ความสามารถในการติดไฟ: จุดวาบไฟและลักษณะเฉพาะ - เคมี

ความสามารถในการติดไฟคือระดับของการเกิดปฏิกิริยาของสารประกอบในการทำปฏิกิริยาคายความร้อนอย่างรุนแรงกับออกซิเจนหรือตัวออกซิไดซ์อื่น ๆ (ตัวออกซิไดเซอร์) ไม่เพียง แต่ใช้กับสารเคมีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวัสดุหลายประเภทซึ่งจำแนกตามรหัสอาคารตาม

ดังนั้นความสามารถในการติดไฟจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการสร้างความสะดวกในการเผาไหม้ จากที่นี่จะมีการปล่อยสารหรือสารประกอบไวไฟเชื้อเพลิงและไม่ใช่เชื้อเพลิง

ที่มา: pxhere

ความสามารถในการติดไฟของวัสดุไม่เพียงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเคมี (โครงสร้างโมเลกุลหรือความเสถียรของพันธะ) แต่ยังขึ้นอยู่กับอัตราส่วนปริมาตรพื้นผิวด้วย นั่นคือยิ่งพื้นที่ผิวของวัตถุมากขึ้น (เช่นฝุ่นโคลน) ก็ยิ่งมีแนวโน้มที่จะเผาไหม้มากขึ้น

มองเห็นแล้วเอฟเฟกต์ของหลอดไส้และเปลวไฟนั้นน่าประทับใจ เปลวไฟที่มีเฉดสีเหลืองและแดง (สีน้ำเงินและสีอื่น ๆ ) บ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงที่แฝงอยู่ แม้ว่าก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าอะตอมของสสารถูกทำลายในกระบวนการ

การศึกษาเกี่ยวกับไฟและความสามารถในการติดไฟเกี่ยวข้องกับทฤษฎีพลวัตของโมเลกุลที่หนาแน่น นอกจากนี้แนวคิดเรื่อง autocatalysis ยังมีส่วนร่วมเนื่องจากความร้อนของเปลวไฟ "ป้อน" ปฏิกิริยาเพื่อไม่ให้หยุดจนกว่าเชื้อเพลิงทั้งหมดจะทำปฏิกิริยา

ด้วยเหตุนี้บางครั้งไฟอาจให้ความรู้สึกเหมือนมีชีวิต อย่างไรก็ตามในแง่เหตุผลที่เข้มงวดไฟไม่ได้เป็นอะไรมากไปกว่าพลังงานที่แสดงออกมาในแสงและความร้อน (แม้จะมีความซับซ้อนของโมเลกุลขนาดใหญ่อยู่เบื้องหลังก็ตาม)

แฟลชหรือจุดระเบิด

เป็นที่รู้จักในภาษาอังกฤษว่า Flash Point เป็นอุณหภูมิต่ำสุดที่สารจุดชนวนเพื่อเริ่มการเผาไหม้

กระบวนการไฟทั้งหมดเริ่มต้นด้วยประกายไฟเล็ก ๆ ซึ่งให้ความร้อนที่จำเป็นในการเอาชนะอุปสรรคด้านพลังงานที่ป้องกันไม่ให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเอง มิฉะนั้นการสัมผัสออกซิเจนน้อยที่สุดกับวัสดุจะทำให้เกิดการเผาไหม้แม้ในอุณหภูมิเยือกแข็ง

จุดวาบไฟเป็นพารามิเตอร์ในการกำหนดว่าสารหรือวัสดุที่ติดไฟได้หรือไม่ได้อย่างไร ดังนั้นสารที่ติดไฟได้ง่ายหรือไวไฟจึงมีจุดวาบไฟต่ำ นั่นคือต้องใช้อุณหภูมิระหว่าง 38 ถึง93ºCในการเผาไหม้และปล่อยไฟ

ความแตกต่างระหว่างสารไวไฟและสารที่ติดไฟได้อยู่ภายใต้กฎหมายระหว่างประเทศ ในกรณีนี้ช่วงอุณหภูมิที่พิจารณาอาจมีค่าแตกต่างกันไป นอกจากนี้คำว่า 'การติดไฟ' และ 'ความไวไฟ' ยังใช้แทนกันได้ แต่ไม่ 'ไวไฟ' หรือ 'ติดไฟได้'

