Dalam proses pembakaran, nyala api terbentuk, yang strukturnya disebabkan oleh zat yang bereaksi. Strukturnya dibagi menjadi beberapa wilayah tergantung pada indikator suhu.
Definisi
Api disebut gas panas, di mana komponen atau zat plasma hadir dalam bentuk padat terdispersi. Mereka melakukan transformasi jenis fisik dan kimia, disertai dengan pendaran, pelepasan energi panas dan pemanasan.
Keberadaan partikel ionik dan radikal dalam media gas mencirikan konduktivitas listrik dan perilaku khusus dalam medan elektromagnetik.
Apa itu api
Biasanya ini adalah nama proses yang berhubungan dengan pembakaran. Dibandingkan dengan udara, kerapatan gas lebih rendah, tetapi suhu tinggi menyebabkan gas naik. Ini adalah bagaimana api terbentuk, yang panjang dan pendek. Seringkali ada transisi yang mulus dari satu bentuk ke bentuk lainnya.
Flame: struktur dan struktur
Untuk menentukan munculnya fenomena yang dijelaskan, cukup menyalakan kompor gas. Nyala api tidak bercahaya yang dihasilkan tidak bisa disebut homogen. Secara visual, ada tigadaerah utama. Omong-omong, studi tentang struktur nyala api menunjukkan bahwa zat yang berbeda terbakar dengan pembentukan jenis obor yang berbeda.
Ketika campuran gas dan udara terbakar, obor pendek pertama kali terbentuk, yang warnanya memiliki rona biru dan ungu. Inti terlihat di dalamnya - hijau-biru, menyerupai kerucut. Pertimbangkan nyala api ini. Strukturnya dibagi menjadi tiga zona:
- Pisahkan area persiapan di mana campuran gas dan udara dipanaskan saat keluar dari lubang burner.
- Diikuti oleh zona tempat terjadinya pembakaran. Dia menempati bagian atas kerucut.
- Ketika ada kekurangan aliran udara, gas tidak terbakar sepenuhnya. Karbon oksida divalen dan residu hidrogen dilepaskan. Pembakaran susulan mereka terjadi di area ketiga, di mana ada akses oksigen.
Sekarang mari kita pertimbangkan proses pembakaran yang berbeda secara terpisah.
Pembakaran lilin
Membakar lilin seperti menyalakan korek api atau korek api. Dan struktur nyala lilin menyerupai aliran gas panas, yang ditarik ke atas karena gaya apung. Prosesnya dimulai dengan pemanasan sumbu, diikuti dengan penguapan parafin.
Zona terendah di dalam dan berdekatan dengan utas disebut wilayah pertama. Ini memiliki sedikit cahaya biru karena banyaknya bahan bakar, tetapi volume campuran oksigennya kecil. Di sini, proses pembakaran zat yang tidak sempurna dilakukan dengan pelepasan karbon monoksida, yang dioksidasi lebih lanjut.
Zona pertamadikelilingi oleh cangkang kedua yang bercahaya, yang menjadi ciri struktur nyala lilin. Volume oksigen yang lebih besar masuk ke dalamnya, yang menyebabkan kelanjutan reaksi oksidatif dengan partisipasi molekul bahan bakar. Indikator suhu di sini akan lebih tinggi daripada di zona gelap, tetapi tidak cukup untuk dekomposisi akhir. Di dua area pertama, efek bercahaya muncul ketika tetesan bahan bakar yang tidak terbakar dan partikel batubara dipanaskan dengan kuat.
Zona kedua dikelilingi oleh cangkang halus dengan nilai suhu tinggi. Banyak molekul oksigen memasukinya, yang berkontribusi pada pembakaran sempurna partikel bahan bakar. Setelah zat teroksidasi, efek bercahaya tidak diamati di zona ketiga.
Skematis
Untuk kejelasan, kami mempersembahkan kepada Anda gambar lilin yang menyala. Pola api meliputi:
- Area pertama atau gelap.
- Zona bercahaya kedua.
- Cangkang transparan ketiga.
Benang lilin tidak terbakar, tetapi hanya bagian ujung yang bengkok yang hangus.
