BRENNBARKEIT: FLAMMPUNKT UND EIGENSCHAFTEN - CHEMIE - 2025

Die Brennbarkeit ist der Grad der Reaktivität einer Verbindung, um heftig exotherm mit Sauerstoff oder einem anderen Oxidationsmittel (Oxidationsmittel) zu reagieren. Dies gilt nicht nur für chemische Substanzen, sondern auch für eine Vielzahl von Materialien, die nach den darauf basierenden Bauvorschriften klassifiziert sind.

Daher ist die Brennbarkeit äußerst wichtig, um festzustellen, mit welcher Leichtigkeit Materie verbrennt. Von hier aus werden brennbare Substanzen oder Verbindungen, Kraftstoffe und Nichtbrennstoffe freigesetzt.

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Die Brennbarkeit des Materials hängt nicht nur von seinen chemischen Eigenschaften (Molekülstruktur oder Stabilität der Bindungen) ab, sondern auch von seinem Oberflächen-Volumen-Verhältnis; Das heißt, je größer die Oberfläche eines Objekts (z. B. Matschstaub) ist, desto größer ist seine Neigung zum Brennen.

Optisch können die Glühlampen- und Flammeneffekte beeindruckend sein. Die Flammen mit ihren Gelb- und Rottönen (Blau und andere Farben) weisen auf eine latente Transformation hin; Obwohl früher angenommen wurde, dass Atome der Materie dabei zerstört wurden.

Die Untersuchungen des Feuers sowie der Brennbarkeit beinhalten eine dichte Theorie der Molekulardynamik. Darüber hinaus ist das Konzept der Autokatalyse beteiligt, da die Wärme der Flamme die Reaktion „speist“, so dass sie nicht stoppt, bis der gesamte Brennstoff reagiert hat.

Aus diesem Grund erweckt Feuer manchmal den Eindruck, am Leben zu sein. Im engeren rationalen Sinne ist Feuer jedoch nichts anderes als Energie, die sich in Licht und Wärme manifestiert (selbst bei der immensen molekularen Komplexität im Hintergrund).

Blitz oder Zündpunkt

Im Englischen als Flammpunkt bekannt, ist dies die Mindesttemperatur, bei der sich ein Stoff entzündet, um die Verbrennung zu starten.

Der gesamte Feuerprozess beginnt mit einem kleinen Funken, der die notwendige Wärme liefert, um die Energiebarriere zu überwinden, die verhindert, dass die Reaktion spontan abläuft. Andernfalls würde der minimale Kontakt von Sauerstoff mit einem Material dazu führen, dass es selbst bei Gefriertemperaturen brennt.

Der Flammpunkt ist der Parameter, der definiert, wie brennbar ein Stoff oder ein Material sein kann oder nicht. Daher hat eine leicht brennbare oder brennbare Substanz einen niedrigen Flammpunkt; Das heißt, es sind Temperaturen zwischen 38 und 93 ° C erforderlich, um ein Feuer zu verbrennen und auszulösen.

Der Unterschied zwischen brennbaren und brennbaren Stoffen ist völkerrechtlich geregelt. In diesem Fall können die betrachteten Temperaturbereiche im Wert variieren. Auch die Wörter "Brennbarkeit" und "Entflammbarkeit" sind austauschbar; aber sie sind nicht "brennbar" oder "brennbar".

Eine brennbare Substanz hat einen niedrigeren Flammpunkt als eine brennbare Substanz. Aus diesem Grund sind brennbare Substanzen möglicherweise gefährlicher als Kraftstoffe und ihre Verwendung wird streng überwacht.

Unterschiede zwischen Verbrennung und Oxidation

Beide Prozesse oder chemischen Reaktionen bestehen aus einem Elektronentransfer, an dem Sauerstoff teilnehmen kann oder nicht. Sauerstoffgas ist ein starkes Oxidationsmittel, dessen Elektronegativität seine O = O-Doppelbindung reaktiv macht, die nach Aufnahme von Elektronen und Bildung neuer Bindungen Energie freisetzt.

