ブンゼンバーナーは、開発者の一人であるRobert Bunsenにちなんで名付けられ、高温で、すすを生じない不輝炎を作り出すことのできる実験器具です。ブンゼンバーナーは、点火する前に本体バレル内で混合するガスと空気の量を細やかに調整することができ、炎の大きさと温度をコントロールできます。ブンゼンバーナーの炎により対流が発生します。炎の上部空間では熱されて生じた上昇気流にのってどんな粒子も上方向、つまり下降する冷たい空気から離れる方向に移動するため、作業領域を無菌状態に保つことができます。火の取り扱いには特別な注意が必要となります。点火前に髪の毛や服、アクセサリーに常に注意を払い、また消化器や放火用毛布などの防火グッズを近くに準備しておいて下さい。十分に時間を取ってブンゼンバーナーの使用方法や必要な安全設備について理解しておくことで、安全に自信を持ってこの便利な実験器具を使いこなすことができます。
ブンゼンバーナーは、ガスと空気を混合し燃焼させ、連続的に炎を作り出すことができる実験器具です。ガスと空気を混ぜる比率を調整することで、炎の強さ、温度、大きさをコントロールできます。実験試薬や器具を熱し、滅菌するためにブンゼンバーナーが利用されます。
全てのブンゼンバーナーの基本構造は同じです。空気とガスはバレルつまり筒の部分で混ざり合います。
バレルの下方にあるカラーを使って空気量と炎の温度を調整することができます。カラーを回すと、空気の通り道ができより多くの空気が流入します。反対に回すとその穴は塞がります。
ベンチュリ効果によって穴から空気が吸い込まれます。 カラーが開いているときはバーナー内部の空気圧が下がることにより、バレル内に空気が流入する仕組みです。
また、ニードルバルブがバレルの底部分についており本体にねじ込む構造になっています。ニードルバルブは半時計回りか時計回りに回転させることでガスの量を調節でき、炎の大きさをコントロールできます。
ブンゼンバーナーを移動させるときは、バレルが土台にねじ込まれた状態であり、冷えていることを確認してからにしましょう。
ブンゼンバーナーのガス供給口はガスの元栓とゴム製の吸入管を通してつながっています。通常スパークライターを使ってガスと空気に点火し燃焼させます。
ブンゼンバーナーの使用前には必ずカラーが閉まっていることを確認して下さい。
できるだけ高温のきれいな炎にするために、ゴム管がガスの元栓とガス供給口にきちんとつながっていることを確認します。
さらなる安全対策のため耐熱性のマットを敷きましょう。飛び散った火花をキャッチでき、実験台の損傷を防いでくれます。
ブンゼンバーナーは棚や備品から少なくとも30センチメートル離して設置し、髪の毛や服、ジュエリーは後ろで束ねておいて下さい。消化器やセーフティブランケットなどの安全設備も近くに準備しておきましょう。
ガスの元栓を全開にし、スパークライターを使って点火します。
カラーが閉まった状態では、明るくくすんだ勢いのない輝炎と呼ばれる炎になります。 この炎は低温で、バーナーがついている状態であることを示します。カラーが閉まっているため空気の流入が最小限に留まり高温にはならず、不完全燃焼を起こしている状態です。
今度はカラーを回してみましょう。カラーを開くと2種類の炎が現れます。青色の外炎は輝炎よりも高温で音を発しません。また、この炎は見えにくいため取り扱いには特に注意して下さい。
青色の内炎、特に先端が最も高温になる部分です。この炎はさらに奇麗で、音を立てて燃焼します。
カラーを調節し至適温度の炎にします。ニードルバルブを開くと炎が大きく、閉めると小さくなります。
使用後はガスの元栓を忘れずに閉めてください。
ここまでブンゼンバーナーの操作法を見てきました。ここからは様々な応用例を見ていきましょう。
場合によっては金属製の器具を使用前もしくは実験手順の途中で素早く滅菌する必要が生じます。例えば金属スパチュラや白金耳はバクテリアサンプルを扱うため頻繁に滅菌されます。オペ前にはハサミや鉗子をアルコールに浸してから炎にあて、速やかに滅菌します。
血清ピペットのようなガラス製器具も、使用前に火炎滅菌が必要になります。
またブンゼンバーナーの炎を使って、実験用容器の口周辺を無菌状態に保つことができます。容器の口に短時間炎をあて熱をかけることで、空気の流れが生じます。その対流にのってどんな粒子も上昇し、容器から遠ざかるため、空気中浮遊物のコンタミネーションを防ぐことができます。さらに、ブンゼンバーナーの対流により空気中の粒子も上昇するため、作業領域周辺を無菌状態に保つこともできます。また、封入前の顕微鏡用スライドガラスをブンゼンバーナーの炎に軽くあてることで、ほこりなどを取り除くことができます。
ガラスや金属器具を加工するためにもブンゼンバーナーが使用されます。例えば、このガラス棒を慎重に火にかけ、熱いうちに曲げるとバクテリア培養用スプレッダーが出来上がります。
さらに、ブンゼンバーナーの炎を利用してピペットを引っ張ったりさらには曲げたりできるため、ガラス毛細管から解剖用ガラス針を作製することや、ガラス製ピペットの先端を塞いでワイヤーピックを作製することができます。
ここまでJoVEブンゼンバーナー編をご覧いただきました。このビデオでは、ブンゼンバーナーの概要と使用方法、炎の調整方法、安全上の注意点、さらにそのアプリケーションを紹介しました。ご覧いただきありがとうございました。研究室の火災を防ぐことができるのはあなたですからね。
A Bunsen burner is a laboratory instrument that can be used to provide a single, continuous flame by mixing gas with air in a controlled fashion. The ratio of gas to air that is mixed together can be manually adjusted, allowing the user to control the intensity, temperature, and size of the flame. The flame can then be used to heat or sterilize laboratory reagents and equipment.
