciar la reacción química de combustión. El proceso de la combustión va más rápido si se aplica más calor y si hay una mejor mezcla entre el combustible y oxígeno. Es por esto por lo que los gases inflamables entrar en ignición más fácilmente y arden más rápido que los sólidos.
Sin embargo, un material sólido como la madera, o incluso el metal, puede hacerse arder más rápidamente rompiéndolo en trozos más pequeños como briznas de madera o limaduras de metal. Esta reacción rápida se produce porque dividir el material en trozos pequeños aumenta el área superficial del combustible y les capacita a combinarse con el aire.
Para reducir el riesgo de fuego, todas las briznas de madera, limaduras de metal deben barrerse y quitarse del área de trabajo. Incluso el residuo más menudo como el polvo puede ser todavía más peligroso. El polvo arde rápidamente si los esparcimos sobre el fuego (pero sólo crepita lentamente si se comprime en una pila) mientras polvos muy finos como la pimiento etc arde tan fieramente que puede crar una situación explosiva.
Sin embargo, existen situaciones que es necesario mejor las velocidades de combustión. La gasolina en un motor de coche es vaporizada y mezclada con el aire en el carburador o través del sistema de inyección de combustible. Mezclando la cantidad correcta de aire con pequeñas partículas de vapor asegura la combustión más efectiva – y el funcionamiento más eficaz en combustible del motor.
Experimento : Dióxido de carbono apagavelas
Objetivo
Apagar la llama de varias velas encendidas utilizando dióxido de carbono
Materiales
Vaso de precipitados grande, dióxido de carbono sólido (nieve carbónica), velas
Procedimiento
-    Fuera de la vista del público se echa un trozo de dióxido de carbono sólido en el vaso de precipitados. Este se sublima y queda en estado gaseoso en el vaso de precipitados al ser más pesado que el aire. Aparentemente el vaso parece vacío.
-    Las velas colocadas en palmatorias se encienden
-    Se va vertiendo el contenido del vaso (aparentemente vacío) sobre las velas que se van apagando.
Experimento  : ¿Arden los metales?
El hierro arde en el aire si las condiciones son favorables o bien en presencia de oxígeno
Material
Una llave inglesa de acero, estropajo de lana de acero, pinzas, mechero de butano, bombona de oxígeno o un recipiente en el que se ha recogido oxígeno, cerillas, cinta de magnesio.  
Procedimiento
•    Se intenta encender la llave inglesa (se explica que es de acero (hierro y carbono) con el soplete (se explica que en este también hay una combustión) pero este se calienta y no arde.  
•    Se intenta encender la lana de acero con el mechero. El éxito es parcial, chisporrotea. Se explica que quizás las cosas funcionen mejor en oxígeno.
Con las tijeras se raspa bien uno de los extremos de la cinta de magnesio y cogiendo la cinta por el otro extremo se acerca al fuego. El magnesio arde con llama muy brillante que ciega.
El magnesio se quema en el aire con una llama muy brillante formando óxido de magnesio:
2 Mg + O2==> 2 MgO                                            
Experimento: Una astilla ardiendo en oxígeno puro
El oxígeno comprende aproximadamente el 20% del aire que respiramos. En esta concentración, muchas cosas reaccionan con oxígeno en las reacciones de combustión, a menudo desprendiendo energía calorífica y luminosa. Sin embargo, muchas de estas reacciones de combustión ocurren mucho más rápidamente en atmósfera de oxígeno puro.
Los compuestos orgánicos (compuestos que contienen carbono) reaccionan con oxígeno para producir dióxido de carbono y agua:
Compuesto orgánico  +  O2  ——>  CO2(g)  +  H2O(g)
La madera, arde muy bien en el aire, produciendo mucho calor y luz (y humo).  El color amarillo anaranjado de la llama es el resultado de la falta de capacidad de la madera sólida de combinarse muy bien con el oxígeno gaseoso de la atmósfera; como resultado algo de carbón elemental se produce que brilla con color rojo amarillento. En presencia de oxígeno puro, la madera arde más rápidamente.
En la siguiente demostración, una astilla de madera se enciende en un mechero Bunsen, que a continuación se echa en un recipiente que contiene oxígeno puro.  La llama arde aún más brillantemente, y la astilla arde más rápidamente que lo haría en el aire normal:
    
    
    
    
    