So gewinnt O ₂ bei einer Oxidationsreaktion Elektronen aus einer ausreichend reduzierenden Substanz (Elektronendonor). Beispielsweise rosten viele Metalle, die mit Luft und Feuchtigkeit in Kontakt kommen. Silber verdunkelt sich, Eisen wird rot und Kupfer kann sogar eine Patina-Farbe annehmen.

Dabei geben sie jedoch keine Flammen ab. In diesem Fall hätten alle Metalle eine gefährliche Brennbarkeit und Gebäude würden in der Hitze der Sonne brennen. Hier liegt der Unterschied zwischen Verbrennung und Oxidation: die freigesetzte Energiemenge.

Bei der Verbrennung tritt eine Oxidation auf, bei der die freigesetzte Wärme selbsttragend, hell und heiß ist. Ebenso ist die Verbrennung ein viel schnellerer Prozess, da jede Energiebarriere zwischen dem Material und Sauerstoff (oder einer oxidierenden Substanz wie Permanganaten) überwunden wird.

Andere Gase wie Cl ₂ und F ₂ können heftig exotherme Verbrennungsreaktionen auslösen. Zu den oxidierenden Flüssigkeiten oder Feststoffen gehören Wasserstoffperoxid, H ₂ O ₂ und Ammoniumnitrat, NH ₄ NO ₃ .

Eigenschaften eines Kraftstoffs

Wie gerade erklärt, sollte es keinen zu niedrigen Flammpunkt haben und mit Sauerstoff oder Oxidationsmittel reagieren können. Viele Substanzen gelangen in diese Art von Material, insbesondere Gemüse, Kunststoffe, Holz, Metalle, Fette, Kohlenwasserstoffe usw.

Einige sind fest, andere flüssig oder sprudelnd. Gase sind im Allgemeinen so reaktiv, dass sie gemäß der Definition als brennbare Substanzen gelten.

-Gas

Gase sind diejenigen, die viel leichter verbrennen, wie Wasserstoff und Acetylen, C ₂ H ₄ . Dies liegt daran, dass sich das Gas viel schneller mit dem Sauerstoff mischt, was einer größeren Kontaktfläche entspricht. Sie können sich leicht ein Meer gasförmiger Moleküle vorstellen, die gerade am Zündpunkt oder bei der Zündung miteinander kollidieren.

Die Reaktion gasförmiger Brennstoffe ist so schnell und effektiv, dass Explosionen entstehen. Aus diesem Grund stellen Gaslecks eine Situation mit hohem Risiko dar.

Es sind jedoch nicht alle Gase brennbar oder brennbar. Beispielsweise reagieren Edelgase wie Argon nicht mit Sauerstoff.

Die gleiche Situation tritt bei Stickstoff aufgrund seiner starken Dreifachbindung N≡N auf; Es kann jedoch unter extremen Druck- und Temperaturbedingungen, wie sie beispielsweise bei einem Gewitter auftreten, platzen.

-Solide

Wie ist die Brennbarkeit von Feststoffen? Jedes Material, das hohen Temperaturen ausgesetzt ist, kann Feuer fangen. Die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, hängt jedoch vom Verhältnis von Oberfläche zu Volumen (und anderen Faktoren wie der Verwendung von Schutzfilmen) ab.

Physikalisch dauert das Verbrennen eines festen Feststoffs länger und verbreitet weniger Feuer, da seine Moleküle weniger mit Sauerstoff in Kontakt kommen als ein laminarer oder pulverisierter Feststoff. Beispielsweise brennt eine Papierreihe viel schneller als ein Holzblock mit den gleichen Abmessungen.

Außerdem brennt ein Haufen Eisenpulver stärker als ein Eisenblech.

