Изгарянето е химическа реакция. Изгаряне (реакция)

Почти всеки ден всички трябва да се сблъскваме с една или друга проява на горивния процес. В нашата статия искаме да разкажем по-подробно какви функции включва този процес от научна гледна точка.

Той е основният компонент на пожарния процес. Пожарът започва с възникването на горене, интензитетът на неговото развитие обикновено е пътят, изминат от огъня, тоест скоростта на горене, а гасенето завършва със спирането на горенето.

Горенето обикновено се разбира като екзотермична реакция между гориво и окислител, придружена от поне един от следните три фактора: пламък, блясък, образуване на дим. Поради сложността на процеса на горене, това определение не е изчерпателно. Не отчита такива най-важните характеристикигорене, като бързото протичане на основната екзотермична реакция, нейния самоподдържащ се характер и способността за саморазпространение на процеса през горимата смес.

Разликата между бавната екзотермична редокс реакция (корозия на желязото, гниене) и горенето е, че последното се случва толкова бързо, че топлината се произвежда по-бързо, отколкото се разсейва. Това води до повишаване на температурата в реакционната зона със стотици и дори хиляди градуси, до видимо сияние и образуване на пламък. По същество така се образува пламъчно горене.Ако се отделя топлина, но няма пламък, тогава този процес се нарича тлеене.И при двата процеса се получава аерозолно пълно или непълно изгаряне на веществата. Струва си да се отбележи, че когато някои вещества горят, пламъкът не се вижда и също няма отделяне на дим; такива вещества включват водород. Твърде бързите реакции (експлозивна трансформация) също не са включени в концепцията за горене.

Необходимо условие за възникване на горене е наличието на запалимо вещество, окислител (при пожар неговата роля играе кислородът във въздуха) и източник на запалване. Директното изгаряне изисква наличието на критични състоянияспоред състава на горимата смес, геометрията и температурата на горимия материал, налягането и т.н. След възникване на горенето самият пламък или реакционната зона действа като източник на запалване.

Например, метанът може да се окисли с кислород с отделяне на топлина до метилов алкохол и мравчена киселина при 500-700 К. Въпреки това, за да продължи реакцията, е необходимо да се попълни топлина поради външно нагряване. Това не е изгаряне. Когато реакционната смес се нагрее до температура над 1000 К, скоростта на окисление на метана се увеличава толкова много, че освободената топлина става достатъчна за по-нататъшно продължаване на реакцията, необходимостта от външно подаване на топлина изчезва и изгарянето започва. По този начин реакцията на горене, след като възникне, е способна да се поддържа. Това е основното отличителна чертапроцес на горене. Друга свързана характеристика е способността на пламъка, който е зона на химическа реакция, да се разпространява спонтанно през запалима среда или горим материал със скорост, определена от естеството и състава на реакционната смес, както и от условията на процеса. Това е основният механизъм на развитие на пожара.

Типичен модел на горене се основава на реакцията на окисляване на органични вещества или въглерод с атмосферен кислород. Много физични и химични процеси съпътстват горенето. Физиката е за преноса на топлина в система. Реакциите на окисление и редукция са химически компонент на природата на горенето. Следователно, от концепцията за горене възникват различни химични трансформации, включително разлагането на първоначалните съединения, дисоциацията и йонизацията на продуктите.

Комбинацията от запалимо вещество или материал с окислител представлява запалима среда. В резултат на разлагането на запалими вещества под въздействието на източник на запалване се образува реакционна смес газ-пара-въздух. Горивни смеси, които по състав (съотношение на компонентите на горивото и окислителя) съответстват на уравнението на химическата реакция, се наричат ​​смеси със стехиометричен състав. Те са най-опасни по отношение на пожара: запалват се по-лесно, горят по-интензивно, осигурявайки пълно изгаряне на веществото, в резултат на което отделят максимално количество топлина.

Ориз. 1. Форми на дифузионни пламъци

а – изгаряне на струйна струя, б – изгаряне на разлята течност, в – изгаряне на горски отпадъци

Въз основа на съотношението на количеството горим материал и обема на окислителя се разграничават бедни и богати смеси: бедните смеси съдържат изобилие от окислител, богатите смеси съдържат горими материали в изобилие. Минималното количество окислител, необходимо за пълно изгаряне на единица маса (обем) на определено горимо вещество, се определя от уравнението на химическата реакция. При изгаряне с участието на кислород необходимият (специфичен) дебит на въздуха за повечето горими вещества е в диапазона 4-15 m 3 / kg. Изгарянето на вещества и материали е възможно само при определено съдържание на техните пари или газообразни продукти във въздуха, както и когато концентрацията на кислород не е по-ниска от определена граница.

Така че, за картон и памук, самозагасването настъпва вече при 14 об. % кислород, а полиестерна вата - при 16 об. %. В процеса на горене, както и в други химични процеси, са необходими два етапа: създаване на молекулен контакт между реагентите и самото взаимодействие на молекулите на горивото с окислителя за образуване на реакционни продукти. Ако скоростта на трансформация на изходните реагенти се определя от дифузионни процеси, т.е. скорост на пренос (пари от запалими газове и кислород се пренасят в реакционната зона поради градиент на концентрация в съответствие със законите на дифузия на Фик), тогава този режим на горене се нарича дифузия. На фиг. 1 са дадени различни формидифузионни пламъци. При дифузионния режим зоната на горене е размита и в нея се образува значително количество продукти на непълно горене. Ако скоростта на горене зависи само от скоростта на химическата реакция, която е значително по-висока от скоростта на дифузия, тогава режимът на горене се нарича кинетичен. Той се характеризира с повече високи скоростии пълнота на изгаряне и, като следствие, високи скорости на отделяне на топлина и температура на пламъка. Този режим се среща в предварително смесени смеси от гориво и окислител. Следователно, ако реагентите в зоната на химическа реакция са в една и съща (обикновено газова) фаза, тогава такова изгаряне се нарича хомогенно; когато горивото и окислителят са в различни фази в реакционната зона, то се нарича хетерогенно. Изгарянето не само на газовете е хомогенно, но и на повечето твърди вещества. Това се обяснява с факта, че в реакционната зона не горят самите материали, а техните пари и газообразни продукти на разпадане. Наличието на пламък е отличителен белегхомогенно изгаряне.

Примери за хетерогенно горене са изгарянето на въглерод, въглеродни дървесни остатъци и нелетливи метали, които остават в твърдо състояние дори при високи температури. Химическата реакция на горене в този случай ще се случи на границата между фазите (твърдо и газообразно). Имайте предвид, че крайните продукти на горенето могат да бъдат не само оксиди, но и флуориди, хлориди, нитриди, сулфиди, карбиди и др.

