燃烧的条件与三要素

燃烧是一种化学现象,从化学的观点讲,燃烧是可燃物和氧化剂发生剧烈的化学反应,同时放出热和光的现象。

燃烧要有一定的条件才能发生,根据定义它必须同时具有可燃物和氧化剂,但光有这两种物质不一定会发生燃烧。 例如,我们身上穿的衣服是可燃物,空气中的氧气是助燃剂,可是这并不会发生燃烧。 导致燃烧的另一个重要条件,就是能够引起着火的点火源。 这三者就是燃烧的必要条件,缺一不可。

然而这三个条件并不是充分条件,就是说每一个条件中还有一定的要求,否则三者具备也烧不起来。 以下我们逐一讨论这三个条件。

(1)可燃物

所谓可燃物,就是能够烧得起来的物质,以化学观点讲就是含有碳、氢等元素的化合物,特别是富含碳的化合物,如汽油、煤、酒精……但是在特定的条件下可燃物还应包括强还原剂,如金属铝、金属镁。 过去在焊接铁轨时用的铝热剂,就是利用金属铝粉与氧的燃烧反应所生成的热使铁熔化的。

各种可燃物的易燃程度不同,因此常用一定的标准将它们划分为各种等级,以便人们在处理、运输或贮存过程中加以注意。

常用的标准中有根据闪点来划分的。 所谓闪点,即明火接近易燃或可燃液体的液面时,在蒸气中发生一闪一闪而不能连续燃烧现象(闪火或闪燃)时的温度。 由于闪点是可能引起火灾危险的最低温度,大部分国家均采用闪点来划分可燃物的危险程度。

闪点在28摄氏度以下的均为易燃危险品,如苯、乙醇。 闪点愈低,危险性愈大,如丙酮闪点为-20摄氏度,乙醚闪点-45摄氏度,低沸点石油醚闪点为-55摄氏度。

还可根据可燃物的燃点来判断它们的危险性。 所谓燃点即点火源接近可燃物使其着火并继续燃烧的温度。 它与闪点有一定的联系,即闪点高,燃点也高。 但闪点愈低,两者的差距愈小。 一般的易燃液体,燃点比闪点高l~5摄氏度,闪点高达100摄氏度以上时,差值可达30摄氏度左右。

此外尚有根据自燃点标准来划分危险程度的。 所谓自燃,即虽没有与明火接触,但连续加热,当温度升高至某一程度时,发生燃烧的现象,也称热自燃。 引起这种现象的最低温度即为自燃点。 自燃点一般比闪点和燃点高出许多。 如石油醚的自燃点为246摄氏度。 当然也有自燃点较低的可燃物,如二硫化碳的自燃点为112摄氏度,硝化棉的自燃点为180摄氏度。

(2)助燃剂

最常见的就是空气中的氧气。 氧气在空气中的体积含量为21%左右,是燃烧中最为普遍的助燃剂。 然而当空气中氧气的体积浓度降低到14%以下,依靠氧气发生的燃烧反应就无法继续,这就为我们抑制燃烧提供了有力的帮助。

由于燃烧反应是强烈的氧化还原反应,因此除氧气之外,具有使其他物质迅速氧化的强氧化剂均会引起燃烧反应。 如卤素中的氟、氯等强氧化剂。 尽管没有氧参与,铁粉仍可以在氯气中持续燃烧。

有许多化学物品中含有较多的氧,一旦参与燃烧反应就是极好的氧化剂,如高锰酸钾、浓硝酸、重铬酸钾、过氧化氢等。 在一些场合中,这些强氧化剂比空气中的氧更厉害,但往往又会被人们忽视。

(3)点火源

点火源作为燃烧的必要条件,它必须具有足够的强度,以使可燃物被加热到燃点或者整个体系被加热到自燃点。 最普通的点火源就是明火,如火柴、打火机、煤气灯、气切割枪焰……电火花也是引起火灾的罪魁之一,常常会有电路开启或切断时产生的火花而引起一场大火的事故。

自然现象中的雷电也会引起火灾,强烈的日光通过透镜的聚焦也可起到点火源的作用。 最后还必须提到某些化学反应所积聚的能量也可成为点火源。 例如,一些缓慢放热的氧化反应,若不及时疏散热量,热量积聚到一定程度就会发生燃烧,像堆积的干草和煤堆。 又如,与发生剧烈化学反应的物质,如金属钠、石灰等。 因为不是明火往往不易被人注意,然而恰恰是这些化学反应释放的热能成为火灾的祸首。

【科学小链接】

火的利用

早在50万年前,人类就学会了用火。 在北京周口店中国猿人生活过的山洞里,人们找到了经火烧过的兽骨、草木灰和木炭。 有的灰烬层达6米厚,显然是人类长期用火的结果。 火的利用,使人类能更好地防御野兽的侵害,使人类结束了“茹毛饮血”的野蛮生活,并在后来学会了冶炼金属和制陶。 火促进了生产的发展,也促进了人类文明的发展。

 

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