Εξηγούμε τι είναι η καύση, πώς συμβαίνει και ποια είναι τα στάδια της αντίδρασης. Επίσης, ταξινόμηση και παραδείγματα.
Η καύση είναι μια χημική αντίδραση που απελευθερώνει φως και θερμική ενέργεια.Τι είναι η καύση;
Η καύση είναι ένα είδος εξώθερμη χημική αντίδραση. Μπορεί να εμπλέκεται ύλη σε αέρια κατάσταση ή σε ετερογενή κατάσταση (υγρό-αέριο ή στερεό-αέριο). Παράγω φως Υ θερμότητα στις περισσότερες περιπτώσεις, και εμφανίζεται αρκετά γρήγορα.
Παραδοσιακά, η καύση νοείται ως διαδικασία της οξείδωση ταχύτητα ορισμένων στοιχείων καυσίμου, δηλαδή που αποτελούνται κυρίως από υδρογόνο, άνθρακα και μερικές φορές θείο. Επιπλέον, λαμβάνει χώρα απαραίτητα παρουσία οξυγόνου.
Στην πραγματικότητα, οι καύσεις είναι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής (αναγωγή-οξείδωση) που μπορεί να συμβεί τόσο με ελεγχόμενο τρόπο, όπως σε κινητήρες εσωτερικής καύσης, όσο και ανεξέλεγκτα, όπως σε εκρήξεις. Αυτές οι αντιδράσεις περιλαμβάνουν ανταλλαγή ηλεκτρόνια ανάμεσα σε άτομα της ύλης κατά την αντίδραση.
Τις περισσότερες φορές, οι καύσεις δημιουργούνται θερμική ενέργεια Υ φως και παράγουν επίσης άλλες αέριες και στερεές ουσίες, όπως διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και υδρατμός, ή τα στερεά υπολείμματα του καυσίμου (η ουσία που καταναλώνεται στην αντίδραση) και του οξειδωτής (η ουσία που προωθεί την αντίδραση). Οι ουσίες που παράγονται εξαρτώνται από τη χημική φύση των αντιδραστηρίων που εμπλέκονται στην καύση.
Με αυτόν τον τρόπο, αν και στην παραδοσιακή εικόνα της καύσης εμπλέκεται πάντα φωτιά, είναι πιθανό να μην παράγεται φωτιά, αφού δεν είναι τίποτα άλλο από μια μορφή πλάσμα αίματος (ιονισμένο αέριο) προϊόν της απελευθέρωσης θερμότητας από το χημική αντίδραση της καύσης, η οποία να σχηματιστεί εξαρτάται από τις συνθήκες και τα αντιδρώντα κάθε συγκεκριμένης αντίδρασης.
Πώς γίνεται η καύση;
Η καύση έχει πάντα ως αποτέλεσμα CO2, υδρατμούς, ενέργεια και άλλη ένωση.Η καύση είναι ένας τύπος αντίδρασης οξειδοαναγωγής, δηλαδή αντίδραση αναγωγής-οξείδωσης. Αυτό σημαίνει ότι σε αυτά το ένα αντιδρών οξειδώνεται (χάνει ηλεκτρόνια), ενώ το άλλο ανάγεται (κερδίζει ηλεκτρόνια).
Στην περίπτωση της καύσης, ο οξειδωτικός παράγοντας (οξυγόνο) λαμβάνει ηλεκτρόνια από τον αναγωγικό παράγοντα (καύσιμο), ή το ίδιο, το οξειδωτικό (οξυγόνο), λαμβάνει ηλεκτρόνια από το καύσιμο. Αυτό δίνεται γενικά σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:
Οι ενώσεις καύσης μπορεί να διαφέρουν σε κάθε αντίδραση καύσης, ανάλογα με τη φύση τους, όπως και τα επίπεδα του καυσίμου μπορεί να ποικίλλουν. Ενέργεια δημιουργούνται. Όμως το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό παράγονται με κάποιο τρόπο σε όλες τις καύσεις.
Τύποι καύσης
Υπάρχουν τρεις τύποι καύσης:
- Πλήρεις ή τέλειες καύσεις. Είναι εκείνες οι αντιδράσεις κατά τις οποίες το καύσιμο υλικό οξειδώνεται πλήρως (καταναλώνεται) και παράγονται άλλες οξυγονωμένες ενώσεις, όπως διοξείδιο του άνθρακα (CO2) ή διοξείδιο του θείου (SO2), ανάλογα με την περίπτωση, και νερό (H2O).
- Στοιχειομετρικές ή ουδέτερες καύσεις. Αυτό είναι το όνομα που δίνεται στις ιδανικές πλήρεις καύσεις, οι οποίες χρησιμοποιούν ακριβώς τις σωστές ποσότητες οξυγόνου για την αντίδρασή τους και οι οποίες γενικά συμβαίνουν μόνο στις περιβάλλον ελέγχεται από εργαστήριο.
