연소란 무엇입니까?

연소가 무엇인지, 연소가 어떻게 발생하는지, 반응 단계는 무엇인지 설명합니다. 또한 분류 및 예.


연소는 빛과 열 에너지를 방출하는 화학 반응입니다.

연소란 무엇입니까?

연소는 일종의 발열 화학 반응 입니다 . 이는 기체 상태 또는 이질적인 상태(액체-기체 또는 고체-기체)의 물질 을 포함할 수 있습니다. 대부분의 경우 빛 과 열을 발생하며 상당히 빠르게 생성됩니다.

전통적으로 연소는 특정 연료 요소 , 즉 주로 수소, 탄소, 때로는 황으로 구성된 급속한 산화 과정 으로 이해됩니다 . 게다가 이는 반드시 산소가 있는 상태에서 발생합니다.

실제로 연소는 내연 기관과 같이 제어된 방식으로 또는 폭발과 같이 제어되지 않은 방식으로 발생할 수 있는 산화환원 반응 (환원-산화)입니다. 이러한 반응에는 반응 중에 물질의 원자 사이에 전자 교환이 포함됩니다 .

연소는 거의 항상 열 에너지 와 빛 에너지를 생성 하며 이산화탄소(CO 2 ), 수증기 , 연료의 고체 잔류물(반응에서 소비되는 물질) 및 산화제 ( 반응에서 소비되는 물질)와 같은 기타 기체 및 고체 물질도 생성합니다. 반응을 촉진합니다). 생성되는 물질은 연소에 관련된 반응물의 화학적 특성에 따라 달라집니다.

이런 방식으로 전통적인 연소 이미지에는 항상 불이 포함되어 있지만 화재는 화학 반응 에서 열을 방출하여 발생하는 플라즈마( 이온화 가스) 생성물에 불과하므로 화재가 발생하지 않을 수도 있습니다. 연소의 형태는 각 특정 반응의 조건과 반응물에 따라 달라집니다.

참조: 엔탈피

연소는 어떻게 발생합니까?


연소는 항상 CO2, 수증기, 에너지 및 다른 화합물을 생성합니다.
연소 는 일종의 산화환원 반응 , 즉 환원-산화 반응이다. 이는 하나의 반응물이 산화되고(전자를 잃음) 다른 반응물이 환원됨(전자를 얻음)을 의미합니다.

연소의 경우 산화제(산소)는 환원제(연료)로부터 전자를 얻 거나, 동일한 것으로 산화제(산소)는 연료로부터 전자를 얻습니다. 이는 일반적으로 다음 공식에 따라 제공됩니다.

연료 화합물은 그 특성과 생성된 에너지 수준에 따라 각 연소 반응에서 달라질 수 있습니다 . 그러나 모든 연소 과정에서 어떤 방식으로든 이산화탄소와 물이 생성됩니다.

연소 유형

연소에는 세 가지 유형이 있습니다.

  • 완전 연소 또는 완전 연소. 이는 연료 물질이 완전히 산화(소비)되고 경우에 따라 이산화탄소(CO 2 ) 또는 이산화황(SO 2 )과 물(H 2 중 하나 )과 같은 기타 산소화 화합물이 생성되는 반응입니다. ).
  • 화학양론적 또는 중성 연소. 이는 반응을 위해 적절한 양의 산소를 사용하고 일반적으로 실험실의 통제된 환경 에서만 발생하는 이상적인 완전 연소에 부여되는 이름입니다.
  • 불완전 연소. 이는 완전히 산화되지 않은(미연소라고도 함) 화합물이 연소 가스에 나타나는 반응입니다. 이러한 화합물은 일산화탄소(CO), 수소, 탄소 입자 등일 수 있습니다.

연소 반응

연소 과정은 실제로 동시에 발생하는 일련의 빠른 화학 반응으로 구성됩니다. 이러한 각 반응을 단계 또는 단계라고 부를 수 있습니다. 연소의 세 가지 기본 단계는 다음과 같습니다.

  • 사전 반응 또는 첫 번째 단계. 연료 물질에 존재하는 탄화수소 는 분해되어 공기 중의 산소와 반응하여 라디칼(분자적으로 불안정한 화합물)을 형성합니다. 이는 일반적으로 분해되는 것보다 더 많은 화합물이 형성되는 화합물 의 출현과 소멸의 연쇄 반응을 시작합니다 .
  • 산화 또는 두 번째 단계. 반응의 열에너지의 대부분은 이 단계에서 생성됩니다. 산소가 이전 단계의 라디칼과 반응함에 따라 격렬한 전자 치환 과정이 생성됩니다 . 폭발의 경우, 많은 수의 라디칼이 거대하고 폭력적인 반응을 일으킵니다.
  • 반응 종료 또는 세 번째 단계. 이는 라디칼의 산화가 완료되고 연소 생성물이 될 안정한 분자가 형성될 때 발생합니다.

연소의 예


연소는 엔진 내부에서 발생하여 운동을 위한 에너지를 방출합니다.
일상생활에서 연소의 몇 가지 간단한 예는 다음과 같습니다.

  • 성냥/성냥의 조명. 연소의 가장 상징적인 사례이다. 성냥머리(인과 유황으로 코팅된)를 거친 표면에 긁으면 마찰에 의해 가열되어 급속 연소를 일으키고 짧은 불꽃이 발생합니다.
  • 가스렌지의 점화. 가정용 스토브는 일반적으로 프로판(C 3 H 8 )과 부탄(C 4 H 10 )의 혼합물 인 탄화수소 가스를 연소시켜 작동합니다 . 이 가스는 기기가 파이프나 용기에서 추출합니다. 공기와 접촉하고 초기 열 에너지(예: 조종등 또는 성냥)가 공급되면 가스는 반응을 시작합니다. 그러나 불꽃이 계속 타오르게 하려면 연료를 지속적으로 공급해야 합니다.
  • 강한 염기와 유기물 . 가성소다, 가성칼륨 및 극도의 염기성 pH를 갖는 기타 물질과 같은 대부분의 강염기 (수산화물)는 유기물 과 접촉 시 격렬한 산화 반응을 일으킵니다 . 이는 이러한 물질과의 접촉으로 화상을 입을 수 있고 심지어 화재를 일으킬 수도 있음을 의미합니다. 이러한 반응은 일반적으로 매우 발열성이기 때문입니다.
  • 내연 기관.  이러한 장치는 디젤, 휘발유 또는 등유와 같은 화석 연료 로 작동하는 자동차, 보트 및 기타 차량에 존재합니다 . 이는 제어된 연소를 사용하는 예입니다. 그 안에서 연료의 탄화수소가 소비되고 피스톤 시스템 내에서 움직임 으로 변환되는 작은 폭발이 발생하고 오염 가스가 생성되어 대기 로 방출됩니다 .

계속: 흡열 반응