בתהליך הבעירה נוצרת להבה שהמבנה שלה נובע מהחומרים המגיבים. המבנה שלו מחולק לאזורים בהתאם למדדי טמפרטורה.
הגדרה
להבות נקראות גזים חמים, שבהם קיימים רכיבי פלזמה או חומרים בצורה מפוזרת מוצקה. הם מבצעים טרנספורמציות מהסוג הפיזי והכימי, בליווי זוהר, שחרור אנרגיה תרמית וחימום.
נוכחות של חלקיקים יוניים ורדיקליים בתווך גזי מאפיינת את מוליכותו החשמלית ואת התנהגותו המיוחדת בשדה אלקטרומגנטי.
מהן להבות
בדרך כלל זהו השם של התהליכים הקשורים לבעירה. בהשוואה לאוויר, צפיפות הגז נמוכה יותר, אך טמפרטורות גבוהות גורמות לעליית הגז. כך נוצרות להבות שהן ארוכות וקצרות. לעתים קרובות יש מעבר חלק מצורה אחת לאחרת.
להבה: מבנה ומבנה
כדי לקבוע את הופעת התופעה המתוארת, מספיק להדליק מבער גז. לא ניתן לכנות את הלהבה הלא זוהרת המתקבלת הומוגנית. מבחינה ויזואלית, יש שלושהאזורים מרכזיים. אגב, מחקר מבנה הלהבה מראה כי חומרים שונים בוערים עם היווצרות של לפיד מסוג אחר.
כאשר בוערת תערובת של גז ואוויר, נוצר תחילה לפיד קצר, שלצבעו יש גוונים כחולים וסגולים. הליבה נראית בו - ירוק-כחול, הדומה לחרוט. קחו בחשבון את הלהבה הזו. המבנה שלו מחולק לשלושה אזורים:
- הפרד את אזור ההכנה שבו מתחממת תערובת הגז והאוויר כשהיא יוצאת מחור המבער.
- אחריו מגיע האזור שבו מתרחשת בעירה. היא תופסת את החלק העליון של החרוט.
- כאשר יש חוסר בזרימת אוויר, הגז לא נשרף לחלוטין. משתחררים שאריות של תחמוצת פחמן דו ערכית ומימן. השריפה לאחר מכן מתרחשת באזור השלישי, שבו יש גישה לחמצן.
עכשיו בואו נשקול תהליכי בעירה שונים בנפרד.
בערת נרות
שריפת נר היא כמו שריפת גפרור או מצית. והמבנה של להבת נר דומה לזרם גז חם, שנמשך כלפי מעלה בגלל כוחות ציפה. התהליך מתחיל בחימום הפתיל ולאחריו אידוי הפרפין.
האזור הנמוך ביותר בתוך החוט ובסמוך אליו נקרא האזור הראשון. יש לו זוהר כחול קל בגלל כמות הדלק הגדולה, אבל הנפח הקטן של תערובת החמצן. כאן מתבצע תהליך בעירה לא מלאה של חומרים עם שחרור פחמן חד חמצני אשר מתחמצן עוד יותר.
אזור ראשוןמוקף במעטפת שנייה זוהרת, המאפיינת את מבנה להבת הנר. נכנס אליו נפח גדול יותר של חמצן, מה שגורם להמשך התגובה החמצונית בהשתתפות מולקולות דלק. מחווני הטמפרטורה כאן יהיו גבוהים יותר מאשר באזור החשוך, אך לא מספיקים לפירוק סופי. בשני האזורים הראשונים מופיע אפקט זוהר כאשר טיפות הדלק וחלקיקי הפחם שלא נשרפו מתחממות חזק.
האזור השני מוקף במעטפת עדינה עם ערכי טמפרטורה גבוהים. נכנסות אליו מולקולות חמצן רבות, מה שתורם לבעירה מלאה של חלקיקי דלק. לאחר שהחומרים מתחמצנים, האפקט הזוהר לא נצפה באזור השלישי.
סכמטי
לבהירות, אנו מציגים לתשומת לבכם את התמונה של נר בוער. תבנית להבה כוללת:
- אזור ראשון או חשוך.
- אזור מואר שני.
- קליפה שקופה שלישית.
חוט הנר לא נשרף, אלא מתרחשת רק החריכה של הקצה הכפוף.
מנורת רוח בוערת
מכלים קטנים של אלכוהול משמשים לעתים קרובות לניסויים כימיים. הם נקראים מנורות אלכוהול. פתיל המבער ספוג בדלק נוזלי שנשפך דרך החור. זה מקל על ידי לחץ נימי. בהגיעו לחלק העליון החופשי של הפתיל, האלכוהול מתחיל להתאדות. במצב אדים, הוא מוצת ונשרף בטמפרטורה של לא יותר מ-900 מעלות צלזיוס.