Характеристиките на процеса на горене са разнообразни. Те могат да бъдат разделени на следните групи: форма, големина и структура на пламъка; температура на пламъка, неговата излъчвателна способност; топлоотдаване и калоричност; скорост на горене и граници на концентрация на устойчиво горене и др.

Всеки знае, че горенето произвежда блясък, който придружава продукта от горенето.

Нека разгледаме две системи:

  • газова система
  • кондензирана система

В първия случай, когато възникне горене, целият процес ще се случи в пламъка, докато във втория случай част от реакциите ще се появят в самия материал или неговата повърхност. Както бе споменато по-горе, има газове, които могат да горят без пламък, но ако разгледаме твърдите вещества, има и групи метали, които също могат да горят без пламък.

Част от пламъка с максимална стойност, където се случват интензивни трансформации, се нарича фронт на пламъка.

Топлообменни процеси и дифузия на активни частици от зоната на горене, които са ключови механизми за движение на фронта на пламъка през горимата смес.

Скоростта на разпространение на пламъка обикновено се разделя на:

  • дефлаграция (нормална), възникваща при дозвукови скорости (0,05-50 m/s)
  • детонация, когато скоростите достигнат 500-3000 m/s.

Ориз. 2. Ламинарен дифузионен пламък

В зависимост от естеството на скоростта на газовия поток, създаващ пламъка, се разграничават ламинарен и турбулентен пламък. В ламинарен пламък движението на газовете се извършва в различни слоеве, всички процеси на пренос на топлина и маса протичат чрез молекулярна дифузия и конвекция. В турбулентните пламъци процесите на пренос на топлина и маса се извършват главно поради макроскопично вихрово движение. Пламъкът на свещ е пример за ламинарен дифузионен пламък (фиг. 2). Всеки пламък, по-висок от 30 cm, вече ще има произволна газова механична нестабилност, която се проявява чрез видими вихри от дим и пламък.

Ориз. 3. Преход от ламинарен към турбулентен поток

Много ясен пример за прехода на ламинарен поток към турбулентен е поток от цигарен дим (фиг. 3), който, издигайки се на височина около 30 cm, придобива турбулентност.

По време на пожари пламъците имат дифузно-турбулентен характер. Наличието на турбуленция в пламъка увеличава преноса на топлина, а смесването влияе върху химичните процеси. При бурен пламък скоростта на горене също е по-висока. Това явление затруднява прехвърлянето на поведението на малки пламъци към големи пламъци с по-голяма дълбочина и височина.

Експериментално е доказано, че температурата на горене на вещества във въздуха е много по-ниска от температурата на горене в среда с атмосферен кислород

Във въздуха температурата ще варира от 650 до 3100 °C, а в кислорода температурата ще се повиши с 500-800 °C.

Горенето е едно от най-интересните и жизненоважни природни явления за хората. Горенето е полезно за човека, стига да не излиза извън контрола на разумната му воля. В противен случай това може да причини пожар. огън - Това е неконтролирано изгаряне, което причинява материални щети, вреди на живота и здравето на гражданите, на интересите на обществото и държавата. За предотвратяване на пожар и неговото премахване са необходими познания за процеса на горене.

Изгаряне - Това химическа реакцияокисляване, придружено от отделяне на топлина. За да възникне горене, трябва да има горимо вещество, окислител и източник на запалване.

Запалимо вещество е всяко твърдо, течно или газообразно вещество, което може да се окислява и да отделя топлина.

Окислители може да съдържа хлор, флуор, бром, йод, азотни оксиди и други вещества. В повечето случаи по време на пожар окисляването на горими вещества става с атмосферен кислород.

Източник на запалване осигурява енергиен ефект върху горимото вещество и окислител, водещ до изгаряне. Източниците на запалване обикновено се разделят на открити (светещи) - мълния, пламък, искри, нажежени предмети, светлинно излъчване; и скрити (несветещи) - топлина от химични реакции, микробиологични процеси, адиабатно свиване, триене, удари и др. Имат различни температури на пламък и нагряване. Всеки източник на запалване трябва да има достатъчно количество топлина или енергия, предадена на реагиращите вещества. Следователно продължителността на излагане на източника на запалване също влияе върху процеса на горене. След като започне процесът на горене, той се поддържа от топлинно излъчване от своята зона.

Образуват се горивното вещество и окислителят горивна система, които могат да бъдат химически хетерогенни или хомогенни. В химически хетерогенна система горимото вещество и окислителят не се смесват и имат интерфейс (твърди и течни запалими вещества, струи от запалими газове и пари, навлизащи във въздуха). Когато такива системи горят, атмосферният кислород непрекъснато дифундира през продуктите на горенето към горимото вещество и след това влиза в химическа реакция. Този вид горене се нарича дифузия. Скоростта на дифузионно изгаряне е ниска, тъй като се забавя от процеса на дифузия. Ако запалимо вещество в газообразно, парообразно или прахообразно състояние вече е смесено с въздух (преди да се възпламени), тогава такава горима система е хомогенна и нейният процес на изгаряне зависи само от скоростта на химическата реакция. В този случай изгарянето настъпва бързо и се нарича кинетичен.

Изгарянето може да бъде пълно и непълно. Пълно изгаряне възниква, когато кислородът навлезе в зоната на горене в достатъчно количество. Ако няма достатъчно кислород за окисляване на всички продукти, участващи в реакцията, настъпва непълно изгаряне. Продуктите от пълното изгаряне включват въглероден диоксид и серен диоксид, водна пара и азот, които не са способни на по-нататъшно окисляване и изгаряне. Продуктите от непълното изгаряне са въглероден окис, сажди и продукти от разлагането на веществата под въздействието на топлина. В повечето случаи горенето е придружено от появата на интензивно светлинно излъчване - пламък.

Има редица видове горене: светкавица, възпламеняване, възпламеняване, самозапалване, самозапалване, експлозия.

Светкавица – това е бързото изгаряне на горима смес без образуване на повишено налягане на газа. Количеството топлина, генерирано по време на мигане, не е достатъчно за продължаване на горенето.

огън - Това е възникването на горене под въздействието на източник на запалване.

Запалване – пожар, придружен с поява на пламък. В същото време останалата част от масата на горимото вещество остава относително студена.

