Phản ứng đốt hóa học. Cơ chế phản ứng đốt cháy

Đốt cháy

Đốt cháy- một quá trình vật lý và hóa học phức tạp nhằm chuyển đổi các thành phần của hỗn hợp dễ cháy thành sản phẩm đốt cháy với sự giải phóng bức xạ nhiệt, ánh sáng và năng lượng bức xạ. Bản chất của quá trình đốt cháy có thể được mô tả là quá trình oxy hóa xảy ra nhanh chóng.

Quá trình đốt cháy cận âm (xả hơi), không giống như vụ nổ và phát nổ, xảy ra ở tốc độ thấp và không liên quan đến việc hình thành sóng xung kích. Quá trình đốt cháy cận âm bao gồm sự lan truyền ngọn lửa tầng và hỗn loạn thông thường, và quá trình đốt cháy siêu âm bao gồm phát nổ.

Quá trình đốt cháy được chia thành nhiệt Và xích. Tại cốt lõi nhiệtĐốt cháy là một phản ứng hóa học có thể tiến hành tự tăng tốc dần dần do sự tích tụ nhiệt giải phóng. Xích quá trình đốt cháy xảy ra trong trường hợp một số phản ứng ở pha khí ở áp suất thấp.

Các điều kiện để tự tăng tốc nhiệt có thể được cung cấp cho tất cả các phản ứng có hiệu ứng nhiệt và năng lượng kích hoạt đủ lớn.
Quá trình đốt cháy có thể bắt đầu một cách tự nhiên do tự bốc cháy hoặc được bắt đầu bằng quá trình đánh lửa. Trong điều kiện bên ngoài cố định, quá trình đốt cháy liên tục có thể xảy ra ở chế độ đứng yên, khi các đặc tính chính của quá trình - tốc độ phản ứng, công suất giải phóng nhiệt, nhiệt độ và thành phần của sản phẩm - không thay đổi theo thời gian, hoặc chế độ định kỳ khi những đặc điểm này dao động xung quanh giá trị trung bình của chúng. Do sự phụ thuộc phi tuyến mạnh mẽ của tốc độ phản ứng vào nhiệt độ, quá trình đốt cháy rất nhạy cảm với các điều kiện bên ngoài. Đặc tính cháy tương tự này xác định sự tồn tại của một số chế độ đứng yên trong cùng điều kiện (hiệu ứng trễ).

Quá trình đốt cháy được chia thành nhiều loại: flash, đốt cháy, đánh lửa, đốt cháy tự phát, đánh lửa tự phát, nổ và phát nổ. Ngoài ra còn có các kiểu cháy đặc biệt: cháy âm ỉ và cháy nguội. Flash là quá trình đốt cháy tức thời hơi của chất lỏng dễ cháy và dễ cháy do tiếp xúc trực tiếp với nguồn đánh lửa. Đốt cháy là hiện tượng cháy xảy ra dưới tác dụng của nguồn đánh lửa. Đánh lửa là hiện tượng cháy kèm theo sự xuất hiện của ngọn lửa. Đồng thời, phần còn lại của khối lượng chất dễ cháy vẫn tương đối lạnh. Đốt cháy tự phát là hiện tượng tốc độ phản ứng tỏa nhiệt của một chất tăng mạnh dẫn đến cháy khi không có nguồn đánh lửa. Đốt tự phát là sự cháy tự phát kèm theo sự xuất hiện của ngọn lửa. Có thể tự bốc cháy trong điều kiện công nghiệp mạt cưa, giẻ lau dầu. Xăng và dầu hỏa có thể tự bốc cháy. Nổ là sự biến đổi hóa học nhanh chóng của một chất (đốt cháy nổ), kèm theo sự giải phóng năng lượng và hình thành khí nén có khả năng sinh ra công cơ học.

Đốt cháy không ngọn lửa

Không giống như quá trình đốt cháy thông thường, khi quan sát thấy các vùng ngọn lửa oxy hóa và ngọn lửa khử, có thể tạo điều kiện cho quá trình đốt cháy không có ngọn lửa. Một ví dụ là quá trình oxy hóa xúc tác chất hữu cơ trên bề mặt chất xúc tác thích hợp, ví dụ như quá trình oxy hóa etanol trên màu đen bạch kim.

