الاحتراق عملية كيميائية أو تفاعل بين الوقود (الهيدروكربون) والأكسجين. عندما يتفاعل الوقود والأكسجين فإنه يطلق الحرارة والطاقة الضوئية. ثم تنتج الحرارة والطاقة الضوئية اللهب. إذن ، صيغة تفاعل الاحتراق هي هيدروكربون + أكسجين = طاقة حرارية . يُستخدم الاحتراق في محركات السيارات ومحركات الصواريخ والعديد من الآليات الأخرى. هناك 5 أنواع مختلفة من الاحتراق. دعونا نتعرف على الاحتراق وأنواع الاحتراق.
ما هو الاحتراق
يشير الاحتراق إلى العملية التي تحترق فيها مادة ما في وجود الأكسجين ، مما ينتج عنه حرارة وضوء في العملية.
ربما سمعت أن بعض المواد قابلة للاحتراق بينما بعضها غير قابل للاحتراق. المواد القابلة للاحتراق هي ببساطة تلك التي تخضع لهذه العملية.
لكن أليس الأكسجين هو المادة الأكثر وفرة على وجه الأرض؟ ألا تتحد مع معظم العناصر؟ لكن بالتأكيد ، لا يمكن القول بأن جميع ردود الفعل تشبه هذه العملية. يعتقد الكثير من الناس أن صدأ الحديد هو عملية مماثلة لأن الصدأ ينطوي على دمج الحديد مع الأكسجين الذي يطلق الحرارة.
تعريف الاحتراق
الاحتراق هو في الواقع مصطلح علمي للحرق. نحن جميعًا على دراية بالحرق ، لكن هل تعلم أن الحرق هو في الواقع تفاعل كيميائي؟ الاحتراق عملية كيميائية حيث يتفاعل أي وقود مع الهواء (مادة مؤكسدة) لإنتاج طاقة حرارية.
وعندما تنطلق هذه الطاقة الحرارية ، فإنها ستنتج أيضًا ضوءًا على شكل لهب. هذا هو الجزء المرئي من رد الفعل ، النيران. يمكن التعبير عن تفاعل الاحتراق العام الطارد للحرارة على النحو التالي:
هيدروكربون + أكسجين ← ثاني أكسيد الكربون + ماء + طاقة حرارية
أمثلة على الاحتراق
عندما تتفاعل المواد تلقائيًا مع الأكسجين الذي يطلق الحرارة والضوء ، فإن الحرارة المنبعثة تغذي العملية بشكل أكبر مما يجعل التفاعل عنيفًا وسريعًا. إذا لم يتم فعل أي شيء للسيطرة على هذه العملية ، فإنها تأخذ شكل النار. هذه هي الطبيعة العفوية والعنيفة التي تميز الاحتراق عن العمليات المماثلة الأخرى التي تحدث في وجود الأكسجين.
بعض الأمثلة على الاحتراق
احتراق الخشب أو الفحم لتدفئة منزلك
احتراق الكبريت في الهواء
انفجار الهيدروجين في الهواء
احتراق شمعة الشمع
حريق الأدغال ويعني حرق السليلوز الخشبي وأنواع الوقود الأخرى بالأكسجين
احتراق البنزين أو الديزل لتشغيل سيارتك
احتراق الغاز الطبيعي أو غاز البترول المسال للطهي على موقد الطهي
لإنتاج الطاقة في محطات الطاقة الحرارية
العاب ناريه
يعد حرق الميثان ، المكون الرئيسي للغاز الطبيعي ، مثالاً على التفاعل الطبيعي للحرق. تحتوي المواقد والأفران التي تعمل بالغاز الطبيعي على ضوء تجريبي أو شرارة لتوفير الطاقة الأولية اللازمة لتحفيز تفاعل الاحتراق.
لا ينبعث حرق المغنيسيوم من ثاني أكسيد الكربون أو بخار الماء ، ولكنه أيضًا عملية احتراق لأنه تفاعل طارد للحرارة لمادة وقود مع الأكسجين. لا يكفي وضع المغنيسيوم في الهواء لبدء الاحتراق ، لكن شرارة أو لهبًا يقسم الروابط بين جزيئات الأكسجين في الهواء للسماح باستمرار التفاعل.