ללהבת מנורת הרוח יש צורה נורמלית, היא כמעט חסרת צבע, עם גוון קלכָּחוֹל. האזורים שלו אינם נראים בבירור כמו אלו של נר.
במבער האלכוהול, הקרוי על שם המדען ברטל, תחילת השריפה ממוקמת מעל רשת הליבון של המבער. העמקה זו של הלהבה מביאה לירידה בקונוס הכהה הפנימי, והחלק האמצעי יוצא מהחור, שנחשב הכי חם.
מאפיין צבע
פליטות של צבעי להבה שונים, הנגרמות על ידי מעברים אלקטרוניים. הם נקראים גם תרמיים. אז, כתוצאה משריפת מרכיב הפחמימנים באוויר, הלהבה הכחולה נובעת משחרור תרכובת H-C. וכאשר נפלטים חלקיקי C-C, הלפיד הופך לכתום-אדום.
קשה לראות את מבנה הלהבה, שהכימיה שלה כוללת תרכובות של מים, פחמן דו חמצני ופחמן חד חמצני, הקשר OH. לשונותיו כמעט חסרות צבע, מכיוון שהחלקיקים הנ ל פולטים קרינה אולטרה סגולה ואינפרה אדומה בעת שריפה.
צבע הלהבה מקושר עם מדדי טמפרטורה, עם נוכחות של חלקיקים יוניים בתוכו, השייכים לפליטת פליטה או ספקטרום אופטי מסוים. לפיכך, שריפת אלמנטים מסוימים מובילה לשינוי בצבע האש במבער. הבדלים בצביעה של הלפיד קשורים לסידור היסודות בקבוצות שונות של המערכת המחזורית.
אש לנוכחות קרינה הקשורה לספקטרום הנראה, למד את הספקטרוסקופ. יחד עם זאת, נמצא שגם לחומרים פשוטים מתת-הקבוצה הכללית יש צבע דומה של הלהבה. לשם הבהירות, שריפת נתרן משמשת כמבחן לכךמַתֶכֶת. כאשר מביאים ללהבה, הלשונות הופכות לצהוב בהיר. בהתבסס על מאפייני הצבע, קו הנתרן מבודד בספקטרום הפליטה.
מתכות אלקליות מאופיינות בתכונה של עירור מהיר של קרינת אור של חלקיקים אטומיים. כאשר תרכובות נמוכות נדיפות של יסודות כאלה מוכנסות לאש של מבער בונזן, היא נצבעת.
בדיקה ספקטרוסקופית מציגה קווים אופייניים באזור הנראה לעין האנושית. מהירות העירור של קרינת האור והמבנה הספקטרלי הפשוט קשורים קשר הדוק למאפיין האלקטרופוזיטיבי הגבוה של מתכות אלו.
אופייני
סיווג הלהבה מבוסס על המאפיינים הבאים:
- מצב מצטבר של תרכובות בוערות. הם מגיעים בצורות גזים, מפוזרות באוויר, מוצקות ונוזליות;
- סוג של קרינה שיכולה להיות חסרת צבע, זוהרת וצבעונית;
- מהירות הפצה. יש התפשטות מהירה ואיטית;
- גובה הלהבה. המבנה יכול להיות קצר או ארוך;
- אופי תנועה של תערובות מגיבות. הקצאת תנועה פועמת, למינרית, סוערת;
- תפיסה חזותית. חומרים נשרפים בלהבה מעושנת, צבעונית או שקופה;
- מחוון טמפרטורה. הלהבה יכולה להיות טמפרטורה נמוכה, קרה וגבוהה.
- מצב הדלק הפאזי - חומר חמצון.
הצתה מתרחשת כתוצאה מפיזור או ערבוב מוקדם של חומרים פעילים.
אזור חמצון והפחתה
תהליך החמצון מתרחש באזור לא בולט. היא הכי לוהטת וממוקמת בראש. בו חלקיקי הדלק עוברים בעירה מלאה. ונוכחות של עודף חמצן ומחסור בדלק מובילה לתהליך חמצון אינטנסיבי. יש להשתמש בתכונה זו בעת חימום חפצים מעל המבער. לכן החומר טובל בחלק העליון של הלהבה. בעירה כזו מתבצעת הרבה יותר מהר.