Lampu semangat menyala
Tangki alkohol kecil sering digunakan untuk eksperimen kimia. Mereka disebut lampu alkohol. Sumbu pembakar diresapi dengan bahan bakar cair yang dituangkan melalui lubang. Ini difasilitasi oleh tekanan kapiler. Setelah mencapai bagian atas sumbu yang bebas, alkohol mulai menguap. Dalam keadaan uap, ia terbakar dan terbakar pada suhu tidak lebih dari 900 ° C.
Nyala lampu spiritus memiliki bentuk normal, hampir tidak berwarna, dengan sedikit warnabiru. Zonanya tidak terlihat jelas seperti pada candle.
Di pembakar alkohol, dinamai sesuai nama ilmuwan Bartel, awal api terletak di atas kisi pijar pembakar. Pendalaman nyala api ini menyebabkan penurunan kerucut gelap bagian dalam, dan bagian tengah keluar dari lubang, yang dianggap sebagai yang terpanas.
Karakteristik warna
Emisi warna api yang berbeda, yang disebabkan oleh transisi elektronik. Mereka juga disebut termal. Jadi, sebagai akibat dari pembakaran komponen hidrokarbon di udara, nyala biru disebabkan pelepasan senyawa H-C. Dan ketika partikel C-C dipancarkan, obor berubah menjadi oranye-merah.
Sulit untuk melihat struktur nyala api, kimia yang meliputi senyawa air, karbon dioksida dan karbon monoksida, ikatan OH. Lidahnya praktis tidak berwarna, karena partikel di atas memancarkan radiasi ultraviolet dan inframerah ketika dibakar.
Warna nyala api saling berhubungan dengan indikator suhu, dengan adanya partikel ionik di dalamnya, yang termasuk dalam emisi atau spektrum optik tertentu. Dengan demikian, pembakaran beberapa elemen menyebabkan perubahan warna api di kompor. Perbedaan warna obor berhubungan dengan susunan unsur-unsur dalam kelompok yang berbeda dari sistem periodik.
Api untuk keberadaan radiasi yang terkait dengan spektrum tampak, pelajari spektroskop. Pada saat yang sama, ditemukan bahwa zat sederhana dari subkelompok umum juga memiliki warna api yang serupa. Untuk kejelasan, pembakaran natrium digunakan sebagai tes untuk inilogam. Saat dibawa ke dalam api, lidah berubah menjadi kuning cerah. Berdasarkan karakteristik warnanya, garis natrium diisolasi pada spektrum emisi.
Logam alkali dicirikan oleh sifat eksitasi cepat radiasi cahaya partikel atom. Ketika senyawa volatil rendah dari unsur-unsur tersebut dimasukkan ke dalam api pembakar Bunsen, itu berwarna.
Pemeriksaan spektroskopi menunjukkan garis-garis karakteristik di area yang terlihat oleh mata manusia. Kecepatan eksitasi radiasi cahaya dan struktur spektral sederhana terkait erat dengan karakteristik elektropositif yang tinggi dari logam ini.
Karakteristik
Klasifikasi api didasarkan pada karakteristik berikut:
- keadaan agregat senyawa yang terbakar. Mereka datang dalam bentuk gas, aerodispersi, padat dan cair;
- jenis radiasi yang tidak berwarna, bercahaya dan berwarna;
- kecepatan distribusi. Ada penyebaran cepat dan lambat;
- tinggi api. Strukturnya bisa pendek atau panjang;
- karakter pergerakan campuran yang bereaksi. Alokasikan gerakan berdenyut, laminar, turbulen;
- persepsi visual. Zat terbakar dengan api berasap, berwarna atau transparan;
- indikator suhu. Nyala api bisa suhu rendah, dingin dan suhu tinggi.
- keadaan fase bahan bakar - zat pengoksidasi.
Pengapian terjadi sebagai akibat dari difusi atau pra-pencampuran bahan aktif.
Daerah oksidasi dan reduksi
Proses oksidasi terjadi di zona yang tidak mencolok. Dia adalah terpanas dan terletak di atas. Di dalamnya, partikel bahan bakar mengalami pembakaran sempurna. Dan adanya kelebihan oksigen dan kekurangan bahan bakar menyebabkan proses oksidasi intensif. Fitur ini harus digunakan saat memanaskan benda di atas kompor. Itulah sebabnya zat itu terbenam di bagian atas nyala api. Pembakaran seperti itu berlangsung lebih cepat.