Đốt pha rắn

Đây là các quá trình tỏa nhiệt tự động trong hỗn hợp bột vô cơ và hữu cơ, không kèm theo sự thoát khí đáng chú ý và dẫn đến việc sản xuất các sản phẩm cô đặc độc quyền. Pha khí và pha lỏng được hình thành như những chất trung gian giúp truyền khối nhưng không rời khỏi hệ thống đốt. Có những ví dụ đã biết về bột phản ứng trong đó sự hình thành các pha như vậy chưa được chứng minh (tantalum-carbon).

Các thuật ngữ tầm thường “đốt không cần khí” và “đốt ngọn lửa rắn” được sử dụng đồng nghĩa.

Một ví dụ về các quá trình như vậy là SHS (tổng hợp nhiệt độ cao tự lan truyền) trong hỗn hợp vô cơ và hữu cơ.

Âm ỉ

Một kiểu đốt trong đó không có ngọn lửa được hình thành và vùng cháy lan dần khắp vật liệu. Sự cháy âm ỉ thường xảy ra ở các vật liệu xốp hoặc dạng sợi có hàm lượng không khí cao hoặc được tẩm chất oxy hóa.

Đốt cháy tự sinh

Tự đốt cháy. Thuật ngữ này được sử dụng trong công nghệ đốt chất thải. Khả năng tự đốt chất thải (tự duy trì) được xác định bởi hàm lượng tối đa của các thành phần dằn: độ ẩm và tro. Dựa trên nhiều năm nghiên cứu, nhà khoa học Thụy Điển Tanner đã đề xuất sử dụng sơ đồ tam giác với giá trị giới hạn: dễ cháy trên 25%, độ ẩm dưới 50%, tro dưới 60%.

Xem thêm

Ghi chú

Liên kết

Quỹ Wikimedia. 2010.

từ đồng nghĩa:

Xem “Đốt cháy” là gì trong các từ điển khác:

Một quá trình hóa lý trong đó sự biến đổi một chất đi kèm với sự giải phóng mạnh mẽ năng lượng, nhiệt và trao đổi khối lượng với môi trường. Quá trình đốt cháy có thể bắt đầu một cách tự nhiên do tự bốc cháy hoặc được bắt đầu... ... Từ điển bách khoa lớn

CHÁY, đốt, nhiều. không, xem. (sách). Hành động và điều kiện theo Ch. đốt cháy. Đốt khí đốt. Đốt cháy tinh thần. Từ điển Ushakova. D.N. Ushakov. 1935 1940… Từ điển giải thích của Ushakov

Tỏa sáng, vui chơi, nhiệt tình, rạng rỡ, vui chơi, cất cánh, phấn chấn, tinh thần phấn chấn, lấp lánh, lấp lánh, ám ảnh, lửa, đam mê, lấp lánh, cảm hứng, lấp lánh, cảm hứng, đam mê, niềm say mê, mê hoặc, đốt cháy, trỗi dậy Từ điển... . .. Từ điển đồng nghĩa

Đốt cháy- CHÁY, một sự biến đổi hóa học đi kèm với sự giải phóng nhiệt và nhiệt mạnh mẽ và truyền khối lượng ra môi trường. Có thể bắt đầu một cách tự nhiên (đốt cháy tự phát) hoặc do đánh lửa. Đặc tính đặc trưng khả năng đốt cháy.... Từ điển bách khoa minh họa

Hóa học phức tạp một phản ứng xảy ra trong điều kiện tự tăng tốc dần dần liên quan đến sự tích tụ nhiệt hoặc xúc tác các sản phẩm phản ứng trong hệ thống. Với G., nhiệt độ cao (lên tới vài nghìn K) có thể đạt được và thường xảy ra... ... Bách khoa toàn thư vật lý

Một quá trình vật lý và hóa học trong đó sự biến đổi của một chất đi kèm với sự giải phóng năng lượng, nhiệt và chuyển khối lượng mạnh mẽ ra môi trường. có thể bắt đầu một cách tự phát do tự bốc cháy hoặc có thể được bắt đầu bởi... ... Từ điển các tình huống khẩn cấp

Đốt cháy- một quá trình vật lý và hóa học phức tạp, cơ sở của nó là các phản ứng hóa học thuộc loại oxi hóa khử, dẫn đến sự phân phối lại các electron hóa trị giữa các nguyên tử của các phân tử tương tác.