สารไวไฟมีจุดวาบไฟต่ำกว่าเมื่อเทียบกับสารที่ติดไฟได้ ด้วยเหตุนี้สารไวไฟจึงอาจเป็นอันตรายมากกว่าเชื้อเพลิงและมีการควบคุมการใช้อย่างเคร่งครัด

ความแตกต่างระหว่างการเผาไหม้และการเกิดออกซิเดชัน

กระบวนการหรือปฏิกิริยาเคมีทั้งสองประกอบด้วยการถ่ายโอนอิเล็กตรอนซึ่งออกซิเจนอาจเข้าร่วมหรือไม่ก็ได้ ก๊าซออกซิเจนเป็นตัวออกซิไดซ์ที่ทรงพลังซึ่งค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีทำให้เกิดปฏิกิริยาพันธะคู่ O = O ซึ่งหลังจากรับอิเล็กตรอนและสร้างพันธะใหม่แล้วจะปลดปล่อยพลังงานออกมา

ดังนั้นในปฏิกิริยาออกซิเดชั่น O ₂จะได้รับอิเล็กตรอนจากสารรีดิวซ์ใด ๆ ที่เพียงพอ (ผู้บริจาคอิเล็กตรอน) ตัวอย่างเช่นโลหะหลายชนิดที่สัมผัสกับอากาศและความชื้นจะทำให้เกิดสนิม เงินเข้มขึ้นสีแดงของเหล็กและทองแดงสามารถเปลี่ยนเป็นสีคราบได้

อย่างไรก็ตามพวกเขาไม่ได้ให้เปลวไฟเมื่อทำเช่นนั้น ถ้าเป็นเช่นนั้นโลหะทุกชนิดจะมีความสามารถในการติดไฟที่เป็นอันตรายและอาคารต่างๆจะลุกเป็นไฟเมื่อแสงแดดร้อนจัด นี่คือความแตกต่างระหว่างการเผาไหม้และการเกิดออกซิเดชัน: ปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมา

ในการเผาไหม้การเกิดออกซิเดชั่นจะเกิดขึ้นโดยที่ความร้อนที่ปล่อยออกมานั้นคงตัวเองสว่างและร้อน ในทำนองเดียวกันการเผาไหม้เป็นกระบวนการที่เร่งมากขึ้นเนื่องจากอุปสรรคด้านพลังงานใด ๆ ระหว่างวัสดุกับออกซิเจน (หรือสารออกซิไดซ์เช่นเปอร์แมงกาเนต) จะถูกเอาชนะ

ก๊าซอื่น ๆ เช่น Cl ₂และ F ₂สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้แบบคายความร้อนอย่างรุนแรง และในหมู่ของเหลวออกซิไดซ์หรือของแข็งที่มีไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H ₂ O ₂และแอมโมเนียมไนเตรต, NH ₄ NO 3

ลักษณะของน้ำมันเชื้อเพลิง

ดังที่ได้อธิบายไปแล้วว่าไม่ควรมีจุดวาบไฟต่ำเกินไปและควรสามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนหรือตัวออกซิไดเซอร์ได้ สารหลายชนิดเข้าสู่วัสดุประเภทนี้โดยเฉพาะผักพลาสติกไม้โลหะไขมันไฮโดรคาร์บอน ฯลฯ

บางชนิดเป็นของแข็งของเหลวหรือเป็นฟอง โดยทั่วไปแล้วก๊าซมีปฏิกิริยามากจนถือว่าเป็นสารไวไฟตามนิยาม

-แก๊ส

ก๊าซเป็นคนที่เผาไหม้ได้ง่ายมากขึ้นเช่นไฮโดรเจนและอะเซทิลีน, C ₂ H 4เนื่องจากก๊าซผสมกับออกซิเจนได้เร็วกว่ามากซึ่งเท่ากับพื้นที่สัมผัสที่ใหญ่กว่า คุณสามารถจินตนาการได้อย่างง่ายดายว่าทะเลโมเลกุลของก๊าซชนกันที่จุดชนวนหรือจุดระเบิด