    
Encender algo lleva consigo riesgo. Manejar la astilla con un par de tenazas y mantenerla lejos de otras sustancias inflamables.
Experimento: Hierro ardiendo en oxígeno puro
En oxígeno puro, las cosas que no son normalmente inflamables, como el hierro o el acero, pueden llegar a ser muy inflamables.
Procedimiento
•    Un trozo de lana de acero se calienta en la llama de un mechero Bunsen, y entonces se echa en un recipiente que contiene oxígeno puro.  El hierro arde con una llama brillante naranja amarillento y llega a estar tan caliente que se funde ligeramente y despide un chorro de chispas. El ligero sonido “tick” que se escucha es el sonido del recipiente de brillo rompiéndose por el calor intenso de la reacción.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
La lana de acero lanza chispas cuando se calienta, así que hay que asegurarse que no hay nada inflamable cerca. Hay que utilizar pinzas para colocar la lana de acero en el recipiente
Experimento. Aliento de dragón
Materiales:
Licopodio
Cerillas
Procedimiento:
1.    Colocar aproximadamente una pila de licopodio en el centro de tu palma.
2.    Enciende una cerilla o que alguien encienda una cerilla en tu lugar.
3.    Coloca la cerilla entre el dedo medio y el anular, con la parte encendida de la cerilla colgando sobre la pila de hidrógeno.
4.    Asegurarte que tu mano está lejos de tu cara o de la de alguien.
5.    Levanta la mano rápidamente de manera que todo el licopodio vuele hacia la cerilla y en el aire.

¿Qué sucede?
El licopodio es una espora de hongos que es muy inflamable cuando está en contacto con bastante oxígeno Si se trata de encender cuando está apilado no sucede nada.
En los silos de grano han ocurrido explosiones cuando está bastante concentrado en el aire.
 

-    Experimento: Quemando dinero
Se prende un billete y cuando el fuego se acaba se mantiene intacto
Materiales
Un billete de banco, pinzas, un mechero, un matraz de 150 ml, etanol, agua y cloruro sódico
Procedimiento
•    Añadir 50 ml de etanol y agua al matraz
•    Disolver 0,01 g de NaCl en la disolución.
•    Introduce el billete legal en la disolución y remueve utilizando las pinzas.
•     El billete muy húmedo préndelo con el mechero
Explicaciones
El billete no sufre daño porque solamente arde el alcohol, no el agua. Se observa una llama amarilla, que es el color característico del sodio.
El experimento se puede hacer utilizando acetona en vez de alcohol
 
Experimento: Fuego Instantáneo
Materiales:
o    8.90 gramos de clorato de potasio, KClO3
o    18.20 gramos de Sucrosa (Azúcar)
o    1 gota de ácido sulfúrico concentrado, H2SO4
o    Una larga varilla de vidrio
o    Una superficie plana hecha de material refractario (algo resistente al fuego).
o    Recipiente de plástico de boca ancha con tapa (de aproximadamente 100 ml de tamaño).
o    Espátula o cucharilla
Procedimiento:
•    Mezclar cuidadosamente el clorato de potasio y el azúcar en el contenedor de plástico.
•    Verter la mezcla en forma de pila en la manta refractoria.
•    Hacer una pequeña depresión en la parte de arriba de la pila con la espátula.
•    Introducir en la varilla de vidrio una pequeña cantidad de ácido sulfúrico de manera que exista una muy pequeña cantidad (una gota) de ácido en la punta de la varilla.
•    Colocar una gota de ácido en la depresión en la pila de  KClO3 y azúcar (tocar la pila con tu barita mágica).
Retirate y la reacción empezará lentamente, desprendiendo humo y a continuación llamas.
o    Seguridad. Las mezclas de clorato de potasio y combustibles (azúcar) son potencialmente explosivas. Almacena estás sustancias químicas por separado. Llevar gafas de seguridad, guantes desechables, y guantes pesados.
El ácido sulfúrico es extremadamente corrosivo. Dejar que el carbón que se forma se enfríe y a continuación limpiarlo con agua
¿Qué sucede?
El clorato de potasio KClO3, es blanco, es un polvo sólido cristalino que es un muy buen agente oxidante; se utiliza en explosivos, fuegos artificiales, cerillas…  Cuando se descompone bajo calentamiento (especialmente en la presencia del catalizador manganeso), se desprende oxígeno molecular, O2:
2KClO3(s)  —calor—>  2KCl(s)  +  3O2(g)
El azúcar es extremadamente fácil de oxidar, y es una buena fuente de energía.
Cuando el clorato de potasio y el azúcar de mesa ordinaria se combinan, y se añade una gota de ácido sulfúrico como catalizador, los dos reacciones violentamente entre sí, se desprenden grandes cantidades de energía calorífica, una espectacular llama púrpura y una gran cantidad de humo.     
En esta demostración se obtienen mejores resultados utilizqando azúcar de mesa granulada o azúcar en polvo.  El azúcar normal a menudo consiste en grandes gránulos y requiere más sulfúrico para que la reacción se sostenga a si misma
Experimento: Fuegos artificiales

