Описание огня и его химические особенности

Огонь – в узком смысле, совокупность раскалённых газов и плазмы, выделяющихся в результате:

• произвольного/непроизвольного нагревания горючего материала до определённой точки при наличии окислителя (кислорода);

• химической реакции;

• соприкосновения тока высокого напряжения с горючим материалом.

Собственная температура огня зависит от источника, вызвавшего реакцию воспламенения, от материалов, участвующих в реакции горения и давления воздуха (Приложение 2).

Наблюдая за огнем, мы видим, как он играет многочисленными оттенками красного и желтого цвета. Какого цвета огонь и почему он приобретает тот или иной оттенок? Эти вопросы были заданы мною моим одноклассникам и близким людям. Ответы опрошенных следующие:

1. «Какого цвета огонь?»

– 40% – разного;

– 35% – оранжевого;

– 25% – красного.

2. «Отчего зависит цвет огня?»

– 28% – не знаю;

– 72% – от того, что горит.

Таким образом, мнения опрошенных разошлись. Так как собственный цвет пламени зависит от горящего материала и чистоты топлива:

• огонь от костра или свечи, в котором присутствует значительная доля углекислого газа, горит оранжевым цветом;

• относительно чистый от примесей – красным,

• самый чистый – голубым.

Химические вещества сгорают, окрашивая огонь отдельными своими атомами или ионами, которые высвобождаются под воздействием высокой температуры (Приложение 3). Разнообразие цвета пламени:

• голубой – углерод, природный газ;

• жёлто-оранжевый – соли натрия;

• зелёный – медь, молибден, фосфор, барий, сурьма;

• сине-зелёный – бор;

• синий – селен;

• красный – литий, кальций;

• фиолетовый – калий.

Для возникновения и существования огня требуются два компонента – топливо, которое горит, и окислитель, который даёт протекать этому процессу. Чаще, газом, который является окислителем, является кислород. При отсутствии топлива горение может продолжаться лишь в виде искр, и притом весьма непродолжительное время. При нагревании тела до температуры, при которой оно воспламеняется, в полном вакууме, тело не может загореться – оно может лишь раскалиться, пусть и до такой температуры, что при соприкосновении с нагретым топливом можно получить серьёзные ожоги любой степени. При нагревании таким образом дерева происходит разделение его на древесный уголь и смолу.

Все вещества относительно огня подразделяются на четыре категории:

1. вещества, которые при нагревании до определённой точки при обычных условиях воспламеняется (дерево, сера);

2. вещества, воспламеняющиеся лишь при определённых обстоятельствах, например, измельчении (железо, кремень);

3. вещества, не способные гореть в атмосфере воздуха вообще (вода, платина (в атмосфере фтора горят даже вода и платина);

4. вещества, горящие лишь при присутствии другого вещества рядом, выступающего в роли катализатора (сахар и пепел).

Огонь сопровождает горение – быстропротекающею реакцию, при которой выделяется тепло и свет. Существует несколько видов реакций. Самая обычная из них – реакция между кислородом и топливом. Кислород воздуха вступает во взаимодействие с каким-либо материалом, который может гореть (горючее). В результате выделяется тепло. Если процесс протекает быстро, мы наблюдаем пламя или тление, или просто чувствуем, что происходит такая реакция – например, при взрыве. И, наоборот, существует сгорание, которое протекает очень медленно, что мы годами его не замечаем. Например, при ржавлении металла мы имеем дело с процессом горения! При медленном горении, если выделяемое тепло не попадает в воздух, температура может достигнуть такого уровня, когда начнется возгорание. Это называется «спонтанным загоранием», которое может возникнуть даже в куче промасленных тряпок, оставленных в закрытом помещении. Масло будет медленно окисляться, что приведет к выделению тепла. Если для него не будет выхода, оно будет аккумулироваться. Постепенно его становиться достаточно, чтобы загорелись тряпки.

Таким образом, ржавление – это всего лишь медленная форма горения, что невозможно почувствовать тепла, выделяемого при этом, а огонь – это быстрое горение, или воспламенение, при котором выделяется и тепло и свет.

Следовательно, огонь является основной фазой процесса горения и имеет свойство к самораспространению по затронутым им другим горючим материалам. Хотя среди процессов горения химических веществ бывают и исключения, когда вещество сгорает без пламени.