U procesu sagorevanja nastaje plamen čija je struktura posledica reagujućih supstanci. Njegova struktura je podijeljena na regije u zavisnosti od temperaturnih indikatora.
Definicija
Plamen se naziva vrućim gasovima, u kojima su komponente ili supstance plazme prisutne u čvrstom dispergovanom obliku. Oni vrše transformacije fizičkog i hemijskog tipa, praćene luminiscencijom, oslobađanjem toplotne energije i zagrevanjem.
Prisustvo jonskih i radikalnih čestica u gasovitom mediju karakteriše njegovu električnu provodljivost i posebno ponašanje u elektromagnetnom polju.
Šta je plamen
Obično je ovo naziv procesa povezanih sa sagorevanjem. U poređenju sa vazduhom, gustina gasa je manja, ali visoke temperature izazivaju porast gasa. Tako nastaju plamenovi, dugi i kratki. Često postoji glatki prijelaz iz jednog oblika u drugi.
Plamen: struktura i struktura
Za utvrđivanje izgleda opisanog fenomena dovoljno je upaliti plinski gorionik. Nastali nesvjetleći plamen ne može se nazvati homogenim. Vizuelno, postoje triglavna područja. Inače, proučavanje strukture plamena pokazuje da različite supstance gore sa formiranjem različite vrste baklje.
Kada gori mješavina plina i zraka, prvo se formira kratka baklja, čija boja ima plave i ljubičaste nijanse. U njemu je vidljiva jezgra - zeleno-plava, nalik na konus. Razmotrite ovaj plamen. Njegova struktura je podijeljena u tri zone:
- Odvojite pripremnu oblast u kojoj se mešavina gasa i vazduha zagreva pri izlasku iz otvora za gorionik.
- Slijedi zona u kojoj se događa sagorijevanje. Ona zauzima vrh stošca.
- Kada postoji nedostatak protoka vazduha, gas ne sagoreva u potpunosti. Oslobađaju se dvovalentni ugljen oksid i ostaci vodika. Njihovo naknadno sagorevanje se odvija u trećoj oblasti, gde postoji pristup kiseoniku.
Sada razmotrimo različite procese sagorevanja odvojeno.
Sveće gore
Paljenje svijeće je kao paljenje šibice ili upaljača. A struktura plamena svijeće podsjeća na mlaz vrućeg plina, koji se povlači prema gore zbog uzgonskih sila. Proces počinje zagrijavanjem fitilja, nakon čega slijedi isparavanje parafina.
Najniža zona unutar i uz nit se zove prva regija. Ima blagi plavi sjaj zbog velike količine goriva, ali male količine smjese kisika. Ovdje se odvija proces nepotpunog sagorijevanja tvari uz oslobađanje ugljičnog monoksida, koji se dalje oksidira.
Prva zonaokružena svjetlećom drugom školjkom, koja karakterizira strukturu plamena svijeće. U njega ulazi veći volumen kisika, što uzrokuje nastavak oksidativne reakcije uz sudjelovanje molekula goriva. Pokazatelji temperature ovdje će biti viši nego u tamnoj zoni, ali nedovoljni za konačno raspadanje. Upravo u prva dva područja se javlja svjetlosni efekat kada se kapljice nesagorelog goriva i čestice uglja snažno zagriju.
Druga zona je okružena suptilnom ljuskom sa visokim temperaturnim vrijednostima. U njega ulaze mnoge molekule kiseonika, što doprinosi potpunom sagorevanju čestica goriva. Nakon oksidacije tvari, svjetlosni efekat se ne opaža u trećoj zoni.
Šematski
Radi jasnoće, predstavljamo vašoj pažnji sliku upaljene svijeće. Uzorak plamena uključuje:
- Prvo ili tamno područje.
- Druga svjetlosna zona.
- Treća prozirna školjka.
Konac svijeće ne gori, već dolazi samo do ugljenisanja savijenog kraja.