Ví dụ về phản ứng đốt cháy

khí mê-tan: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O;

axetylen: C 2 H 2 + 2,5 O 2 = 2 CO 2 + H 2 O;

natri: 2Na + Cl2 = 2NaCl;

hydro: H 2 + Cl 2 = 2HCl, 2H 2 + O 2 = 2H 2 O;

TNT: C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 = 2,5H 2 O + 3,5CO + 3,5C +1,5N 2.

Bản chất của quá trình oxy hóa là sự nhường các electron hóa trị của chất oxy hóa cho chất oxy hóa, chất này bị khử bằng cách nhận electron.Bản chất của sự khử là sự thu nhận các electron của chất khử của chất khử, bằng cách cho đi các electron hóa trị. electron bị oxi hóa. Do sự chuyển điện tử, cấu trúc của mức điện tử bên ngoài (hóa trị) của nguyên tử thay đổi. Mỗi nguyên tử sau đó chuyển sang trạng thái ổn định nhất trong các điều kiện nhất định.

Trong các quá trình hóa học, electron có thể chuyển hoàn toàn từ lớp vỏ electron của nguyên tử của chất (nguyên tố) này sang lớp vỏ nguyên tử của chất khác.

Vì vậy, khi kim loại natri cháy trong clo, nguyên tử natri nhường một electron cho nguyên tử clo. Trong trường hợp này, mức điện tử bên ngoài của nguyên tử natri kết thúc với 8 electron (cấu trúc ổn định) và nguyên tử bị mất một electron sẽ biến thành ion tích điện dương. Một nguyên tử clo nhận thêm một electron sẽ lấp đầy lớp bên ngoài của nó bằng tám electron và nguyên tử trở thành ion tích điện âm. Do tác động của lực tĩnh điện Coulomb, các ion tích điện trái dấu kết hợp với nhau và một phân tử natri clorua được hình thành (liên kết ion):

2Mg + O 2 = 2Mg 2+ O 2– .

Do đó, quá trình đốt cháy magiê (oxy hóa) đi kèm với việc chuyển electron của nó sang oxy. Trong các quá trình khác, các electron từ lớp vỏ ngoài của hai nguyên tử khác nhau đi vào sử dụng chung, từ đó kéo các nguyên tử của phân tử lại với nhau ( cộng hóa trị hoặc nguyên tử sự liên quan):

.

Và cuối cùng, một nguyên tử có thể chia sẻ cặp electron (liên kết phân tử):

.

Kết luận từ những quy định của lý thuyết hiện đại về quá trình oxi hóa - khử:

1. Bản chất của quá trình oxy hóa là sự nhường electron của các nguyên tử hoặc ion của chất bị oxy hóa, còn bản chất của quá trình khử là sự nhường electron của các nguyên tử hoặc ion của chất bị khử. Quá trình một chất mất electron gọi là Quá trình oxy hóa, và việc bổ sung các electron – sự hồi phục.

2. Quá trình oxy hóa một chất không thể xảy ra nếu không có sự khử đồng thời của chất khác. Ví dụ, khi magiê cháy trong oxy hoặc không khí, magiê bị oxy hóa và đồng thời oxy bị khử. Đốt cháy hoàn toàn tạo thành sản phẩm không có khả năng đốt cháy thêm (CO 2, H 2 O, HCl,…), cháy không hoàn toàn tạo thành sản phẩm có khả năng đốt cháy tiếp (CO, H 2 S, HCN, NH 3 , aldehyd, v.v. .d.). Sơ đồ: rượu – aldehyd – axit.

Trong lúc phản ứng hoá học từ một số chất người ta thu được những chất khác (không nên nhầm lẫn với phản ứng hạt nhân, trong cái nào nguyên tố hóa học biến thành cái khác).

Bất kỳ phản ứng hóa học nào cũng được mô tả bằng phương trình hóa học:

Chất phản ứng → Sản phẩm phản ứng

Mũi tên chỉ hướng của phản ứng.

Ví dụ:

Trong phản ứng này, metan (CH 4) phản ứng với oxy (O 2), dẫn đến sự hình thành carbon dioxide (CO 2) và nước (H 2 O), hay chính xác hơn là hơi nước. Đây chính xác là phản ứng xảy ra trong nhà bếp của bạn khi bạn đốt bếp ga. Phương trình nên được đọc như thế này: Một phân tử khí metan phản ứng với hai phân tử khí oxy tạo ra một phân tử carbon dioxide và hai phân tử nước (hơi nước).

Các số đặt trước các thành phần của phản ứng hóa học được gọi là hệ số phản ứng.

