Изгарянето е химическа реакция. Изгаряне (реакция)

Почти всеки ден всички трябва да се сблъскваме с това или онова проявление на процеса на горене. 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 началото на горенето, интензивността му на развитие обикновено е пътят, изминат от огъня, тоест скоростта на горене, а гасенето завършва с прекратяване 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. Той не взема предвид такива важни характеристики на горенето като бързото протичане на основната екзотермична реакция, нейната самоподдържаща се природа и способността за саморазпространение на процеса през горимата смес.

Разликата между бавната екзотермична редокс реакция (корозия на желязо, гниене) и горенето е, че последното протича 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. Всъщност по този начин се образува огнено горене.Ако се отделя топлина, но няма пламък, тогава този процес се нарича тлеене.И при двата процеса се получават аерозоли на пълно или непълно изгаряне на вещества. Струва си да се отбележи, че по време на изгарянето на някои вещества 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 горимо вещество, окислител (при пожар ролята на кислорода във въздуха играе) и източник на запалване. За директно запалване наличието на критични състоянияспоред състава на горимата смес, геометрията и температурата на горимия материал, налягането и др. След началото на горенето самият пламък или реакционната зона действа като източник на запалване.

Например, метанът може да се окислява от кислород с отделяне на топлина до метилов алкохол и мравчена киселина при 500-700 К. Въпреки това, за да продължи реакцията, топлината трябва да се попълни поради външно нагряване. 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 протичане на реакцията, необходимостта от подаване на топлина отвън изчезва и изгарянето започва. По този начин реакцията на горене, след като е възникнала, е в състояние да се поддържа. Това е основното отличителна чертапроцес на горене. Друга особеност, свързана с него, е способността на пламъка, който е зона на химическа реакция, да се разпространява спонтанно през горима среда или горим материал със скорост, определена от естеството и състава на реакционната смес, както и от условията на процеса . Това е основният механизъм за развитие на пожар.

Типичен модел на горене се основава на реакцията на окисление на органични вещества или въглерод с атмосферен кислород. Много физични и химични процеси съпътстват горенето. Физиката е пренос на топлина в система. Реакциите на окисление и редукция са част от природата на горенето от страна на химията. Следователно от концепцията за горене следват различни химични трансформации, включително разлагането на изходните съединения, дисоциацията и йонизацията на продуктите.

Комбинацията от горимо вещество или материал с окислител е горима среда. В резултат на разлагането на горими вещества под въздействието на източник на запалване се образува реакционна смес газ-пара-въздух. Горивни смеси, които по състав (съотношението на компонентите на горивото и окислителя) съответстват на уравнението на химическата реакция, се наричат ​​смеси със стехиометричен състав. Те са най-опасни от гледна точка на пожар: 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

a - изгаряне на струя, b - изгаряне на разлята течност, c - изгаряне на горски отпадъци

Според съотношението на количеството горим материал и обема на окислителя се разграничават бедни и богати смеси: бедните смеси съдържат изобилие от окислител, богатите съдържат горими материали. Минималното количество окислител, необходимо за пълното изгаряне на единица маса (обем) на определено горимо вещество, се определя от уравнението на химическата реакция. При изгаряне с участието на кислород необходимият (специфичен) разход на въздух за повечето горими вещества е в диапазона 4-15 m 3 /kg. Изгарянето на вещества и материали е възможно само при съдържание на техните пари или газообразни продукти във въздуха, както и при концентрация на кислород не 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 задължителни два етапа: създаване на молекулен контакт между реагентите и самото взаимодействие на молекулите на горивото с окислител за образуване на реакционни продукти. Ако скоростта на превръщане на изходните реагенти се определя от дифузионни процеси, т.е. скорост на пренос (парите от горими газове и кислород се пренасят в реакционната зона поради концентрационния градиент в съответствие със законите на дифузия на Фик), тогава този режим на горене се нарича дифузия. На фиг. 1 са дадени различни формидифузионни пламъци. В режим на дифузия зоната на горене е замъглена и в нея се образува значително количество продукти от непълно изгаряне. Ако скоростта на горене зависи само от скоростта на химическата реакция, която е много по-висока от скоростта на дифузия, тогава режимът на горене се нарича кинетичен. Той има повече високи скоростии пълнота на изгаряне и в резултат на това високи скорости на отделяне на топлина и температура на пламъка. Този режим се осъществява 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. Хомогенно е изгарянето не само на газове, 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 остатъци от дървесина, нелетливи метали, които остават в твърдо състояние дори при високи температури. Химическата реакция на горене в този случай ще се случи на границата (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, размер и структура на пламъка; температура на пламъка, неговата излъчвателна способност; отделяне на топлина и топлина на изгаряне; скорост на горене и граници на концентрация на устойчиво горене и др.