Спонтанно възпламеняване – феноменът на рязко увеличаване на скоростта на екзотермичните окислителни реакции в веществото, което води до неговото изгаряне при липса на външен източник на запалване. В зависимост от вътрешните причини процесите на самозапалване се делят на химични, микробиологични и термични. Химическо самозапалваневъзниква от излагането на вещества на кислород във въздуха, водата или от взаимодействието на веществата. Омаслени парцали, гащеризони, вата и дори метални стърготини се запалват спонтанно. Причината за самозапалване на омаслени влакнести материали е разпределението на мастни вещества в тънък слой върху повърхността им и поглъщането на кислород от въздуха. Окисляването на маслото се придружава от отделяне на топлина. Ако се генерира повече топлина от топлинните загуби в околната среда, тогава може да възникне изгаряне без никакво подаване на топлина. Някои вещества се запалват спонтанно при взаимодействие с вода. Те включват калиев, натриев, калциев карбид и карбиди на алкални метали. Калцият се запалва, когато взаимодейства с топла вода. Калциевият оксид (негасена вар), когато взаимодейства с малко количество вода, става много горещ и може да запали запалими материали в контакт с него (например дърво). Някои вещества се запалват спонтанно, когато се смесят с други. Те включват предимно силни окислители (хлор, бром, флуор, йод), които при контакт с определени органични вещества предизвикват тяхното спонтанно запалване. Ацетилен, водород, метан, етилен и терпентин се запалват спонтанно на светлина, когато са изложени на хлор. Азотна киселина, също като силен окислител, може да причини спонтанно запалване на дървени стърготини, слама и памук. Микробиологично самозапалванесе състои в това, че при подходяща влажност и температура в растителните продукти и торфа се засилва жизнената активност на микроорганизмите. В същото време температурата се повишава и може да възникне процес на горене. Топлинно спонтанно запалваневъзниква в резултат на продължително излагане на малък източник на топлина. В този случай веществата се разлагат и в резултат на повишени окислителни процеси се самонагряват. Полусъхнеща растителни масла(слънчоглед, памук и др.), рициново изсушаващо масло, терпентинови лакове, бои и грундове, дърво и фазер, покривен картон, нитролинолеум и някои други материали и вещества могат да се запалят спонтанно при температури заобикаляща среда 80 - 100°C.

Самозапалване - Това е самозапалване, придружено с появата на пламък. Твърди и течни вещества, пари, газове и прах, смесени с въздух, могат да се възпламенят спонтанно.

експлозия (експлозивно горене) е изключително бързо изгаряне, което е съпроводено с отделяне на голямо количество енергия и образуване на сгъстени газове, способни да причинят механично разрушаване.

Характеризират се видовете горене температурни параметри, основните са следните. Пламна точка - това е най-ниската температура на запалимо вещество, при която над повърхността му се образуват пари или газове, които могат за кратко да пламнат във въздуха от източник на запалване. Скоростта на образуване на пари или газове обаче все още е недостатъчна, за да продължи горенето. Пламна точка - това е най-ниската температура на запалимо вещество, при което то отделя запалими пари или газове с такава скорост, че след запалване от източник на запалване възниква стабилно горене. Температура на самозапалване - това е най-ниската температура на веществото, при която настъпва рязко увеличаване на скоростта на екзотермичните реакции, завършващи със запалване. Температурата на самозапалване на изследваните твърди горими материали и вещества е 30 – 670 °C. Повечето ниска температураима самозапалване бял фосфор, най-висок е магнезият. За повечето дървесни видове тази температура е 330 - 470 ° C.

Резюме за безопасност на живота

Оригинален документ?

ФИЗИКО-ХИМИЧНИ ОСНОВИ НА ГОРИВНИТЕ ПРОЦЕСИ

Химични процеси при горене. Естеството на запалимите вещества. Лекция 3

Опасност от пожар и експлозия вещества и материали- това е набор от свойства, които характеризират способността им да инициират и разпространяват горене.

Последствието от горенето, в зависимост от скоростта и условията на възникване, може да бъде пожар или експлозия.

Опасност от пожар и експлозиявещества и материали се характеризират с показатели, изборът на които зависи от агрегатно състояниевещество (материал) и условията за неговото използване.

При определяне опасност от пожар и експлозияВеществата и материалите се разграничават в следните агрегатни състояния:

газове - вещества, налягане наситени парикоето при нормални условия (25°C и 101325 Pa) надвишава 101325 Pa;

течности - вещества, чието налягане на наситените пари при нормални условия (25°C и 101325 Pa) е по-малко от 101325 Pa. Течностите също включват твърди топящи се вещества, чиято точка на топене или капкане е под 50°C;

твърди вещества и материали- отделни вещества и техните смесени състави с точка на топене и точка на капене над 50°C, както и вещества, които нямат точка на топене (например дърво, тъкани, торф);

прах - разпръснатовещества и материали с размер на частиците под 850 микрона.

Горенето като химична реакция на окисляване на вещества с участието на кислород

Изгаряне - един от първите сложни физични и химични процеси, с които човекът се сблъсква в зората на своето развитие. Процес, овладял който, той придобива огромно превъзходство над живите същества и природните сили около него.

Изгаряне - една от формите за получаване и преобразуване на енергия, в основата на мн технологични процесипроизводство. Следователно човек непрекъснато изучава и научава процесите на горене.

Историята на науката за горенето започва с откритието на M.V. Ломоносов: „Горенето е съединяването на материята с въздуха. Това откритие послужи като основа за откриването на закона за запазване на масата на веществата по време на техните физични и химични трансформации. Лавоазие изясни дефиницията на процеса на горене: „Горенето е комбинацията на вещество не с въздух, а с кислород във въздуха.“

Впоследствие значителен принос в изучаването и развитието на науката за горенето имат съветските и руските учени А.В. Михелсон, Н.Н. Семенов, Я.В. Зелдовия, Ю.Б. Харитон, И.В. Блинов и др.

Процесът на горене се основава на екзотермични окислително-редукционни реакции, които се подчиняват на законите на химичната кинетика, химичната термодинамика и други фундаментални закони (закон за запазване на масата, енергията и др.).

Изгаряне е сложен физико-химичен процес, при който запалимите вещества и материали под въздействието на високи температури влизат в химично взаимодействие с окислител (кислород на въздуха), превръщайки се в продукти на горене, и който е придружен от интензивно отделяне на топлина и светлина светят.

