Обясняваме какво е горене, как протича и какви са етапите на реакцията. Също така, класификация и примери.
Горенето е химическа реакция, която освобождава светлинна и топлинна енергия.Какво е горене?
Горенето е вид екзотермична химична реакция. Може да включва материя в газообразно състояние или в хетерогенно състояние (течност-газ или твърдо-газ). Генерирайте светлина Й топлина в повечето случаи и се случва значително бързо.
Традиционно горенето се разбира като процес на окисляване скорост на определени горивни елементи, тоест съставени главно от водород, въглерод и понякога сяра. Освен това, то задължително се извършва в присъствието на кислород.
Всъщност изгарянията са редокс реакции (редукционно-окисляване), което може да се случи както по контролиран начин, като например при двигатели с вътрешно горене, така и неконтролирано, като например при експлозии. Тези реакции включват обмен на електрони между атоми на материята по време на реакцията.
През повечето време се генерират изгаряния Термална енергия Й светлина и те също така произвеждат други газообразни и твърди вещества, като въглероден диоксид (CO2) и водна пара, или твърдите остатъци от горивото (вещество, изразходвано в реакцията) и на окислител (вещество, което насърчава реакцията). Генерираните вещества зависят от химическата природа на реагентите, участващи в горенето.
По този начин, въпреки че в традиционния образ на горенето винаги има включен огън, възможно е огънят да не се генерира, тъй като не е нищо повече от форма на плазма (йонизиран газ) продукт на отделянето на топлина от химическа реакция на изгаряне, което да се образува зависи от условията и реагентите на всяка конкретна реакция.
Как става горенето?
Изгарянето винаги води до CO2, водна пара, енергия и друго съединение.Горенето е вид окислително-редукционна реакция, тоест редукционно-окислителна реакция. Това означава, че в тях единият реагент се окислява (губи електрони), докато другият се редуцира (получава електрони).
В случай на горене, окислителят (кислородът) получава електрони от редуциращия агент (гориво), или каквото е същото, окислителят (кислород), получава електрони от горивото. Това обикновено се дава по следната формула:
Горивните съединения могат да варират във всяка реакция на горене, в зависимост от тяхното естество, точно както нивата на горивото могат да варират. Енергия генерирани. Но въглеродният диоксид и водата се произвеждат по някакъв начин при всяко изгаряне.
Видове горене
Има три вида горене:
- Пълни или перфектни изгаряния. Те са онези реакции, при които горимият материал се окислява напълно (консумира) и се получават други кислородни съединения, като въглероден диоксид (CO2) или серен диоксид (SO2), в зависимост от случая, и вода (H2O).
- Стехиометрични или неутрални изгаряния. Това е името, дадено на идеалните пълни изгаряния, които използват точно точните количества кислород за своята реакция и които обикновено се случват само в заобикаляща среда контролирани от лаборатория.
- Непълни изгаряния. Те са онези реакции, при които в горивните газове се появяват съединения, които не са напълно окислени (наричани още неизгорели). Такива съединения могат да бъдат въглероден оксид (CO), водород, въглеродни частици и т.н.
Реакция на горене
Процесите на горене всъщност включват набор от бързи и едновременни химични реакции. Всяка от тези реакции може да се нарече етап или фаза. Трите основни етапа на горене са:
- Предварителна реакция или първи етап. В въглеводороди присъстващите в горимия материал се разлагат и започват реакцията си с кислорода в въздух, образуващи радикали (молекулярно нестабилни съединения). Това започва верижна реакция на поява и изчезване на химични съединения където като цяло се образуват повече съединения, отколкото се разлагат.
- Окисление или втори етап. На този етап се генерира по-голямата част от топлинната енергия на реакцията. Тъй като кислородът реагира с радикалите от предишния етап, процес на изместване насилствено на електрони. В случай на експлозии големият брой радикали води до масивна и бурна реакция.
- Край на реакцията или трети етап. Това се случва, когато окислението на радикалите приключи и молекули стабилни, които ще бъдат продуктите на горенето.
Примери за горене
Горенето се случва в двигателите, които освобождават енергия за движение.Някои прости примери за изгаряне в ежедневието са:
- Запалването на кибрит/кибрит. Това е най-емблематичният случай на горене. Когато фосфорната глава (покрита с фосфор и сяра) се изстърже върху грапава повърхност, тя се нагрява от триене и предизвиква бързо горене, което от своя страна произвежда кратък пламък.
- Осветлението на газова печка. Домашните кухни работят като цяло чрез изгаряне на въглеводороден газ смес от пропан (C3H8) и бутан (C4H10), които уредът изтегля от тръба или контейнер. Поставен в контакт с въздуха и снабден с първоначален заряд от топлинна енергия (като пламък на пилот или този на фосфор), газът започва своята реакция; но за да поддържа пламъка да гори, горивото трябва да се подава непрекъснато.
- Силни основи и органичен материал. Повечето от бази силни (хидроксиди) като сода каустик, поташ каустик и други рН изключително основни, те генерират бурни реакции на окисление, когато влязат в контакт с органичен материал. Това означава, че можем да се изгорим при контакт с тези вещества и дори да запалим пожари с тях, тъй като тези реакции обикновено са много екзотермични.
- Двигатели с вътрешно горене. Тези устройства присъстват в автомобили, лодки и други превозни средства, които работят с изкопаеми горива като дизел, бензин или керосин. Те са пример за използването на контролирано горене. В тях въглеводородите в горивото се изразходват и се генерират малки експлозии, които в рамките на буталната система се трансформират в движение, също така произвежда замърсяващи газове, които се отделят в атмосфера.