تفاعلات الاحتراق الخاصة
اللهب هو بلا شك الوسيط الذي استخدم لأول مرة حيث تلعب عمليات الاصطدام الذري دورًا مهمًا. لا تزال معرفة تفاعلات الاحتراق الأولية ضرورية لتطوير طرق أكثر اقتصادا لاستخدام إمدادات الوقود الأحفوري. يشمل مصطلح "اللهب" بمعناه الأوسع أي عملية تفاعل إنارة واحتراق أي تفاعل سريع نسبيًا في الطور الغازي.
يؤدي احتراق الهيدروجين إلى تفاعلات متسلسلة معقدة تتضمن اصطدام ذرات النيتروجين والأكسجين بجزيئات الأكسجين والهيدروجين ، على التوالي ، لتكوين جذور الهيدروكسيل. ناتج التفاعل النهائي هو غاز يتكون من خليط من جزيئات الهيدروكسيل والهيدروجين.
من أجل الاستمرار في تفاعل الاحتراق ، يجب أن تكون مواد الوقود والأكسجين موجودة بالإضافة إلى مصدر خارجي للطاقة لبدء دورة الاحتراق. على الرغم من أن بعض المواد سوف تنفجر تلقائيًا عند مزجها بغاز الأكسجين ، إلا أن معظم المواد تتطلب شرارة أو أي شكل آخر من أشكال الطاقة لبدء الاحتراق. إذا بدأ تفاعل الاحتراق ، فإن الحرارة الناتجة عن التفاعل كافية للاستمرار
ما هي أنواع الاحتراق
1] الإحتراق التام (الكامل)
عندما يحدث التفاعل بوجود أكسجين وفير ، تتحد المواد مع الأكسجين إلى أقصى حد لها. هذه التفاعلات لها الحرارة والضوء كمنتج ثانوي مرئي. أيضًا ، يُعرف الاحتراق الكامل أيضًا باسم الاحتراق النظيف. هنا سوف يحترق الهيدروكربون تمامًا مع الأكسجين ويترك فقط منتجين ثانويين ، الماء وثاني أكسيد الكربون.
مثال على ذلك عندما تحترق شمعة. ستؤدي الحرارة المنبعثة من الفتيل إلى تبخير الشمع الذي يتفاعل مع الأكسجين الموجود في الهواء. نواتج التفاعل هما الماء وثاني أكسيد الكربون. في حالة مثالية ، يحترق كل الشمع ويحدث الاحتراق الكامل
2] الاحتراق الغير التام
تُعرَّف هذه على أنها التفاعلات التي تحدث في غياب الأكسجين الكافي بسبب عدم قدرة المواد على الاحتراق تمامًا. تترك هذه التفاعلات السخام في الحاوية بسبب هذه العملية جنبًا إلى جنب مع تكوين أول أكسيد الكربون وهو ملوث للهواء.
مثال على ذلك حرق الورق. يترك وراءه الرماد (شكل من أشكال السخام) كمنتج ثانوي. في الاحتراق الكامل ، المنتجات الوحيدة هي الماء وثاني أكسيد الكربون. أيضًا ، ينتج عن الاحتراق غير الكامل طاقة أقل من الاحتراق الكامل.
3] الاحتراق السريع
نوع آخر من الاحتراق هو الاحتراق السريع. تحتاج الطاقة السريعة إلى طاقة حرارية خارجية حتى يحدث التفاعل. ينتج عن الاحتراق كمية كبيرة من الحرارة والطاقة الضوئية ويقوم بذلك بسرعة. سيستمر الاحتراق طالما يتوفر الوقود.
مثال على ذلك عندما تضيء شمعة. يتم توفير الطاقة الحرارية عندما نضيء الشمعة بعود الثقاب. ويستمر حتى يحترق الشمع. ومن ثم فهو احتراق سريع
4] الاحتراق التلقائي
كما يوحي الاسم ، يحدث الاحتراق تلقائيًا. هذا يعني أنه لا يحتاج إلى طاقة خارجية لبدء الاحتراق. يحدث ذلك بسبب التسخين الذاتي. يتم تسخين مادة ذات درجات حرارة منخفضة الاشتعال ولا تستطيع هذه الحرارة الهروب.
ترتفع درجة الحرارة فوق نقطة الاشتعال وفي وجود احتراق كافٍ للأكسجين سيحدث. مثال على ذلك تفاعل الفلزات القلوية مع الماء.