Svjetiljka koja gori
Mali rezervoari alkohola se često koriste za hemijske eksperimente. Zovu se alkoholne lampe. Fitilj plamenika je impregniran tečnim gorivom koje se sipa kroz otvor. Ovo je olakšano kapilarnim pritiskom. Kada dođe do slobodnog vrha fitilja, alkohol počinje da isparava. U stanju pare se zapali i gori na temperaturi ne većoj od 900°C.
Plamen lampe je normalnog oblika, skoro je bezbojan, sa blagom nijansomplava. Njegove zone nisu tako jasno vidljive kao one kod svijeće.
Kod alkoholnog plamenika, nazvanog po naučniku Bartelu, početak vatre se nalazi iznad užarene rešetke gorionika. Ovo produbljivanje plamena dovodi do smanjenja unutrašnjeg tamnog konusa, a srednji dio izlazi iz rupe, koja se smatra najtoplijim.
Karakteristike boje
Emisije različitih boja plamena uzrokovane elektronskim prijelazima. Nazivaju se i termalnim. Dakle, kao rezultat sagorijevanja ugljikovodične komponente u zraku, plavi plamen nastaje zbog oslobađanja H-C spoja. A kada se emituju C-C čestice, baklja postaje narandžasto-crvena.
Teško je vidjeti strukturu plamena, čija hemija uključuje spojeve vode, ugljičnog dioksida i ugljičnog monoksida, OH vezu. Njegovi jezici su praktično bezbojni, jer gornje čestice emituju ultraljubičasto i infracrveno zračenje kada se sagore.
Boja plamena je međusobno povezana sa indikatorima temperature, uz prisustvo jonskih čestica u njemu, koje pripadaju određenom emisionom ili optičkom spektru. Dakle, gorenje nekih elemenata dovodi do promjene boje vatre u gorioniku. Razlike u bojama baklje povezane su sa rasporedom elemenata u različitim grupama periodnog sistema.
Vatra za prisustvo radijacije u vezi sa vidljivim spektrom, proučavajte spektroskop. Istovremeno je utvrđeno da jednostavne tvari iz opće podgrupe također imaju sličnu boju plamena. Radi jasnoće, sagorevanje natrijuma se koristi kao test za tometal. Kada se stave u vatru, jezici postaju jarko žuti. Na osnovu karakteristika boje, linija natrijuma je izolirana u emisionom spektru.
Alkalne metale karakteriše svojstvo brzog pobuđivanja svetlosnog zračenja atomskih čestica. Kada se niskoisparljiva jedinjenja takvih elemenata unesu u vatru Bunsenovog gorionika, ona postaje obojena.
Spektroskopski pregled pokazuje karakteristične linije u području vidljivom ljudskom oku. Brzina pobuđivanja svjetlosnog zračenja i jednostavna spektralna struktura usko su povezani sa visokom elektropozitivnom karakteristikom ovih metala.
Karakteristika
Klasifikacija plamena je zasnovana na sljedećim karakteristikama:
- agregatno stanje gorućih jedinjenja. Dolaze u gasovitom, aerodisperznom, čvrstom i tečnom obliku;
- vrsta zračenja koja može biti bezbojna, blistava i obojena;
- brzina distribucije. Postoji brzo i sporo širenje;
- visina plamena. Struktura može biti kratka ili duga;
- karakter kretanja reagujućih smeša. Odredite pulsirajuće, laminarno, turbulentno kretanje;
- vizuelna percepcija. Supstance gore dimnim, obojenim ili providnim plamenom;
- indikator temperature. Plamen može biti niske temperature, hladan i visoke temperature.
- stanje faze goriva - oksidant.
Zapaljenje nastaje kao rezultat difuzije ili prethodnog miješanja aktivnih sastojaka.
Regija oksidacije i redukcije
Proces oksidacije se odvija u neupadljivoj zoni. Ona je najzgodnija i nalazi se na vrhu. U njemu se čestice goriva potpuno sagorevaju. A prisutnost viška kisika i manjka goriva dovodi do intenzivnog procesa oksidacije. Ovu funkciju treba koristiti kada zagrijavate predmete iznad plamenika. Zbog toga je supstanca uronjena u gornji dio plamena. Takvo sagorijevanje se odvija mnogo brže.
