Az égés során láng keletkezik, melynek szerkezete a reagáló anyagoknak köszönhető. Szerkezete a hőmérsékleti mutatóktól függően régiókra van felosztva.
Definíció
A lángokat forró gázoknak nevezzük, amelyekben a plazmakomponensek vagy anyagok szilárd, diszpergált formában vannak jelen. Fizikai és kémiai átalakulásokat hajtanak végre lumineszcenciával, hőenergia felszabadulással és melegítéssel.
Az ionos és gyökös részecskék jelenléte egy gáznemű közegben jellemzi a közeg elektromos vezetőképességét és különleges viselkedését az elektromágneses térben.
Mi a láng?
Általában ez a neve az égéssel kapcsolatos folyamatoknak. A levegőhöz képest a gáz sűrűsége kisebb, de a magas hőmérséklet hatására a gáz megemelkedik. Így keletkeznek a lángok, amelyek hosszúak és rövidek. Gyakran zökkenőmentes az átmenet egyik formáról a másikra.
Láng: szerkezet és szerkezet
A leírt jelenség megjelenésének meghatározásához elegendő egy gázégőt meggyújtani. A keletkező nem világító láng nem nevezhető homogénnek. Vizuálisan három vanfőbb területek. A láng szerkezetének tanulmányozása egyébként azt mutatja, hogy különböző anyagok égnek különböző típusú fáklya képződésével.
Amikor gáz és levegő keveréke ég, először egy rövid fáklya keletkezik, amelynek színe kék és lila árnyalatú. A mag látható benne - zöld-kék, kúphoz hasonlít. Vegye figyelembe ezt a lángot. Szerkezete három zónára oszlik:
- Válassza el az előkészítő területet, amelyben a gáz és levegő keveréke felmelegszik, amikor kilép az égőnyílásból.
- Ezt követi az a zóna, amelyben az égés megtörténik. Ő foglalja el a kúp tetejét.
- Ha hiányzik a levegőáramlás, a gáz nem ég el teljesen. Kétértékű szén-oxid és hidrogén maradványok szabadulnak fel. Utóégetésük a harmadik területen történik, ahol van oxigén hozzáférés.
Most nézzük külön-külön a különböző égési folyamatokat.
Gertyaégés
Gyertyát égetni olyan, mint egy gyufát vagy öngyújtót. A gyertyaláng szerkezete pedig egy forró gázáramhoz hasonlít, amelyet felhajtó erők húznak fel. A folyamat a kanóc felmelegítésével kezdődik, amit a paraffin elpárologtatása követ.
A szálon belüli és a vele szomszédos legalacsonyabb zónát első régiónak nevezzük. Enyhén kéken világít a nagy mennyiségű üzemanyag, de az oxigénkeverék kis térfogata miatt. Itt az anyagok tökéletlen égésének folyamata szén-monoxid felszabadulásával megy végbe, amely tovább oxidálódik.
Első zónavilágító második héj veszi körül, amely a gyertyaláng szerkezetét jellemzi. Nagyobb mennyiségű oxigén lép be, ami az oxidatív reakció folytatódását okozza az üzemanyag-molekulák részvételével. A hőmérsékleti mutatók itt magasabbak lesznek, mint a sötét zónában, de nem elegendőek a végső lebontáshoz. Az el nem égett tüzelőanyag és a szénrészecskék cseppjei erős felmelegedésekor az első két területen jelenik meg a fényhatás.
A második zónát egy finom héj veszi körül, magas hőmérsékleti értékekkel. Sok oxigénmolekula lép be, ami hozzájárul az üzemanyag-részecskék teljes égéséhez. Az anyagok oxidációja után a fényhatás nem figyelhető meg a harmadik zónában.
Séma
Az egyértelműség kedvéért egy égő gyertya képét mutatjuk be. A lángminta a következőket tartalmazza:
- Első vagy sötét terület.
- Második fényzóna.
- Harmadik átlátszó héj.
A gyertya szála nem ég, de csak a meghajlott vége elszenesedik.
