Горіння і окислення речовин в повітрі »Народна Освіта

Горіння речовин в повітрі

Люди здавна замислювалися над природою горіння речовин. За тисячоліття розвитку науки висувалося безліч гіпотез, які намагалися пояснити, чому одні речовини горять, а інші - ні. Більшість з цих гіпотез сьогодні викликають посмішку, а їх вивчення цікаво хіба що з історичної точки зору.

Вперше сучасну теорію горіння висунув французький хімік А. Лавуазьє. Він встановив, що горіння відбувається за участю повітря, а точніше, одного з його компонентів - кисню. Крім того, Лавуазьє довів, що повітря є не простим речовиною, а сумішшю газів, і визначив його склад.

З усіх газів, які входять до складу повітря, тільки кисень підтримує горіння. Горіння речовин може відбуватися з різною швидкістю в залежності від активності речовини і вмісту кисню в повітрі. Активні речовини, такі як фосфор, метан, магній і інші, згорають дуже швидко (рис. 103). Менш активні речовини, наприклад цукор, згоряють повільніше.

Істотно на активність горіння впливає вміст кисню в повітрі. Якби в повітрі містилося менше 15% кисню, то горіння було б неможливим. А якби вміст кисню перевищувало 30%, то було б дуже складно загасити вогонь. Всі дерева на нашій планеті згоріли б в результаті лісових пожеж, які міг би загасити тільки дуже сильна злива.

Але головне, що при горінні виділяється багато теплоти (енергії), яку можна використовувати для побутових та промислових потреб. Також при горінні виділяється світло, і часто цей процес супроводжується утворенням полум'я.

Видатний французький хімік. З ранніх років виявляв інтерес до фізики і хімії. Тривалий час вивчав горіння речовин, першим встановив, що в процесах горіння і дихання бере участь кисень. Щоб довести склад алмаза, в складчину з друзями купив великий діамант і спалив його, чим довів, що алмази складаються з атомів Карбону (рис. 102). Відкрив закон збереження маси речовин в хімічних реакціях. Довів, що кисень і метали є простими речовинами, а вода - складним. У той час хіміки вважали воду простим речовиною, оскільки не могли її розкласти. Ввів систему присвоєння назв речовин, засновану на їх складі. Дав сучасні назви багатьма елементами.

Взаємодія речовин з киснем може відбуватися повільно, без помітного виділення теплоти. В цьому випадку горіння не спостерігається. Такі процеси називають повільним окисленням. Наприклад, залізо при зберіганні на повітрі повільно перетворюється в рудий порошок іржі, що умовно можна описати рівнянням:

Повільне окислення - це процес повільного взаємодії речовин з киснем без утворення полум'я і великої кількості теплоти.

Повільне окислення відрізняється від горіння відсутністю полум'я і тривалістю перебігу. У повсякденному житті часто зустрічаються обидва процеси. Ми розпалюємо вогнище в лісі, спалюємо природний газ або дрова в печі і спостерігаємо горіння. Процеси повільного окислення не так помітні, але зустрічаються не менш рідко. Всі ми стикалися з тим, що металеві предмети з часом тьмяніють - покриваються шаром оксиду. Якщо залізти в свіжий стіг сіна, то можна відчути тепло і запах речовин, що виділяються при дебатах вологої трави. Через цю теплоти сіно може навіть спалахнути. Дебати і гниття - приклади повільного окислення речовин в природі.

Процеси горіння і повільного окислення можуть переходити один в одного: дрова в прогорілий багатті ще деякий час продовжують тліти, і навпаки, тліюча сірник, кинута в лісі, може стати причиною великої пожежі. На підприємствах просочену мастилом ганчір'я після обтирання верстатів заборонено накопичувати в купах. Усередині такої купи процеси повільного окислення з виділенням теплоти настільки підвищують температуру, що може статися самозаймання. Повільне окислення здатне за певних умов перейти в горіння.

