Pojasnimo, kaj je izgorevanje, kako poteka in katere so faze reakcije. Tudi klasifikacija in primeri.
Zgorevanje je kemična reakcija, ki sprošča svetlobno in toplotno energijo.Kaj je izgorevanje?
Zgorevanje je vrsta eksotermna kemična reakcija. Lahko vključuje zadeva v plinasto stanje ali v heterogenem stanju (tekočina-plin ali trdna-plin). Ustvari svetloba Y toplote v večini primerov in se zgodi precej hitro.
Tradicionalno se zgorevanje razume kot proces oksidacija hitrost določenih gorivnih elementov, to je sestavljena predvsem iz vodika, ogljika in včasih žvepla. Poleg tega nujno poteka v prisotnosti kisika.
Pravzaprav so izgorevanja redoks reakcije (redukcija-oksidacija), ki se lahko pojavi tako nadzorovano, na primer pri motorjih z notranjim zgorevanjem, kot nenadzorovano, na primer pri eksplozijah. Te reakcije vključujejo izmenjavo elektronov med atomi snovi med reakcijo.
Večino časa nastanejo izgorevanja termalna energija Y svetloba proizvajajo pa tudi druge plinaste in trdne snovi, kot je ogljikov dioksid (CO2) in vodna paraali trdni ostanki goriva (snov, porabljena v reakciji) in oksidant (snov, ki pospešuje reakcijo). Ustvarjene snovi so odvisne od kemične narave reagentov, ki sodelujejo pri zgorevanju.
Na ta način, čeprav je v tradicionalni podobi zgorevanja vedno vključen ogenj, je možno, da ogenj ne nastane, saj ni nič drugega kot oblika plazma (ionizirani plin) produkt sproščanja toplote iz kemijska reakcija zgorevanja, ki nastane odvisno od pogojev in reaktantov vsake specifične reakcije.
Kako poteka zgorevanje?
Zgorevanje vedno povzroči CO2, vodno paro, energijo in drugo spojino.Zgorevanje je vrsta redoks reakcije, torej redukcijsko-oksidacijske reakcije. To pomeni, da se v njih en reaktant oksidira (izgubi elektrone), drugi pa se reducira (pridobi elektrone).
V primeru zgorevanja oksidant (kisik) pridobi elektrone iz reducirnega sredstva (goriva), oziroma kar je enako, oksidant (kisik), pridobi elektrone iz goriva. To je na splošno podano po naslednji formuli:
Zgorevalne spojine se lahko razlikujejo v vsaki reakciji zgorevanja, odvisno od njihove narave, tako kot se lahko razlikujejo ravni goriva. Energija ustvarjeno. Toda ogljikov dioksid in voda na nek način nastajata pri vseh zgorevanju.
Vrste zgorevanja
Obstajajo tri vrste zgorevanja:
- Popolno ali popolno zgorevanje. To so reakcije, pri katerih se gorljivi material popolnoma oksidira (porabi) in nastanejo druge oksigenirane spojine, kot so ogljikov dioksid (CO2) ali žveplov dioksid (SO2), odvisno od primera, in voda (H2O).
- Stehiometrično ali nevtralno zgorevanje. Tako se imenujejo idealna popolna zgorevanja, ki za svojo reakcijo uporabljajo ravno prave količine kisika in ki se običajno pojavljajo samo v okolje nadzorovano iz laboratorija.
- Nepopolno zgorevanje. So tiste reakcije, pri katerih se v izgorevalnih plinih pojavijo spojine, ki niso popolnoma oksidirane (imenovane tudi neizgorele). Takšne spojine so lahko ogljikov monoksid (CO), vodik, ogljikovi delci itd.
Reakcija zgorevanja
Proces zgorevanja dejansko obsega niz hitrih in sočasnih kemičnih reakcij. Vsako od teh reakcij lahko imenujemo faza ali faza. Tri osnovne stopnje zgorevanja so:
- Predreakcija ali prva faza. The ogljikovodiki prisotni v gorljivem materialu, se razgradijo in začnejo svojo reakcijo s kisikom v zrak, ki tvorijo radikale (molekularno nestabilne spojine). S tem se začne verižna reakcija pojava in izginotja kemične spojine kjer na splošno nastane več spojin kot jih razgradi.
- Oksidacija ali druga stopnja. Na tej stopnji se ustvari večina toplotne energije reakcije. Ko kisik reagira z radikali iz prejšnje faze, se začne proces premik nasilno od elektronov. V primeru eksplozij veliko število radikalov vodi v množično in burno reakcijo.
- Konec reakcije ali tretja faza. Pojavi se, ko je oksidacija radikalov končana in molekule stabilen, da bodo produkti zgorevanja.
Primeri zgorevanja
Nekaj preprostih primerov zgorevanja v vsakdanjem življenju je:
- Osvetlitev vžigalice / vžigalice. To je najbolj simboličen primer zgorevanja. Ko se fosforjeva glava (pokrita s fosforjem in žveplom) strga ob hrapavo površino, jo segreje trenje in sproži hitro zgorevanje, kar posledično povzroči kratek plamen.
- Osvetlitev plinskega štedilnika. Domače kuhinje na splošno delujejo s sežiganjem ogljikovodikovega plina mešanica propana (C3H8) in butana (C4H10), ki ju naprava črpa iz cevi ali posode. Postavljen v stik z zrakom in opremljen z začetnim nabojem toplotne energije (kot je pilotski plamen ali plamen fosforja), plin začne svojo reakcijo; toda da bi plamen gorel, je treba gorivo neprekinjeno dovajati.
- Močne temelje in organski material. Večino od podlage močni (hidroksidi), kot so kavstična soda, kavstična pepelika in drugo pH ekstremno bazični, povzročajo burne oksidacijske reakcije, ko pridejo v stik z organski material. To pomeni, da se ob stiku s temi snovmi lahko opečemo in z njimi celo zanetimo požar, saj so te reakcije običajno zelo eksotermne.
- Motorji z notranjim zgorevanjem. Te naprave so prisotne v avtomobilih, čolnih in drugih vozilih, s katerimi delujejo fosilna goriva kot so dizel, bencin ali kerozin. So primer uporabe nadzorovanega zgorevanja. V njih se porabljajo ogljikovodiki v gorivu in nastajajo majhne eksplozije, ki se znotraj batnega sistema pretvorijo v premikanje, ki proizvaja tudi onesnaževalne pline, ki se sproščajo v vzdušje.