In die proses van verbranding word 'n vlam gevorm, waarvan die struktuur te wyte is aan die reagerende stowwe. Die struktuur daarvan word in streke verdeel, afhangende van temperatuuraanwysers.
Definisie
Vlamme word warm gasse genoem, waarin plasmakomponente of stowwe in 'n soliede verspreide vorm teenwoordig is. Hulle voer transformasies van die fisiese en chemiese tipe uit, gepaardgaande met luminescentie, vrystelling van termiese energie en verhitting.
Die teenwoordigheid van ioniese en radikale deeltjies in 'n gasvormige medium kenmerk sy elektriese geleidingsvermoë en spesiale gedrag in 'n elektromagnetiese veld.
Wat is vlamme
Gewoonlik is dit die naam van die prosesse wat met verbranding geassosieer word. In vergelyking met lug is die gasdigtheid laer, maar hoë temperature laat die gas styg. Dit is hoe vlamme gevorm word, wat lank en kort is. Dikwels is daar 'n gladde oorgang van een vorm na 'n ander.
Vlam: struktuur en struktuur
Om die voorkoms van die beskryfde verskynsel te bepaal, is dit genoeg om 'n gasbrander aan te steek. Die gevolglike nie-ligende vlam kan nie homogeen genoem word nie. Visueel is daar driehoofgebiede. Terloops, die studie van die struktuur van die vlam wys dat verskillende stowwe brand met die vorming van 'n ander tipe fakkel.
Wanneer 'n mengsel van gas en lug brand, word eers 'n kort fakkel gevorm, waarvan die kleur blou en pers skakerings het. Die kern is daarin sigbaar - groen-blou, wat soos 'n keël lyk. Oorweeg hierdie vlam. Sy struktuur is in drie sones verdeel:
- Skei die voorbereidingsarea waarin die mengsel van gas en lug verhit word soos dit die brandergat verlaat.
- Dit word gevolg deur die sone waarin verbranding plaasvind. Sy beslaan die bokant van die keël.
- Wanneer daar 'n gebrek aan lugvloei is, brand die gas nie heeltemal nie. Tweewaardige koolstofoksied- en waterstofreste word vrygestel. Hulle naverbranding vind plaas in die derde area, waar daar suurstoftoegang is.
Kom ons kyk nou na verskillende verbrandingsprosesse afsonderlik.
Kers wat brand
Om 'n kers te brand is soos om 'n vuurhoutjie of aansteker te brand. En die struktuur van 'n kersvlam lyk soos 'n warm gasstroom, wat as gevolg van dryfkragte opgetrek word. Die proses begin met die verhitting van die lont, gevolg deur die verdamping van die paraffien.
Die laagste sone binne en langs die draad word die eerste streek genoem. Dit het 'n effense blou gloed vanweë die groot hoeveelheid brandstof, maar die klein volume van die suurstofmengsel. Hier word die proses van onvolledige verbranding van stowwe uitgevoer met die vrystelling van koolstofmonoksied, wat verder geoksideer word.
Eerste soneomring deur 'n ligte tweede dop, wat die struktuur van die kersvlam kenmerk.’n Groter volume suurstof kom dit binne, wat die voortsetting van die oksidatiewe reaksie met die deelname van brandstofmolekules veroorsaak. Temperatuuraanwysers hier sal hoër wees as in die donker sone, maar onvoldoende vir finale ontbinding. Dit is in die eerste twee areas wat 'n lig effek verskyn wanneer die druppels onverbrande brandstof en steenkool deeltjies sterk verhit word.
Die tweede sone word omring deur 'n subtiele dop met hoë temperatuurwaardes. Baie suurstofmolekules kom dit binne, wat bydra tot die volledige verbranding van brandstofdeeltjies. Nadat die stowwe geoksideer is, word die ligeffek nie in die derde sone waargeneem nie.
Skematiese
Vir duidelikheid bied ons die beeld van 'n brandende kers aan u aandag. Vlampatroon sluit in:
- Eerste of donker area.
- Tweede ligsone.
- Derde deursigtige dop.
Die draad van die kers brand nie, maar slegs die verkooling van die gebuigde punt vind plaas.