Égő szellemlámpa
Kis alkoholtartályokat gyakran használnak kémiai kísérletekhez. Ezeket alkohollámpáknak hívják. Az égőkanócot a lyukon át öntött folyékony tüzelőanyaggal impregnálják. Ezt elősegíti a kapilláris nyomás. A kanóc szabad tetejére érve az alkohol elkezd elpárologni. Gőz állapotban meggyullad és 900 °C-nál nem magasabb hőmérsékleten ég.
A szellemlámpa lángja normál alakú, szinte színtelen, enyhe árnyalattalkék. A zónái nem olyan jól láthatóak, mint a gyertyáké.
A Bartel tudósról elnevezett alkoholégetőnél a tűz kezdete az égő izzó rácsa fölött található. A lángnak ez a mélyülése a belső sötét kúp csökkenéséhez vezet, és a középső rész jön ki a lyukból, amelyet a legforróbbnak tartanak.
Színjellemző
Elektronikus átmenetek által okozott különböző lángszínek kibocsátása. Termikusnak is nevezik őket. Tehát a levegőben lévő szénhidrogén komponens égése következtében a kék láng a H-C vegyület felszabadulásának köszönhető. És amikor C-C részecskék kibocsátódnak, a fáklya narancsvörösre vált.
Nehéz átlátni a láng szerkezetét, amelynek kémiája a víz, a szén-dioxid és a szén-monoxid vegyületeit, az OH-kötést tartalmazza. Nyelvei gyakorlatilag színtelenek, mivel a fenti részecskék égéskor ultraibolya és infravörös sugárzást bocsátanak ki.
A láng színe összefügg a hőmérséklet-indikátorokkal, a benne lévő ionos részecskék jelenlétével, amelyek egy bizonyos emissziós vagy optikai spektrumhoz tartoznak. Így egyes elemek égése az égőben lévő tűz színének megváltozásához vezet. A fáklya színének különbségei a periódusos rendszer különböző csoportjaiban lévő elemek elrendezésével kapcsolatosak.
Tűz a látható spektrummal kapcsolatos sugárzás jelenlétére, tanulmányozza a spektroszkópot. Ugyanakkor azt találták, hogy az általános alcsoportba tartozó egyszerű anyagoknak is hasonló a láng színe. Az egyértelműség kedvéért a nátrium égetését teszteljükfém. Lángba hozva a nyelvek élénksárgává válnak. A színjellemzők alapján a nátriumvonal elkülönítve van az emissziós spektrumban.
Az alkálifémeket az a tulajdonság jellemzi, hogy gyorsan gerjesztik az atomi részecskék fénysugárzását. Ha az ilyen elemek gyengén illékony vegyületeit egy Bunsen-égő tüzébe vezetik, az elszíneződik.
A spektroszkópiai vizsgálat jellegzetes vonalakat mutat az emberi szemmel látható területen. A fénysugárzás gerjesztési sebessége és az egyszerű spektrális szerkezet szorosan összefügg ezen fémek magas elektropozitív jellemzőivel.
Jellemző
A lángok besorolása a következő jellemzőkön alapul:
- égő vegyületek halmazállapota. Gáznemű, aerodiszpergált, szilárd és folyékony halmazállapotúak;
- a sugárzás egy fajtája, amely lehet színtelen, világító és színes;
- elosztási sebesség. Gyors és lassú terjedés van;
- lángmagasság. A szerkezet lehet rövid vagy hosszú;
- reagáló keverékek mozgásának jellege. Pulzáló, lamináris, turbulens mozgás kiosztása;
- vizuális észlelés. Az anyagok füstös, színes vagy átlátszó lánggal égnek;
- hőmérsékletjelző. A láng lehet alacsony hőmérsékletű, hideg és magas hőmérsékletű.
- fázis tüzelőanyag - oxidálószer állapota.
A gyulladás a hatóanyagok diffúziója vagy előkeverése következtében következik be.
Oxidációs és redukciós régió
Az oxidációs folyamat egy nem feltűnő zónában megy végbe. Ő a legmelegebb, és a tetején található. Ebben az üzemanyag-részecskék teljes égés alatt állnak. Az oxigénfelesleg jelenléte és az üzemanyag-hiány pedig intenzív oxidációs folyamathoz vezet. Ezt a funkciót akkor kell használni, ha tárgyakat melegít az égő felett. Ezért az anyag a láng felső részébe merül. Az ilyen égés sokkal gyorsabban megy végbe.