Reaksi reduksi terjadi di bagian tengah dan bawah api. Ini mengandung sejumlah besar zat yang mudah terbakar dan sejumlah kecil molekul O2 yang melakukan pembakaran. Ketika senyawa yang mengandung oksigen dimasukkan ke area ini, elemen O dibelah.
Proses pemisahan ferro sulfat digunakan sebagai contoh nyala reduksi. Ketika FeSO4 masuk ke bagian tengah api burner, pertama-tama memanas dan kemudian terurai menjadi oksida besi, anhidrida dan sulfur dioksida. Dalam reaksi ini, reduksi S dengan muatan dari +6 menjadi +4 diamati.
Api las
Jenis api ini terbentuk sebagai akibat dari pembakaran campuran gas atau uap cair dengan oksigen di udara bersih.
Contohnya adalah pembentukan nyala oxy-acetylene. Ini menyoroti:
- zona inti;
- area pemulihan sedang;
- zona akhir suar.
Begitu banyak yang terbakarcampuran gas-oksigen. Perbedaan rasio asetilen dan oksidator menyebabkan jenis nyala yang berbeda. Itu bisa normal, karburasi (asetil) dan struktur pengoksidasi.
Secara teoritis, proses pembakaran tidak sempurna asetilena dalam oksigen murni dapat dicirikan oleh persamaan berikut: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (reaksi membutuhkan satu mol O2).
Molekul hidrogen dan karbon monoksida yang dihasilkan bereaksi dengan oksigen udara. Produk akhirnya adalah air dan karbon monoksida tetravalen. Persamaannya terlihat seperti ini: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Reaksi ini membutuhkan 1,5 mol oksigen. Saat menjumlahkan O2, ternyata 2,5 mol dihabiskan untuk 1 mol HCCH. Dan karena dalam prakteknya sulit untuk menemukan oksigen yang murni sempurna (seringkali memiliki sedikit kontaminasi dengan pengotor), rasio O2 terhadap HCCH adalah 1,10 banding 1,20.
Ketika rasio oksigen dan asetilena kurang dari 1,10, nyala karburasi terjadi. Strukturnya memiliki inti yang membesar, garis-garisnya menjadi buram. Jelaga dipancarkan dari api seperti itu, karena kurangnya molekul oksigen.
Jika rasio gas lebih besar dari 1, 20, maka nyala pengoksidasi dengan oksigen berlebih diperoleh. Molekul berlebihnya menghancurkan atom besi dan komponen lain dari pembakar baja. Dalam nyala api seperti itu, bagian inti menjadi pendek dan runcing.
Pembacaan suhu
Setiap zona api lilin atau pembakar memilikinilainya karena pasokan molekul oksigen. Suhu nyala api terbuka di berbagai bagiannya berkisar antara 300 °C hingga 1600 °C.
Contohnya adalah nyala api difusi dan laminar, yang dibentuk oleh tiga cangkang. Kerucutnya terdiri dari area gelap dengan suhu hingga 360 ° C dan kekurangan zat pengoksidasi. Di atasnya adalah zona cahaya. Indikator suhunya berkisar dari 550 hingga 850 ° C, yang berkontribusi pada dekomposisi campuran termal yang mudah terbakar dan pembakarannya.
Area luar hampir tidak terlihat. Di dalamnya, suhu nyala mencapai 1560 ° C, yang disebabkan oleh karakteristik alami molekul bahan bakar dan kecepatan masuknya zat pengoksidasi. Di sinilah pembakaran paling kuat.
Zat menyala di bawah kondisi suhu yang berbeda. Jadi, logam magnesium terbakar hanya pada 2210 °C. Untuk banyak padatan, suhu nyala sekitar 350 °C. Korek api dan minyak tanah dapat menyala pada 800 °C, sedangkan kayu dapat menyala dari 850 °C hingga 950 °C.
Sebatang rokok dibakar dengan nyala api yang suhunya bervariasi dari 690 hingga 790 °C, dan dalam campuran propana-butana dari 790 °C hingga 1960 °C. Bensin menyala pada 1350 °C. Nyala api pembakaran alkohol memiliki suhu tidak lebih dari 900 ° C.