Процесът на горене се основава на химическа реакция на окисление, т.е. съединения на изходни горими вещества с кислород. В уравненията на химичните реакции на горене се взема предвид и азотът, който се съдържа във въздуха, въпреки че не участва в реакциите на горене. Съставът на въздуха условно се приема за постоянен, съдържащ 21 обемни % кислород и 79 % азот (тегловни съответно 23 % и 77 % азот), т.е. За всеки 1 обем кислород има 3,76 обема азот. Или за 1 мол кислород има 3,76 мола азот. Тогава, например, реакцията на изгаряне на метан във въздуха може да бъде написана по следния начин:

CH 4 + 2О 2 + 2´ 3,76 N 2 = CO 2 + 2H 2 O + 2 ´ 3,76 N 2

Азотът трябва да се вземе предвид в уравненията на химичните реакции, тъй като той абсорбира част от топлината, отделена в резултат на реакциите на горене, и е част от продуктите на горенето- димни газове.

Нека разгледаме процесите на окисление.

Окисление на водород извършва се от реакцията:

н 2 + 0.5O 2 = H 2 O.

Експерименталните данни за реакцията между водород и кислород са многобройни и разнообразни. Във всеки реален (високотемпературен) пламък в смес от водород и кислород е възможно образуването на радикал * OH или водородни атоми H и кислород O, които инициират окисляването на водорода до водна пара.

Изгаряне въглерод . Въглеродът, произведен в пламъци, може да бъде газообразен, течен или твърд. Неговото окисление, независимо от агрегатното му състояние, възниква поради взаимодействие с кислорода. Изгарянето може да бъде пълно или непълно, което се определя от съдържанието на кислород:

С + О 2 = CO 2(пълен) 2C + O 2 = 2CO (непълно)

Хомогенният механизъм не е проучен (въглерод в газообразно състояние). Взаимодействието на въглерода в твърдо състояние е най-изучено. Схематично този процес може да бъде представен на следните етапи:

1. доставяне на окислителя (O 2 ) до интерфейса чрез молекулярна и конвективна дифузия;

2. физическа адсорбция на окислителни молекули;

3. взаимодействие на адсорбирания окислител с повърхностни въглеродни атоми и образуване на реакционни продукти;

4.десорбция на реакционните продукти в газовата фаза.

Изгаряне въглероден окис . Общата реакция на изгаряне на въглероден окис ще бъде написана като CO + 0,5O 2 = CO 2, въпреки че окислението на въглеродния окис има по-сложен механизъм. Основните принципи на изгаряне на въглероден окис могат да бъдат обяснени въз основа на механизма на горене на водород, включително реакцията на взаимодействие на въглероден оксид с образувания в системата хидроксид и атомарния кислород, т.е. Това е многоетапен процес:

* OH + CO = CO 2 + H; O + CO = CO 2

Директната реакция CO + O 2 -> CO 2 е малко вероятна, тъй като истинските сухи смеси от CO и O 2 са изключително характерни ниски скоростигори или изобщо не може да се запали.

Окисляване на протозои въглеводород V.Метанът изгаря, образувайки въглероден диоксид и водни пари:

CH 4 + O 2 = CO 2 + 2H 2 O.

Но този процес всъщност включва цяла поредица от реакции, в които участват молекулярни частици с висока химическа активност (атоми и свободни радикали): * CH 3, * H, * OH. Въпреки че тези атоми и радикали съществуват в пламъка за кратко време, те осигуряват бърза консумация на гориво. По време на изгарянето на природен газ възникват комплекси от въглерод, водород и кислород, както и комплекси от въглерод и кислород, чието разрушаване произвежда CO, CO 2, H 2 O. Предполага се, че схемата на изгаряне на метана може да бъде написана като следва:

CH 4 → C 2 H 4 → C 2 H 2 → въглеродни продукти + O 2 →C x U y O z CO, CO2, H2O.

Термично разлагане, пиролиза на твърди вещества

Когато температурата на твърд горим материал се повиши, химическите връзки се разрушават с образуването на по-прости компоненти (твърди, течни, газообразни). Този процес се нарича термично разлагане или пиролиза . Термично разлагане на молекули органични съединениявъзниква в пламък, т.е. при повишени температури в близост до повърхността на горене. Моделите на разлагане зависят не само от горивото, но и от температурата на пиролизата, скоростта на нейното изменение, размера на пробата, нейната форма, степента на разлагане и др.

Нека разгледаме процеса на пиролиза, използвайки примера на най-често срещания твърд горим материал- дърво

Дървесината е смес от голям брой вещества с различна структура и свойства. Основните му компоненти са хемицелулоза (25%), целулоза (50%), лигнин (25%). Хемицелулозасе състои от смес от пентазани (C 5 H 8 O 4), хексазани (C 6 H 10 O 5), полиурониди. ЛигнинТой е ароматен по природа и съдържа въглехидрати, свързани с ароматни пръстени. Средно дървесината съдържа 50% C, 6% H, 44% O. Това е порест материал, обемът на порите в който достига 50- 75%. Най-малко топлоустойчивият компонент на дървото е хемицелулозата (220- 250°C), най-топлоустойчивият компонент- лигнин (интензивното му разлагане се наблюдава при температура 350- 450°C). И така, разграждането на дървесината се състои от следните процеси:

стр

Температура, °C

Характеристики на процеса

до 120 - 150

изсушаване, физическо отстраняване свързана вода

150 - 180

Разлагане на най-малко стабилните компоненти (лумининова киселина) с отделяне на CO 2, H 2 O

250 - 300

пиролиза на дървесина с отделяне на CO, CH 4, H 2, CO 2, H 2 O и др.; получената смес може да се възпламени от източник на запалване

350 - 450

Интензивна пиролиза с освобождаване на по-голямата част от запалими вещества (до 40% от общата маса); газовата смес се състои от 25% H2 и 40% наситени и ненаситени въглеводороди; осигурява се максимално доставяне на летливи компоненти в зоната на пламъка; процесът на този етап е екзотермичен; количеството отделена топлина достига 5- 6% от по-ниската калоричност Q ≈ 15000 kJ/kg

500 - 550

Скоростта на термично разлагане рязко намалява; спира отделянето на летливи компоненти (края на пиролизата); при 600 °C отделянето на газообразни продукти спира

Пиролизата на въглищата и торфа протича подобно на дървесината. Въпреки това, освобождаването на летливи вещества се наблюдава при други температури. Въглищасе състои от по-твърди, топлоустойчиви въглерод-съдържащи компоненти и неговото разлагане протича по-малко интензивно и при по-високи температури (фиг. 1).

