No processo de combustão, forma-se uma chama, cuja estrutura se deve às substâncias reagentes. Sua estrutura é dividida em regiões dependendo dos indicadores de temperatura.
Definição
Chamas são chamadas de gases quentes, nos quais os componentes ou substâncias do plasma estão presentes na forma sólida dispersa. Realizam transformações do tipo físico-químico, acompanhadas de luminescência, liberação de energia térmica e aquecimento.
A presença de partículas iônicas e radicais em um meio gasoso caracteriza sua condutividade elétrica e comportamento especial em um campo eletromagnético.
O que são chamas
Geralmente este é o nome dos processos associados à combustão. Comparado ao ar, a densidade do gás é menor, mas altas temperaturas fazem com que o gás suba. É assim que se formam as chamas, que são longas e curtas. Muitas vezes há uma transição suave de uma forma para outra.
Chama: estrutura e estrutura
Para determinar a aparência do fenômeno descrito, basta acender um queimador de gás. A chama não luminosa resultante não pode ser chamada de homogênea. Visualmente, há trêsáreas principais. Aliás, o estudo da estrutura da chama mostra que diferentes substâncias queimam com a formação de um tipo diferente de tocha.
Quando uma mistura de gás e ar queima, uma pequena tocha é formada primeiro, cuja cor tem tons de azul e roxo. O núcleo é visível nele - verde-azul, parecendo um cone. Considere esta chama. Sua estrutura é dividida em três zonas:
- Separe a área de preparação na qual a mistura de gás e ar é aquecida ao sair do orifício do queimador.
- É seguido pela zona em que ocorre a combustão. Ela ocupa o topo do cone.
- Quando há f alta de fluxo de ar, o gás não queima completamente. O óxido de carbono bivalente e os resíduos de hidrogênio são liberados. Sua pós-combustão ocorre na terceira área, onde há acesso ao oxigênio.
Agora vamos considerar os diferentes processos de combustão separadamente.
Vela acesa
Queimar uma vela é como acender um fósforo ou isqueiro. E a estrutura da chama de uma vela se assemelha a um fluxo de gás quente, que é puxado para cima devido às forças de empuxo. O processo inicia-se com o aquecimento do pavio, seguido da evaporação da parafina.
A zona mais baixa dentro e adjacente à thread é chamada de primeira área. Possui um leve brilho azul devido à grande quantidade de combustível, mas ao pequeno volume da mistura de oxigênio. Aqui, o processo de combustão incompleta de substâncias é realizado com a liberação de monóxido de carbono, que é ainda mais oxidado.
Primeira zonarodeado por uma segunda concha luminosa, que caracteriza a estrutura da chama da vela. Um volume maior de oxigênio entra nele, o que causa a continuação da reação oxidativa com a participação de moléculas de combustível. Os indicadores de temperatura aqui serão mais altos do que na zona escura, mas insuficientes para a decomposição final. É nas duas primeiras áreas que aparece um efeito luminoso quando as gotículas de combustível não queimado e partículas de carvão são fortemente aquecidas.
A segunda zona é cercada por uma concha sutil com valores de alta temperatura. Muitas moléculas de oxigênio entram nele, o que contribui para a combustão completa das partículas de combustível. Após a oxidação das substâncias, o efeito luminoso não é observado na terceira zona.
Esquema
Para maior clareza, apresentamos a sua atenção a imagem de uma vela acesa. O padrão de chama inclui:
- Primeira área ou área escura.
- Segunda zona luminosa.
- Terceira casca transparente.
O fio da vela não queima, mas ocorre apenas a carbonização da extremidade dobrada.
Lâmpada do espírito ardente
Pequenos tanques de álcool são frequentemente usados para experimentos químicos. Eles são chamados de lâmpadas de álcool. O pavio do queimador é impregnado com combustível líquido derramado através do orifício. Isso é facilitado pela pressão capilar. Ao atingir o topo livre do pavio, o álcool começa a evaporar. No estado de vapor, é incendiado e queima a uma temperatura não superior a 900 ° C.
A chama da lâmpada espiritual tem formato normal, é quase incolor, com leve tonalidadeazul. Suas zonas não são tão claramente visíveis quanto as de uma vela.
No queimador de álcool, em homenagem ao cientista Bartel, o início do fogo está localizado acima da grade incandescente do queimador. Esse aprofundamento da chama leva a uma diminuição do cone escuro interno, e a parte do meio sai do buraco, que é considerada a mais quente.
Cor característica
Emissões de diferentes cores de chama, causadas por transições eletrônicas. Eles também são chamados de térmicos. Assim, como resultado da combustão do componente hidrocarboneto no ar, a chama azul é devido à liberação do composto H-C. E quando partículas C-C são emitidas, a tocha fica vermelho-alaranjada.
É difícil ver a estrutura da chama, cuja química inclui compostos de água, dióxido de carbono e monóxido de carbono, a ligação OH. Suas línguas são praticamente incolores, pois as partículas acima emitem radiação ultravioleta e infravermelha quando queimadas.
A cor da chama está interligada com indicadores de temperatura, com a presença de partículas iônicas nela, que pertencem a uma determinada emissão ou espectro óptico. Assim, a queima de alguns elementos leva a uma mudança na cor do fogo no queimador. As diferenças na coloração da pluma estão associadas ao arranjo dos elementos em diferentes grupos do sistema periódico.
