Waar is vuur van gemaakt?

De chemische samenstelling van vuur

Christopher Murray / EyeEm / Getty Images

Waar is vuur van gemaakt? Je weet dat het genereert warmte en licht, maar heb je je ooit afgevraagd over de chemische samenstelling of? stand van zaken ?

Waar is vuur van gemaakt?

• Een vlam is een mengsel van zijn brandstof, licht en de vaste stoffen en gassen die zowel het vuur vormen als erdoor worden geproduceerd. Bij onvolledige verbranding ontstaat roet, voornamelijk koolstof.
• Vuur is meestal een toestand van materie die plasma wordt genoemd. Delen van een vlam bestaan ​​echter uit vaste stoffen en gassen.
• De exacte chemische samenstelling van vuur hangt af van de aard van de brandstof en het oxidatiemiddel. De meeste vlammen bestaan ​​uit koolstofdioxide, waterdamp, stikstof en zuurstof.

Chemische samenstelling van vuur

Vuur is het resultaat van een chemische reactie verbranding genoemd . Op een bepaald punt in de verbrandingsreactie, genaamd de ontstekingspunt , worden vlammen geproduceerd. Gewoonlijk bestaan ​​vlammen voornamelijk uit kooldioxide, waterdamp, zuurstof en stikstof.

Bij de gebruikelijke verbrandingsreactie verbrandt een op koolstof gebaseerde brandstof in lucht (zuurstof). Potentieel bevat vuur alleen gassen uit de brandstof, kooldioxide, water, stikstof en zuurstof. Onvolledige verbranding biedt echter tal van andere mogelijkheden. Roet is een hoofdbestanddeel van onvolledige verbranding. Roet bevat voornamelijk koolstof, maar er kunnen verschillende organische moleculen voorkomen. Andere gassen die bij brand worden aangetroffen, zijn onder meer koolmonoxide en soms stikstofoxiden en zwaveloxiden.

Een kaarsvlam bestaat uit verdampt water, kooldioxide, water, stikstof, zuurstof, roet dat heet genoeg is om te gloeien en licht/warmte van de chemische reactie.

Vuur zonder zuurstof

Vuur heeft echter eigenlijk geen zuurstof nodig. Ja, de oxidator die het vaakst wordt aangetroffen is zuurstof, maar ook andere chemicaliën werken. Bij het verbranden van waterstof met chloor als oxidatiemiddel ontstaat bijvoorbeeld ook een vlam. Het product van de reactie is waterstofchloride (HCl), dus het vuur bestaat uit waterstof, chloor, HCl, licht en warmte. Andere combinaties zijn waterstof met fluor en hydrazine met stikstoftetroxide.

Staat van vuur

In een kaarsvlam of een klein vuurtje zijn de meeste materie in een vlam bestaat uit heet gassen . Bij een zeer heet vuur komt genoeg energie vrij om de gasvormige atomen te ioniseren, waardoor de toestand van de materie ontstaat plasma genoemd . Voorbeelden van vlammen die plasma bevatten, zijn vlammen die worden geproduceerd door plasmatoortsen en de thermiet reactie .

De belangrijkste verschillen tussen gassen en plasma zijn de afstand tussen deeltjes en hun elektrische lading. Gassen bestaan ​​uit moleculen, atomen en ionen die ver uit elkaar liggen. In plasma is de afstand tussen deeltjes veel groter. Bovendien zijn de deeltjes in plasma bijna uitsluitend geladen deeltjes (ionen).

Waarom vuur heet is

Vuur straalt warmte en licht uit omdat de chemische reactie dat vlammen produceert, is exotherm. Met andere woorden, bij verbranding komt meer energie vrij dan nodig is om het te ontsteken of in stand te houden. Om verbranding te laten plaatsvinden en vlammen te laten ontstaan, moeten er drie dingen aanwezig zijn: brandstof, zuurstof en energie (meestal in de vorm van warmte). Zodra energie de reactie start, gaat deze door zolang brandstof en zuurstof aanwezig zijn.

Koud vuur

Hoewel al het vuur warmte produceert of exotherm is, zijn sommige branden koeler dan andere. Zogenaamd koud vuur verwijst naar een vuur dat brandt onder een temperatuur van ongeveer 400 °C (752 °F). Bij deze temperatuur is de vlam van het vuur onzichtbaar, maar toch verloopt de reactie. Hoewel koud vuur vrij ongebruikelijk is op aarde, hebben wetenschappers het in de ruimte geproduceerd. In een microzwaartekrachtomgeving brandt vuur met een bolvormige vlam. Koud vuur brandt anders dan gewone verbranding. Normaal gesproken duwen de hitte van een vuur (en de zwaartekracht) verbrandingsproducten weg van de reactie. In een koele vlam blijven deze producten binnen het reactiebereik en nemen ze verder deel. Uiteindelijk kan een koud vuur zijn afvalstoffen wegbranden.

Op aarde komen koelere vlammen van bepaalde vluchtige brandstoffen. Alcohol produceert bijvoorbeeld een koelere vlam dan acetyleen. Ook de beschikbaarheid van zuurstof is van belang. Wanneer zuurstof beperkt is, is de reactie dat ook, waardoor het vuur koeler wordt.

bronnen

• Bowman, D.M.J.S.; et al. (2009). 'Vuur in het aardsysteem'. Wetenschap . 324 (5926): 481-84. doi: 10.1126/wetenschap.1163886
• Lackner, Maximiliaan; Winter, Frans; Agarwal, Avinash K., eds. (2010). Handboek voor verbranding , 5 volume-instelling. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-32449-1.
• Law, C.K. (2006). Verbrandingsfysica . Cambridge, VK: Cambridge University Press. ISBN 9780521154215.
• Schmidt-Rohr, K. (2015). 'Waarom verbrandingen altijd exotherm zijn, met een opbrengst van ongeveer 418 kJ per mol O_twee'. J. Chem. opvoeden . 92 (12): 2094–99. doi:10.1021/acs.jchemed.5b00333
• Ward, Michael (maart 2005). Brandweerman: principes en praktijk . Jones & Bartlett leren. ISBN 9780763722470.