תגובות הפחתה מתרחשות בחלק המרכזי והתחתון של הלהבה. הוא מכיל מלאי גדול של חומרים דליקים וכמות קטנה של מולקולות O2 שמבצעות בעירה. כאשר תרכובות המכילות חמצן מוכנסות לאזורים אלו, יסוד ה-O מבוקע.
תהליך פיצול סולפט ברזל משמש כדוגמה ללהבה מצמצמת. כאשר FeSO4 נכנס לחלק המרכזי של להבת המבער, הוא מתחמם תחילה ולאחר מכן מתפרק לתחמוצת ברזל, אנהידריד וגופרית דו-חמצנית. בתגובה זו נצפית הפחתת S עם מטען מ-+6 ל-+4.
להבת ריתוך
שריפה מסוג זה נוצרת כתוצאה מבעירה של תערובת של גז או אדי נוזלים עם חמצן באוויר נקי.
דוגמה לכך היא היווצרות של להבת אוקסי-אצטילן. זה מדגיש:
- אזור ליבה;
- אזור התאוששות בינוני;
- אזור סיום התלקחות.
כל כך הרבה שורפיםתערובות גז-חמצן. הבדלים ביחס בין אצטילן למחמצן מובילים לסוג שונה של להבה. זה יכול להיות מבנה נורמלי, מקרבן (אצטילני) ומחמצן.
באופן תיאורטי, ניתן לאפיין את תהליך הבעירה הבלתי מלאה של אצטילן בחמצן טהור במשוואה הבאה: HCCH + O2 → H2+ CO +CO (התגובה דורשת שומה אחת של O2).
המימן המולקולרי והפחמן החד חמצני שנוצרו מגיבים עם חמצן באוויר. התוצרים הסופיים הם מים ופחמן חד-חמצני ארבע-ערכי. המשוואה נראית כך: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. תגובה זו דורשת 1.5 מולים של חמצן. כשמסכמים את O2, מסתבר שמוציאים 2.5 מול על 1 מול של HCCH. ומכיוון שבפועל קשה למצוא חמצן טהור לחלוטין (לעיתים קרובות יש בו זיהום קל בזיהומים), היחס בין O2 ל-HCCH יהיה 1.10 עד 1.20.
כאשר היחס בין חמצן לאצטילן נמוך מ-1.10, מתרחשת להבה מקרבת. למבנה שלו יש ליבה מוגדלת, קווי המתאר שלו נעשים מטושטשים. פיח נפלט משריפה כזו, בגלל היעדר מולקולות חמצן.
אם יחס הגזים גדול מ-1, 20, אז מתקבלת להבה מחמצנת עם עודף חמצן. עודפי המולקולות שלו הורסים אטומי ברזל ורכיבים אחרים של מבער הפלדה. בלהבה כזו, החלק הגרעיני הופך קצר ומחודד.
קריאת טמפרטורה
לכל אזור אש של נר או מבער ישהערכים שלהם עקב אספקת מולקולות חמצן. הטמפרטורה של להבה פתוחה בחלקיה השונים נעה בין 300 מעלות צלזיוס ל-1600 מעלות צלזיוס.
דוגמה היא להבה דיפוזיה ולמינרית, שנוצרת על ידי שלוש קונכיות. החרוט שלו מורכב מאזור כהה עם טמפרטורה של עד 360 מעלות צלזיוס והיעדר חומר מחמצן. מעליו אזור זוהר. מחוון הטמפרטורה שלו נע בין 550 ל-850 מעלות צלזיוס, מה שתורם לפירוק התערובת התרמית הדליקה ולבעירה שלה.
האזור החיצוני בקושי נראה. בו, טמפרטורת הלהבה מגיעה ל-1560 מעלות צלזיוס, אשר נובעת מהמאפיינים הטבעיים של מולקולות הדלק ומהירות הכניסה של חומר החמצון. זה המקום שבו הבעירה היא הנמרצת ביותר.
חומרים נדלקים בתנאי טמפרטורה שונים. אז, מגנזיום מתכתי נשרף רק ב-2210 מעלות צלזיוס. עבור מוצקים רבים, טמפרטורת הלהבה היא כ-350 מעלות צלזיוס. גפרורים ונפט יכולים להתלקח ב-800°C, בעוד שעץ יכול להתלקח מ-850°C עד 950°C.
סיגריה בוערת בלהבה שהטמפרטורה שלה נעה בין 690 ל-790 מעלות צלזיוס, ובתערובת פרופאן-בוטאן בין 790 מעלות צלזיוס ל-1960 מעלות צלזיוס. בנזין מתלקח ב-1350 מעלות צלזיוס. ללהבת האלכוהול הבוער יש טמפרטורה של לא יותר מ-900 מעלות צלזיוס.