Phản ứng hóa học xảy ra thu nhiệt(với sự hấp thụ năng lượng) và tỏa nhiệt(có giải phóng năng lượng). Đốt cháy metan là một ví dụ điển hình của phản ứng tỏa nhiệt.

Có một số loại phản ứng hóa học. Phổ biến nhất:

• phản ứng kết nối;
• phản ứng phân hủy;
• phản ứng thay thế đơn lẻ;
• phản ứng dịch chuyển kép;
• phản ứng oxy hóa;
• phản ứng oxi hóa khử.

Phản ứng tổng hợp

Trong các phản ứng hợp chất, ít nhất hai nguyên tố tạo thành một sản phẩm:

2Na(t) + Cl2(g) → 2NaCl(t)- sự hình thành muối ăn.

Cần chú ý đến một sắc thái thiết yếu của phản ứng phức hợp: tùy thuộc vào điều kiện của phản ứng hoặc tỷ lệ thuốc thử tham gia phản ứng, kết quả của nó có thể là các sản phẩm khác nhau. Ví dụ, trong điều kiện đốt than thông thường, carbon dioxide được tạo ra:
C(t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

Nếu lượng oxy không đủ thì khí carbon monoxide chết người sẽ được hình thành:
2C(t) + O 2(g) → 2CO(g)

Phản ứng phân hủy

Những phản ứng này về cơ bản là trái ngược với các phản ứng của hợp chất. Kết quả của phản ứng phân hủy, chất này bị phân hủy thành hai (3, 4...) đơn giản hơn (hợp chất):

• 2H 2 O (l) → 2H 2 (g) + O 2 (g)- phân hủy nước
• 2H 2 O 2 (l) → 2H 2 (g) O + O 2 (g)- phân hủy hydro peroxit

Phản ứng dịch chuyển đơn

Là kết quả của các phản ứng thay thế đơn lẻ, một nguyên tố hoạt động mạnh hơn sẽ thay thế một nguyên tố kém hoạt động hơn trong hợp chất:

Zn (s) + CuSO 4 (dung dịch) → ZnSO 4 (dung dịch) + Cu (s)

Kẽm trong dung dịch đồng sunfat sẽ thay thế đồng kém hoạt động hơn, tạo thành dung dịch kẽm sunfat.

Mức độ hoạt động của kim loại theo thứ tự hoạt động tăng dần:

• Hoạt động mạnh nhất là kim loại kiềm và kiềm thổ

Phương trình ion của phản ứng trên sẽ là:

Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)

Liên kết ion CuSO 4 khi hòa tan trong nước sẽ phân hủy thành cation đồng (điện tích 2+) và anion sunfat (điện tích 2-). Kết quả của phản ứng thay thế là một cation kẽm được hình thành (có cùng điện tích với cation đồng: 2-). Xin lưu ý rằng anion sunfat có mặt ở cả hai vế của phương trình, tức là theo tất cả các quy tắc toán học, nó có thể bị khử. Kết quả là một phương trình ion-phân tử:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Phản ứng dịch chuyển kép

Trong các phản ứng thay thế kép, hai electron đã được thay thế. Những phản ứng như vậy còn được gọi là phản ứng trao đổi. Những phản ứng như vậy xảy ra trong dung dịch với sự hình thành:

• chất rắn không hòa tan (phản ứng kết tủa);
• nước (phản ứng trung hòa).

Phản ứng kết tủa

Khi trộn dung dịch bạc nitrat (muối) với dung dịch natri clorua, bạc clorua được hình thành:

Phương trình phân tử: KCl (dung dịch) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (s) + KNO 3 (p-p)

Phương trình ion: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Phương trình ion phân tử: Cl - + Ag + → AgCl (s)

Nếu một hợp chất hòa tan thì nó sẽ tồn tại trong dung dịch ở dạng ion. Nếu hợp chất không tan sẽ kết tủa tạo thành chất rắn.

Phản ứng trung hòa

Đây là những phản ứng giữa axit và bazơ dẫn đến sự hình thành các phân tử nước.

