نفسر ما هو الاحتراق وكيف يحدث وما هي مراحل التفاعل. أيضا التصنيف والأمثلة.
الاحتراق تفاعل كيميائي يطلق طاقة ضوئية وحرارة.ما هو الاحتراق؟
الاحتراق هو نوع من تفاعل كيميائي طارد للحرارة. يمكن أن تشمل موضوع في الحالة الغازية أو في حالة غير متجانسة (غاز سائل أو غاز صلب). يولد خفيفة ص الحرارة في معظم الحالات ، ويحدث بسرعة كبيرة.
تقليديًا ، يُفهم الاحتراق على أنه عملية أكسدة سرعة بعض عناصر الوقود ، أي تتكون أساسًا من الهيدروجين والكربون وأحيانًا الكبريت. علاوة على ذلك ، يحدث بالضرورة في وجود الأكسجين.
في الواقع ، الاحتراق تفاعلات الأكسدة والاختزال (الأكسدة الاختزالية) التي يمكن أن تحدث بطريقة خاضعة للرقابة ، كما هو الحال في محركات الاحتراق الداخلي ، أو غير المنضبط ، كما هو الحال في الانفجارات. هذه ردود الفعل تنطوي على تبادل الإلكترونات بين ال ذرات من المادة أثناء التفاعل.
في معظم الأحيان ، ينتج عن الاحتراق طاقة حرارية ص خفيفة كما أنها تنتج مواد غازية وصلبة أخرى ، مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2) و بخار الماء، أو المخلفات الصلبة للوقود (المادة المستهلكة في التفاعل) و مؤكسد (المادة التي تعزز التفاعل). تعتمد المواد المتولدة على الطبيعة الكيميائية للكواشف المستخدمة في الاحتراق.
بهذه الطريقة ، على الرغم من وجود حريق دائمًا في الصورة التقليدية للاحتراق ، فمن الممكن ألا يتم توليد النار ، لأنها ليست أكثر من شكل من أشكال بلازما (الغاز المتأين) الناتج عن إطلاق الحرارة من تفاعل كيميائي من الاحتراق ، الذي يتكون يعتمد على الظروف والمتفاعلات لكل تفاعل محدد.
كيف يحدث الاحتراق؟
ينتج عن الاحتراق دائمًا ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والطاقة ومركب آخر.الاحتراق هو نوع من تفاعل الأكسدة والاختزال ، أي تفاعل الأكسدة والاختزال. هذا يعني أن أحد المتفاعلات يتأكسد (يفقد الإلكترونات) ، بينما يتأكسد الآخر (يكتسب إلكترونات).
في حالة الاحتراق ، يحصل العامل المؤكسد (الأكسجين) على الإلكترونات من العامل المختزل (الوقود) ، أو ما هو نفسه ، المؤكسد (الأكسجين) ، يحصل على الإلكترونات من الوقود. يتم إعطاء هذا بشكل عام وفقًا للصيغة التالية:
يمكن أن تختلف مركبات الاحتراق في كل تفاعل احتراق ، اعتمادًا على طبيعتها ، تمامًا كما يمكن أن تختلف مستويات الوقود. طاقة ولدت. لكن يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء بطريقة ما في جميع عمليات الاحتراق.
أنواع الاحتراق
هناك ثلاثة أنواع من الاحتراق:
- الاحتراق الكامل أو التام. هي تلك التفاعلات التي تتأكسد فيها المادة القابلة للاحتراق بالكامل (تستهلك) ويتم إنتاج مركبات مؤكسجة أخرى ، مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2) أو ثاني أكسيد الكبريت (SO2) ، حسب الحالة ، والماء (H2O).
- الاحتراق المتكافئ أو المحايد. هذا هو الاسم الذي يطلق على عمليات الاحتراق الكامل المثالية ، والتي تستخدم فقط الكميات المناسبة من الأكسجين لتفاعلها والتي تحدث بشكل عام فقط في بيئة يتم التحكم فيها من المختبر.