Brandende geeslamp
Klein tenks alkohol word dikwels vir chemiese eksperimente gebruik. Hulle word alkohollampe genoem. Die branderpit is geïmpregneer met vloeibare brandstof wat deur die gat gegooi word. Dit word vergemaklik deur kapillêre druk. Wanneer die vrye bokant van die lont bereik word, begin die alkohol verdamp. In die damptoestand word dit aan die brand gesteek en brand teen 'n temperatuur van nie meer as 900 ° C nie.
Die vlam van die spirituslamp het 'n normale vorm, dit is amper kleurloos, met 'n effense tintblou. Sy sones is nie so duidelik sigbaar soos dié van 'n kers nie.
By die alkoholbrander, vernoem na die wetenskaplike Bartel, is die begin van die vuur bo die gloeirooster van die brander geleë. Hierdie verdieping van die vlam lei tot 'n afname in die binneste donker keël, en die middelste gedeelte kom uit die gat, wat as die warmste beskou word.
Kleurkenmerk
Emissies van verskillende vlamkleure, veroorsaak deur elektroniese oorgange. Hulle word ook termies genoem. Dus, as gevolg van die verbranding van die koolwaterstofkomponent in die lug, is die blou vlam te wyte aan die vrystelling van die H-C-verbinding. En wanneer C-C-deeltjies vrygestel word, word die fakkel oranjerooi.
Dit is moeilik om die struktuur van die vlam te sien, waarvan die chemie verbindings van water, koolstofdioksied en koolstofmonoksied, die OH-binding, insluit. Sy tonge is feitlik kleurloos, aangesien bogenoemde deeltjies ultraviolet en infrarooi straling uitstraal wanneer dit verbrand word.
Die kleur van die vlam is onderling verbind met temperatuur-aanwysers, met die teenwoordigheid van ioniese deeltjies daarin, wat tot 'n sekere emissie of optiese spektrum behoort. Dus, die verbranding van sommige elemente lei tot 'n verandering in die kleur van die vuur in die brander. Verskille in die kleur van die fakkel word geassosieer met die rangskikking van elemente in verskillende groepe van die periodieke stelsel.
Vuur vir die teenwoordigheid van straling wat verband hou met die sigbare spektrum, bestudeer die spektroskoop. Terselfdertyd is gevind dat eenvoudige stowwe uit die algemene subgroep ook 'n soortgelyke kleur van die vlam het. Vir duidelikheid word natriumverbranding as toets hiervoor gebruikmetaal. Wanneer dit in die vlam gebring word, word die tonge heldergeel. Op grond van die kleureienskappe word die natriumlyn in die emissiespektrum geïsoleer.
Alkali metale word gekenmerk deur die eienskap van vinnige opwekking van ligstraling van atoomdeeltjies. Wanneer laagvlugtige verbindings van sulke elemente in die vuur van 'n Bunsenbrander ingebring word, word dit gekleur.
Spektroskopiese ondersoek toon kenmerkende lyne in die area wat vir die menslike oog sigbaar is. Die spoed van opwekking van ligstraling en die eenvoudige spektrale struktuur is nou verwant aan die hoë elektropositiewe eienskap van hierdie metale.
Kenmerk
Vlamklassifikasie is gebaseer op die volgende kenmerke:
- totale toestand van brandende verbindings. Hulle kom in gasvormige, aërodispergeerde, vaste en vloeibare vorms voor;
- 'n tipe bestraling wat kleurloos, lig en gekleurd kan wees;
- verspreidingspoed. Daar is vinnige en stadige verspreiding;
- vlamhoogte. Die struktuur kan kort of lank wees;
- karakter van beweging van reagerende mengsels. Ken pulserende, laminêre, turbulente beweging toe;
- visuele persepsie. Stowwe brand met 'n rokerige, gekleurde of deursigtige vlam;
- temperatuuraanwyser. Die vlam kan lae temperatuur, koud en hoë temperatuur wees.
- toestand van die fasebrandstof - oksideermiddel.
Ontsteking vind plaas as gevolg van diffusie of voorafmenging van aktiewe bestanddele.
oksidasie- en reduksiestreek
Die oksidasieproses vind plaas in 'n onopvallende sone. Sy is die warmste en is bo geleë. Daarin ondergaan die brandstofdeeltjies volledige verbranding. En die teenwoordigheid van suurstofoormaat en brandstoftekort lei tot 'n intensiewe oksidasieproses. Hierdie kenmerk moet gebruik word wanneer voorwerpe oor die brander verhit word. Daarom word die stof in die boonste deel van die vlam gedompel. Sulke verbranding verloop baie vinniger.