Ví dụ, phản ứng trộn dung dịch axit sulfuric và dung dịch natri hydroxit (dung dịch kiềm):

Phương trình phân tử: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (l)

Phương trình ion: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)

Phương trình ion phân tử: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) hoặc H + + OH - → H 2 O (l)

Phản ứng oxy hóa

Đây là những phản ứng tương tác giữa các chất với khí oxy trong không khí, trong đó, theo quy luật, một lượng lớn năng lượng được giải phóng dưới dạng nhiệt và ánh sáng. Một phản ứng oxy hóa điển hình là đốt cháy. Ở phần đầu của trang này là phản ứng giữa metan và oxy:

CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

Mêtan thuộc nhóm hydrocarbon (hợp chất của cacbon và hydro). Khi hydrocacbon phản ứng với oxy sẽ giải phóng rất nhiều nhiệt năng.

Phản ứng oxi hóa khử

Đây là những phản ứng trong đó các electron được trao đổi giữa các nguyên tử phản ứng. Các phản ứng được thảo luận ở trên cũng là phản ứng oxi hóa khử:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - phản ứng tổng hợp
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - phản ứng oxy hóa
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - phản ứng thế đơn

Phản ứng oxi hóa khử với một số lượng lớn ví dụ về giải phương trình bằng phương pháp cân bằng điện tử và phương pháp bán phản ứng được mô tả chi tiết nhất có thể trong phần này.

I. Đốt cháy và oxy hóa chậm

Đốt cháy là phản ứng hóa học đầu tiên mà con người làm quen. Lửa... Có thể tưởng tượng sự tồn tại của chúng ta mà không có lửa? Anh ấy bước vào cuộc sống của chúng tôi và trở nên không thể tách rời khỏi nó. Không có lửa thì con người không thể nấu chín thức ăn hay thép; không có lửa thì không thể vận chuyển được. Lửa đã trở thành người bạn và đồng minh của chúng ta, là biểu tượng của những việc làm vẻ vang, việc tốt và là ký ức về quá khứ.

Đài tưởng niệm vinh quang ở Syktyvkar

Ngọn lửa, lửa là một trong những biểu hiện của phản ứng cháy cũng có sự phản ánh hoành tráng của riêng nó. Một ví dụ nổi bật -đài tưởng niệm vinh quang ở Syktyvkar.

Cứ bốn năm một lần, trên thế giới lại xảy ra một sự kiện kèm theo việc truyền lửa “sống”. Để thể hiện sự tôn trọng đối với những người sáng lập Thế vận hội, ngọn lửa được chuyển đến từ Hy Lạp. Theo truyền thống, một trong những vận động viên xuất sắc sẽ mang ngọn đuốc này đến đấu trường chính của Thế vận hội.

Có những câu chuyện cổ tích và truyền thuyết về lửa. Ngày xưa người ta cho rằng loài thằn lằn nhỏ - thần lửa - sống trong lửa. Và có những người coi lửa là vị thần và xây dựng đền thờ để tôn vinh lửa. Trong hàng trăm năm, những ngọn đèn thờ thần lửa vẫn cháy trong những ngôi đền này không hề tắt. Việc tôn thờ lửa là hệ quả của việc con người thiếu hiểu biết về quá trình đốt cháy.

Ngọn lửa olympic

M.V. Lomonosov nói: “Không có nghĩa là không thể nghiên cứu bản chất của lửa nếu không có hóa học”.

Đốt cháy - Phản ứng oxy hóa xảy ra ở tốc độ khá cao, kèm theo sự giải phóng nhiệt và ánh sáng.

Về mặt sơ đồ, quá trình oxy hóa này có thể được biểu diễn như sau:

Các phản ứng xảy ra khi tỏa nhiệt gọi là phản ứng tỏa nhiệt(từ tiếng Hy Lạp “exo” - out).

Trong quá trình cháy xảy ra quá trình oxy hóa mạnh, trong quá trình cháy xuất hiện lửa nên quá trình oxy hóa diễn ra rất nhanh. Nếu như Tốc độ phản ứng có đủ nhanh không? Một vụ nổ có thể xảy ra. Đây là cách hỗn hợp các chất dễ cháy với không khí hoặc oxy phát nổ. Thật không may, đã có những trường hợp nổ hỗn hợp không khí với khí metan, hydro, hơi xăng, ete, bột mì và bụi đường, v.v., dẫn đến sự tàn phá và thậm chí gây thương vong.

Để quá trình cháy xảy ra bạn cần:

• chất dễ cháy
• chất oxy hóa (oxy)
• sưởi chất dễ cháyđến nhiệt độ bắt lửa

Nhiệt độ bốc cháy của mỗi chất là khác nhau.

