Palamisreaktio tapahtuu, kun polttoaine ja hapettava aine tai hapetin reagoivat vapauttaen energiaa lämmön ja joskus valon muodossa. Tunnetuimpia tämän tyyppisiä prosesseja ovat hiiltä ja vetyä sisältävien orgaanisten materiaalien polttaminen, jotka yhdistyvät ilman hapen kanssa muodostaen hiilidioksidia ja vettä. Tässä polttoaine on jotain puuta, bensiiniä tai hiiltä, ja hapetin on happi. Monet muut palamisreaktiotyypit ovat kuitenkin mahdollisia. Tämäntyyppiset reaktiot ovat elintärkeitä elämälle, ja niitä hyödynnetään energian tuottamiseen, lämmön tuottamiseen, moottoriajoneuvojen käyttöön ja monilla muilla tavoilla.
Hapetus
Hapetus on kemiallinen prosessi, jossa elektronit poistetaan aineesta ja vapautuu energiaa. Termi tulee siitä, että tunnetuimmat esimerkit sisältävät aineita, jotka yhdistyvät hapen kanssa, mikä saa elektronit prosessissa. Muut elementit voivat kuitenkin toimia myös hapettimina. Esimerkiksi alkuaine fluori on voimakkaampi hapetin kuin happi. Prosessi voi tapahtua erittäin nopeasti, mikä voi johtaa räjähdykseen, jossa kaikki energia vapautuu lähes välittömästi ja kuuma kaasu laajenee voimakkaasti, jolloin syntyy paineaalto ja kova ääni. Vaihtoehtoisesti se voi tapahtua kohtalaisen nopeasti, kuten tulipalon sattuessa, tai paljon hitaammin, kuten raudan ruostuessa.
Spontaani polttaminen
Yleensä palamisreaktion käynnistämiseksi on syötettävä jonkin verran energiaa. Tämä voi olla yksinkertaisesti ottelun osuminen tai kipinän luominen. Tämän jälkeen reaktio on omavarainen, mikä tarkoittaa, että itse reaktiosta vapautunut energia pitää sen käynnissä.
Joissakin tapauksissa reaktion etenemiseen saattaa kuitenkin olla riittävästi energiaa huoneenlämpötilassa tai jopa alempana. Kaikki riippuu hapettimesta ja polttoaineesta: jos hapettava aine on riittävän voimakas ja polttoaine syttyy helposti, ne voivat syttyä palamaan sekoitettuna ilman lämmön syöttämistä. Tätä kutsutaan spontaaniksi palamiseksi. Siksi voimakkaita hapettimia on käsiteltävä varoen, koska ne voivat aiheuttaa tulipalon tai räjähdyksen, jos ne joutuvat kosketuksiin syttyvien materiaalien kanssa.
Palamistuotteet
Koska palamiseen liittyy yleensä polttoaine -elementtejä, jotka yhdistyvät hapen kanssa, tuotteet ovat tyypillisesti oksideja. Orgaanisissa aineissa hiili ja vety yhdistyvät yleensä hapen kanssa muodostaen hiilidioksidia (CO2) ja vettä (H2O). Muut aineet voivat kuitenkin myös palaa. Esimerkiksi rikki ja fosfori palavat helposti, jolloin muodostuu oksideja. Metallit, jos ne jauhetaan, myös palavat muodostaen oksideja ja tuottavat usein loistavasti loistavia liekkejä – magnesiumia, alumiinia ja muita metalleja käytetään usein ilotulitteissa tästä syystä.
Usein orgaaniset materiaalit sisältävä palamisreaktio on epätäydellinen. Esimerkiksi puun tapauksessa palamatonta hiiltä vapautuu pieninä hiukkasina savun muodossa, ja yleensä osa jää hiileksi. Jos käytettävissä ei ole tarpeeksi happea joidenkin polttoaineiden kaiken hiilen hapettamiseen hiilidioksidiksi (CO2), voi syntyä toinen hiilimonoksidiksi (CO) kutsuttu kaasu. Kun tämä tapahtuu suljetussa tilassa, kuten viallisen kattilan tapauksessa, seuraukset voivat olla kohtalokkaita, koska CO on myrkyllistä ja hajutonta.
Syttyvyyteen vaikuttavat tekijät
Kemiallisten tekijöiden, kuten polttoaineen ja hapettimen reaktiivisuuden lisäksi, on olemassa useita fysikaalisia tekijöitä, jotka vaikuttavat syttyvyyteen. Yksi näistä on polttoaineen pinta -ala, joka joutuu kosketuksiin hapettimen kanssa. Normaalioloissa ei ole mahdollista saada pala rautaa palamaan, mutta erittäin hienon jauheen muodossa tämä metalli syttyy spontaanisti ilmassa.
Nestemäiset polttoaineet eivät itse asiassa pala, vaikka usein näyttää siltä. Polttoaineen vapauttama höyry syttyy palamaan, joten nesteen syttyvyys riippuu osittain sen tuottaman höyryn määrästä. Lämpötila, jossa ilmassa on tarpeeksi höyryä syttymään, tunnetaan leimahduspisteenä; tämä on tärkeää tietoa syttyvien nesteiden varastoinnissa ja käsittelyssä
Soluhengitys
Tämä on prosessi, jossa elävien organismien solut hapettavat ravintoaineita, kuten hiilihydraatteja, hiilidioksidiksi ja veteen. Koska lopputuotteet ovat samat kuin ne, jotka syntyisivät, jos nämä raaka -aineet poltettaisiin, kokonaisreaktiota voidaan pitää palamisena, mutta koska se tapahtuu useissa eri vaiheissa, se on paljon hitaampi kuin mitä normaalisti tarkoitetaan tällä termillä. Siitä huolimatta se tuottaa edelleen lämpöä ja auttaa ylläpitämään kehon lämpötilaa. Tunnetussa esityksessä pieni määrä sokeria sekoitetaan voimakkaaseen hapettimeen ja sytytetään, jolloin se palaa tarpeeksi rajusti lasin sulattamiseksi, mikä osoittaa kuinka paljon energiaa on lukittu sokerimolekyyleihin. Kehossa tämä energia vapautuu paljon hitaammin, mutta periaate on sama.
käytät
Varhainen ihminen käytti ensin tulta lämmittääkseen ja sitten ruoanlaittoon, mikä tapasi haitallisia mikro -organismeja ja loisia. Teollinen vallankumous riippui polttoaineiden – aluksi puun ja sitten fossiilisten polttoaineiden, kuten hiilen ja öljyn – polttamisesta metallien sulattamiseen tarvittavan lämmön tuottamiseksi. Nykyään polttamalla tuotetaan sähköä ja valmistetaan laaja valikoima kemikaaleja ja tuotteita, ja polttomoottori käyttää myös fossiilisten polttoaineiden nopeaa polttamista kineettisen energian tuottamiseksi autoille ja muille ajoneuvoille.