Reakcije redukcije se odvijaju u središnjem i donjem dijelu plamena. Sadrži veliku količinu zapaljivih supstanci i malu količinu O2 molekula koji izvode sagorijevanje. Kada se jedinjenja koja sadrže kiseonik unesu u ova područja, O element se cijepa.
Proces cijepanja željeznog sulfata se koristi kao primjer redukcijskog plamena. Kada FeSO4 dospije u središnji dio plamena gorionika, on se prvo zagrije, a zatim se raspada na željezni oksid, anhidrid i sumpor-dioksid. U ovoj reakciji primećuje se smanjenje S sa naelektrisanjem sa +6 na +4.
Plamen za zavarivanje
Ova vrsta vatre nastaje kao rezultat sagorijevanja mješavine plina ili tečne pare sa kisikom u čistom zraku.
Primjer je formiranje oksi-acetilenskog plamena. Ističe:
- core zona;
- srednje područje oporavka;
- završna zona.
Toliko gorigasno-kiseoničke mešavine. Razlike u omjeru acetilena i oksidatora dovode do različite vrste plamena. Može biti normalna, karburirajuća (acetilenska) i oksidirajuća struktura.
Teoretski, proces nepotpunog sagorevanja acetilena u čistom kiseoniku može se okarakterisati sledećom jednačinom: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (za reakciju je potreban jedan mol O2).
Rezultirajući molekularni vodonik i ugljični monoksid reagiraju s kisikom iz zraka. Krajnji proizvodi su voda i četverovalentni ugljični monoksid. Jednačina izgleda ovako: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Za ovu reakciju potrebno je 1,5 mol kisika. Kada se sumira O2, ispada da je 2,5 mol potrošeno na 1 mol HCCH. A pošto je u praksi teško pronaći savršeno čist kiseonik (često ima blagu kontaminaciju nečistoćama), odnos O2 prema HCCH će biti 1,10 do 1,20.
Kada je odnos kiseonika i acetilena manji od 1,10, javlja se plamen karburizacije. Njegova struktura ima uvećano jezgro, njegovi obrisi postaju mutni. Čađ se emituje iz takve vatre, zbog nedostatka molekula kiseonika.
Ako je odnos gasova veći od 1,20, tada se dobija oksidacioni plamen sa viškom kiseonika. Njegov višak molekula uništava atome željeza i druge komponente čeličnog plamenika. U takvom plamenu nuklearni dio postaje kratak i šiljast.
Očitavanja temperature
Svaka zona vatre ima svijeću ili gorioniknjihove vrijednosti zbog opskrbe molekulima kisika. Temperatura otvorenog plamena u njegovim različitim dijelovima kreće se od 300 °C do 1600 °C.
Primjer je difuzijski i laminarni plamen, koji je formiran od tri ljuske. Njegov konus se sastoji od tamnog područja s temperaturom do 360 ° C i nedostatkom oksidacijskog sredstva. Iznad njega je zona sjaja. Indikator temperature mu se kreće od 550 do 850°C, što doprinosi razgradnji termički zapaljive mješavine i njenom sagorijevanju.
Spoljna oblast je jedva vidljiva. U njemu temperatura plamena doseže 1560 ° C, što je zbog prirodnih karakteristika molekula goriva i brzine ulaska oksidacijskog sredstva. Ovdje je gorenje najžešće.
Tvari se pale pod različitim temperaturnim uslovima. Dakle, metalni magnezijum gori samo na 2210 °C. Za mnoge čvrste materije, temperatura plamena je oko 350°C. Šibice i kerozin se mogu zapaliti na 800°C, dok se drvo može zapaliti od 850°C do 950°C.
Cigareta gori plamenom čija temperatura varira od 690 do 790 °C, au mješavini propan-butana od 790 °C do 1960 °C. Benzin se pali na 1350°C. Plamen zapaljenog alkohola ima temperaturu ne veću od 900°C.