Trong khi ether có thể được đốt cháy bằng dây nóng, nhưng để đốt cháy gỗ, nó phải được nung nóng đến vài trăm độ. Nhiệt độ bắt lửa của các chất là khác nhau. Lưu huỳnh và gỗ bốc cháy ở khoảng 270°C, than ở khoảng 350°C và phốt pho trắng ở khoảng 40°C.

Tuy nhiên, không phải tất cả quá trình oxy hóa đều nhất thiết phải đi kèm với sự xuất hiện của ánh sáng.

Có một số lượng đáng kể các trường hợp oxy hóa mà chúng ta không thể gọi là quá trình đốt cháy, bởi vì chúng diễn ra chậm đến mức các giác quan của chúng ta không thể nhìn thấy được. Chỉ sau một thời gian nhất định, thường là rất dài, chúng ta mới có thể phát hiện được các sản phẩm oxy hóa. Ví dụ, đây là trường hợp xảy ra quá trình oxy hóa (rỉ sét) kim loại rất chậm

hoặc trong quá trình phân rã.

Tất nhiên, trong quá trình oxy hóa chậm, nhiệt được giải phóng, nhưng quá trình giải phóng này diễn ra chậm do thời gian của quá trình. Tuy nhiên, dù một mảnh gỗ cháy nhanh hay bị oxy hóa chậm trong không khí trong nhiều năm thì cũng không có gì khác biệt - trong cả hai trường hợp, một lượng nhiệt sẽ tỏa ra như nhau.

Quá trình oxy hóa chậm là một quá trình tương tác chậm của các chất với oxy với sự giải phóng nhiệt (năng lượng) chậm.

Ví dụ về sự tương tác của các chất với oxy mà không giải phóng ánh sáng: thối rữa phân, lá cây, dầu ôi, oxy hóa kim loại (vòi phun sắt trở nên mỏng hơn và nhỏ hơn khi sử dụng lâu dài), quá trình hô hấp của các sinh vật hiếu khí, tức là thở oxy, đi kèm với sự giải phóng nhiệt, hình thành carbon dioxide và Nước.

Chúng ta hãy làm quen với các đặc điểm của quá trình đốt cháy và quá trình oxy hóa chậm được đưa ra trong bảng.

Đặc điểm của quá trình cháy và oxy hóa chậm

Dấu hiệu phản ứng	Quá trình
	Đốt cháy	Quá trình oxy hóa chậm
Sự hình thành các chất mới	Đúng (oxit)	Đúng (oxit)
Giải phóng nhiệt	Đúng	Đúng
Tốc độ giải phóng nhiệt	To lớn	Bé nhỏ (bước đi chậm rãi)
Sự xuất hiện của ánh sáng	Đúng	KHÔNG

TRONG Phần kết luận : phản ứng đốt cháy và oxy hóa chậm là những phản ứng tỏa nhiệt khác nhau về tốc độ xảy ra các quá trình này.

II. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học.

Mỗi chất dự trữ một lượng năng lượng nhất định. Chúng ta bắt gặp đặc tính này của các chất đã có trong bữa sáng, bữa trưa hoặc bữa tối, vì thức ăn cho phép cơ thể chúng ta sử dụng năng lượng của nhiều loại chất khác nhau. các hợp chất hóa học có trong thực phẩm. Trong cơ thể, năng lượng này được chuyển hóa thành chuyển động, công việc và được dùng để duy trì nhiệt độ cơ thể không đổi (và khá cao!).

Bất kỳ phản ứng hóa học nào cũng kèm theo sự giải phóng hoặc hấp thụ năng lượng. Thông thường, năng lượng được giải phóng hoặc hấp thụ dưới dạng nhiệt (ít gặp hơn ở dạng năng lượng ánh sáng hoặc cơ học). Nhiệt lượng này có thể đo được. Kết quả đo được biểu thị bằng kilojoules (kJ) cho một mol chất phản ứng hoặc (ít phổ biến hơn) cho một mol sản phẩm phản ứng. Lượng nhiệt tỏa ra hoặc hấp thụ trong một phản ứng hóa học được gọi là hiệu ứng nhiệt của phản ứng (Q) . Ví dụ, hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy hydro trong oxy có thể được biểu thị bằng bất kỳ phương trình nào trong hai phương trình:

2 H 2 (g) + O 2 (g) = 2 H 2 O (l) + 572 kJ

2 H 2 (g) + O 2 (g) = 2 H 2 O (l) + Q

Phương trình phản ứng này được gọi làphương trình nhiệt hóa. Đây là biểu tượng "+ Q" nghĩa là khi đốt cháy hydro thì nhiệt lượng tỏa ra. Nhiệt lượng này được gọi là hiệu ứng nhiệt của phản ứng. Các phương trình nhiệt hóa thường chỉ ra trạng thái tổng hợp của các chất.