ปฏิกิริยาของเชื้อเพลิงก๊าซนั้นรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากจนเกิดการระเบิด ด้วยเหตุนี้การรั่วไหลของก๊าซจึงแสดงถึงสถานการณ์ที่มีความเสี่ยงสูง

อย่างไรก็ตามก๊าซบางชนิดไม่ติดไฟหรือติดไฟได้ ตัวอย่างเช่นก๊าซมีตระกูลเช่นอาร์กอนไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน

สถานการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นกับไนโตรเจนเนื่องจากพันธะสามอันที่แข็งแกร่งN≡N; อย่างไรก็ตามมันสามารถแตกได้ภายใต้สภาวะความกดดันและอุณหภูมิที่รุนแรงเช่นที่พบในพายุไฟฟ้า

-Solid

การติดไฟของของแข็งเป็นอย่างไร? วัสดุใด ๆ ที่อยู่ภายใต้อุณหภูมิสูงสามารถลุกไหม้ได้ อย่างไรก็ตามความเร็วในการทำเช่นนั้นขึ้นอยู่กับอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตร (และปัจจัยอื่น ๆ เช่นการใช้ฟิล์มกันรอย)

ในทางกายภาพของแข็งที่เป็นของแข็งจะใช้เวลาในการเผาไหม้นานกว่าและกระจายไฟน้อยลงเนื่องจากโมเลกุลของมันสัมผัสกับออกซิเจนน้อยกว่าของแข็งที่เคลือบด้วยลามินาร์หรือของแข็งที่ป่น ตัวอย่างเช่นแถวกระดาษจะไหม้เร็วกว่าบล็อกไม้ที่มีขนาดเท่ากัน

นอกจากนี้กองผงเหล็กยังลุกไหม้รุนแรงกว่าแผ่นเหล็ก

สารประกอบอินทรีย์และโลหะ

ในทางเคมีความสามารถในการติดไฟของของแข็งขึ้นอยู่กับว่าอะตอมใดประกอบกันการจัดเรียง (อสัณฐานผลึก) และโครงสร้างโมเลกุล หากประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่แม้จะมีโครงสร้างที่ซับซ้อนปฏิกิริยาต่อไปนี้จะเกิดขึ้นเมื่อเผาไหม้:

C + O ₂ => CO ₂

แต่คาร์บอนนั้นไม่ได้อยู่คนเดียว แต่มาพร้อมกับไฮโดรเจนและอะตอมอื่น ๆ ซึ่งทำปฏิกิริยากับออกซิเจนด้วย ดังนั้นจึงเกิด H ₂ O, SO ₃ , NO ₂และสารประกอบอื่น ๆ

อย่างไรก็ตามโมเลกุลที่เกิดจากการเผาไหม้ขึ้นอยู่กับปริมาณออกซิเจนที่ทำปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่นหากคาร์บอนทำปฏิกิริยากับการขาดออกซิเจนผลิตภัณฑ์คือ:

C + 1 / 2O ₂ => CO

โปรดทราบว่าระหว่าง CO ₂และ CO CO ₂จะมีออกซิเจนมากกว่าเนื่องจากมีอะตอมของออกซิเจนมากกว่า ดังนั้นการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์จะสร้างสารประกอบที่มีจำนวน O อะตอมต่ำกว่าเมื่อเทียบกับที่ได้จากการเผาไหม้ที่สมบูรณ์

นอกจากคาร์บอนแล้วยังมีของแข็งโลหะที่ทนต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้นก่อนการเผาไหม้และก่อให้เกิดออกไซด์ที่สอดคล้องกัน ซึ่งแตกต่างจากสารประกอบอินทรีย์โลหะจะไม่ปล่อยก๊าซ (เว้นแต่จะมีสิ่งเจือปน) เนื่องจากอะตอมของพวกมันถูกกักขังอยู่ในโครงสร้างโลหะ พวกเขาเผาไหม้ที่ที่พวกเขาอยู่