вибух

При деяких умовах горіння може відбуватися так швидко, що речовина вибухає. Зазвичай це відбувається, якщо горюча речовина сильно подрібнене. Наприклад, борошно горючою речовиною назвати складно, але на борошномельних заводах відбувалися вибухи, коли дуже дрібно змолоти борошно, зважена в повітрі, вибухала від невеликої іскри.

Вибухати можуть суміші кисню з деякими газами. Суміш кисню з воднем в співвідношенні 1: 2 називають «гримучий газ». Він вибухає від найменшої іскри з утворенням води (рис. 104):

Вибухати можуть суміші природного газу або вугільного пилу з повітрям. Ось чому необхідно стежити за справністю газових плит і газових трубопроводів, розташованих в закритих приміщеннях. Шахти постійно провітрюються потужними насосами не тільки для того, щоб в них легше дихалося, а й для того, щоб зменшити до безпечних значень зміст рудничного газу (метан), що виділяється з вугільних пластів.

На вентилях і трубопроводах, по яких подається чистий кисень, не повинно бути навіть слідів мастила. Масло, подрібнене в краплі, в потоці кисню стає вибухівкою величезної руйнівної сили.

Звичайні тирса, просочені рідким киснем, стають вибуховою речовиною. Суміші пористих горючих матеріалів з рідким киснем - оксиліквіти - застосовують як вибухівку при прокладанні тунелів, будівництво дамб, при видобутку руди або каменю в кар'єрах.

Умови виникнення та протікання реакції горіння

Розглянемо, від чого залежить протікання реакції горіння. В першу чергу для початку горіння необхідний контакт горючої речовини з киснем.

Якщо в закритому просторі горить якась речовина, то кисень швидко витрачається і горіння припиняється.

Тому для підтримки безперервного горіння в печах і камінах будують витяжні труби (рис. 105). Нагріті продукти згоряння легший за повітря і під-

ються вгору, а на їх місце надходить свіже повітря, забезпечуючи доступ кисню. Чим вище труба, тим сильніше тяга повітря і тим активніше відбувається горіння.

Інтенсивність горіння залежить від вмісту кисню в повітрі. Тому, для того щоб збільшити температуру полум'я, крізь нього продувають повітря або подають чистий кисень (рис. 106). Цим прийомом користуються ковалі, газосварщики, металурги, скловар. Можливо, ви також їм користувалися. Згадайте, щоб розпалити багаття на пікніку, ви нагнітали повітря на зажевріли дрова.

Ще однією умовою горіння є те, що речовина має бути нагрітим до температури займання. Навіть якщо речовина може горіти, але поки його не нагріти, воно не загориться. Наприклад, папір спалахує на повітрі в разі нагрівання до 230 ° С, а бензин потрібно нагріти до 300 ° С. Зазвичай для досягнення температури займання речовина підпалюють. Засмаглі речовина продовжує горіти самостійно, так як в процесі горіння виділяється велика кількість теплоти, завдяки якій поступово нагрівається наступна порція речовини.

Температура займання деяких речовин близька до кімнатної. Такі речовини спалахують на повітрі самостійно, без нагрівання. Це явище називають самозаймання. До самозаймається речовин відноситься білий фосфор, тому його не можна зберігати на повітрі, а тільки під шаром води.

Отже, для загоряння горючих речовин необхідні дві умови: доступ кисню і нагрівання речовини до температури займання. І навпаки, для того щоб загасити палаючий предмет, необхідно або охолодити його, або перекрити до нього доступ кисню.

гасіння полум'я

Часто для гасіння вогню використовують воду. Вона перешкоджає доступу повітря і охолоджує предмет за рахунок випаровування. Але є речовини, які не можна гасити водою. До них відносяться деякі метали (калій, натрій), які самі активно взаємодіють з водою, що може тільки посилити пожежа. Не можна гасити водою і деякі органічні речовини, такі як бензин, гас і ін. Вони легші за воду, тому в разі спроби загасити їх водою вони спливають на поверхню і продовжують горіти, поширюючи полум'я на сусідні ділянки. Також не можна гасити водою пожежа, викликаний несправним електрообладнанням.