Всеки знае, че по време на горенето се образува блясък, който придружава продукта от горенето.

Помислете за 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 когато се разглеждат твърди вещества, има и групи метали, които също могат да горят, без да развиват пламък.

Част от пламъка максимална стойносткъдето се извършват 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), протичаща 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, който създава пламъка, се разграничават ламинарни и турбулентни пламъци. 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 (Фигура 2). Всеки пламък, по-висок от 30 cm, вече ще има произволна газообразна 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 от ламинарен към турбулентен поток е струйка цигарен дим (фиг. 3), която, издигайки се на височина около 30 cm, придобива турбулентност.

По време на пожари пламъците имат дифузно турбулентен характер. Наличието на турбуленция в пламъка подобрява преноса на топлина и 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 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 от подчинение на неговата разумна 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, интересите на обществото и държавата. Познаването на процеса на горене е от съществено значение за предотвратяването и ликвидирането на пожар.

Изгаряне е химическа реакция на окисление, придружена от отделяне на топлина. Горенето изисква наличието на запалимо вещество, окислител и източник на запалване.

горимо вещество Всяко твърдо, течно или газообразно вещество, което може да се окислява с отделяне на топлина.

Окислители могат да бъдат 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 окислителя, водещ до изгаряне. Източниците на запалване обикновено се разделят на открити (светещи) - мълния, пламък, искри, нажежени предмети, светлинно излъчване; и скрити (несветещи) - топлината на химични реакции, микробиологични процеси, адиабатно свиване, триене, удари и др. Те имат различни температури на пламък и нагряване. Всеки източник на запалване трябва да има достатъчно количество топлина или енергия, за да бъде предадена на реагентите. Следователно продължителността на излагане на източника на запалване също влияе върху процеса на горене. След началото на процеса на горене, той се поддържа от топлинно излъчване от своята зона.

Образува горим и окислител горивна система, които могат да бъдат химически нехомогенни или хомогенни. В химически нехомогенна система горимото вещество и окислителят не се смесват и имат интерфейс (твърди и течни горими вещества, струи от горими газове и пари, навлизащи във въздуха). По време на изгарянето на такива системи атмосферният кислород непрекъснато дифундира през продуктите на горенето към горимото вещество и след това влиза в химическа реакция. Такова горене се нарича дифузия. Скоростта на дифузионно изгаряне е ниска, тъй като се забавя от процеса на дифузия. Ако горимо 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 протича бързо и се нарича кинетичен.

Изгарянето може да бъде пълно или непълно. Пълно изгаряне възниква, когато кислородът навлезе в зоната на горене в достатъчни количества. 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, азот, които не са способни на по-нататъшно окисляване и изгаряне. Продуктите от непълното изгаряне са въглероден оксид, сажди и продукти на разлагане на вещество под действието 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, което се генерира по време на мигане, не е достатъчно, за да продължи да гори.

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

Запалване - запалване, придружено 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 възникване на 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 действието на кислорода на въздуха, водата върху веществата или от взаимодействието на веществата. Намаслени парцали, гащеризони, вата и дори метални стърготини се запалват спонтанно. Причината за самозапалване на намаслени влакнести материали е разпределението на мастни вещества в тънък слой върху повърхността им и поглъщането на кислород от въздуха. Окисляването на маслото е придружено 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 при взаимодействие с топла вода. Калциевият оксид (негасена вар), когато взаимодейства с малко количество вода, става много горещ и може да запали горими 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 някои органични вещества предизвикват тяхното спонтанно запалване. Ацетилен, водород, метан, етилен, терпентин под действието на хлор се запалват спонтанно на светлина. Азотната киселина, която също е силен окислител, може да причини спонтанно запалване на дървени стърготини, слама и памук. Микробиологично самозапалванее, че при подходяща влажност и температура в растителните продукти, торфът засилва жизнената дейност на микроорганизмите. Това повишава температурата и може да предизвика процес на горене. Топлинно спонтанно запалваневъзниква в резултат на продължително действие на незначителен източник на топлина. В този случай веществата се разлагат и в резултат на повишени окислителни процеси се самонагряват. Полусъхналите растителни масла (слънчогледово, памучно и др.), рициново масло, терпентинови лакове, бои и грундове, дърво и фазер, покривна хартия, нитролинолеум и някои други материали и вещества могат да се запалят спонтанно при температури околен свят 80 - 100°C.