- Ατελείς καύσεις. Είναι εκείνες οι αντιδράσεις κατά τις οποίες ενώσεις που δεν είναι πλήρως οξειδωμένες (ονομάζονται επίσης άκαυστες) εμφανίζονται στα αέρια της καύσης. Τέτοιες ενώσεις μπορεί να είναι το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), το υδρογόνο, τα σωματίδια άνθρακα και ούτω καθεξής.
Αντίδραση καύσης
Οι διαδικασίες καύσης στην πραγματικότητα περιλαμβάνουν ένα σύνολο γρήγορων και ταυτόχρονων χημικών αντιδράσεων. Κάθε μία από αυτές τις αντιδράσεις μπορεί να ονομαστεί στάδιο ή φάση. Τα τρία βασικά στάδια της καύσης είναι:
- Προ-αντίδραση ή πρώτο στάδιο. ο υδρογονάνθρακες που υπάρχουν στο καύσιμο υλικό αποσυντίθενται και αρχίζουν την αντίδρασή τους με το οξυγόνο στο αέρας, σχηματίζοντας ρίζες (μοριακά ασταθείς ενώσεις). Αυτό ξεκινά μια αλυσιδωτή αντίδραση εμφάνισης και εξαφάνισης χημικές ενώσεις όπου γενικά σχηματίζονται περισσότερες ενώσεις παρά αποσυντίθενται.
- Οξείδωση ή δεύτερο στάδιο. Σε αυτό το στάδιο, παράγεται το μεγαλύτερο μέρος της θερμικής ενέργειας της αντίδρασης. Καθώς το οξυγόνο αντιδρά με τις ρίζες από το προηγούμενο στάδιο, μια διαδικασία του μετατόπιση βίαιος του ηλεκτρόνια. Στην περίπτωση των εκρήξεων, ένας μεγάλος αριθμός ριζοσπαστών οδηγεί σε μαζική και βίαιη αντίδραση.
- Τέλος αντίδρασης ή τρίτο στάδιο. Συμβαίνει όταν ολοκληρωθεί η οξείδωση των ριζών και η μόρια σταθερό που θα είναι τα προϊόντα της καύσης.
Παραδείγματα καύσης
Μερικά απλά παραδείγματα καύσης στην καθημερινή ζωή είναι:
- Το άναμμα ενός σπίρτου / σπίρτου. Είναι η πιο εμβληματική περίπτωση καύσης. Όταν η κεφαλή φωσφόρου (καλυμμένη με φώσφορο και θείο) ξύνεται σε μια τραχιά επιφάνεια, θερμαίνεται από τριβή και πυροδοτεί μια γρήγορη καύση, η οποία με τη σειρά της παράγει μια σύντομη φλόγα.
- Το άναμμα μιας κουζίνας υγραερίου. Οι οικιακές κουζίνες λειτουργούν με την καύση ενός αερίου υδρογονάνθρακα, γενικά μίγμα προπανίου (C3H8) και βουτανίου (C4H10), τα οποία η συσκευή αντλεί από έναν σωλήνα ή ένα δοχείο. Σε επαφή με τον αέρα και εφοδιασμένο με μια αρχική φόρτιση θερμικής ενέργειας (όπως η φλόγα του πιλότου ή αυτή ενός φωσφόρου), το αέριο ξεκινά την αντίδρασή του. αλλά για να διατηρηθεί η φλόγα αναμμένη, πρέπει να τροφοδοτείται συνεχώς καύσιμο.
- Γερά θεμέλια και οργανικό υλικό. Τα περισσότερα από τα βάσεις ισχυρά (υδροξείδια) όπως καυστική σόδα, καυστική ποτάσα και άλλα pH ακραία βασικά, δημιουργούν βίαιες αντιδράσεις οξείδωσης όταν έρχονται σε επαφή με το οργανικό υλικό. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να καούμε από την επαφή με αυτές τις ουσίες και ακόμη και να πυροδοτήσουμε με αυτές, αφού αυτές οι αντιδράσεις είναι συνήθως πολύ εξώθερμες.
- ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ. Αυτές οι συσκευές υπάρχουν σε αυτοκίνητα, βάρκες και άλλα οχήματα που λειτουργούν με ορυκτά καύσιμα όπως ντίζελ, βενζίνη ή κηροζίνη. Αποτελούν παράδειγμα χρήσης ελεγχόμενης καύσης. Σε αυτά καταναλώνονται οι υδρογονάνθρακες του καυσίμου και δημιουργούνται μικρές εκρήξεις που μέσα στο σύστημα του εμβόλου μετατρέπονται σε κίνηση, παράγοντας επίσης ρυπογόνα αέρια, τα οποία απελευθερώνονται στο ατμόσφαιρα.