- الاحتراق غير الكامل. هي تلك التفاعلات التي تظهر فيها مركبات غير مؤكسدة تمامًا (وتسمى أيضًا غير محترقة) في غازات الاحتراق. يمكن أن تكون هذه المركبات أول أكسيد الكربون (CO) والهيدروجين وجزيئات الكربون وما إلى ذلك.
تفاعل الاحتراق
تتكون عمليات الاحتراق في الواقع من مجموعة من التفاعلات الكيميائية السريعة والمتزامنة. يمكن تسمية كل من هذه التفاعلات بالمرحلة أو المرحلة. المراحل الأساسية الثلاثة للاحتراق هي:
- رد الفعل المسبق أو المرحلة الأولى. ال الهيدروكربونات الموجودة في المادة القابلة للاحتراق تتحلل وتبدأ تفاعلها مع الأكسجين الموجود في هواء، وتشكيل الجذور (مركبات غير مستقرة جزيئيا). هذا يبدأ سلسلة من ردود الفعل من ظهور واختفاء مركبات كيميائية حيث ، بشكل عام ، تتكون مركبات أكثر من المتحللة.
- الأكسدة أو المرحلة الثانية. في هذه المرحلة ، يتم توليد معظم الطاقة الحرارية للتفاعل. كما يتفاعل الأكسجين مع الجذور من المرحلة السابقة ، وهي عملية الإزاحة عنيفة الإلكترونات. في حالة الانفجارات ، يؤدي عدد كبير من المتطرفين إلى رد فعل هائل وعنيف.
- نهاية التفاعل أو المرحلة الثالثة. يحدث عند اكتمال أكسدة الجذور و الجزيئات المستقرة التي ستكون نواتج الاحتراق.
أمثلة على الاحتراق
بعض الأمثلة البسيطة على الاحتراق في الحياة اليومية هي:
- إضاءة المباراة / المباراة. إنها حالة الاحتراق الأكثر دلالة. عندما يتم كشط رأس الفوسفور (المغطى بالفوسفور والكبريت) على سطح خشن ، يتم تسخينه بواسطة احتكاك ويؤدي إلى احتراق سريع ينتج بدوره شعلة قصيرة.
- إنارة موقد غاز. تعمل المطابخ المنزلية عن طريق حرق الغاز الهيدروكربوني بشكل عام خليط من البروبان (C3H8) والبيوتان (C4H10) ، والتي يسحبها الجهاز من أنبوب أو حاوية. عند ملامسته للهواء وتزويده بشحنة أولية من الطاقة الحرارية (مثل لهب الطيار أو شعلة الفوسفور) ، يبدأ الغاز في التفاعل ؛ ولكن للحفاظ على اللهب مشتعلًا ، يجب توفير الوقود بشكل مستمر.
- أسس قوية و مواد عضوية. أكثر من القواعد قوية (هيدروكسيدات) مثل الصودا الكاوية والبوتاس الكاوية وغيرها الرقم الهيدروجيني شديدة الأساسية ، فإنها تولد تفاعلات أكسدة عنيفة عندما تتلامس مع مواد عضوية. هذا يعني أننا يمكن أن نحترق من خلال ملامسة هذه المواد وحتى نشعل الحرائق معها ، لأن هذه التفاعلات عادة ما تكون شديدة الحرارة.
- محركات الاحتراق الداخلي. توجد هذه الأجهزة في السيارات والقوارب والمركبات الأخرى التي تعمل بها الوقود الحفري مثل الديزل أو البنزين أو الكيروسين. إنها مثال على استخدام الاحتراق المتحكم فيه. في نفوسهم ، يتم استهلاك الهيدروكربونات الموجودة في الوقود وتتولد انفجارات صغيرة تتحول ، داخل نظام المكبس ، إلى حركة، وتنتج أيضًا غازات ملوثة يتم إطلاقها في أجواء.