En el proceso de combustión se forma una llama, cuya estructura se debe a las sustancias que reaccionan. Su estructura se divide en regiones dependiendo de los indicadores de temperatura.
Definición
Las llamas se denominan gases calientes, en los que los componentes o sustancias del plasma están presentes en forma sólida dispersa. Realizan transformaciones de tipo físico y químico, acompañadas de luminiscencia, liberación de energía térmica y calentamiento.
La presencia de partículas iónicas y radicales en un medio gaseoso caracteriza su conductividad eléctrica y su especial comportamiento en un campo electromagnético.
¿Qué son las llamas?
Por lo general, este es el nombre de los procesos asociados con la combustión. En comparación con el aire, la densidad del gas es menor, pero las altas temperaturas hacen que el gas se eleve. Así se forman las llamas, que son largas y cortas. A menudo hay una transición suave de una forma a otra.
Llama: estructura y estructura
Para determinar la aparición del fenómeno descrito basta encender un mechero de gas. La llama no luminosa resultante no puede llamarse homogénea. Visualmente hay tresáreas principales. Por cierto, el estudio de la estructura de la llama muestra que diferentes sustancias se queman con la formación de un tipo diferente de antorcha.
Cuando se quema una mezcla de gas y aire, primero se forma una antorcha corta, cuyo color tiene matices azules y púrpuras. El núcleo es visible en él: verde azulado, parecido a un cono. Considere esta llama. Su estructura se divide en tres zonas:
- Separe el área de preparación en la que se calienta la mezcla de gas y aire a medida que sale del orificio del quemador.
- Le sigue la zona en la que se produce la combustión. Ella ocupa la parte superior del cono.
- Cuando hay f alta de flujo de aire, el gas no se quema completamente. Se liberan residuos de hidrógeno y óxido de carbono divalente. Su poscombustión tiene lugar en la tercera zona, donde hay acceso de oxígeno.
Ahora consideremos diferentes procesos de combustión por separado.
Vela encendida
Quemar una vela es como encender un fósforo o un encendedor. Y la estructura de la llama de una vela se asemeja a una corriente de gas caliente, que se eleva debido a las fuerzas de flotación. El proceso comienza con el calentamiento de la mecha, seguido de la evaporación de la parafina.
La zona más baja dentro y adyacente al hilo se llama la primera región. Tiene un ligero brillo azul debido a la gran cantidad de combustible, pero el pequeño volumen de la mezcla de oxígeno. Aquí, el proceso de combustión incompleta de sustancias se lleva a cabo con la liberación de monóxido de carbono, que se oxida aún más.
Primera zonarodeado por una segunda capa luminosa, que caracteriza la estructura de la llama de la vela. Entra un mayor volumen de oxígeno, lo que provoca la continuación de la reacción oxidativa con la participación de moléculas de combustible. Los indicadores de temperatura aquí serán más altos que en la zona oscura, pero insuficientes para la descomposición final. Es en las dos primeras áreas donde aparece un efecto luminoso cuando las gotas de combustible sin quemar y las partículas de carbón se calientan fuertemente.
La segunda zona está rodeada por un caparazón sutil con valores de temperatura altos. Entran muchas moléculas de oxígeno, lo que contribuye a la combustión completa de las partículas de combustible. Después de que las sustancias se oxidan, el efecto luminoso no se observa en la tercera zona.
Esquema
Para mayor claridad, presentamos a su atención la imagen de una vela encendida. El patrón de llamas incluye:
- Primera zona oscura.
- Segunda zona luminosa.
- Tercera capa transparente.
El hilo de la vela no se quema, sino que solo se carboniza el extremo doblado.
Lámpara de espíritu ardiente
Los tanques pequeños de alcohol se usan a menudo para experimentos químicos. Se llaman lámparas de alcohol. La mecha del quemador está impregnada con combustible líquido que se vierte a través del orificio. Esto es facilitado por la presión capilar. Al llegar a la parte superior libre de la mecha, el alcohol comienza a evaporarse. En estado de vapor, se prende fuego y arde a una temperatura no superior a 900 °C.
La llama de la lámpara de espíritu tiene una forma normal, es casi incolora, con un ligero tinteazul. Sus zonas no son tan claramente visibles como las de una vela.
En el quemador de alcohol, que lleva el nombre del científico Bartel, el comienzo del fuego se encuentra sobre la rejilla incandescente del quemador. Esta profundización de la llama conduce a una disminución en el cono oscuro interior, y la sección central sale del agujero, que se considera la más caliente.
Característica del color
Emisiones de diferentes colores de llama, provocadas por transiciones electrónicas. También se les llama térmicas. Entonces, como resultado de la combustión del componente de hidrocarburo en el aire, la llama azul se debe a la liberación del compuesto H-C. Y cuando se emiten partículas C-C, la antorcha se vuelve naranja-roja.
Es difícil ver la estructura de la llama, cuya química incluye compuestos de agua, dióxido de carbono y monóxido de carbono, el enlace OH. Sus lenguas son prácticamente incoloras, ya que las partículas anteriores emiten radiación ultravioleta e infrarroja al quemarse.
El color de la llama está interconectado con indicadores de temperatura, con la presencia de partículas iónicas en ella, que pertenecen a una determinada emisión o espectro óptico. Así, la quema de algunos elementos provoca un cambio de color del fuego en el mechero. Las diferencias en el color de la antorcha están asociadas con la disposición de los elementos en diferentes grupos del sistema periódico.
Fuego por la presencia de radiación relacionada con el espectro visible, estudia el espectroscopio. Al mismo tiempo, se encontró que las sustancias simples del subgrupo general también tienen una coloración similar de la llama. Para mayor claridad, la combustión de sodio se utiliza como prueba para estemetal. Cuando se lleva a la llama, las lenguas se vuelven de color amarillo brillante. Según las características del color, la línea de sodio se aísla en el espectro de emisión.