Materiales:
Azúcar
Clorato de potasio
Tubo de ensayo (lo más pequeño disponible)
Matraz lleno de arena
Ácido sulfúrico (concentrado)
Cuentagotas
Mortero y mano de mortero
Nitrato de estroncio (opcional)
Cloruro cúprico (opcional)
Cloruro de barrio (opcional)
Metal magnesio (opcional)
Campana de humo, exterior, o pronto se tendrá una habitación con humo.
Procedimiento:
1.    Utilizando el mortero y la mano de mortero, moler hasta un polvo fino en partes iguales azúcar y clorato de potasio. (Molerlos separadamente)
2.    Mezclar el azúcar y el clorato de potasio.
3.    Añadir a la mezcla una espátula llena de sal metálica (nitrato de estroncio, etc.) y mezclar cuidadosamente.
4.    Llenar el tubo de ensayo hasta aproximadamente la mitad con la mezcla.
5.    Introducir el tubo de ensayo en el matraz lleno de arena para que el tubo de ensayo quede hacia arriba.
6.    Para empezar la demostración (en la posición deseada), añadir una gota de ácido sulfúrico y retroceder.
Explicación:
Esta reacción como las de los fuegos artificiales porque utilizan diferentes sales metálicas para producir diferentes colores.
Cada elemento arde con su propio color característico—el estroncio arde en rojo. La reacción entre el azúcar y el cloruro de potasio es más complicada de explicar. El ácido sulfúrico se utiliza para empezar esta demostración porque la reacción entre el azúcar y el ácido sulfúrico crea calor.
Preguntas:
¿Qué sucede cuando arde el metal? ¿Dónde ves este tipo de reacción en el mundo real?
Experimento: Un volcán químico (La descomposición del dicromato de amonio)
Materiales
•    ~20 gramos de dicromato de amonio
•    bandeja de tierra o tiesto de cerámica para utilizar con una campana de humos O
•    Un matraz de fondo redondo de 5-litros y un túnel de filtrado de porcelana
•    Encendedor de gas (por ejemplo, Bunsen) O
•    Encendedor de butano o cerilla, para utilizar con líquido inflamable (por ejemplo., etanol, acetona)
Procedimiento
Si se utiliza una campana de humos:
1.    Hacer una pila (cono volcánico) de dicromato de amonio sobre un tesito o una bandeja de tierra.
2.    Utilizar un encendedor de gas para calentar la punta de la pila hasta que la reacción empieza o mojar la parte de arriba del cono con un líquido inflamable y encenderlo con un encendedor o una cerilla.
Si no se utiliza una campana de humo:
1.    Verter el dicromato en un gran matraz.
2.    Tapar el matraz con un tunnel de filtración, que evita que escape la mayoría del óxido de cromo (III).
3.    Aplicar calor al fondo del matraz hasta que la reacción empiece.
Notas
El cromo III y el cromo VI, así como sus compuestos, incluyendo el dicromato de amonio, son cancerígenos conocidos.
El cromo irritará las membranas mucosas. Por lo tanto tener cuidado de realizar la demostración en un área bien ventilada (preferiblemente en una campana de humos) y evitar el contacto con la piel o inhalación de materiales. Llevar guantes y gafas de seguridad para manipular el dicromato de amonio.