Самозапалване Това е спонтанно запалване, придружено от 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 придружено от освобождаване на голямо количество енергия и образуване на сгъстени газове, способни да предизвикат механично разрушаване.

Видовете горене се характеризират с температурни параметри, основните от които са следните. Пламна точка - това е най-ниската температура на горимо 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 горимо вещество, при която то отделя запалими пари или газове с такава скорост, че след запалването им 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 температурасамозапалване има бял фосфор, най-високата - магнезий. За повечето видове дървесина тази температура е 330 - 470?

Обобщение на безопасността на живота

оригинален документ?

ФИЗИКО-ХИМИЧНИ ОСНОВИ НА ГОРИВНИТЕ ПРОЦЕСИ

Химични процеси при горене. Естеството на горивните 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 протичане, може да бъде пожар или експлозия.

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

При определяне опасност от пожари и експлозиявещества и материали, се разграничават 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 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 химическа реакция на окисление на вещества с участието на кислород

Изгаряне - един от първите сложни физични и химични процеси, с които човек се е запознал в зората на своето развитие. Процесът, овладял който, той получи огромно превъзходство над околните живи същества и силите на природата.

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 при техните физични и химични трансформации. Лавоазие изяснява 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 направиха съветските и руските учени А.В. Michelson, N.N. 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 (закона за запазване на масата, енергията и др.).

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

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 (тегловно съответно 23% и 77% азот), т.е. 1 обем кислород отговаря на 3,76 обема азот. Или 1 мол кислород отговаря на 3,76 мола азот. Тогава, например, реакцията на изгаряне на метан във въздуха може да бъде написана по следния начин:

CH 4 + 2O 2 + 2´ 3,76 N 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + 2 ´ 3.76N2

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

Помислете за процесите на окисление.

Окисление на водород извършва се според реакцията:

з 2 + 0,5O 2 \u003d 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 състоянието на агрегация, 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 \u003d 2CO (непълно)

Хомогенният механизъм не е проучен (въглерод в газообразно състояние). Взаимодействието на въглерода в твърдо състояние е най-изучено. Този процес може да бъде представен схематично чрез следните стъпки:

1. доставяне на окислител (O 2 ) към интерфейса чрез молекулярна и конвективна дифузия;

2. физическа адсорбция на молекули на окислителя;

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 кислород, т.е. Този процес е многоетапен:

* OH + CO = CO 2 + H; O + CO \u003d CO 2

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

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

CH 4 + O 2 \u003d 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 бърз разход 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 метан може да бъде написана като следва:

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

Термично разлагане, пиролиза на твърди вещества

С повишаване на температурата на твърд горим материал, 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 съединенияпротича 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.

Помислете за процеса на пиролиза на примера на най-често срещания твърд горим материал- дърво.

Дървото е смес от голям брой вещества с различни структури 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. лигнине ароматен по природа и съдържа въглехидрати, свързани с ароматни пръстени. Средно дървото съдържа 50% С, 6% Н, 44% О. 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, разлагането на дървесината се състои от следните процеси:

стр

Температура, ° С

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 горими вещества (до 40% от общата маса); газовата смес се състои от 25% Н2 и 40% наситени и ненаситени въглеводороди; осигурява се максимално доставяне на летливи компоненти в зоната на пламъка; процесът на този етап е екзотермичен; количеството топлина, което се отделя достига 5- 6% от нетната калоричност Q ≈ 15000 kJ/kg

500 - 550

Скоростта на термично разлагане е рязко намалена; спира отделянето на летливи компоненти (край на пиролизата); при 600 °C отделянето на газообразни продукти спира

Пиролизата на въглища и торф протича подобно на дървесината. Въпреки това, техният летлив добив се наблюдава при други температури. Въглищасе състои от по-твърди топлоустойчиви въглеродсъдържащи компоненти и разлагането му 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 Т бала .< 1500 К . Те включват алкални метали (литий, натрий, калий) и алкалоземни (магнезий, калций). Изгарянето на метали се извършва по следния начин: 4 Li + O 2 = 2 Li2O . Нелетливите метали имат T pl. > 1000К и Т бала . > 2500К.