Dispare para a presença de radiação relacionada ao espectro visível, estude o espectroscópio. Ao mesmo tempo, verificou-se que as substâncias simples do subgrupo geral também apresentam uma coloração semelhante da chama. Para maior clareza, a combustão de sódio é usada como um teste para estemetal. Quando trazidas para a chama, as línguas ficam amarelas brilhantes. Com base nas características de cor, a linha de sódio é isolada no espectro de emissão.
Metais alcalinos são caracterizados pela propriedade de rápida excitação da radiação luminosa das partículas atômicas. Quando compostos de baixa volatilidade desses elementos são introduzidos no fogo de um bico de Bunsen, ele é colorido.
O exame espectroscópico mostra linhas características na área visível ao olho humano. A velocidade de excitação da radiação luminosa e a estrutura espectral simples estão intimamente relacionadas à alta característica eletropositiva desses metais.
Característica
A classificação da chama é baseada nas seguintes características:
- estado agregado de compostos em combustão. Eles vêm em formas gasosas, aerodispersas, sólidas e líquidas;
- um tipo de radiação que pode ser incolor, luminosa e colorida;
- velocidade de distribuição. Há propagação rápida e lenta;
- altura da chama. A estrutura pode ser curta ou longa;
- caráter de movimento de misturas reagentes. Alocar movimento pulsante, laminar e turbulento;
- percepção visual. As substâncias queimam com uma chama esfumaçada, colorida ou transparente;
- indicador de temperatura. A chama pode ser de baixa temperatura, fria e alta temperatura.
- estado da fase combustível - agente oxidante.
A ignição ocorre como resultado da difusão ou pré-mistura de ingredientes ativos.
Região de oxidação e redução
O processo de oxidação ocorre em uma zona imperceptível. Ela é a mais gostosa e está localizada no topo. Nele, as partículas de combustível sofrem combustão completa. E a presença de excesso de oxigênio e deficiência de combustível leva a um intenso processo de oxidação. Este recurso deve ser usado ao aquecer objetos sobre o queimador. É por isso que a substância está imersa na parte superior da chama. Essa combustão ocorre muito mais rápido.
As reações de redução ocorrem nas partes central e inferior da chama. Ele contém uma grande quantidade de substâncias combustíveis e uma pequena quantidade de O2 moléculas que realizam a combustão. Quando compostos contendo oxigênio são introduzidos nessas áreas, ocorre a eliminação do elemento O.
O processo de separação de sulfato ferroso é usado como exemplo de chama redutora. Quando o FeSO4 entra na parte central da chama do queimador, ele primeiro aquece e depois se decompõe em óxido férrico, anidrido e dióxido de enxofre. Nesta reação, observa-se a redução de S com carga de +6 para +4.
Chama de solda
Este tipo de incêndio é formado pela combustão de uma mistura de gás ou vapor líquido com oxigênio em ar limpo.
Um exemplo é a formação de uma chama oxi-acetileno. Destaca:
- zona central;
- área de recuperação média;
- flare end zone.
Tantos queimammisturas gás-oxigênio. Diferenças na proporção de acetileno e oxidante levam a um tipo diferente de chama. Pode ser estrutura normal, carburante (acetileno) e oxidante.
Teoricamente, o processo de combustão incompleta do acetileno em oxigênio puro pode ser caracterizado pela seguinte equação: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (a reação requer um mol de O2).
O hidrogênio molecular resultante e o monóxido de carbono reagem com o oxigênio do ar. Os produtos finais são água e monóxido de carbono tetravalente. A equação fica assim: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Esta reação requer 1,5 moles de oxigênio. Ao somar O2, verifica-se que 2,5 mol são gastos em 1 mol de HCCH. E como na prática é difícil encontrar oxigênio perfeitamente puro (muitas vezes tem uma leve contaminação com impurezas), a proporção de O2 para HCCH será de 1,10 a 1,20.
Quando a proporção de oxigênio para acetileno é menor que 1,10, ocorre uma chama de cementação. Sua estrutura tem um núcleo alargado, seus contornos tornam-se borrados. A fuligem é emitida de tal incêndio, devido à f alta de moléculas de oxigênio.
Se a proporção de gases for maior que 1, 20, obtém-se uma chama oxidante com excesso de oxigênio. Suas moléculas em excesso destroem os átomos de ferro e outros componentes do queimador de aço. Em tal chama, a parte nuclear torna-se curta e pontiaguda.
Leituras de temperatura
Cada vela ou zona de fogo do queimador temseus valores devido ao fornecimento de moléculas de oxigênio. A temperatura de uma chama aberta em suas diferentes partes varia de 300°C a 1600°C.
Um exemplo é uma chama difusora e laminar, que é formada por três conchas. Seu cone consiste em uma área escura com temperatura de até 360°C e ausência de agente oxidante. Acima dele é uma zona de brilho. Seu indicador de temperatura varia de 550 a 850°C, o que contribui para a decomposição da mistura termocombustível e sua combustão.
A área externa é pouco visível. Nele, a temperatura da chama chega a 1560°C, o que se deve às características naturais das moléculas do combustível e à velocidade de entrada do agente oxidante. É aqui que a queima é mais vigorosa.
As substâncias se inflamam sob diferentes condições de temperatura. Assim, o magnésio metálico queima apenas a 2210 °C. Para muitos sólidos, a temperatura da chama é de cerca de 350°C. Fósforos e querosene podem inflamar a 800°C, enquanto a madeira pode inflamar de 850°C a 950°C.
Um cigarro queima com uma chama cuja temperatura varia de 690 a 790 °C, e em uma mistura de propano-butano de 790 °C a 1960 °C. A gasolina inflama a 1350°C. A chama da queima do álcool tem temperatura não superior a 900°C.