Найефективніший спосіб гасіння полум'я, який використовується в хімічних лабораторіях, - це припинення доступу повітря за допомогою піску, піни, вогнегасників або спеціальних азбестових ковдр (рис. 107).

На припинення доступу кисню заснована дія вуглекислотних вогнегасників (рис. 108а, с. 142). При відкритті вентиля стислий під тиском вуглекислий газ надходить в зону горіння і перекриває доступ кисню до пального речовини (сам вуглекислий газ не підтримує горіння). Звичайно ж, вуглекислий газ швидко випаровується, але за цей час речовина встигає охолонути і вже не загоряється знову. У побуті найчастіше використовуються кислотні або порошкові вогнегасники. У кислотних вогнегасниках (рис. 1086, с. 142) вуглекислий газ утворюється в результаті хімічної реакції соди з кислотою, а порошкові вогнегасники розкидають

спеціальний порошок, який, потрапляючи в полум'я, розкладається з утворенням вуглекислого газу.

У домашніх умовах, щоб загасити палаючі предмети або одяг, що загорівся на людину, необхідно накинути ковдру, шубу, килим або покривало і щільно загорнути, щоб припинити доступ повітря.

висновки:

1. Горіння - швидкий процес взаємодії речовини з киснем повітря, що супроводжується виділенням теплоти і утворенням полум'я. Для виникнення горіння необхідні доступ повітря і нагрівання речовини до температури займання.

2. Повільне окислення - це процес повільного взаємодії речовини з киснем. Воно відбувається з поступовим виділенням теплоти і без полум'я. При певних умовах повільне окислення може переходити в горіння і навпаки.

3. Вибух - також реакція окислення. На відміну від горіння, він відбувається дуже швидко, а теплота, що виділяється (енергія) викликає руйнування.

4. Для припинення горіння необхідно, щоб не було хоча б однієї з умов його виникнення. Для цього необхідно або охолодити палаюче речовина, або перекрити доступ повітря.

Контрольні питання

1. Які умови необхідні для виникнення горіння?

2. Що спільного між процесами горіння, дихання і гниття?

Завдання для засвоєння матеріалу

1. Що спільного й відмінного процеси горіння, повільного окислення і вибуху?

2. Дізнайтеся за довідником, які з атмосферних газів легший за повітря; важчий за повітря.

3. Поясніть, що мають на увазі під температурою займання. Як ви вважаєте, від чого вона залежить?

4. прілого листя або сіно на повітрі можуть спалахнути. Поясніть, чому це відбувається.

5. Чому для гасіння палаючих предметів можна використовувати щільне ковдру?

6. Обчисліть, яка маса кисню міститься в одній з кімнат вашої квартири.

7. Як ви вважаєте, чому на повітрі горіння відбувається повільніше, ніж в чистому кисні?

8. Чому тліюче вугілля багаття спалахують яскравим полум'ям, якщо на них сильно подути?

9. Який хімічний процес є основою: а) руйнування деревини в разі тривалого зберігання; б) зменшення міцності одягу з бавовни, льону і шовку з часом; в) саморазогреванія вологого зерна в зерносховищі; г) розігрівання грунту після внесення в неї гною?

10. Чи можна використовувати термін «молекула повітря»? Відповідь обґрунтуйте.

11 *. Як ви вважаєте, які функції азоту, кисню, вуглекислого газу

і водяної пари в атмосфері Землі?

• Газ, який залишається після припинення горіння, Лавуазьє назвав «азот», що означає «неживий».

• За часів Київської Русі пожежа, яка почалася від блискавки, не можна було гасити водою. Такий вогонь вважався божественним, і його гасили молоком.

Це матеріал підручника Хімія 7 клас Григорович