燃焼反応は発熱性ですか?

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著者: Monica Porter
作成日: 18 行進 2021
更新日: 19 11月 2024
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燃焼は熱を発生する酸化反応であり、したがって常に発熱性です。すべての化学反応は最初に結合を破壊し、次に新しいものを作り、新しい材料を形成します。結合を壊すとエネルギーがかかり、新しい結合を作るとエネルギーが放出されます。新しい結合によって放出されるエネルギーが元の結合を破壊するために必要なエネルギーよりも大きい場合、反応は発熱性です。

一般的な燃焼反応は炭化水素分子の結合を破壊し、結果として生じる水と二酸化炭素の結合は常に元の炭化水素結合を破壊するために使用されたよりも多くのエネルギーを放出します。炭化水素を主成分とする物質を燃焼させるとエネルギーが発生し、発熱する理由です。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

燃焼は発熱酸化反応であり、炭化水素などの材料が酸素と反応して、水や二酸化炭素などの燃焼生成物を形成します。炭化水素の化学結合は壊れ、水と二酸化炭素の結合に置き換えられます。後者を作成すると、前者を破壊するために必要なエネルギーよりも多くのエネルギーが放出されるため、全体的にエネルギーが生成されます。多くの場合、炭化水素結合の一部を破壊するために熱などの少量のエネルギーが必要です。これにより、いくつかの新しい結合が形成され、エネルギーが放出され、反応が自立します。

酸化

一般的に、酸化は、物質の原子または分子が電子を失う化学反応の一部です。通常、リダクションと呼ばれるプロセスが伴います。還元は、物質が電子を獲得する化学反応の2番目の部分です。酸化還元反応または酸化還元反応では、2つの物質間で電子が交換されます。

酸化は元々、酸素が他の物質と結合して酸化する化学反応に使用されていました。鉄が酸化されると、電子が酸素に失われ、錆や酸化鉄が形成されます。 2つの鉄原子はそれぞれ3つの電子を失い、正電荷を持つ鉄イオンを形成します。 3つの酸素原子はそれぞれ2つの電子を獲得し、負電荷を持つ酸素イオンを形成します。正および負に帯電したイオンは互いに引き付けられ、イオン結合を形成して、酸化鉄Feを生成します2O3.

酸素が関与しない反応は、電子移動のメカニズムが存在する限り、酸化反応または酸化還元反応とも呼ばれます。たとえば、炭素と水素が結合してメタンを形成する場合、CH4、水素原子はそれぞれ炭素原子への電子を失い、炭素原子は4つの電子を獲得します。水素は酸化され、炭素は還元されます。

燃焼

燃焼は、酸化化学反応の特殊なケースであり、この場合、十分な熱が生成されて、反応が自立、つまり火のようになります。火災は一般に開始する必要がありますが、燃料がなくなるまで自分で燃やします。

火災では、木材、プロパン、ガソリンなどの炭化水素を含む材料が燃焼して二酸化炭素と水蒸気を生成します。水素と炭素原子が酸素と結合するためには、最初に炭化水素結合を切断する必要があります。火事を起こすとは、最初のエネルギーを炎または火花の形で提供して、炭化水素結合のいくつかを破壊することを意味します。

初期の開始エネルギーが結合の破壊と遊離水素と炭素をもたらすと、原子は空気中の酸素と反応して二酸化炭素、COを形成します2、水蒸気、H2O.これらの新しい結合の形成によって放出されるエネルギーは、残りの炭化水素を加熱し、より多くの結合を破壊します。この時点で、火は燃え続けます。結果として生じる燃焼反応は非常に発熱的であり、正確な熱量は、燃料と結合を切断するのに必要なエネルギー量に応じて放出されます。