Các phản ứng xảy ra khi giải phóng năng lượng gọi là phản ứng tỏa nhiệt(từ tiếng Latin "exo" - out). Ví dụ: đốt cháy metan:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + Q

Các phản ứng xảy ra khi hấp thụ năng lượng được gọi là ENDOTHERMIC(từ tiếng Latin "endo" - bên trong). Một ví dụ là sự hình thành carbon monoxide (II) CO và hydro H2 từ than và nước, chỉ xảy ra khi đun nóng.

C + H 2 O = CO + H 2 – Q

Hiệu ứng nhiệt của các phản ứng hóa học là cần thiết cho nhiều tính toán kỹ thuật.

Hiệu ứng nhiệt của các phản ứng hóa học là cần thiết cho nhiều tính toán kỹ thuật. Hãy tưởng tượng bạn trong giây lát là người thiết kế một tên lửa mạnh mẽ có khả năng phóng lên quỹ đạo tàu vũ trụ và các tải trọng khác (Hình.).

Cơm. Tên lửa mạnh nhất thế giới của Nga, Energia, trước khi phóng tại Sân bay vũ trụ Baikonur. Động cơ của một trong các giai đoạn của nó hoạt động bằng khí hóa lỏng - hydro và oxy.

Giả sử bạn biết công (tính bằng kJ) sẽ phải bỏ ra để đưa một tên lửa chở hàng hóa từ bề mặt Trái đất lên quỹ đạo; bạn cũng biết công để vượt qua lực cản không khí và chi phí năng lượng khác trong suốt chuyến bay. Làm thế nào để tính toán lượng hydro và oxy cần thiết (ở trạng thái hóa lỏng) được sử dụng trong tên lửa này làm nhiên liệu và chất oxy hóa?

Nếu không có sự trợ giúp của hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành nước từ hydro và oxy thì điều này khó thực hiện được. Xét cho cùng, hiệu ứng nhiệt chính là năng lượng sẽ phóng tên lửa vào quỹ đạo. Trong buồng đốt của tên lửa, nhiệt lượng này được chuyển thành động năng của các phân tử khí nóng (hơi nước), thoát ra khỏi vòi phun và tạo ra lực đẩy phản lực.

TRONG công nghiệp hóa chất Hiệu ứng nhiệt là cần thiết để tính toán lượng nhiệt cung cấp cho lò phản ứng nhiệt trong đó xảy ra phản ứng thu nhiệt. Trong lĩnh vực năng lượng, sản xuất nhiệt năng được tính bằng nhiệt đốt cháy nhiên liệu.

Chuyên gia dinh dưỡng sử dụng tác dụng nhiệt của quá trình oxy hóa sản phẩm thực phẩm trong cơ thể để tạo ra chế độ ăn uống hợp lý không chỉ cho người bệnh mà còn cho những người khỏe mạnh - vận động viên, người lao động thuộc nhiều ngành nghề khác nhau. Theo truyền thống, các phép tính ở đây không sử dụng joules mà sử dụng các đơn vị năng lượng khác - calo (1 cal = 4,1868 J). Hàm lượng năng lượng của thực phẩm được đề cập đến bất kỳ khối lượng nào của sản phẩm thực phẩm: 1 g, 100 g hoặc thậm chí bao bì tiêu chuẩn của sản phẩm. Ví dụ, trên nhãn của một lọ sữa đặc, bạn có thể đọc dòng chữ sau: “hàm lượng calo 320 kcal/100 g”.

№2. Câu đố “Chữ cái không lặp lại”.

Để giải câu đố này, hãy xem kỹ từng dòng. Chọn các chữ cái không bao giờ lặp lại. Nếu làm đúng, bạn sẽ có thể sử dụng những chữ cái này để tạo thành một câu tục ngữ về các quy tắc chữa cháy.

