Mis vahe on oksüdeerumisel ja põlemisel? Millised on tingimused mõlemale? Reaktsioonid?


Vastus 1:

Põlemine on naljakas asi, isegi neile, kes on seda uurinud kauem kui mul. Alustuseks hõlmavad kõik põlemisprotsessid oksüdeerimist (mõned võimalikud erandid), kuid mitte kõik oksüdatsioonireaktsioonid on põletamine. See teeb põlemisest oksüdatsioonireaktsioonide alamhulga. Üldiselt nimetatakse põlemist isemajandavaks (või isepalgavaks) reageerivaks vooluks.

Kui tahke aine põleb, difundeeruvad oksüdeerivad liigid pinna poole ja sageli poorseks struktuuriks, seejärel hajuvad oksüdeerunud ja osaliselt oksüdeerunud liigid. Samuti võivad oksüdeerunud ühendid lahkuda koos pürolüüsi ja gaasistamisega tekkivate kütusefragmentidega.

Kütuse fragmendid ja osaliselt oksüdeerunud liigid reageerivad täiendavalt gaasilises olekus, andes osa või kogu energia, mis on vajalik heterogeense oksüdatsioonikeemia juhtimiseks tahkel pinnal.

Kui vedelik põleb, aurustub põlev vedelik täielikult või osaliselt. Seejärel toimub oksüdeerimine gaasilises olekus, põlemissoojus annab energiat edasiseks aurustumiseks.

Gaasiliste kütuste põlemine toimub muidugi täielikult gaasilises olekus - välja arvatud juhul, kui tahma moodustumine toimub kohaliku hapnikuvaeguse tagajärjel. Sel juhul on tahma läbipõlemine heterogeenne nagu tahkete kütuste puhul.

Peamised iseliikuva reageeriva vooluga seotud liigid on:

H •

OH •

O •

HO2 •

Nende liikide reaktsioonid säilitavad vabade radikaalide kogumi, mis on vajalik kütuse pürolüüsi ja oksüdeerimise käivitamiseks. Need liigid osalevad peamistes ahela hargnemisreaktsioonides.

Gaasilisel põlemisel on peamised reaktiivkütuse killud järgmised:

CH3 •

CH2 • ??

CH •

C2H3 •

C2H •

HCO •

CO •

Need liigid on vaheained kütuse muundamisel lõppkokkuvõttes CO2 ja H2O-ks. Need liigid põhjustavad enamiku ahela lõpetamise reaktsioonidest.

Peamised oksüdeerivad liigid heterogeenses (gaasitahke) põlemisel on:

O2

CO2

H2O

Need on mõned erijuhud, mida üldiselt peetakse põlemiseks, kuid ei sobi ülaltoodud korrektsete kirjeldustega. See hõlmab järgmist:

Termiidireaktsioonid - tavaliselt metalloksiid, mis reageerib metalliga. Gaasilisi kõrvalsaadusi võib olla või mitte

Metallidevahelised reaktsioonid - reaktsioon kahe metalli vahel või metalli ja pooljuhi vahel. Gaasilisi kõrvalsaadusi leidub harva, välja arvatud juhul, kui ühel metallidest on reaktsioonitemperatuuril kõrge aururõhk.

Kütuseelemendid - kütuse oksüdeerimine ja oksüdeeriva aine redutseerimine toimub füüsiliselt eraldatud kohtades, eraldatuna elektrolüüdiga. Teatud kütuseelementide protsessides, näiteks tahke oksiidi kütuseelementide puhul, on vooluhulka ja keemiat kirjeldavad matemaatilised võrrandid laminaarse difusioonileegi omadega väga sarnased.


Vastus 2:

Ma ütleksin, et põlemine on eriline oksüdatsiooniprotsess. Kui peaksin määratlema põlemise, oleks see kiire oksüdeerimine gaasilise oksüdeerija abil. Tavaliselt on gaasiliseks oksüdeerijaks O2, kuid olen näinud mõistet, mida kasutatakse reaktsioonil Cl2 või F2-ga.

Mis tahes oksüdatsiooniprotsesside jaoks (või redoksprotsesside jaoks, kuna kui üks element oksüdeeritakse, tuleb teist redutseerida), vajate vähemalt oksüdeerivat ja redutseerivat ainet. Sageli on kasulik reageerida keskkonnaga (näiteks lahustiga). Mõnede oksüdatsioonireaktsioonide jaoks on kasu katalüsaatorist.

Tüüpilised põlemistingimused nõuavad ka gaasilist oksüdeerivat ainet ja redutseerivat ainet (st kütust), mis võivad sellega reageerida. Sageli on vaja süüteallikat (mõelge tulekolmnurgast, mida nägite põhikoolis), kuid on olemas selline asi nagu "omaalgatuslik põlemine", kus toatemperatuur on protsessi alustamiseks piisavalt kuum.

Põlemisnäited:

C3H8 (propaan) + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O

2 Na + Cl2 → 2 NaCl

Muud oksüdatsiooni näited:

4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3 (mitte piisavalt kiire, et seda saaks pidada põlemiseks)

3 C2H6O (etanool) + 2 CrO3 + 6H + → 3 C2H4O2 (äädikhape) + 2 Cr (3+) + 3 H2O


Vastus 3:

Kõige olulisemad kaks keemias saadud reaktsiooni on oksüdeerimine ja redutseerimine. Iga kord, kui midagi oksüdeeritakse, tuleb midagi muud vähendada.

Keemias puudub "põlemisreaktsioon", kuid oksüdeerimine on selle osa. Põlemine on üldiselt RedOxi reaktsioon. Nii võib öelda, et põlemisel toimuvad oksüdatsiooni- ja redutseerimisreaktsioonid ning vabaneb palju entalpiat (energiat).