الاحتراق: تام وغير تام

هذا موقد تخييم مايكل الجديد. دعونا نستخدمه للتجربة! افتح صمام الغاز للسماح بتدفق الغاز من الخزان إلى الموقد. لا يوجد لهب بعد. خذ مصدر حرارة ، مثل عود ثقاب مضاء ، وإشعال الموقد. يظهر اللهب! ولكن إذا كنت تستخدم غطاء لتغطية موقد التخييم لقطع إمدادات الهواء ، يموت اللهب. وهناك شيئ اخر: ارفع الغطاء ، قم بإيقاف تشغيل إمداد الغاز ، وإحضار عود ثقاب آخر مضاء إلى الموقد. النار لا تبدأ! النار تحتاج إلى ثلاثة أشياء: الحرارة لبدء وإبقاء النار مشتعلة ، وقود يمكن أن يحترق ، والأكسجين في الهواء. إذا قمت بإزالة أي من هذه الأشياء ، تموت النار. لماذا ا؟ النار أو الاحتراق تفاعل كيميائي يسمى الاحتراق. كما هو الحال مع كل تفاعل كيميائي ، يحتاج الاحتراق إلى مواد للخضوع للتفاعل - المتفاعلات ، يتطلب الظروف المناسبة لتحدث ، وتنتج مواد جديدة - منتجات. في تجربتنا ، المتفاعل هو الوقود ، الميثان على وجه التحديد. عندما يتم توفير حرارة كافية للميثان للوصول إلى درجة حرارة الاشتعال ، يبدأ الميثان في التفاعل مع الأكسجين الموجود في الهواء. الاحتراق هو تفاعل أكسدة سريع وتنتج المواد التي تحتوي على نسبة عالية من الأكسجين ، مثل الأكاسيد. إذا كان هناك الكثير من الأكسجين للتفاعل معه ، منتجات احتراق الميثان هي ثاني أكسيد الكربون والماء. تسير المعادلة الكيميائية لهذا التفاعل على النحو التالي: جزيء واحد من الميثان ، تحتوي على ذرة كربون وأربع ذرات هيدروجين يتفاعل مع جزيئين من الأكسجين ، تحتوي كل ذرتين من الأكسجين ، إنتاج جزيء واحد من ثاني أكسيد الكربون ، تحتوي على ذرة واحدة من الكربون وذرتين من الأكسجين ، واثنين من جزيئات الماء ، مع ذرتين من الهيدروجين وذرة أكسجين واحدة لكل منهما. هذا مثال على الاحتراق الكامل يحدث مع إمداد كافٍ من الأكسجين. ماذا يحدث إذا لم يكن هناك ما يكفي من الأكسجين ، مثل عندما تم تغطية موقد التخييم؟ عندما يكون هناك القليل من الأكسجين لكل جزيء ميثان للتفاعل مع جزيئين من الأكسجين ، لا يمكن إنتاج كل من ثاني أكسيد الكربون والماء. يحدث احتراق غير كامل. لنفترض أن هناك ما يكفي من الأكسجين لكل جزيء ميثان للتفاعل مع ثلاث ذرات أكسجين ، هذا هو جزيء ونصف من الأكسجين. في معادلة كيميائية لا يمكننا الحصول على نصف جزيء ، لذلك دعونا نضاعف كمية كلا المتفاعلين: جزيئين من الميثان ، يتفاعل مع ثلاثة جزيئات أكسجين. هذه ذرتان من الكربون ، ثماني ذرات هيدروجين وست ذرات أكسجين يمكن أن تتحد. تتحد أربع ذرات أكسجين مع ذرتين هيدروجين لكل منهما ، تشكيل أربعة جزيئات الماء. هذا يترك ذرتين من الكربون واثنين من ذرات الأكسجين. تتحد كل ذرة كربون مع ذرة أكسجين واحدة ، تشكيل جزيئين من أول أكسيد الكربون. ماذا لو كان هناك جزيء أكسجين واحد فقط متاح لكل جزيء ميثان؟ ثم ، لا يزال الهيدروجين يتحد مع الأكسجين لتشكيل جزيئات الماء ، لكن لم يتبق أي أكسجين لذرة الكربون لتتحد معها ، لتشكيل أكسيد! هذا احتراق غير كامل أيضًا. المنتجات هي الماء ، والكربون الذي يترسب كالسخام. كل من تفاعلات الاحتراق الكامل وغير الكامل تنتج أيضًا طاقة على شكل حرارة وضوء: يؤدي الاحتراق الكامل إلى أكثر من مجرد احتراق غير كامل. تنتج الحرارة في التفاعل ، يجعل من الممكن استمرار الاحتراق. الاحتراق تفاعل كيميائي بدأت بالحرارة ، خلالها مادة - وقود - يتفاعل مع الأكسجين. إنه تفاعل أكسدة سريع بدرجة حرارة عالية الذي يطلق الطاقة في شكل حرارة وضوء. يخضع الوقود للاحتراق الكامل إذا كان إمداد الأكسجين وفيرًا. يخضع الوقود لاحتراق غير كامل إذا كان إمداد الأكسجين غير كافٍ.