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

Когато концентрацията на парите е равна на долната концентрационна граница на възпламеняване, те се запалват. Зоната на дифузионно горене се установява близо до 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, допринасяйки за образуването на кора от метален оксид, но и в околното пространство, където, кондензирайки, образуват твърди частици под формата на бял дим. Образуването на бял плътен дим е визуален признак за изгаряне на летливи метали.

За нелетливи метали с високи температури на фазов преход, по време на горене, 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, като алуминий или берилий, не могат да изгорят. По правило пожарите на такива метали възникват, когато се въвеждат под формата на стружки, прахове, аерозоли. Изгарянето им протича без образуване на гъст дим. Образуването на плътен оксиден филм върху металната повърхност води до експлозия на частици. Това явление, което се наблюдава особено често при движение на частица във високотемпературна окислителна среда, е свързано с натрупването на метални пари под оксидния филм, последвано от внезапната му експлозия. Това естествено води до рязко усилване на горенето.

горящ 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 върху праха се дължи на нагряването на студената смес от лъчистия поток от фронта на пламъка. Твърдите частици, абсорбиращи топлината от лъчистия поток, се нагряват, разлагат се с отделяне на горивни продукти, които образуват горими смеси с въздуха.

Аерозолът, който има много малки частици, бързо изгаря при запалване в зоната на въздействие на източника на запалване. Дебелината на зоната на пламъка обаче е толкова малка, че интензитетът на нейното излъчване е недостатъчен за разлагането на частиците и не се случва стационарно разпространение на пламъка през такива частици.

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

Ако времето за образуване на горима 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 се извършва за смеси, малко по-високи от стехиометричния състав, например за торфен прах при концентрация 1- 1,5 kg / m 3);

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

Класификация на праха по опасност от експлозия:

I клас - най-експлозивен прах (концентрация до 15 g/m3);

II клас - експлозивни до 15-65 g/m 3

III клас - най-запалими > 65 g/m 3 T sv ≤ 250°С;

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

аноксичен изгаряне

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

изгаряща 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.

Пожарът участва амониев нитрат, може да се поддържа без доставка на кислород. Тези пожари вероятно са с 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 „грандкемп” е бил в пристанище Тексас сити с товар от около 2800 тона амониева селитра. Пожарът е възникнал в товарния отсек с 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. 15 минути по-късно имаше експлозия. В резултат на това загинаха повече от 200 души, които се тълпяха в пристанището и наблюдаваха пожара, включително екипажът на кораба и екипажът на два самолета от 4 души, летящи около кораба.

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

Маршал описва пожар, избухнал близо до Франкфурт през 1961 г. Спонтанното термично разлагане, причинено от конвейерна лента, доведе до пожара на 8 .. тона тор, една трета от това количество беше амониев нитрат, а останалото- инертни вещества, използвани като торове. Пожарът е продължил 12 часа. В резултат на пожара се отделят голямо количество токсични газове, сред които и азот.

Тема 3. ХИМИЧНИ ОСНОВИ НА ГОРЕНЕТО.

3.1. Химия на реакциите на горене.

Както вече разбрахте, горенето е бърза химична реакция, придружена от отделяне на топлина и блясък (пламък). Обикновено това е екзотермична окислителна реакция на комбинацията от горимо вещество с окислител - атмосферен кислород.

горими веществамогат да бъдат газове, течности и твърди тела-ла. Това са H 2, CO, сяра, фосфор, метали, C m H n (въглеводороди под формата на газове, течности и твърди вещества, т.е. органични вещества. 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. В 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, когато ацетиленът се разпадне:

C 2 H 2 \u003d 2C + H 2.

екзотермиченРеакциите са реакции, при които се отделя топлина.

ЕндотермиченРеакциите са реакции, протичащи с поглъщане на топлина.

