燃烧
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燃燒是物體快速氧化,產生光和熱的過程。 燃烧的本质是氧化还原反应。广义燃烧不一定要有氧气参加,任何发光、发热的剧烈化学反应,都可以叫燃烧。
燃燒需要三種要素並存才能發生,分別是可燃物如燃料、助燃物如氧氣、以及溫度要達到燃点。燃燒三要素並稱為火三角。助燃物是燃燒反應中的氧化劑,氧氣是燃燒反應中最常見的助燃物,但其他化合物也可能是助燃物,例如鎂帶可以在二氧化碳中燃燒,此時二氧化碳即為助燃物。
在一個完整的燃燒反應中,一物質和氧化劑(如氧氣、氟氣)反應,其生成物為燃料的各元素氧化反應後的產物。例如:
- CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + 能量
- CH2S + 6 F2 → CF4 + 2 HF + SF6
- 2 H2 + O2 → 2 H2O(g) + 能量
然而在真實情況下不可能達到完整的燃燒反應。當燃燒反應達到化學平衡時,會產生多種主要和次要產物;例如燃燒碳時會產生一氧化碳和煤煙。此外,在大氣中發生燃燒反應時,因為大氣中含有78%的氮氣的緣故,會產生各式各樣的氮氧化物。
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本质 [编辑]
连锁反应理论 [编辑]
近代的连锁反应理论将燃烧解释为游离基的链式反应,在反应过程中发光、放热。这个理论将燃烧的链式反应分为三个阶段:“链引发”、“链传递”、“链终止”。
链引发阶段即产生游离基并形成反应链的阶段。产生游离基的方法有很多,包括但不限于点燃、光照、辐射、催化、加热。少数物质间会自发化合引发燃烧,如氟气和氢气在冷暗处就能剧烈燃烧引发爆炸。
链传递阶段,游离基反应的同时又产生更多的游离基,使燃烧持续甚至扩大。
链终止阶段,游离基失去能量或者所有物质反应尽,没有新游离基产生而使反应链断裂,反应结束。