All Bunsen burners are made up of the same basic components. The barrel, or burner tube, is where the air and gas mix.
The collar, which is located at the bottom of the barrel , can be adjusted to control the air intake and the heat of the flame. The collar can be turned to allow for more air to enter the burner by revealing air vents or it can be rotated to occlude them.
The air vent openings in the collar draw in air by the Venturi Effect. That is, when the collar is opened, a reduction in air pressure within the burner tube occurs, pulling the air into the barrel.
The needle, or gas flow, valve is also located at the bottom of the barrel and screws into the base of the Bunsen burner. Like the collar, the needle valve can be turned counterclockwise or clockwise to control the flow of gas. Adjusting the needle valve allows the size of the flame to be controlled.
The barrel screws into a base, which keeps the Bunsen burner stable and remains cool to allow safe relocation of the instrument during or after use.
The gas inlet connects the Bunsen burner to the gas jet through a rubber gas intake tube. A spark lighter is commonly used for igniting the combustion of the gas and air.
To use a Bunsen burner, first make sure the collar is closed.
To ensure that you have the hottest, cleanest flame possible, make sure your rubber tubing is securely connected to the gas jet and to the gas inlet valve.
A heatproof mat can be placed under the Bunsen burner as an extra safety precaution to prevent damage to your bench top and to catch stray sparks.
Before lighting, place the Bunsen burner at least 12 inches in front of any overhead shelving or equipment and be mindful of loose hair or clothing, like your lab coat. Always keep safety equipment, like fire extinguishers and safety blankets, close at hand.
Then fully open the gas jet. Use a spark lighter to light the flame.
With the collar fully closed, the “safety flame” – a brighter, dirty, less intense flame – will appear. This flame is cooler and is generally used to indicate that the burner is “on”. The safety flame doesn’t burn as hot, because with the collar closed, there is minimal airflow through the burner tube, resulting in an incomplete combustion reaction.
Now begin turning the collar counterclockwise. As the collar opens, two distinctive flames appear. The blue outer flame is hotter than the safety flame and makes no noise. This flame can be difficult to see, so be careful when the burner is in this state.
The blue inner flame burns the hottest, particularly at the tip. In addition to being the hottest flame, it is also the cleanest and loudest flame, making a kind of “roaring” sound.
Once you have adjusted the collar to get the flame at the desired temperature, open or close the needle valve to increase the size of the flame or close it to make it smaller.
When your work is done, remember to turn off the gas.
Now that you know how to operate a Bunsen burner safely, let’s look at some of the many different applications for using the instrument.
Metal instruments sometimes need to be quickly sterilized before use or between steps of an experiment. Metal spatulas and inoculation loops, for example, are frequently sterilized between bacterial samples. Scissors and forceps can be dipped into alcohol and then flamed for rapid sterilization before surgery.
Glass instruments, such as serological pipettes, are also frequently briefly flame-sterilized before and between each use.
The Bunsen burner flame can be used to help maintain a sterile field around the openings of experimental containers. By briefly flaming the neck of the container a heat, or convection, current is created. The convection current lifts any particles in the air away from the container’s opening, preventing potential contamination by airborne particulates. Convection currents also serve to lift particulates in the air away from the experimental area, so the Bunsen Burner helps to keep the area around the experiment, sterile. For microscopy, glass slides are sometimes passed through a Bunsen burner flame to remove any dust particles before samples are mounted.
One interesting application of the Bunsen Burner is using heat to modify glass and metal tools. For example, this thin glass rod is being carefully heated and then bent while the glass is still hot to make a bacterial culture spreader.
Bunsen burner flames can also be used for pulling pipettes, bending pipettes, polishing glass capillary tubes , making glass dissection needles, and sealing a wire pick into a glass pipette.
You’ve just watched JoVE introduction to Bunsen Burners.
In this video we reviewed: what a bunsen burner is and how it works, how to adjust a Bunsen burner flame, some safety concerns, and some different applications of your Bunsen burner. Thanks for watching, and remember, only you can prevent laboratory fires!
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