Изгаряне на метали

Според характера на горенето металите се делят на две групи: летливи и нелетливи. Летливите метали имат T pl.< 1000 К и T кип.< 1500 К . Те включват алкални метали(литий, натрий, калий) и алкалоземни (магнезий, калций). Изгарянето на метал се извършва, както следва: 4 Li + O 2 = 2 Li2O . Нелетливите метали имат T pl. > 1000К и T кип. > 2500К.

Механизмът на горене до голяма степен се определя от свойствата на металния оксид. Температурата на летливите метали е по-ниска от точката на топене на техните оксиди. Освен това последните са доста порести образувания. Когато възпламенителна искра се изнесе на повърхността на метал, тя се изпарява и окислява.

Когато концентрацията на парите достигне долната граница на запалима концентрация, тя се запалва. Дифузионната зона на горене се установява на повърхността, голяма част от топлината се предава на метала и той се нагрява до точката на кипене.

Получените пари, свободно дифундиращи през порестия оксиден филм, навлизат в зоната на горене. Кипенето на метала причинява периодично разрушаване на оксидния филм, което усилва горенето. Продуктите от горенето (метални оксиди) дифундират не само към металната повърхност, насърчавайки образуването на кора от метален оксид, но също така и в околното пространство, където кондензират и образуват твърди частици под формата на бял дим. Образуването на гъст бял дим е визуален признак за изгаряне на летливи метали.

При нелетливи метали с високи температури на фазов преход при изгаряне на повърхността се образува много плътен оксиден филм, който прилепва добре към металната повърхност. В резултат на това скоростта на дифузия на металните пари през филма рязко намалява и големите частици, например алуминий или берилий, не могат да изгорят. По правило пожарите на такива метали възникват, когато се въвеждат под формата на стружки, прахове и аерозоли. Горят без да отделят гъст дим. Образуването на плътен оксиден филм върху металната повърхност води до експлозия на частицата. Това явление, особено често наблюдавано, когато частиците се движат във високотемпературна окислителна среда, е свързано с натрупването на метални пари под оксидния филм, последвано от неговата внезапна експлозия. Това естествено води до рязко усилване на горенето.

Изгаряне на прах

Прах - това е дисперсна система, състояща се от газообразна дисперсна среда (въздух) и твърда фаза (брашно, захар, дърва, въглища и др.).

Разпространението на пламъка чрез прах се дължи на нагряването на студената смес от лъчистия поток от фронта на пламъка. Твърдите частици, поглъщайки топлината от лъчистия поток, се нагряват и разлагат, отделяйки запалими продукти, които образуват запалими смеси с въздуха.

Аерозол с много фини частици, при запалване бързо изгаря в зоната, засегната от източника на запалване. Дебелината на зоната на пламъка обаче е толкова малка, че интензитетът на нейното излъчване е недостатъчен за разлагането на частиците и стационарното разпространение на пламъка върху такива частици не се случва.

Аерозол, съдържащ големи частици, също не е способен на стационарно изгаряне. С увеличаване на размера на частиците специфичната топлообменна повърхност намалява и времето, необходимо за загряването им до температурата на разлагане, се увеличава.

Ако времето за образуване на запалима паровъздушна смес пред фронта на пламъка поради разлагането на частици от твърд материал е по-дълго от времето на съществуване на фронта на пламъка, тогава няма да възникне горене.

Фактори, влияещи върху скоростта на разпространение на пламъка през праховъздушни смеси:

1. концентрация на прах ( максимална скоростразпространението на пламъка възниква за смеси, малко по-високи от стехиометричния състав, например за торфен прах при концентрация 1- 1,5 kg/m3);

2. съдържание на пепел (с увеличаване на съдържанието на пепел концентрацията на запалимия компонент намалява и скоростта на разпространение на пламъка намалява);

Класификация на праха според опасността от експлозия:

I клас - най-експлозивен прах (концентрация до 15 g/m 3);

II клас - експлозивни до 15-65 g/m 3

III клас - най-опасни от пожар > 65 g/m 3 T St ≤ 250°C;

IV клас - пожароопасен > 65 g/m 3 T St > 250°C.

Без кислород изгаряне

Има редица вещества, които, когато температурата им се повиши над определено ниво, се подлагат на химично разлагане, което води до газово сияние, което едва се различава от пламъка. Барутът и някои синтетични материали могат да горят без въздух или в неутрална среда (чист азот).

Изгаряне на целулоза (връзка - C 6 H 7 O 2 (OH) 3 - ) може да се представи като вътрешна редокс реакция в молекула, съдържаща кислородни атоми, които могат да реагират с въглерода и водорода на целулозната единица.

Замесен пожар амониев нитрат, може да се поддържа без доставка на кислород. Тези пожари са вероятни, когато има високо съдържание на амониев нитрат (около 2000 тона) в присъствието на органични вещества, по-специално хартиени торбиили опаковъчни торби.

Пример за това е инцидентът през 1947 г. Корабът „Grandcamp„се установи в пристанището на Тексас Сити с товар от около 2800 тона амониев нитрат. Огънят е възникнал в товарен отсек, съдържащ амониева селитра, опакована в хартиени чували. Капитанът на кораба реши да не гаси огъня с вода, за да не развали товара, и се опита да потуши огъня, като запуши люковете на палубата и пусна пара в товарното отделение. Такива мерки допринасят за влошаване на ситуацията, засилвайки пожара без достъп на въздух, тъй като амониевият нитрат се нагрява. Пожарът е тръгнал в 8 ч. сутринта, а в 9 ч. На 15 минути е избухнал взрив. В резултат на това загинаха над 200 души, които претъпкаха пристанището и наблюдаваха пожара, включително екипажа на кораба и екипажа на два самолета от четирима души, които кръжаха около кораба.

В 13:10 на следващия ден експлозия избухна и на друг кораб, превозващ амониев нитрат и сяра, който се запали от първия кораб предния ден.

Маршал описва пожар, избухнал близо до Франкфурт през 1961 г. Спонтанно термично разлагане, причинено от конвейерна лента, запали 8.. тона тор, една трета от които беше амониев нитрат, а останалото- инертни вещества, използвани като торове. Пожарът е продължил 12 часа. Вследствие на пожара, голям бройотровни газове, включващи азот.

Тема 3. ХИМИЧНИ ОСНОВИ НА ГОРЕНЕТО.

3.1. Химия на реакциите на горене.

Както вече разбрахте, горенето е бързо протичаща химична реакция, придружена от отделяне на топлина и сияние (пламък). Обикновено това е екзотермична окислителна реакция на запалимо вещество, комбинирано с окислител - атмосферен кислород.

