Un estri que ens sembla gairebé trivial pot convertir-se en un bon recurs per aprendre a pensar en termes químics. Es proposen algunes experiments senzills per fer amb una espelma encesa, així com amb altres combustions, que ajuden a construir una explicació química del que hi succeeix

Aliberas i Maymí, Joan

Ciències revista del professorat de ciències de Primària i Secundària

Revistes Catalanes amb Accés Obert

 
Ciències 22 (2012) Experiències didàctiques i treballs pràctics
 
9 
 
 
 
Com funciona una espelma? 
 
Joan Aliberas ? 
Institut Josep Puig i Cadafalch (Mataró) i Departament de Didàctica de les Matemàtiques i les Ciències Ex-
perimentals, Universitat Autònoma de Barcelona 
 
 
Un estri que ens sembla gairebé trivial pot convertir-se en un bon recurs per aprendre a 
pensar en termes químics. Es proposen algunes experiments senzills per fer amb una es-
pelma encesa, així com amb altres combustions, que ajuden a construir una explicació 
química del que hi succeeix.  
Paraules clau: espelma, combustió, flama, elements, canvi químic, energia 
 
 
 
 
Figura 1. Michael Faraday impartint una de les se-
ves celebrades lliçons de Nadal, sobre química a la 
Royal Institution. 
Si preguntem a alumnes d’ESO o de Primària 
com funciona una espelma podem trobar-nos amb 
sorpreses. Per exemple, hi pot haver alumnes que 
considerin que el que es crema realment és el ble, 
que la cera només serveix per aguantar-lo dret; que 
la cera o parafina, doncs, no es crema sinó que va 
caient fent regalims però que sempre és la matei-
xa... (Barona, 2012). 
Per abordar el problema científicament –encara 
que sigui amb mitjans modestos– i esbrinar què 
succeeix, podem fer alguns experiments que ens 
ajudin a aclarir com funciona una espelma encesa. 
Ens basarem en els experiments proposats a mit-
jans del segle XIX per Michael Faraday en les se-
ves esplèndides conferències de divulgació del co-
neixement químic a la Royal Institution de Londres 
(fig. 1), una de les quals s’anomena, precisament, 
“La història química d’un espelma” (Faraday, 2004). 
 
 
Sempre hi ha la mateixa parafina? 
Podem començar a investigar a partir de les 
idees dels alumnes. Una forma senzilla de compro-
var si la parafina és sempre la mateixa, consisteix a 
pesar l’espelma i mesurar-ne la llargada abans i 
després de cremar una estona. Hem d’intentar que 
la combustió es realitzi amb completa estabilitat, 
sense corrents d’aire: així no es produeixen rega-
lims de parafina, ni la flama fa cap fum que puguem 
veure. 
 
 
 
 
 
Si l’espelma fa uns 15 mm de diàmetre, el seu 
pes haurà anat disminuït uns 0,4 g cada 5 minuts, 
temps durant el qual la llargada de l’espelma es re-
duirà aproximadament un mil·límetre. Naturalment, 
un mil·límetre de ble pesa molt menys que un 
Ciències 22 (2012) Experiències didàctiques i treballs pràctics
 
10 
mil·límetre de parafina de l’espelma. Desapareix la 
mateixa llargada de parafina que de ble, però la 
gran majoria del pes perdut ha de ser de la parafina 
que s’ha cremat, no del ble. 
Ens podem preguntar de quina manera s’arriba 
a cremar la parafina de l’espelma si justament la 
flama no surt de la superfície de la parafina. 
 
 
Com s’encén? 
Una forma de començar a entendre el que pas-
sa dins de la flama consisteix en col·locar un ex-
trem d’un tubet de vidre tocant el ble. 
 
 
 
 
 
Veurem que el tubet s’omple d’un fum blanc que 
acaba sortint per l’altre extrem. Si tenim prou traça, 
aconseguirem que s’encengui. 
 