Los metales alcalinos se caracterizan por la propiedad de excitación rápida de la radiación luminosa de las partículas atómicas. Cuando se introducen compuestos de baja volatilidad de tales elementos en el fuego de un mechero Bunsen, se colorea.
El examen espectroscópico muestra líneas características en el área visible al ojo humano. La velocidad de excitación de la radiación de luz y la estructura espectral simple están estrechamente relacionadas con la alta característica electropositiva de estos metales.
Característica
La clasificación de las llamas se basa en las siguientes características:
- estado agregado de compuestos en llamas. Se presentan en forma gaseosa, aerodispersa, sólida y líquida;
- un tipo de radiación que puede ser incolora, luminosa y coloreada;
- velocidad de distribución. Hay propagación rápida y lenta;
- altura de la llama. La estructura puede ser corta o larga;
- carácter de movimiento de mezclas reactivas. Asignar movimiento pulsante, laminar, turbulento;
- percepción visual. Las sustancias arden con una llama humeante, coloreada o transparente;
- indicador de temperatura. La llama puede ser de baja temperatura, fría y alta temperatura.
- estado de la fase combustible - oxidante.
La ignición se produce como resultado de la difusión o mezcla previa de ingredientes activos.
Región de oxidación y reducción
El proceso de oxidación tiene lugar en una zona poco visible. Ella es la más caliente y se encuentra en la parte superior. En él, las partículas de combustible sufren una combustión completa. Y la presencia de exceso de oxígeno y deficiencia de combustible conduce a un proceso de oxidación intensivo. Esta característica debe usarse cuando se calientan objetos sobre el quemador. Por eso la sustancia se sumerge en la parte superior de la llama. Tal combustión procede mucho más rápido.
Las reacciones de reducción tienen lugar en la parte central e inferior de la llama. Contiene una gran cantidad de sustancias combustibles y una pequeña cantidad de moléculas O2 que realizan la combustión. Cuando se introducen compuestos que contienen oxígeno en estas áreas, el elemento O se escinde.
El proceso de división del sulfato ferroso se usa como ejemplo de una llama reductora. Cuando FeSO4 entra en la parte central de la llama del quemador, primero se calienta y luego se descompone en óxido férrico, anhídrido y dióxido de azufre. En esta reacción se observa la reducción de S con carga de +6 a +4.
Llama de soldadura
Este tipo de fuego se forma como resultado de la combustión de una mezcla de gas o vapor líquido con oxígeno en aire limpio.
Un ejemplo es la formación de una llama de oxiacetileno. Destaca:
- zona central;
- área de recuperación media;
- zona de anotación acampanada.
Tantas quemadurasmezclas de gas y oxígeno. Las diferencias en la proporción de acetileno y oxidante conducen a un tipo diferente de llama. Puede ser una estructura normal, carburizante (acetilénica) y oxidante.
Teóricamente, el proceso de combustión incompleta del acetileno en oxígeno puro se puede caracterizar por la siguiente ecuación: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (la reacción requiere un mol de O2).
El hidrógeno molecular resultante y el monóxido de carbono reaccionan con el oxígeno del aire. Los productos finales son agua y monóxido de carbono tetravalente. La ecuación se ve así: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Esta reacción requiere 1,5 moles de oxígeno. Al sumar O2, resulta que se gastan 2,5 mol en 1 mol de HCCH. Y dado que en la práctica es difícil encontrar oxígeno perfectamente puro (a menudo tiene una ligera contaminación con impurezas), la proporción de O2 a HCCH será de 1,10 a 1,20.
Cuando la proporción de oxígeno a acetileno es inferior a 1,10, se produce una llama de carburación. Su estructura tiene un núcleo agrandado, sus contornos se vuelven borrosos. Se emite hollín de tal fuego, debido a la f alta de moléculas de oxígeno.
Si la relación de gases es superior a 1,20, se obtiene una llama oxidante con exceso de oxígeno. Su exceso de moléculas destruye los átomos de hierro y otros componentes del quemador de acero. En tal llama, la parte nuclear se vuelve corta y puntiaguda.
Lecturas de temperatura
Cada zona de fuego de velas o quemadores tienesus valores debido al suministro de moléculas de oxígeno. La temperatura de una llama abierta en sus diferentes partes oscila entre los 300 °C y los 1600 °C.
Un ejemplo es una llama de difusión y laminar, que está formada por tres capas. Su cono consiste en un área oscura con una temperatura de hasta 360 ° C y f alta de un agente oxidante. Encima hay una zona luminosa. Su indicador de temperatura oscila entre 550 y 850 °C, lo que contribuye a la descomposición de la mezcla termocombustible y su combustión.
El área exterior apenas se ve. En él, la temperatura de la llama alcanza los 1560 °C, lo que se debe a las características naturales de las moléculas del combustible ya la velocidad de entrada del agente oxidante. Aquí es donde el ardor es más intenso.
Las sustancias se encienden en diferentes condiciones de temperatura. Entonces, el magnesio metálico se quema solo a 2210 °C. Para muchos sólidos, la temperatura de la llama es de unos 350°C. Los fósforos y el queroseno pueden encenderse a 800 °C, mientras que la madera puede encenderse entre 850 °C y 950 °C.
Un cigarrillo arde con una llama cuya temperatura varía de 690 a 790 °C, y en una mezcla de propano y butano de 790 °C a 1960 °C. La gasolina se enciende a 1350°C. La llama del alcohol ardiendo tiene una temperatura de no más de 900 °C.
