Veel mensen, vrouwen vooral, steken graag kaarsjes aan omdat het licht ervan een romantische sfeer kan creëren. In kerken wordt er iets religieus aan toegevoegd. Kinderen ervaren het niet zozeer als romantisch, noch als religieus, maar eerder als magisch en ze zijn dus 'realistischer'. Het spijtige is dat - eenmaal volwassen - men er het magische niet meer in (h)erkent. Hopelijk zal deze tekst oude herinneringen kunnen oproepen.
Ook hier geldt de regel: "Indien je goud wil vinden, moet je doorheen een hoop modder en steengruis". Anders gezegd: hier volgt eerst een tamelijk 'saai gedeelte'...
Het is geen geheim dat diamanten 'zeldzame' parels zijn en duur in aankoop. Maar, bij een verkoop zal je zelden winst kunnen boeken; dit, afhankelijk van de zuiverheid van de steen en het aantal karaat. Zo is een briljant meer waard dan een diamant van dezelfde grootte en gewicht, omdat die meer facetten heeft.
In diamant hebben de koolstof-koolstofbindingen een viervlakstructuur waardoor de atomen in drie dimensies gebonden zijn; dit verklaart deels de hardheid waar het mineraal zijn naam aan dankt. Daarentegen heeft grafiet, de koolstofvorm die op aarde het meest voorkomt, een vlakke kristalstructuur waardoor het veel zachter is en schilferende laagjes vormt.
Diamant is voor zover bekend het hardste materiaal dat in de natuur voorkomt en is dan ook het ijkpunt voor hardheid 10 op de hardheidsschaal van Mohs. Enkel een aantal industrieel vervaardigde materialen, ook opgebouwd uit zuivere koolstof, zijn harder. Door die hardheid is diamant wel relatief bros. In vacuüm gaat diamant vanaf een temperatuur van 1700 °C over in grafiet en in lucht vanaf 700 °C.
Maar..., enkele jaren geleden ontdekten wetenschappers, dat als je een kaars bezit, je de trotse eigenaar bent van miljoenen en miljoenen efemere nanodeeltjes diamant.
'Efemeer' betekent: van korte duur, want de diamanten fonkelsteentjes verdwijnen in een oogwenk. Sinds enige tijd weet men dat er koolwaterstofmoleculen zijn terug hoogte van de basis van een kaarsvlam en dat deze koolwaterstoffen worden omgezet in kooldioxide tegen de tijd dat ze de top van de vlam bereiken. Maar niemand wist precies wat er onderwijl, tussen dat Beneden en dat Boven gebeurde. Weet ook, dat de temperatuur in een kaarsvlam tot 1.400 graden Celsius oploopt.
Nochtans hield dat dr. Wuzong Zhou niet tegen om een antwoord te vinden op de vraag welke mysterieuze chemie zich in een kaarsvlam afspeelde, vooral in het midden ervan.
Hij ontwikkelde een methode dat hem toeliet de deeltjes uit het centrum van de vlam te filteren en te verwijderen. Als resultaat stelde hij vast dat hij er een ongelooflijk aantal nanodeeltjes diamant uit kon verwijderen, namelijk: 1,5 miljoen deeltjes per seconde. Ter vergelijking: 300.000 van zulke deeltjes kunnen op de tip van een naald worden geplaatst, zo microscopisch klein zijn ze.
"Helaas," merkte Zhou op, "de diamantdeeltjes worden tijdens het proces weggebrand en omgezet in kooldioxide. Momenteel bestaat er geen enkele manier om de deeltjes uit het midden van de vlam te extraheren."
Toch maakt hij het hard dat er ooit een dag zal komen dat we op een bepaalde wijze op een veel goedkopere manier diamanten kunnen creëren, want ruwe diamant wordt, bijvoorbeeld, ook in de industrie gebruikt.
We hebben altijd geweten dat elke kaarsvlam meer schittering in een kamer bracht, maar nu weten we ook waarom. Bovendien weet je nu ook dat elke flikkerende kaarsvlam miljoenen kleine diamantjes afgeeft, die in een oogwenk zijn verdwenen. Geniet dus van elke oogwenk, en kijk naar een kaarsvlam zoals je er nog nooit eerder hebt naar gekeken, tenzij in jouw kinderjaren, misschien.
Extra: de kaarsvlam ontleed en voeding voor de Weetjesmens ...
In de vlam vinden per zone verschillende natuurkundige en chemische processen plaats, wat zich onder meer uit in verschillen in kleur en temperatuur per zone (zie bovenstaande afbeelding):
1. Aan de buitenzijde bevindt zich een 'onzichtbare' vlammantel. In werkelijkheid is de vlammantel niet onzichtbaar, maar de kleur van deze zone van de vlam heeft een geringe lichtsterkte ten opzichte van de intense gele kleur. In de vlammantel vindt door de overvloed aan zuurstof volledige verbranding plaats tot koolstofdioxide en waterdamp. In deze zone is de temperatuur het hoogst: ca 1.400°C. Hier vindt het grootste gedeelte van de ionisatie plaats.