Например:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q - екзотермична реакция,

2H 2 O + Q \u003d 2H 2 + O 2 - ендотермична реакция,

където: Q - Термална енергия.

По този начин ендотермичните реакции могат да протичат 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. При изравняване на химичните уравнения получаваме стехиометриченформулировки.

Например в реакцията

CH 4 + 2O 2 \u003d 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 пълна реакция на метан е необходимо да се смеси 1 mol CH 4 с 2 mol O 2 или 1 /3 = 33,3% CH4 и 2/3=66,7% O2. Такъв 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:

CH 4 + 2O 2 + 2 × 3,76N 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + 2 × 3,76N 2.

1 mol CH 4 +2 mol O 2 +7,52 mol N 2 \u003d 10,52 mol от 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% \u003d 71,5% N 2.

Това означава, че в най-горимата 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 отдели много по-малко топлина.

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

Например в реакцията 2CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + CH 4 1 mol CH 4 не про-реагира.

В реакция CH 4 + 4O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + 2O 2 2 мола O 2 не участват в реакцията, но играят ролята на баласт, изискващ известно количество топлина за тяхното нагряване.

По този начин, ако сравним реакциите на изгаряне на метан в кислород и въздух или в излишък на CH 4 и O 2, тогава е 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 се изразходва за нагряване на баласта: азот, кислород или метан.

Да зададем въпроси:

Каква енергия може да се освободи при реакцията?

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

Колко топлинна енергия трябва да се добави към

ендотермична реакция?

За тази цел се въвежда понятието топлинно съдържание на вещество.

3.2 Топлосъдържание на веществата.

Откъде идва топлината при реакцията на изгаряне на метан? Така че беше скрит в молекулите CH 4 и O 2 и сега е освободен.

Ето пример за по-проста реакция:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q

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

При обратната реакция на електролизата на водата, т.е. разграждането на водата с помощта на електрическа енергия, има преразпределение на атомите във водната молекула с образуването на водород и кислород. В този случай топлинното съдържание на H 2 и O 2 се увеличава.

По този начин всяко вещество по време на своето образуване получава или отдава 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 химическата термодинамика топлината на образуване на веществото се обозначава не със символа Q, а със символа DH със знак (+), ако топлината се абсорбира от химично съединение, и със знак (-) ако топлината се отделя по време на реакцията, т.е. тя „излиза“ от системите.

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

Справочниците дават топлините на образуване на съединения от прости вещества.

Например:

При CO 2 \u003d - 393,5 kJ / mol

U H 2 O газ \u003d - 241,8 kJ / mol

Но за вещества, образувани по време на ендотермични процеси, например ацетилен C 2 H 2 \u003d + 226,8 kJ / mol, по време на образуването на водороден атом H + съгласно реакцията H 2 \u003d H + + H + \u003d + 217,9 kJ/mol.

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

Въпреки това, ако говорим за макроскопичните свойства на веществата, тогава 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 само на базата 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, натрупана в молекулата. Определя се от силите на привличане на атомите един към друг. Освен това има потенциална енергияпривличане на молекули една към друга. Тя е малка в газове, по-висока в течности и още по-висока 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 от дадено вещество, 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, т.е. енергията на неговото образуване, е свързана с вътрешноядрени процеси. Ядрената енергия се свързва със силите на взаимодействие на 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: ное неутронна частица с маса 1 и нулев заряд.

Уранът улавя неутрон, в резултат на което 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 реакциисвързани с милиони пъти по-големи енергийни промени, отколкото при химичните реакции. Така енергията на разпад на урана е 4,5 × 10 9 kcal/mol × уран. Това е 10 милиона пъти повече, отколкото когато се изгори 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 DH на едноелементни газови молекули и атоми на чисти вещества се приема за нула.

Горната реакция на разпадане на уран е класически пример верижна реакция. теория верижен механизъмще разгледаме реакциите на горене по-късно. Но откъде идва неутронът и какво го кара да реагира с урана - това се дължи на 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, служи като обяснение за 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 \u003d 2H 2 O ± DH.

; ; .

В крайна сметка общо уравнениереакциите ще изглеждат така:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O - 582 kJ / mol.

И ако DH е със 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 \u003d 2H 2 + O 2 +582 kJ / mol, т.е. тази реакция е ендотермична.

Пример за по-сложна реакция:

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O.