 
 
 
 
I si retirem el tub i apaguem l’espelma, apareix 
una fumera també de color blanc. Casualitat? Si 
acostem una flama al fum blanc, encara que sigui a 
alguns centímetres del ble, també amb una mica de 
traça aconseguirem veure que l’espelma, sorpre-
nentment, es torna a encendre. 
Per acabar de decidir què és el fum blanc po-
dem bloquejar la flama amb un vidre de rellotge o 
un portaobjectes, mantenint-lo de forma ben immò-
bil durant tres segons a tocar del ble, just al seu 
damunt. 
 
 
 
Al treure’l, de moment veurem un cèrcol negre 
que reservem per després. Però al passar el dit pel 
centre d’aquest cèrcol, ens cridarà l’atenció el tacte 
que ara té el vidre: com llardós o oliós. Si l’olorem 
aclarirem de què es tracta: és parafina fosa. Com hi 
ha arribat? 
 
 
El viatge de la parafina 
Així, doncs, la parafina de l’espelma sofreix un 
procés de vaporització prop del ble, indispensable 
perquè aquest vapor es pugui encendre i cremar. 
De fet, quan encenem l’espelma s’encén la pa-
rafina que quedava al ble, produint calor que fon la 
capa superior de la parafina de l’espelma, que es 
queda en una mena de copa, plena de líquid, que 
es forma al voltant del ble. Després puja pel ble per 
capil·laritat: aquesta és la veritable finalitat del ble.  
La parafina va pujant i escalfant-se fins que té 
prou temperatura, primer, per vaporitzar-se i, des-
prés, per començar a cremar. Al col·locar-hi un vi-
dre fred, el vapor de parafina ha condensat en la 
seva superfície. 
 
 
 
 
 
Però fixem-nos en la “copa” de sota del ble. En 
una espelma gruixuda aquesta copa pot tenir més 
de cinc centímetres de diàmetre; però –casual-
ment?– en la nostra petita espelma la copa ocupa 
gairebé tot el seu diàmetre... excepte una petita pa-
ret, que només deu fer cap a un mil·límetre de 
Ciències 22 (2012) Experiències didàctiques i treballs pràctics
 
11 
gruix, però que  resulta suficient per retenir la para-
fina fosa i evitar que regalimi. 
Els gasos que formen la flama són accelerats 
cap amunt a mida que es van escalfant durant la 
reacció de combustió. Aquest raig de gasos ascen-
dent actua, com en una trompa de buit, com a aspi-
rador d’aire fresc per efecte Venturi, un aire fresc 
necessari per altra banda per mantenir la combus-
tió. La part de l’espelma que rep més aire fresc és, 
justament, el límit exterior de la “copa”. Això explica 
per què es manté en estat sòlid, fins i tot en espel-
mes relativament estretes.  
 
 
 
 
 
També explica per què quan la flama és inesta-
ble i crema agitada per l’aire, es pot acostar massa 
a la paret de parafina de la copa i desfer-la, provo-
cant el vessament de parafina i els regalims cor-
responents.  
Podem esbrinar què es forma durant la reacció? 
 
Què s’està formant? (1) 
Ens va quedant clar que la parafina està reacci-
onant i va desapareixent. Però per formar què? 
 
 
 
 
 
Podem tenir una primera pista si posem un vas 
envoltant la flama. En un primer moment no es nota 
res, però al cap d’uns segons el vidre es comença 
a entelar. S’hi està formant aigua com als vidres de 
classe els dies de fred.  
Què ens diu, això? Que la flama produeix vapor 
d’aigua que condensa sobre el vidre, relativament 
fred, encara. Si sabem que l’aigua està formada 
per hidrogen i oxigen, això vol dir que segurament 
l’oxigen s’hi ha afegit provinent de l’aire, gràcies a 
l’efecte de succió. I l’hidrogen? Només pot provenir 
de la parafina: la parafina deu contenir l’element hi-
drogen.  
 
 
Què s’està formant? (2) 
Si toquem la part superior de la flama amb un 
objecte fred, com un vidre o una reixeta metàl·lica, 
apareix un efecte nou: un fum negre. Quan crema 
amb estabilitat, la flama no fa cap fum visible, però 
si crema amb turbulències també fa aquest fum 
negre. Si posem el tubet més amunt de la flama, 
ara el fum que surt ja no és blanc, sinó negre. I en-
cara que ho intentem amb paciència, no s’encen-
drà. 
 