2. De gele lichtgevende zone bevindt zich boven de donkere zone. In deze zone vindt het grootste gedeelte van de ontleding van de gassen plaats. Hierbij ontstaat tevens vrije koolstof. De gloeiende koolstofdeeltjes geven de vlam haar typische gele kleur. Bij plotseling afkoelen op een voorwerp zouden ze zich groeperen en als roet afscheiden. In de gele lichtgevende zone is de temperatuur van de vlam ongeveer 1.200°C. De kaars dankt haar toepassing als lichtbron aan de onvolledige verbranding van het kaarsvet in deze zone.
3. In de donkere zone in het midden van de vlam boven de pit bevinden zich de kraakgassen (koolwaterstoffen), koolstofdioxide, koolstofmonoxide, een beetje zuurstof en vrij veel stikstof, die in de zone hieronder ontstaan. Deze donkere kern van de vlam heeft de laagste temperatuur omdat hier de gasvorming al wel, maar de ontbranding nog niet plaatsvindt. Hier is het 800-1.000°C, de temperatuur is gedaald tijdens het ontstaan van de gassen.
4. De lichtgevend blauwe zone bevindt zich aan de basis van de vlam, onder de gekromde pit en reikt omhoog tot even boven de pit. In deze zone is de meeste zuurstof beschikbaar voor verbranding. Hier vindt de pyrolyse (het kraakproces) én een gedeelte van de (volledige) verbranding plaats. De temperatuur in deze zone bedraagt 1.200 - 1.400°C.
5. De pit wordt gevlochten van gebleekte of ongebleekte katoenen garens, variërend van 4 tot 45 draden. Het vlechten vindt zodanig plaats dat de pit tijdens het branden naar één kant ombuigt en daardoor in de buitenste zone van de vlam verbrandt en zo op lengte wordt gehouden. Niet alleen is het van belang dat de pit gebogen brandt, ook gaat het om de snelheid waarmee de pit brandt ten opzichte van de stearine of de was. Om te snel branden van de pit te voorkomen wordt deze behandeld met een brandvertragend mengsel van zouten. Deze zouten gaan het nagloeien van de pit tegen doordat zij deze afsluiten van de lucht. Verder dient de pit het kaarsvet goed op te kunnen zuigen.
6. Niet-lichtgevende zone waar het kaarsvet verdampt.
7. Gesmolten kaarsvet dat in de pit wordt opgezogen. Deze vloeistof verbruikt veel warmte, waardoor een buffer ontstaat tussen vlam en het vaste kaarsvet.
8. Het vaste kaarsvet van de kaars, wat bovenaan een kommetje vormt waarin het gesmolten kaarsvet blijft staan.
De lucht met de voor de verbranding benodigde zuurstof wordt voornamelijk van onder aangezogen, terwijl de gegenereerde gassen (waterdamp en koolstofdioxide) met de warmte omhoog stromen.
De vorm van de vlam is sterk afhankelijk van de zwaartekracht. Hoe groter de zwaartekracht, hoe hoger de vlam. Warme lucht stijgt op en koele lucht daalt. Door de vlam wordt van onder koude lucht aangezogen en warme lucht omhoog uitgestraald. De vlam rekt daardoor verticaal uit. Zonder zwaartekracht brandt een kaars zwakker en heeft de vlam een perfecte bolvorm. De kleur is dan blauw en de temperatuur is hoger. De gele zone verdwijnt aangezien de vlam niet door verticaal opstijgende lucht wordt uitgerekt en afgekoeld.
Van sommige kaarsen moet de pit regelmatig worden afgeknipt omdat de vlam die onvoldoende verbrandt. Als de pit te lang is, kan de vlam te groot worden en sterk gaan roeten, waardoor er zwarte verkleuring in het interieur op kan treden.
Als veel theelichtjes dicht opeen branden, bereikt het waxine al snel het smeltpunt van 60 graden, waarbij de waxine vloeibaar wordt. Als de temperatuur oploopt tot 370 graden Celsius, wordt het waxine gasvormig en kunnen grote steekvlammen ontstaan.
Als in de pit van een kaars magnesium wordt verwerkt ontstaat een 'magische' kaars die na uitblazen van de vlam spontaan een nieuwe vormt. Het 'geheim' is dat het magnesium door de opgeslagen warmte de nog uit de pit ontsnappende brandbare gassen kan ontsteken. Deze gassen zijn bij een normale kaars overigens te ontsteken zonder de pit met de vlam te raken. Alleen onderdompelen van de pit in water zal de vlam doven tot deze langs normale weg weer wordt ontstoken.
Na het uitblazen van een kaars zal het al verdampte kaarsvet weer condenseren, dit is waar te nemen aan een witte walm die omhoog kringelt. Deze condensatie veroorzaakt een typische, doordringende geur, die door velen als onaangenaam wordt ervaren.
Voor de eclecticus: Boven en Beneden scheppen het midden en ook in de kaarsvlam grijpt er een omzetting plaats in de vorm van een alchemistisch proces; een proces, dat zich zonder warmte/wrijving nooit zou kunnen voordoen. Beschouw de kaarsvlam als bestaande uit drie 'verdiepingen', bekijk de titel van deze blog, en denk dan even na - driemaal, minstens.