ของเหลว

ความสามารถในการติดไฟของของเหลวขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีเช่นเดียวกับระดับของการเกิดออกซิเดชัน ของเหลวที่ถูกออกซิไดซ์สูงโดยไม่มีอิเล็กตรอนจำนวนมากให้บริจาคเช่นน้ำหรือเตตระฟลูออโรคาร์บอน CF ₄จะไม่เผาไหม้อย่างมีนัยสำคัญ

แต่ที่สำคัญยิ่งกว่าลักษณะทางเคมีนี้ก็คือความดันไอ ของเหลวระเหยมีความดันไอสูงซึ่งทำให้ไวไฟและเป็นอันตราย ทำไม? เนื่องจากโมเลกุลของก๊าซ "เดินด้อม ๆ " อยู่บนพื้นผิวของของเหลวเป็นสิ่งแรกที่จะเผาไหม้และเป็นตัวแทนของจุดโฟกัสของไฟ

ของเหลวที่ระเหยได้นั้นโดดเด่นด้วยกลิ่นที่รุนแรงและก๊าซของพวกมันมีปริมาณมากอย่างรวดเร็ว น้ำมันเบนซินเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของของเหลวไวไฟสูง และเมื่อพูดถึงเชื้อเพลิงน้ำมันดีเซลและสารผสมไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ ที่หนักกว่านั้นเป็นสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุด

น้ำ

ของเหลวบางชนิดเช่นน้ำไม่สามารถเผาไหม้ได้เนื่องจากโมเลกุลของก๊าซไม่สามารถให้อิเล็กตรอนกับออกซิเจนได้ ในความเป็นจริงมันถูกใช้โดยสัญชาตญาณในการดับไฟและเป็นหนึ่งในสารที่นักผจญเพลิงใช้มากที่สุด ความร้อนที่รุนแรงจากไฟจะถูกถ่ายโอนไปยังน้ำซึ่งใช้เพื่อเปลี่ยนเป็นเฟสของก๊าซ

พวกเขาได้เห็นในฉากจริงและสมมติว่าไฟไหม้บนผิวน้ำทะเลอย่างไร อย่างไรก็ตามเชื้อเพลิงที่แท้จริงคือน้ำมันหรือน้ำมันใด ๆ ที่ไม่มีน้ำและลอยอยู่บนผิวน้ำ

เชื้อเพลิงทั้งหมดที่มีเปอร์เซ็นต์ของน้ำ (หรือความชื้น) เป็นองค์ประกอบส่งผลให้ความสามารถในการติดไฟลดลง

นี่เป็นอีกครั้งเนื่องจากความร้อนเริ่มต้นบางส่วนสูญเสียไปจากการให้ความร้อนแก่อนุภาคของน้ำ ด้วยเหตุนี้ของแข็งที่เปียกจะไม่ไหม้จนกว่าปริมาณน้ำจะถูกกำจัดออกไป

อ้างอิง

พจนานุกรม Chemicool (2017) ความหมายของเชื้อเพลิง ดึงมาจาก: chemicool.com
ซัมเมอร์วินเซนต์ (5 เมษายน 2561). เป็นเชื้อเพลิงไนโตรเจนหรือไม่? Sciencing ดึงมาจาก: sciencing.com
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 มิถุนายน 2561). นิยามการเผาไหม้ (เคมี) ดึงมาจาก: thoughtco.com
วิกิพีเดีย (2018) ความสามารถในการติดไฟและการติดไฟ สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
ออกแบบเว็บ Marpic (2558 16 มิถุนายน). มีไฟประเภทใดบ้างและความสามารถในการติดไฟของวัสดุที่กำหนดประเภทนี้ได้อย่างไร? สืบค้นจาก: marpicsl.com
เรียนรู้กรณีฉุกเฉิน (เอสเอฟ) ทฤษฎีไฟ ดึงมาจาก: aprendemergencias.es
Quimicas.net (2018). ตัวอย่างของสารไวไฟ สืบค้นจาก: quimicas.net

ความสามารถในการติดไฟ: จุดวาบไฟและลักษณะเฉพาะ - เคมี - 2026