Запалими веществаможе да има газове, течности и твърди вещества. Това са H 2, CO, сяра, фосфор, метали, C m H n (въглеводороди под формата на газове, течности и твърди вещества, т.е. органична материя. Естествените въглеводороди например са природен газ, нефт, въглища). По принцип всички вещества, способни на окисление, могат да бъдат запалими.

Окислителислужат: кислород, озон, халогени (F, Cl, Br, J), азотен оксид (NO 2), амониев нитрат (NH 4 NO 3) и др. За металите CO 2, H 2 O, N 2 също могат да бъдат окислители.

В някои случаи горенето възниква по време на реакции на разлагане на вещества, получени в ендотермични процеси. Например, по време на разлагането на ацетилена:

C 2 H 2 = 2 C + H 2.

Екзотермиченреакциите са реакции, които включват отделяне на топлина.

Ендотермиченреакциите са реакции, които включват абсорбция на топлина.

Например:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O + Q – екзотермична реакция,

2H 2 O + Q = 2H 2 + O 2 – ендотермична реакция,

където: Q – Термална енергия.

По този начин ендотермичните реакции могат да възникнат само с въвеждането на външна топлинна енергия, т.е. при нагряване.

При химичните реакции, според закона за запазване на масата, теглото на веществата преди реакцията равно на теглотовещества, образувани след реакцията. Когато балансираме химичните уравнения, получаваме стехиометриченкомпозиции.

Например в реакцията

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

имаме 1 mol CH 4 + 2 mol O 2 = 1 mol CO 2 + 2 mol H 2 O.

Броят молове пред формулите на веществата се нарича стехиометрични коефициенти.

Като вземем предвид понятията „моларен обем“, „моларна концентрация“, „парциално налягане“, откриваме, че за пълната реакция на метана е необходимо да се смеси 1 мол CH 4 с 2 мола O 2, или 1/ 3 = 33,3% CH4 и 2/3=66,7% O2. Този състав се нарича стехиометричен.

Ако разгледаме изгарянето на CH 4 във въздуха, т.е. в смес от 21% O 2 +79% N 2 или O 2 +79/21N 2 или O 2 +3,76N 2, тогава реакцията ще бъде написана както следва:

CH4 +2O2 +2×3.76N2 =CO2 +2H2O+2×3.76N2.

1 mol CH 4 +2 mol O 2 +7,52 mol N 2 = 10,52 mol смес от O 2, N 2 и CH 4.

Тогава стехиометричният състав на сместа ще бъде:

(1/10,52)*100%=9,5% СН4; (2/10,52)*100%=19,0% О2;

(7,52/10,52)*100%=71,5% N 2.

Това означава, че в най-запалимата смес, вместо 100% (CH 4 + O 2) при реакция с кислород ще има 24% (CH 4 + O 2) при реакция с въздух, т.е. Ще се генерира много по-малко топлина.

Същата картина ще се получи, ако се смесват произволни, нестехиометрични състави.

Например в реакцията 2CH4 +2O2 =CO2 +2H2O+CH4 1 мол CH4 не реагира.

В реакция CH4 +4O2 =CO2 +2H2O+2O2 2 мола O 2 не участват в реакцията, но играят ролята на баласт, изискващ известно количество топлина за нагряване.

По този начин, ако сравним реакциите на изгаряне на метан в кислород и въздух или в излишък на CH 4 и O 2, става ясно, че количеството топлина, отделена в първата реакция, ще бъде по-голямо, отколкото в останалите, тъй като в тях:

По-ниски концентрации на реагенти в общата смес;

Част от топлината ще отиде за нагряване на баласта: азот, кислород или метан.

Нека си зададем въпроси:

Каква енергия може да се освободи по време на реакцията?

Какво определя количеството топлина, т.е. повторен топлинен ефект

Колко топлинна енергия трябва да се добави, за да тече?

ендотермична реакция?

За тази цел беше въведено понятието топлинно съдържание на веществото.

3.2 Топлосъдържание на веществата.

Откъде идва топлината при реакцията на изгаряне на метан? Това означава, че е бил скрит в молекулите CH 4 и O 2 и сега е бил освободен.

Ето пример за по-проста реакция:

2H2 +O2 =2H2O+Q

Това означава, че енергийното ниво на стехиометричната смес от водород и кислород е по-високо от това на реакционния продукт H 2 O и "допълнителната" енергия се освобождава от веществото.

При обратната реакция на електролизата на водата, т.е. при разграждане на водата с помощта на електрическа енергия се получава преразпределение на атомите във водната молекула с образуването на водород и кислород. В същото време топлинното съдържание на H 2 и O 2 се увеличава.

По този начин всяко вещество по време на своето образуване получава или ще отдаде определена енергия, а мярката за топлинна енергия, натрупана от веществото по време на неговото образуване, се нарича съдържание на топлина,или енталпия.

За разлика от химията, в химичната термодинамика топлината на образуване на веществото се означава не със символа Q, а със символа DH със знак (+), ако топлината се поглъща от химично съединение, и със знак (-), ако топлината се отделя по време на реакцията, т.е. „напуска“ системите.

Означена е стандартната топлина на образуване на 1 мол вещество при налягане 101,3 kPa и температура 298 K.

Справочниците дават топлината на образуване на съединения от прости вещества.

Например:

Y CO 2 = - 393,5 kJ/mol

U H 2 O газ = - 241,8 kJ/mol

Но за вещества, образувани по време на ендотермични процеси, например ацетилен C 2 H 2 = +226,8 kJ / mol, когато водородният атом H + се образува съгласно реакцията H 2 = H + + H + = +217,9 kJ / mol.

За чисти вещества, състоящи се от едно химичен елементв стабилна форма (H 2, O 2, C, Na и т.н.) DH условно се приема за нула.

Въпреки това, ако обсъждаме макроскопичните свойства на веществата, различаваме няколко форми на енергия: кинетична, потенциална, химическа, електрическа, топлинна, ядрена енергия и механична работа. И ако разгледаме въпроса на молекулярно ниво, тогава тези форми на енергия могат да бъдат обяснени въз основа само на две форми - кинетичната енергия на движение и потенциалната енергия на покой на атомите и молекулите.

При химичните реакции се променят само молекулите. Атомите остават непроменени. Молекулна енергияе енергията на свързване на неговите атоми, натрупани в молекула. Определя се от силите на привличане на атомите един към друг. Освен това има потенциална енергияпривличане на молекули една към друга. Той е малък в газове, по-голям в течности и още по-голям в твърди вещества.