Тогава реакцията ще бъде написана като:

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O - 742,3 kJ / mol, което означава, че реакцията е екзотермична.

3.4. Кинетични основи 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 химическа 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 на концентрацията на реагентите с времето и увеличаване на концентрацията на реакционните продукти, можем да напишем:

, (3.1)

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

Тогава директна необратима реакция при T \u003d const протича със скорост:

, (3.2)

където: к е константата 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.

Така че за реакцията

aA + bB = cC + dD

Кинетичното уравнение има формата:

Експонентите a, b, c, d обикновено се наричат ​​редовете на реакцията в компонентите A, B, C, D, а сумата от степените е общ редреакции.

Например реакции като

A ® bB + cC - поръчвам,

2A \u003d bB + cC - II ред,

A + B \u003d 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 вида

за което . (3.4)

Означаваме с концентрацията на компонент А преди началото на реакцията и, интегрирайки 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 енергиягаза го обяснява по този начин. Според хипотезата на Арениус реакцията 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 \u003d n o * e - E / RT, (3.6)

където: E е енергията на активиране,

T е температурата на газовата смес,

не - общ броймолекули.

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

υ p \u003d Z eff \u003d Z 0 * e - E / RT, (3.7)

където: Z 0 е общият брой на молекулярните сблъсъци.

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) реакция е възможна само ако взаимодействащите молекули получават определено количество енергия, достатъчно за разкъсване или отслабване на междуатомните връзки. Активирането се състои в преминаването на молекулите в състояние, при което е възможна химическа трансформация.

Най-често процесът на активиране протича чрез образуването на междинни, нестабилни, но силно активни съединения от атоми.

По този начин не само за протичането на ендотермични процеси е необходимо външно захранване с енергия, но и за екзотермични. За да възникне екзотермична реакция, към нея трябва да бъде придаден импулс от 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 химична 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. Обектът се намира пред хълма. Следователно топката може да се търкаля сама, ако не беше пързалката. Но за спонтанно спускане трябва да се издигне до върха на хълма. В този случай ще се освободи не само енергията от изкачването по хълма, но и енергията от слизането.

Ориз. 9. Схема на активиране на реакцията.

Помислете за две реакции:

1) H 2 + O 2 \u003d H 2 O-

2) H 2 O \u003d 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 превръщането на реагиращите вещества в състояние активен комплекс(разкъсване на междуатомни връзки, сближаване на молекули, натрупване на енергия в молекула...).

С повишаване на температурата на газовете делът на активните молекули (e - E / RT) рязко се увеличава, а оттам и скоростта на реакцията според експоненциалната зависимост. Тази зависимост може да се илюстрира по следния начин:

Ориз. 10. Зависимост на скоростта на реакцията от температурата: 1 - скоростта на 1-вата реакция, 2 - скоростта на 2-рата 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, тогава 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 може да се види, че големината 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 като функция на 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, за ускоряване на химична реакция, те използват катализатори, т.е. вещества, които се въвеждат в реакционната смес, но не се изразходват в реакцията, а я ускоряват чрез понижаване 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 схема:

Реакция без катализатор: A + B = AB.

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

Представяме снимка, подобна на тази, показана на фиг. 9.

Ориз. 11. Диаграма на действието на катализатора: E b.catи Д с коткаса енергиите 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. А нова по-ниска енергийна бариера може да преодолее повече частици, 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 директната реакция, т.е. и двете реакции се ускоряват еднакво и катализаторите не инициират реакцията, те само ускоряват реакцията, която може да се случи в тяхно отсъствие, но много по-бавно.

Междинните реакционни продукти 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 молекулите на реагентите. 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 вещество от газообразна среда или разтвор от повърхностен слой на друго вещество - течност или твърдо тяло.

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

Разграничете физическата и химичната 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 физическа адсорбция тя е незначителна (1-5 kcal/mol), за химична адсорбция е много по-висока (10-100 kcal/mol). По този начин химичните реакции по време на катализа могат да бъдат ускорени.

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

1. Температурата на самозапалване на смес от 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 наличието на искра или пламък дрехите лесно пламват.

4. Кислородът се адсорбира добре и се абсорбира от техническите масла с образуването на експлозивна смес. Сместа експлодира спонтанно, без източник на възпламеняване (химическа абсорбция).