في تجربة الولي، يتم حرق قطعة من الخشب أو الفحم في فرن محكم. يتم تجميع الدخان الناتج في أنبوب زجاجي، حيث يتم تكثيفه إلى قطرات صغيرة. يتم جمع هذه القطرات في قارورة، حيث يتم تحليلها كيميائيًا.
يمكن تقسيم تجربة الولي إلى ثلاثة مسارات رئيسية:
مسار 1: احتراق الكربون
عندما يحترق الكربون، فإنه يتفاعل مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكربون.
C + O2 → CO2
ينتج عن هذا التفاعل حرارة، والتي يتم استخدامها لتسخين الفرن.
مسار 2: احتراق الهيدروجين
يتكون الخشب والفحم من الكربون والهيدروجين. عندما يحترق الهيدروجين، فإنه يتفاعل مع الأكسجين لتكوين الماء.
2H2 + O2 → 2H2O
ينتج عن هذا التفاعل أيضًا حرارة، والتي يتم استخدامها لتسخين الفرن.
مسار 3: احتراق المركبات العضوية الأخرى
يحتوي الخشب والفحم أيضًا على مركبات عضوية أخرى، مثل الأحماض العضوية والمركبات العطرية. عندما تحترق هذه المركبات، فإنها تتفاعل مع الأكسجين لتكوين مجموعة متنوعة من المركبات، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون والماء وأول أكسيد الكربون والسموم الأخرى.
CnH2nO2 + O2 → (CO2 + H2O) + (CO + NO2 + SO2 + ...)
ينتج عن هذا التفاعل أيضًا حرارة، والتي يتم استخدامها لتسخين الفرن.
يمكن تحديد مسار احتراق المادة المراد تحليلها من خلال تحليل المركبات الموجودة في قطرات الدخان المكثف. على سبيل المثال، إذا كانت قطرات الدخان تحتوي على كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون والماء، فهذا يعني أن المادة احترقت بالكامل. إذا كانت قطرات الدخان تحتوي على كميات كبيرة من أول أكسيد الكربون أو المركبات السامة الأخرى، فهذا يعني أن المادة احترقت جزئيًا.
تستخدم تجربة الولي في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك:
- تحليل التركيب الكيميائي للمادة
- تحديد جودة الوقود
- قياس محتوى الكربون في المواد
- دراسة تكوين الدخان
في اللغة العربية، يُطلق على مسرى احتراق الكربون اسم "مسار الظل"، ويُطلق على مسرى احتراق الهيدروجين اسم "مسار الماء"، ويُطلق على مسرى احتراق المركبات العضوية الأخرى اسم "مسار الدخان".