摘要 从化学的视角，对比分析了历届奥运火炬的制作材料及燃料的变迁，在简介北京奥运会火炬的基础上，介绍了其燃料——丙烷的燃烧反应机理。
关键词 奥运火炬 制作材料 燃料 化学反应机理
举世瞩目的第29届夏季奥运会于2008年8月8日在我国北京举行。作为传承奥林匹克运动精神的重要活动之一，自1936年第11届柏林奥运会以来，圣火传递活动一直延用至今，而且备受关注。本文简介了部分奥运火炬制作材料和燃料的演变，在简介北京奥运火炬——“祥云”的外观、制作材料及设计理念后，进一步介绍了“祥云”火炬燃料——丙烷的燃烧反应机理，旨在帮助广大读者从化学的视角对奥运火炬有更深入的了解。
1 历届奥运火炬简介
1896年，近代奥林匹克运动诞生于希腊雅典，但当初并没有进行火炬传递活动。直到1934年，国际奥委会决定，恢复古奥运会旧制，在奥运会举办期间进行圣火传递活动，并且火种取自于希腊的奥林匹亚。从1936年柏林奥运会起，火炬传递仪式成为奥运会必不可少的活动之一。因此，火炬的设计越来越受世人的关注，每个举办国家都竭力设计出既能体现本国特色和传统文化，又富含当今最新科技成果的奥运火炬。综观历年来的奥运火炬，其外观、制作材料和燃料等方面均发生了显著变化。
1．1 外观和制作材料的变迁
从表1我们得知，从外观上看，火炬的设计更加富有想象力和人性化。已经从传统单一的“T”型和“L”型，逐渐演变成各具特色、色彩鲜明的流线型结构。如2004年的火炬，如表1中所示，流畅的设计，橄榄叶的外形，完美地体现了奥林匹克运动呼唤世界和平，表达了人类共享地球家园的美好祝愿。
从制作材料上看，合金一直是火炬制作的主要材料，但在近几届的奥运会上，密度较小的Mg、Al等合金已渐渐取代了密度相对较大、价格较昂贵的Cu、Ag等合金。已出现了用塑料、皮革等可再生材料部分代替合金的火炬，如1988年汉城奥运会，其独特的设计体现了奥林匹克运动倡导节约和合理利用全球有限的金属资源的理念。
1．2 火炬燃料的更替
燃料作为火炬燃烧的核心成分，一直是火炬设计者精心考虑的重要方面，除了受到化学工业发展水平的影响外，节能、环保、燃烧安全及火焰颜色等均是影响火炬燃料选择的因素。表2为部分奥运会火炬燃料的比较。
从表2我们得知，火炬燃料已经从结构复杂、易燃烧产生有毒气体的天然高分子有机化合物逐渐转变成结构较简单、沸点低、燃烧更充分的工业烷烃或烯烃。从表中几种物质的燃烧方程式看，结构简单的烷烃或烯烃燃烧耗氧量明显小于萘、树脂松香等天然高分子有机物，这样充分保证了在火炬内部燃烧系统中氧气相对较少的情况下能充分燃烧，避免了有害气体的生成。从萘、树脂松香、橄榄油到近几届奥运会普遍使用的烷烃或烯烃的演变，不仅说明了世界化学工业水平的不断提升，更体现了奥林匹克运动更加关注环保，关注生命健康的绿色理念。
2 北京奥运会火炬——“祥云”
2007年4月26日，北京奥运会火炬——“祥云”正式亮相于象征着传承中华民族五千年文明的中华世纪坛前。如图7所示。
2．1 外观和制作材料
北京奥运会火炬长72 cm，重985 g，燃烧时间15 min，能在每小时65 km的强风和每小时50 mm的大雨情况下保持燃烧。在工艺上采用轻薄高
品质铝合金和中空塑件设计，十分轻盈。下半部喷涂高触感塑胶漆，手感舒适不易滑落。火炬主体材料为铝合金。如图8所示，与往届奥运会火炬相比较，源
图7图8[2]
于汉代的漆红色在火炬上的运用，使得红银对比的色彩产生的醒目视觉效果更利于各种形式的媒体传播。
2．2 设计理念
“祥云”设计理念来自蕴含“渊源共生，和谐共融”的华夏传统“云纹”符号，通过“天地自然，人本内在，宽容豁达”的东方精神，借祥云之势，传播祥和文化，传递东方文明。“曾经推动世界文明发展的中国古代四大发明之一的纸卷轴”、“源自中国汉代的漆红色”、“充满动感活力的中国印”等中国元素的融入，使得古老的东方文明和现代的奥林匹克精神再一次完美结合，迸发出耀眼的火花[3]。
2．3 燃料的选择及燃烧反应机理
与近几届奥运会所选用的燃料比较，北京奥运会选用丙烷（C3H8）作为唯一的燃料。丙烷价格低廉，且沸点较低，确保燃料可以在低温时喷发出来，保证了火炬在全世界气温不同的地方仍可以进行传递。丙烷燃烧的火焰颜色为亮黄色，有利于拍摄和识别。
北京奥运火炬的燃烧系统由燃烧器、稳压装置和燃气罐(储存燃气)3部分组成，燃烧室又分主燃室和预燃室[4]。过去选用的萘、橄榄油等天然有机高分子燃料在火炬燃烧室这一特殊的燃烧环境下，极易因自身含有其他有毒元素和燃烧不充分而产生SO2等有害气体。那么丙烷在燃烧室中燃烧会不会也产生有害气体呢？我们有必要对丙烷燃烧的反应机理作进一步了解。
我们知道，丙烷燃烧的总化学方程式为：
C3H8+5O23CO2+4H2O(g)+3．5hν
由总反应可以看出,每摩尔丙烷燃烧发出3．5 mol 光子。丙烷燃烧的实质是，先形成CO气体，然后再通过CO与O2作用形成CO2。因此将燃烧室分为主燃室和预燃室，既防止了因偶然因素而使火焰突然熄灭，又可通过二次补充氧气，有效防止有害气体的生成和逸出。“祥云”的这一独特设计完美体现了北京奥运会的理念——“绿色奥运，科技奥运，人文奥运”。
3 结束语
“祥云”火炬的成功问世，不仅凝聚了无数科技工作者的心血和汗水，更显示出我国对成功举办奥运会的信心和决心。“祥云”火炬中处处闪烁着化学之光。
参 考 文 献
［1］ 第29届奥林匹克运动会网站./00/39/column211993900.shtml.2008-01-02
［2］ 第29届奥林匹克运动会网站.http://bbs.jztele.com/uploadimg/2007/04/28112634640.jpg.2008-01-02
［3］［4］ 姜一.中国科技奖励，2007，(4):53-54
［5］ 高志崇.辽宁大学学报，2002，(2):266-271
Chemistry in the Torch of Olympic Games
YAN MenggangSHENG YonggangZHANG Jianfeng
（Institute of Chemical Education , Anhui Normal University, Wuhu，Anhui Province 241000）
Abstract Materials and fuels of torch of previous Olympic Games is introduced and compared in the perspective of chemistry. Moreover, the torch of Beijing Olympic Games and the burning reaction mechanism of its fuel propane is introduced.
Keywordstorch ofOlympic Games，material，fuel，chemical reaction mechanism
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”