Organische und metallische Verbindungen

Chemisch hängt die Brennbarkeit eines Feststoffs davon ab, aus welchen Atomen er besteht, wie sie angeordnet sind (amorph, kristallin) und wie die Molekülstruktur aussieht. Wenn es trotz einer komplexen Struktur hauptsächlich aus Kohlenstoffatomen besteht, tritt beim Verbrennen die folgende Reaktion auf:

C + O ₂ => CO ₂

Die Kohlenstoffe sind aber nicht allein, sondern von Wasserstoff und anderen Atomen begleitet, die ebenfalls mit Sauerstoff reagieren. Somit werden H ₂ O, SO ₃ , NO ₂ und andere Verbindungen hergestellt.

Die bei der Verbrennung entstehenden Moleküle hängen jedoch von der Menge des reagierenden Sauerstoffs ab. Wenn Kohlenstoff zum Beispiel mit einem Sauerstoffdefizit reagiert, ist das Produkt:

C + 1 / 2O ₂ => CO

Man beachte , daß zwischen CO ₂ und CO, CO ₂ wird mehr Sauerstoff angereichert, da es mehrere Sauerstoffatom aufweist. Unvollständige Verbrennungen erzeugen daher Verbindungen mit einer geringeren Anzahl von O-Atomen als bei vollständiger Verbrennung.

Neben Kohlenstoff können metallische Feststoffe vorhanden sein, die vor dem Verbrennen noch höheren Temperaturen standhalten und zu den entsprechenden Oxiden führen. Im Gegensatz zu organischen Verbindungen setzen Metalle keine Gase frei (es sei denn, sie weisen Verunreinigungen auf), da ihre Atome auf die Metallstruktur beschränkt sind. Sie brennen wo sie sind.

Flüssigkeiten

Die Brennbarkeit von Flüssigkeiten hängt von ihrer chemischen Natur ab, ebenso wie ihr Oxidationsgrad. Hochoxidierte Flüssigkeiten wie Wasser oder Tetrafluorkohlenwasserstoff CF ₄ verbrennen nicht signifikant , ohne dass viele Elektronen abgegeben werden müssen.

Noch wichtiger als diese chemische Eigenschaft ist jedoch der Dampfdruck. Eine flüchtige Flüssigkeit hat einen hohen Dampfdruck, was sie brennbar und gefährlich macht. Warum? Weil die gasförmigen Moleküle, die auf der Oberfläche der Flüssigkeit "herumschleichen", als erste brennen und den Brennpunkt des Feuers darstellen.

Flüchtige Flüssigkeiten zeichnen sich durch starke Gerüche aus und ihre Gase nehmen schnell ein großes Volumen ein. Benzin ist ein klares Beispiel für eine leicht entzündliche Flüssigkeit. Und wenn es um Kraftstoffe geht, gehören Diesel und andere schwerere Kohlenwasserstoffgemische zu den häufigsten.

Wasser

Einige Flüssigkeiten wie Wasser können nicht verbrennen, weil ihre gasförmigen Moleküle ihre Elektronen nicht an Sauerstoff abgeben können. Tatsächlich wird es instinktiv verwendet, um Flammen zu löschen, und es ist eine der am häufigsten von Feuerwehrleuten verwendeten Substanzen. Die intensive Wärme des Feuers wird auf das Wasser übertragen, wodurch es in die Gasphase übergeht.

Sie wurden in realen und fiktiven Szenen gesehen, wie das Feuer auf der Meeresoberfläche brennt; Der eigentliche Kraftstoff ist jedoch Öl oder ein mit Wasser nicht mischbares Öl, das auf der Oberfläche schwimmt.

Alle Kraftstoffe, deren Zusammensetzung einen Prozentsatz an Wasser (oder Feuchtigkeit) enthält, haben infolgedessen eine Abnahme ihrer Brennbarkeit zur Folge.

Dies liegt wiederum daran, dass ein Teil der anfänglichen Wärme durch Erhitzen der Wasserteilchen verloren geht. Aus diesem Grund brennen feuchte Feststoffe erst, wenn ihr Wassergehalt entfernt ist.

Verweise

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