Reduksiereaksies vind plaas in die sentrale en onderste dele van die vlam. Dit bevat 'n groot voorraad brandbare stowwe en 'n klein hoeveelheid O2 molekules wat verbranding uitvoer. Wanneer suurstofbevattende verbindings in hierdie gebiede ingebring word, word die O-element geklief.
Die ystersulfaat splitsingsproses word gebruik as 'n voorbeeld van 'n verminderende vlam. Wanneer FeSO4 in die sentrale deel van die brandervlam kom, word dit eers warm en ontbind dan in ysteroksied, anhidried en swaeldioksied. In hierdie reaksie word die reduksie van S met 'n lading van +6 na +4 waargeneem.
Sweisvlam
Hierdie tipe vuur word gevorm as gevolg van die verbranding van 'n mengsel van gas of vloeistofdamp met suurstof in skoon lug.
'n Voorbeeld is die vorming van 'n oksi-asetileenvlam. Dit beklemtoon:
- kernsone;
- medium herstelgebied;
- flare eindsone.
So baie brandgas-suurstofmengsels. Verskille in die verhouding van asetileen en oksideermiddel lei tot 'n ander tipe vlam. Dit kan normaal, karboniserende (asetileen) en oksiderende struktuur wees.
Teoreties kan die proses van onvolledige verbranding van asetileen in suiwer suurstof gekenmerk word deur die volgende vergelyking: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (die reaksie vereis een mol O2).
Die resulterende molekulêre waterstof en koolstofmonoksied reageer met lugsuurstof. Die eindprodukte is water en vierwaardige koolstofmonoksied. Die vergelyking lyk soos volg: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Hierdie reaksie vereis 1,5 mol suurstof. Wanneer O2 opgesom word, blyk dit dat 2,5 mol op 1 mol HCCH bestee word. En aangesien dit in die praktyk moeilik is om perfek suurstof te vind (dit het dikwels 'n effense besoedeling met onsuiwerhede), sal die verhouding van O2 tot HCCH 1,10 tot 1,20 wees.
Wanneer die verhouding van suurstof tot asetileen minder as 1,10 is, ontstaan 'n karboniserende vlam. Sy struktuur het 'n vergrote kern, sy buitelyne word vaag. Roet word uit so 'n vuur vrygestel, weens die gebrek aan suurstofmolekules.
As die verhouding van gasse groter as 1, 20 is, word 'n oksiderende vlam met 'n oormaat suurstof verkry. Sy oortollige molekules vernietig ysteratome en ander komponente van die staalbrander. In so 'n vlam word die kerndeel kort en spits.
Temperatuurlesings
Elke kers of brander-vuursone hethul waardes as gevolg van die toevoer van suurstofmolekules. Die temperatuur van 'n oop vlam in sy verskillende dele wissel van 300 °C tot 1600 °C.
'n Voorbeeld is 'n diffusie- en laminêre vlam, wat deur drie skulpe gevorm word. Sy keël bestaan uit 'n donker area met 'n temperatuur van tot 360 ° C en 'n gebrek aan 'n oksideermiddel. Bo dit is 'n gloedsone. Sy temperatuuraanwyser wissel van 550 tot 850 ° C, wat bydra tot die ontbinding van die termiese brandbare mengsel en die verbranding daarvan.
Die buitenste area is skaars sigbaar. Daarin bereik die vlamtemperatuur 1560 ° C, wat te danke is aan die natuurlike eienskappe van brandstofmolekules en die spoed van binnedringing van die oksideermiddel. Dit is waar die brand die sterkste is.
Stowwe ontbrand onder verskillende temperatuurtoestande. So, metaalmagnesium brand slegs by 2210 °C. Vir baie vaste stowwe is die vlamtemperatuur ongeveer 350°C. Vuurhoutjies en keroseen kan by 800°C vlam, terwyl hout van 850°C tot 950°C kan vlam.
'n Sigaret brand met 'n vlam waarvan die temperatuur wissel van 690 tot 790 °C, en in 'n propaan-butaanmengsel van 790 °C tot 1960 °C. Petrol ontbrand by 1350°C. Die vlam van brandende alkohol het 'n temperatuur van nie meer as 900 ° C nie.