NGOÀI RA:

Đốt cháy là phản ứng oxi hóa xảy ra với tốc độ cao, đi kèm với sự giải phóng nhiệt với số lượng lớn và theo quy luật, phát ra ánh sáng rực rỡ, mà chúng ta gọi là ngọn lửa. Quá trình cháy được nghiên cứu bằng hóa lý, trong đó tất cả các quá trình tỏa nhiệt có phản ứng tự tăng tốc đều được coi là quá trình cháy. Sự tự tăng tốc như vậy có thể xảy ra do sự gia tăng nhiệt độ (tức là có cơ chế nhiệt) hoặc sự tích tụ của các hạt hoạt động (có tính chất khuếch tán).

Phản ứng đốt cháy có đặc điểm thị giác- sự hiện diện của vùng nhiệt độ cao (ngọn lửa), bị giới hạn về mặt không gian, nơi hầu hết sự chuyển hóa các chất ban đầu (nhiên liệu) thành Quá trình này kèm theo giải phóng một lượng lớn. Để bắt đầu phản ứng (xuất hiện ngọn lửa), cần phải tiêu tốn một lượng năng lượng nhất định khi đốt cháy, sau đó quá trình đang diễn ra một cách tự phát. Tốc độ của nó phụ thuộc vào tính chất hóa học các chất tham gia phản ứng, cũng như từ các quá trình động lực khí trong quá trình đốt cháy. Phản ứng đốt cháy có những đặc điểm nhất định, trong đó quan trọng nhất là giá trị nhiệt lượng hỗn hợp và nhiệt độ (gọi là đoạn nhiệt) về mặt lý thuyết có thể đạt được trong quá trình đốt cháy hoàn toàn mà không tính đến sự mất nhiệt.

Đốt cháy đồng nhất là đơn giản nhất, có tốc độ không đổi, tùy thuộc vào thành phần và độ dẫn nhiệt phân tử của hỗn hợp, nhiệt độ và áp suất.

Sự đốt cháy không đồng nhất phổ biến nhất cả trong tự nhiên và trong điều kiện nhân tạo. Tốc độ của nó phụ thuộc vào các điều kiện cụ thể của quá trình đốt cháy và vào đặc tính vật lý của các thành phần. Đối với nhiên liệu lỏng, tốc độ cháy bị ảnh hưởng rất nhiều bởi tốc độ bay hơi và đối với nhiên liệu rắn - bởi tốc độ khí hóa. Ví dụ, khi đốt than, quá trình này hình thành hai giai đoạn. Trong lần đầu tiên (trong trường hợp gia nhiệt tương đối chậm), các thành phần dễ bay hơi của chất (than) được giải phóng, trong lần thứ hai, cặn cốc sẽ cháy hết.

Quá trình đốt cháy khí (ví dụ đốt cháy ethane) có những đặc điểm riêng. Trong môi trường khí, ngọn lửa có thể lan rộng. Nó có thể di chuyển trong chất khí ở tốc độ cận âm và đặc tính này không chỉ có trong môi trường khí mà còn ở hỗn hợp phân tán mịn của các hạt dễ cháy dạng lỏng và rắn trộn với chất oxy hóa. Để đảm bảo quá trình đốt cháy ổn định trong những trường hợp như vậy cần phải có thiết kế đặc biệt thiết bị lò nung.

Hậu quả do phản ứng cháy trong môi trường khí gây ra có hai loại. Đầu tiên là sự nhiễu loạn của dòng khí, dẫn đến tốc độ của quá trình tăng mạnh. Sự xáo trộn âm thanh của dòng chảy có thể dẫn đến giai đoạn tiếp theo - sự xuất hiện của hỗn hợp dẫn đến phát nổ. Quá trình chuyển từ quá trình đốt cháy sang giai đoạn phát nổ không chỉ phụ thuộc vào đặc tính của khí mà còn phụ thuộc vào kích thước của hệ thống và các thông số lan truyền.

Đốt cháy nhiên liệu được sử dụng trong công nghệ và công nghiệp. Nhiệm vụ chính trong trường hợp này là đạt được hiệu suất đốt cháy tối đa (tức là tối ưu hóa việc giải phóng nhiệt) trong một khoảng thời gian nhất định. Ví dụ, quá trình đốt cháy được sử dụng trong khai thác mỏ - các phương pháp phát triển các loại khoáng sản khác nhau dựa trên việc sử dụng quy trình dễ cháy. Nhưng trong một số điều kiện tự nhiên và địa chất nhất định, hiện tượng cháy có thể trở thành yếu tố gây nguy hiểm nghiêm trọng. Ví dụ, mối nguy hiểm thực sự là quá trình đốt than bùn tự phát, dẫn đến xảy ra cháy nội sinh.