5] الاحتراق المتفجر
يحدث الاحتراق المتفجر عندما يحدث التفاعل بسرعة كبيرة. يحدث التفاعل عندما يشتعل شيء ما لإنتاج حرارة وضوء وطاقة صوتية ، والطريقة البسيطة لوصفه هي أن نسميه انفجارًا. بعض الأمثلة الكلاسيكية هي الألعاب النارية أو تفجير الديناميت.
الأسئلة الشائعة حول الاحتراق
ما هو الاحتراق في الكيمياء؟
الاحتراق هو الكلمة العلمية التي تحترق. أثناء تفاعل الاحتراق ، تتفاعل المادة مع الأكسجين من الهواء وتساهم بالطاقة في الغلاف الجوي كالضوء والحرارة. نواتج التفاعل مع الاحتراق تسمى أكاسيد.
ما هو مثال الاحتراق؟
تحدث تفاعلات الاحتراق عندما يتفاعل الأكسجين مع عنصر آخر ويطلق الحرارة والضوء. يعد حرق الكبريت والغاز الطبيعي والمشرارات أيضًا أشكالًا نموذجية لتفاعلات الاحتراق. في الأساس ، أي تفاعل ينطوي على حرقه هو رد فعل احتراق.
كيف نستخدم الاحتراق؟
يتم استخراج الطاقة الحرارية المشتقة من احتراق الوقود الأحفوري مثل الفحم أو الزيت أو من الوقود المتجدد مثل الحطب لمجموعة من الاستخدامات ، مثل الطهي أو توليد الطاقة أو التدفئة الصناعية أو المنزلية. الاحتراق هو أيضًا العملية الوحيدة المستخدمة بالفعل لتزويد الصواريخ بالوقود.
ما هي بعض الأمثلة على الاحتراق التلقائي؟
يُعرف حرق مادة أو جسم عن طريق الأكسدة المتسارعة لموادها دون حرارة من أي مصدر خارجي باسم الاحتراق التلقائي. مثال: يستمر احتراق الفوسفور والكبريت على الفور ؛ في درجة حرارة الغرفة.
ما هو نوع تفاعل الاحتراق؟
عملية الاحتراق هي عملية تتفاعل فيها المادة مع ثاني أكسيد الأكسجين ، وتطلق الطاقة في شكل ضوء وحرارة. يجب أن تتطلب تفاعلات الاحتراق O2 كمتفاعل واحد. ينتج عن احتراق غاز الهيدروجين بخار الهيدروجين. تذكر أن هذا التفاعل يوصف غالبًا بأنه تفاعل مخلوط.
لماذا الاحتراق مهم جدا؟
تفاعلات الاحتراق هي فئة مهمة جدًا من التفاعلات الكيميائية. مثل هذه الاستجابات حيوية في حياتنا اليومية. يحدث تفاعل الاحتراق عندما يتفاعل الوقود والأكسجين ، مما ينتج عنه نار أو حرارة وضوء. يحدث الاحتراق عندما يتفاعل البنزين ، وهو الوقود الأحفوري الأكثر شيوعًا ، مع الأكسجين الموجود في الهواء لتوليد الحرارة. تستخدم الحرارة الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري في تشغيل الآلات مثل الغلايات والأفران والأفران والمحركات.
ما هو نوع تفاعل الاحتراق؟
تفاعل الاحتراق هو تفاعل تتفاعل فيه مادة ، على شكل ضوء وحرارة ، مع غاز الأكسجين ، وتطلق الطاقة. كمتفاعل واحد ، يجب أن تشتمل تفاعلات الاحتراق على O2. ينتج عن احتراق غاز الهيدروجين بخار الماء.
ما الذي يسبب الاحتراق؟
عندما تبدأ مادة ذات درجة حرارة اشتعال منخفضة نسبيًا (التبن ، القش ، الخث ، إلخ) في انبعاث الحرارة ، فقد يحدث احتراق تلقائي. يحدث الاحتراق إذا كان هناك مؤكسد كافٍ ، مثل الأكسجين ، والوقود المتوفر للحفاظ على التفاعل الحراري الجامح.
هل الاحتراق ممكن بدون أكسجين؟
يحدث الاحتراق غير الكامل عندما يحدث رد فعل للاحتراق دون إمداد كافٍ بالأكسجين. كما أن الاحتراق غير الكامل غير مرغوب فيه لأنه يمتص طاقة أقل من الاحتراق الكامل وينتج غازًا سامًا يسمى أول أكسيد الكربون.