A redukciós reakciók a láng középső és alsó részében mennek végbe. Nagy mennyiségű éghető anyagot és kis mennyiségű O2 molekulát tartalmaz, amelyek az égést végzik. Amikor oxigéntartalmú vegyületeket juttatunk ezekre a területekre, az O elem lehasad.
A vas(II)-szulfát hasítási eljárást a redukáló láng példájaként használják. Amikor a FeSO4 az égő lángjának központi részébe kerül, először felmelegszik, majd vas-oxidra, anhidridre és kén-dioxidra bomlik. Ebben a reakcióban az S redukciója figyelhető meg +6-ról +4 töltéssel.
Hegesztőláng
Ez a fajta tűz gáz vagy folyékony gőz oxigénnel és tiszta levegőben való elegyének elégetésekor keletkezik.
Példa erre az oxi-acetilén láng képződése. Kiemeli:
- magzóna;
- közepes helyreállítási terület;
- flare end zone.
Olyan sokan leégnekgáz-oxigén keverékek. Az acetilén és az oxidálószer arányának különbségei eltérő típusú lánghoz vezetnek. Lehet normál, karburáló (acetilén) és oxidáló szerkezetű.
Elméletileg az acetilén tökéletlen égésének folyamata tiszta oxigénben a következő egyenlettel jellemezhető: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (a reakcióhoz egy mól O2).
A keletkező molekuláris hidrogén és szén-monoxid reakcióba lép a levegő oxigénjével. A végtermékek víz és négy vegyértékű szén-monoxid. Az egyenlet így néz ki: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Ehhez a reakcióhoz 1,5 mol oxigénre van szükség. O2 összegezésekor kiderül, hogy 2,5 mol költ 1 mol HCCH-ra. És mivel a gyakorlatban nehéz tökéletesen tiszta oxigént találni (gyakran enyhén szennyezett szennyeződésekkel), az O2 és a HCCH aránya 1,10:1,20 lesz.
Ha az oxigén és az acetilén aránya kisebb, mint 1,10, karburáló láng keletkezik. Szerkezete megnagyobbodott, körvonalai elmosódnak. Az oxigénmolekulák hiánya miatt az ilyen tűzből korom szabadul fel.
Ha a gázok aránya nagyobb, mint 1,20, akkor oxidáló láng keletkezik oxigénfelesleggel. Felesleges molekulái elpusztítják a vasatomokat és az acélégő egyéb alkatrészeit. Ilyen lángban a nukleáris rész rövid és hegyes lesz.
Hőmérséklet-leolvasás
Minden gyertyának vagy égőnek van tűzzónájaértékük az oxigénmolekulák ellátása miatt. A nyílt láng hőmérséklete a különböző részein 300 °C és 1600 °C között van.
Példa erre a diffúziós és lamináris láng, amelyet három héj alkot. Kúpja egy sötét területből áll, amelynek hőmérséklete legfeljebb 360 ° C, és nincs oxidálószer. Fölötte egy izzózóna található. Hőmérsékletjelzője 550 és 850 °C között van, ami hozzájárul a termikusan éghető keverék bomlásához és égéséhez.
A külső terület alig látszik. Ebben a láng hőmérséklete eléri az 1560 ° C-ot, ami az üzemanyag-molekulák természetes jellemzőinek és az oxidálószer belépési sebességének köszönhető. Itt a legerősebb az égés.
Az anyagok különböző hőmérsékleti körülmények között meggyulladnak. Tehát a fémes magnézium csak 2210 °C-on ég el. Sok szilárd anyag esetében a láng hőmérséklete körülbelül 350 °C. A gyufa és a kerozin 800°C-on, míg a fa 850°C és 950°C között gyulladhat meg.
A cigaretta lánggal ég, amelynek hőmérséklete 690-790 °C, propán-bután keverékben pedig 790-1960 °C. A benzin 1350°C-on meggyullad. Az égő alkohol lángjának hőmérséklete nem haladja meg a 900 °C-ot.