 
 
 
 
Si posem una reixeta metàl·lica a mitja altura de 
la flama, per damunt de la reixeta ja no hi haurà 
flama, sinó que hi veiem de nou el fum negre. 
Ara és el moment de recordar el cèrcol fosc que 
es va formar sobre el vidre. Alguns alumnes diran 
que s’ha cremat. Cremat? Si hi passem el dir veu-
rem que ens emportem la substància negra: el vi-
dre no s’ha alterat, s’hi ha dipositat alguna cosa ne-
gra. És carboni. La parafina també conté l’element 
carboni, com totes les substàncies orgàniques. De 
fet, tractant-se d’una mescla d’hidrocarburs, només 
conté els elements hidrogen i carboni. 
 
 
El carboni i la llum 
El carboni que hem convertit en fum negre deu 
correspondre a una etapa en la combustió de la pa-
Ciències 22 (2012) Experiències didàctiques i treballs pràctics
 
12 
rafina en què, una vegada ja consumit l’hidrogen, el 
carboni restant encara no ha reaccionat amb l’o-
xigen, mentre n’hi va arribant més des de les vores 
de la flama gràcies a la seva succió.  
En aquell moment el carboni és en estat sòlid 
(no fon, sublima a 3642 ºC, una temperatura massa 
alta per obtenir-se amb una simple espelma), però 
prou calent com per posar-se incandescent per 
l’alta temperatura a mida que va reaccionant amb 
l’oxigen produint calor. Està incandescent d’una 
manera semblant a com passa en un foc de carbó. 
És un procés de combustió semblant al del fregall 
de ferro, que també crema sense flama, només po-
sant-se incandescent.  
 
 
 
 
 
El que tenen en comú aquests dos casos (car-
boni i ferro) és que en la combustió no es produeix 
cap gas combustible, i per això no hi ha flama sinó 
incandescència en aquells punt en què es troba el 
combustible amb l’oxigen (i hi ha prou temperatura 
per iniciar-se la combustió).  
És per aquest motiu que s’ha format el cèrcol 
negre que abans hem vist sobre el vidre: l’aire que 
venia per fora s’hi ha trobat amb la parafina vapo-
ritzada que venia per dins i han començat a reacci-
onar per formar aigua, alliberant carboni que no ha 
trobat prou temperatura o oxigen per continuar cre-
mant i que s’ha dipositat en el vidre fred. 
 
Una flama més eficaç? 
Com que utilitzar una flama així en el laboratori 
equivaldria a deixar tots els estris ennegrits, s’han 
creat flames més eficaces. 
En el bec Bunsen, la mescla de gas butà (també 
un hidrocarbur) amb l’aire té lloc eficaçment al llarg 
del tub, permetent així la combustió del carboni de 
forma molt més ràpida. La prova és que la flama 
del Bunsen no és especialment lluminosa si crema 
correctament, ja que no s’arriba a formar carboni 
sòlid degut a disposar de suficient oxigen per reac-
cionar ràpidament. És una flama oxidant per l’excés 
d’oxigen. 
Una forma de comprovar-ho és tapant les en-
trades inferiors d’aire en el tub: ara torna a aparèi-
xer una flama lluminosa, gràcies, de nou, al carboni 
incandescent. És una flama reductora. 
 
 
 
 
 
Cal reconèixer que un estri tan humil com una 
espelma és una petita meravella tecnològica: realit-
za la seva funció, que és fer llum, amb molt pocs 
elements, senzills però eficaços. 
 
 
Bibliografia 
Barona, C. (2012). Anàlisi de l’evolució del model 
mental d’un alumne per explicar el funcionament 
d’una espelma. Màster de secundària, Universi-
tat Autònoma de Barcelona, sense publicar. 
Faraday, M. (2004) La historia química de una vela. 
Nivola Libros y Ediciones, S.L. 
 
 


Com funciona una espelma?

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Revistes Catalanes amb Accés Obert