Всеки атом има енергия, част от която е свързана с електроните, а част с ядрото. Електроните имат кинетична енергия на въртене около ядрото и потенциал електрическа енергияпривличане един към друг и отблъскване един от друг.

Сумата от тези форми на молекулна енергия е топлинното съдържание на молекулата.

Ако сумираме топлинното съдържание на 6,02 × 10 23 молекули на веществото, получаваме моларното топлинно съдържание на това вещество.

Защо топлинното съдържание на едноелементни вещества (молекули на един елемент) се приема за нула, може да се обясни по следния начин.

DH на химически елемент, тоест енергията на неговото образуване, е свързана с вътрешноядрени процеси. Ядрената енергия се свързва със силите на взаимодействие между вътрешноядрените частици и превръщането на един химичен елемент в друг по време на ядрени реакции. Например реакцията на разпадане на урана:

или по-просто: U+n®Ba+Kr+3n.

Където: но– неутронна частица с маса 1 и нулев заряд.

Уранът улавя неутрон, в резултат на което той се разделя (разпада) на два нови елемента - барий и криптон - с образуването на 3 неутрона и се освобождава ядрена енергия.

Трябва да се каже, че с ядрени реакцииучастват милиони пъти по-големи енергийни промени, отколкото при химичните реакции. Така енергията на разпадане на урана е 4,5 × 10 9 kcal/mol × уран. Това е 10 милиона пъти повече от изгарянето на един мол въглища.

При химичните реакции атомите не се променят, а молекулите. Следователно енергията на образуване на атоми от химиците не се взема предвид, а DN на едноелементни газови молекули и атоми на чисти вещества се приема за нула.

Горната реакция на разпадане на урана е класически пример верижна реакция. Теория верижен механизъмПо-късно ще разгледаме реакциите на горене. Но откъде идва неутронът и какво го кара да реагира с урана, е свързано с така наречената енергия на активиране, която ще разгледаме малко по-късно.

3.3. Топлинен ефект на реакцията.

Фактът, че всяко отделно вещество съдържа определено количество енергия, обяснява топлинните ефекти на химичните реакции.

Според закона на Хес: Топлинният ефект на химичната реакция зависи само от естеството на първоначалните и крайните продукти и не зависи от броя на междинните реакции на преход от едно състояние в друго.

Следствие 1от този закон: Топлинният ефект на химична реакция е равен на разликата между сумата от топлините на образуване на крайните продукти и сумата на топлините на образуване на изходните вещества, като се вземат предвид коефициентите във формулите на тези вещества в уравнението на реакцията.

Например, в реакцията 2H 2 + O 2 = 2H 2 O ± DH.

; ; .

В крайна сметка общо уравнениереакцията ще изглежда така:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O – 582 kJ/mol.

И ако DH има знак (-), тогава реакцията е екзотермична.

Следствие 2. Според закона на Лавоазие-Лаплас, топлинният ефект от разпадането на химично съединение е равен и противоположен по знак на топлинния ефект от неговото образуване.

Тогава реакцията на разлагане на водата ще бъде:

2H 2 O=2H 2 +O 2 +582 kJ/mol, т.е. тази реакция е ендотермична.

Пример за по-сложна реакция:

CH4 +2O2 =CO2 +2H2O.

Тогава реакцията ще бъде написана така:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O – 742,3 kJ/mol, което означава, че реакцията е екзотермична.

3.4. Кинетични принципи на газовите реакции.

Съгласно закона за масовото действие скоростта на реакцията при постоянна температура е пропорционална на концентрацията на реагиращите вещества или, както се казва, „действащи маси“.

Скоростта на химичната реакция ( υ ) обичайно е да се разглежда количеството вещество, реагиращо за единица време ( дT) за единица обем ( dV).

Помислете за протичане на реакцията съгласно уравнението:

A + B = C + D.

Тъй като скоростта на реакцията характеризира намаляване във времето на концентрацията на реагентите и увеличаване на концентрацията на реакционните продукти, можем да напишем:

, (3.1)

където минусите на производните показват посоката на промяна в концентрацията на компонентите, а концентрациите на компонентите са посочени в квадратни скоби.

Тогава директната необратима реакция при T = const протича със скорост:

, (3.2)

Където: к – константа на скоростта на химична реакция. Не зависи от концентрацията на компонентите, а се променя само с температурата.

Съгласно закона за масовото действие, концентрациите на реакционните компоненти са включени в кинетичното уравнение до степен, равна на стехиометричния коефициент на този компонент.

Да, за реакция

aA + bB = cC + dD

Кинетичното уравнение има формата:

Експонентите a, b, c, d обикновено се наричат ​​порядъци на реакциите за компоненти A, B, C, D, а сумата от експонентите е общо взетореакции.

Например реакции като

A ® bB + cC – 1-ви ред,

2A = bB + cC – 2-ри ред,

A + B = cC + dD – III ред.

Тъй като концентрациите на всички реагиращи компоненти са свързани помежду си чрез стехиометрични уравнения, най-простите кинетични уравнения от първи ред са диференциални уравнения от първи ред с една независима променлива - концентрация - и могат да бъдат интегрирани.

Най-простият кинетично уравнениее уравнение от първи ред от тип

за което . (3.4)

Нека обозначим с концентрацията на компонент А преди началото на реакцията и, като интегрираме уравнението при гранично условие t = 0, [A] = [A 0 ], получаваме:

Или [A]=×e - kt. (3,5)

По този начин зависимостта на скоростта на реакцията от концентрацията на веществата е експоненциална.

Кинетична енергиягазове го обяснява по този начин. Според хипотезата на Арениус реакция между молекулите протича само ако те са активни, т.е. имат излишък от енергия, достатъчен за разкъсване на междуатомните връзки, така наречената енергия на активиране E A.

Тези. скоростта на химичната реакция не зависи от броя на сблъсъците на всички молекули, а само на активираните.

Според закона на Болцман броят на активните молекули

n A = n o * e - E / RT , (3.6)

където: E – енергия на активиране,

T – температура на газовата смес,

не - общ броймолекули.

Тогава броят на ефективните сблъсъци, който съвпада със скоростта на реакция, е равен на:

υ р = Z eff = Z 0 * e - E / RT , (3.7)

където: Z 0 – общ брой сблъсъци на молекули.

1) скоростта на реакцията е пропорционална на концентрацията на активните молекули, чийто брой зависи от температурата и налягането в сместа, тъй като налягането е броят на молекулите, които се сблъскват с всяка повърхност;

2) реакцията е възможна само ако взаимодействащите молекули получат определен запас от енергия, достатъчен за разрушаване или отслабване на междуатомните връзки. Активирането включва преминаването на молекулите в състояние, при което е възможна химическа трансформация.