El dicromato de amonio, (NH4)2Cr2O7, se descompone cuando se calienta para producir óxido de cromo (III) [Cr2O3], gas nitrógeno, y vapor de agua:
(NH4)2Cr2O7(s)  ——>  Cr2O3(s)  +  N2(g)  +  4H2O(g)
Mientras el dicromato de amonio se descompone, da chispas naranjas y lanza cristales de óxido de cromo (III) al aire, produciendo un efecto que actúa como una erupción volcánica.
Los cristales de óxido de cromo (III) que se producen son más plumosos que los cristales de dicromato de amonio original, y aunque mucha masa de los materiales iniciales escapan como vapour, el producto tiene el aspecto de mayor cantidad de material.  
La erupción del volcán de dicromato de amonio [(NH4)2Cr2O7] es una demostración de química clásica. El dicromato de amonio brilla y emite chispas y produce cantidades copiosas de cenizas de óxido de cromo (III) verde. Esta demostración se prepara fácilmente y realizar. La descomposición del dicromato de amonio empieza a 180°C, auto manteniéndose a ~225°C. El oxidante (Cr6+) y el reductor (N3-) están presentes en la misma molécula.
(NH4)2Cr2O7 --> Cr2O3 + 4 H2O + N2
El procedimiento funciona bien en una habitación iluminada u oscurecida.
Algodón de pólvora
Algodón de polvora, o nitrocelulosa (también conocido como  trinitrocelulosa y nitrato de celulosa) es un explosivo apacible, utilizado en los cohetes, propelentes, bases para tinta impresora. Acabado de cueros, y celuloide (una mezcla de nitrocelulosa y alcanfor; utilizado en primer lugar para fabricar bolas de billar).  Se prepara tratando algodón ordinario con una mezcla de ácidos sulfúrico y nítrico, que reemplaza el átomo de hidrógeno sobre los grupos OH en los polímeros de celulosa con grupos nitro [NO2] :
 
Esto tiene el efecto de “plantar” el oxígeno profundamente dentro de las fibras de algodón, haciendo más fácil que arda.  (Químicamente, la nitrocelulosa es semejante a la nitroglicerina y trinitrotolueno [TNT], que también contiene grupos nitro).
`Una vez que los ácidos han empapado, y el algodón se seque completamente, aplicando una pequeña llama, calor o una chispa, encenderá la pólvora de algodón, produciendo un flash de llama naranja. Casi todo el algodón se convierte en productos gaseosos, incluyendo dióxido de carbono, monóxido de carbono, vapor de agua y gas nitrógeno.
En las siguientes demostraciones, se ha preparado pólvora de algodón, la pólvora de algodón se ha preparado en tratamiento nocturno del algodón en ácidos nítrico y sulfúrico concentrado, seguido de un secado de 24 horas. En la primera demostración una bola de algodón se enciende con un bello efecto sonoro”poof” .  (Observar que no queda nada de la bola de algodón original y que ai encendieramos una bola de algodón sin tratar quedaría mucha ceniza de residuo sin arder.)  En la segunda demostración, una línea continua de pólvora de algodón se ha sujetado a una regal de un metro con cinta doble; cuando se enciende emplea menos de tres segundos en viajar de un sitio a otro.
Como la pólvora de algodón arde tan rápidamente, he encontrado que la manera más segura de encenderlo es con un stick encendedor de butano, que proporciona alguna distancia entre el punto de ignición y tus manos. Otro método seguro de ignición es calentar el extreme de un par de pinzas o una varilla agitadora  en la llama de un mechero Bunsen, y entonces tocar con el extremo caliente la pólvora de algodón.  Una cerilla ordinaria de cocina o un mechero de cocina también funcionaría, pero he encontrado que siempre quemaba el pelo de mis dedos.
Una vez que se ha secado, la pólvora de algodón permanenece en buen estado durante al menos un par de meses. No me gusta dejar la pólvora de algodón sin explotar ya que se enciende fácilmente, pero si hay que utilizarlo se almacena envuelto en papel de aluminio La pólvora de algodón puede almacenarse bajo el agua, donde estará a salvo de una ignición accidental, y permanecerá bien indefinidamente. !!!  Peligros  !!!
Los ácidos nítrico y sulfúrico concentrado son materiales extremadamente peligrosos; así que hay que manipularlos con cuidado.
La mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico es un proceso muy exotérmico. El ácido nítrico debe añadirse al sulfúrico lentamente, enfriándolo en baño de hielo.
Experimento. La oxidación del glicerol por el permanganato de potasio
 