Най-често процесът на активиране се осъществява чрез образуването на междинни нестабилни, но силно активни атомни съединения.

По този начин не само ендотермичните процеси изискват външно захранване с енергия, но и екзотермичните. За да възникне екзотермична реакция, е необходимо да й се придаде някакъв импулс на топлинна енергия. Например, за да възникне реакция на горене в смес от водород и кислород, тя трябва да бъде запалена.

Минималното количество топлинна енергия, необходимо за „стартиране“ на химическа реакция, се нарича енергия на активиране.

3.5. Енергия на активиране на реакцията.

За да се обясни това явление, често се използва следният пример (фиг. 9):

На платформата има топка. Площадката се намира пред пързалката. Следователно топката можеше да се търколи надолу сама, ако не беше пързалката. Но за спонтанно спускане трябва да се вдигне до върха на пързалката. Това ще освободи не само енергията от изкачването по хълма, но и енергията от слизането.

Ориз. 9. Схема за активиране на реакцията.

Помислете за две реакции:

1) H 2 + O 2 = H 2 O-

2) H 2 O = H 2 + O 2 +

Както може да се види от фигурата, E 2 =+E 1;

Като цяло, за всяка реакция

.

А знакът на топлинния ефект зависи от разликата между E 1 и E 2, които винаги са положителни.

По този начин енергията на активиране е енергията, необходима за трансформиране на реагентите в състояние активен комплекс(разкъсване на междуатомни връзки, сближаване на молекули, натрупване на енергия в молекула...).

С повишаване на температурата на газа делът на активните молекули (e -E/ RT) рязко се увеличава и следователно скоростта на реакцията нараства експоненциално. Тази връзка може да се илюстрира по следния начин:

Ориз. 10. Зависимост на скоростта на реакцията от температурата: 1 – скорост на 1-ва реакция, 2 – скорост на 2-ра реакция.

Както може да се види от фигура 10, скоростта на първата реакция е по-малка от скоростта на втората реакция, а енергията на активиране на първата реакция е по-голяма от Е на втората. И при същата температура T 2 υ 2 > υ 1 . Колкото по-висока е енергията на активиране, толкова по-висока е температурата, необходима за постигане на дадена скорост на реакцията.

Причината за това е, че когато E е по-голямо, съществуващите междуатомни връзки в молекулите на реагиращите компоненти са по-силни и е необходима повече енергия за преодоляване на тези сили. В този случай делът на активните молекули е съответно по-малък.

От горното става ясно, че стойността на енергията на активиране е най-важната характеристика на химичния процес. Той определя височината на енергийната бариера, чието преодоляване е условие за протичане на реакцията. От друга страна, той характеризира скоростта на реакцията в зависимост от температурата, т.е. колкото по-висока е енергията на активиране, толкова по-висока е температурата за постигане на дадена реакция.

3.6. Катализа.

В допълнение към повишаването на температурата и концентрацията на веществата, те използват катализатори, т.е. вещества, които се въвеждат в реагираща смес, но не се изразходват по време на реакцията, а я ускоряват чрез намаляване на енергията на активиране.

Процесът на увеличаване на скоростта на реакцията с помощта на катализатори се нарича катализа.

Катализаторите участват в междинни реакции за създаване на активиран комплекс чрез отслабване на връзките в молекулите на изходните вещества, тяхното разлагане, адсорбция на молекули върху повърхността на катализатора или въвеждане на активни частици на катализатора.

Естеството на участието на катализатора може да се обясни със следната диаграма:

Реакция без катализатор: A + B = AB.

С катализатор X: A + X = AX ® AX + B = AB + X.

Нека представим картина, подобна на тази, показана на фиг. 9.

Ориз. 11. Диаграма на работа на катализатора: E b.catИ Д с котка– енергия на активиране на реакцията съответно без катализатор и с катализатор.

Когато се въведе катализатор (фиг. 11), реакцията може да протече по различен път с по-ниска енергийна бариера. Този път съответства на нов реакционен механизъм чрез образуването на друг активиран комплекс. И новата по-ниска енергийна бариера може да бъде преодоляна по-голям бройчастици, което води до увеличаване на скоростта на реакцията.

Трябва да се отбележи, че енергията на активиране на обратната реакция намалява със същото количество, както енергията на активиране на правата реакция, т.е. и двете реакции се ускоряват еднакво и катализаторите не инициират реакцията, те само ще ускорят реакцията, която може да се случи в тяхно отсъствие, но много по-бавно.

Междинните продукти на реакцията могат да станат катализатори, тогава тази реакция се нарича автокаталитична. Така че, ако скоростта на обикновените реакции намалява с изразходването на реагентите, тогава реакцията на горене, дължаща се на автокатализа, се самоускорява и е автокаталитична.

Най-често като катализатори се използват твърди вещества, които адсорбират молекули на реагиращи вещества. По време на адсорбцията връзките в реагиращите молекули се отслабват и по този начин се улеснява реакцията между тях.

Какво е адсорбция?

3.7. Адсорбция.

Адсорбция- повърхностно поглъщане на всяко вещество от газообразна среда или разтвор от повърхностния слой на друго вещество - течност или твърдо.

Например, адсорбцията на токсични газове върху повърхността на активния въглен, използван в противогазите.

Прави се разлика между физична и химична адсорбция.

При физическиадсорбция, уловените частици запазват свойствата си и когато химически– образуват се химични съединения на адсорбата с адсорбента.

Процесът на адсорбция е придружен от отделяне на топлина. За физичната адсорбция тя е незначителна (1-5 kcal/mol), за химичната адсорбция е много по-голяма (10-100 kcal/mol). Това може да ускори химичните реакции по време на катализа.

За процеси на горене и експлозия могат да се дадат следните примери:

1. Температурата на самозапалване на сместа H 2 + O 2 е 500 0 C. В присъствието на паладиев катализатор тя намалява до 100 0 C.

2. Процесите на самозапалване на въглищата започват с химическата адсорбция на кислород върху повърхността на въглищните частици.

3. При работа с чист кислород, кислородът се адсорбира добре върху дрехите (физическа адсорбция). А при наличие на искра или пламък дрехите лесно се запалват.

4. Кислородът се адсорбира добре и се абсорбира от техническите масла, за да образува експлозивна смес. Сместа експлодира спонтанно, без източник на запалване (химическа абсорбция).