Materiales -     Permanganato de potasio KMnO4, Glicerol C3H5(OH)3, estera a prueba de calor, Mortero y mano, espátula
Procedimiento     
    1. Muele aproximadamente 20 gm de permanganato de potasio utilizando el mortero y la mano.
    2. Apila esta manta térmica y utiliza una varilla agitadora para formar una pequeña forma de volcán.
    3. Llena el cráter del volcán con glicerol y retrocede.
    4. Deben esperarse algunos momentos para que ocurra la reacción, pero cuando lo hace será impresionante

Seguridad -     Una gran cantidad de calor se produce así que debe tenerse cuidado con las quemaduras. Los humos deben evitarse así que debe hacerse en el exterior o en una campana extractora.
Explicación -     Existe una reacción exotérmica entre el permanganato de potasio y el glicero que puede resumirse como sigue
14KMnO4 + 4C3H5(OH)3 => 7K2CO3 + 7Mn2O3 + 5CO2 + 16H2O

Experimento. La reacción termita
En la reacción termita, el óxido de hierro (Fe2O3 ) y polvo de metal de alumnio experimentan una reacción redox (oxidación – reducción) para formar metal de hierro y óxido de aluminio (Al2O3 = alumina):
Fe2O3(s) + 2 Al(s)  Al2O3(s) + 2 Fe(l)
Esta reacción es tan exotérmica que el hierro se funde realmente. De hecho, la reacción se ha utilizado para soldadura bajo el agua
Se necesita una energía de activación significativa para hacer que esta reacción empiece. Aquí se utiliza otra reacción química.
El permanganato de potasio KMnO4, es un potente agente oxidante. Después del contacto con materiales orgánicos como acetone, glicerina,etc, tiene lugar una volenta reacción química que consume el material orgánico y deja detrás un residuo de Mn2O3. Esto hace una interesante demostración pirotécnica (ver experimento …):
14 KMnO4(s) + 4 C3H5(OH)3(l)  7 K2CO3(s) + 7 Mn2O3(s) + 5 CO2(g) + 16 H2O
 
La reacción termita es una reacción peligrosa  No realizar en el interior a menos que se haga en una campana extractora. Mantén a las personas a 10 m del lugar donde se realiza la reacción.    
Esta reacción se realiza clásicamente en una pequeña maceta de flores suspendida de un anillo soporte – el agujero en el fondo de la maceta permite que se vierta hacia abajo con el asombro de la gente. En nuestra experiencia, la maceta generalmente se rompe de las temperaturas extremadamente altas (> 1,500 °C) y arruina el efecto. La solución es utilizar dos macetas de flores encajadas. La interior se romperá pero la segunda se mantendrá intacta.  
En este ejemplo particular utilizamos 50 g de Fe2O3  en polvo fino, 15 g de polvo de aluminio, 20 g de KMnO4 y unos pocos mL de glicerina. Además de las dos macetas de flores se necesita un trozo de papel de filtro, un tubo de ensayo para mezclar los polvos, un soporte de anillo metálico, un anillo metálico y un cubo metálico lleno con arena seca.    
Las dos macetas de cerámica se encajan y un pequeño papel de filtro se coloca en la maceta de más arriba. Esto evita que el polvo caiga del fondo – y arderá durante el experimento para permitir que el hierro fundido fluya. El polvo de aluminio y el Fe2O3 se colocan entonces en la maceta:
 
En la imagen de la derecha, puede verse el Fe2O3 rojo y Al metálico que todavía no se han mezclado (algunos químicos prefieren mezclar los polvos antes de ponerlos en la maceta). En este caso, simplemente damos a los polvos una Buena agitación para producir una mezcla homogénea. Después de revolver el siguiente paso es empaquetar la mezcla de polvo con un gran tubo de ensayo creando una forma de cráter. El permanganato de potasio se vierte entonces en la depresión. Finalmente, otra depresion en forma de cono se hace en el permanganate de potasio para crear un area confinada en el que se pudiera verter la glicerina para iniciar las reacciones químicas. (No añadir la glicerina ahora – o explotará)
   
Finalmente, las macetas se colocan sobre un anillo metálico y un cubo metálico lleno de arena seca que se coloca debajo para recoger el hierro fundido. Todo el aparato se ensambla en una campana de humos. Quitar todos los otros materiales, especialmente lo combustibles, los que puedan arder o romperse.
 
 
NUNCA BAJO **NINGUNA ** CIRCUNSTANCIA UTILIZAR AGUA EN LUGAR DE ARENA SECA
    
La reacción puede iniciarse echando rápida pero cuidadosamente la glicerina en el cráter de permanganato.