Il combustibilità è il grado di reattività di un composto alla reazione esotermica vigorosa con l'ossigeno o un altro agente ossidante (ossidante). Non si applica solo alle sostanze chimiche, ma anche a un'ampia gamma di materiali, che sono classificati da codici di costruzione basati su di esso..
Pertanto, la combustibilità è estremamente importante per stabilire la facilità con cui la materia brucia. Da qui vengono rilasciate sostanze o composti infiammabili, combustibili e non combustibili..
La combustibilità del materiale dipende non solo dalle sue proprietà chimiche (struttura molecolare o stabilità dei legami) ma anche dal suo rapporto superficie-volume; ovvero, maggiore è la superficie di un oggetto (come la granita), maggiore è la sua tendenza a bruciare..
Visivamente, i suoi effetti incandescenti e fiammeggianti possono essere impressionanti. Le fiamme con le loro sfumature di giallo e rosso (blu e altri colori), sono indicative di una trasformazione latente; anche se in passato si credeva che gli atomi della materia venissero distrutti durante il processo.
Gli studi sul fuoco, così come quello sulla combustibilità, implicano una teoria densa della dinamica molecolare. Inoltre, il concetto di autocatalisi, perché il calore della fiamma “alimenta” la reazione in modo che non si fermi finché tutto il combustibile non ha reagito
Per questo forse il fuoco a volte dà l'impressione di essere vivo. Tuttavia, in senso stretto razionale, il fuoco non è altro che energia manifestata nella luce e nel calore (anche con l'immensa complessità molecolare dello sfondo).
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Conosciuto in inglese come punto d'infiammabilità, è la temperatura minima alla quale una sostanza si accende per avviare la combustione.
L'intero processo del fuoco inizia con una piccola scintilla, che fornisce il calore necessario per superare la barriera energetica che impedisce alla reazione di essere spontanea. Altrimenti, il minimo contatto dell'ossigeno con un materiale lo farebbe bruciare anche a temperature di congelamento..
Il punto di infiammabilità è il parametro per definire quanto una sostanza o un materiale può o non può essere combustibile. Pertanto, una sostanza altamente combustibile o infiammabile ha un basso punto di infiammabilità; cioè, richiede temperature comprese tra 38 e 93 ° C per bruciare e scatenare un fuoco.
La differenza tra una sostanza infiammabile e combustibile è regolata dal diritto internazionale. Stando così le cose, gli intervalli di temperatura considerati possono variare di valore. Inoltre, le parole "combustibilità" e "infiammabilità" sono intercambiabili; ma non sono "infiammabili" o "combustibili".
Una sostanza infiammabile ha un punto di infiammabilità inferiore rispetto a una sostanza combustibile. Per questo motivo, le sostanze infiammabili sono potenzialmente più pericolose dei combustibili e il loro utilizzo è strettamente controllato..
Entrambi i processi o reazioni chimiche consistono in un trasferimento di elettroni a cui l'ossigeno può o meno partecipare. L'ossigeno gassoso è un potente agente ossidante, la cui elettronegatività rende reattivo il suo doppio legame O = O, che dopo aver accettato gli elettroni e formato nuovi legami, viene rilasciata energia.
Pertanto, in una reazione di ossidazione ODue guadagna elettroni da qualsiasi sostanza sufficientemente riducente (donatore di elettroni). Ad esempio, molti metalli a contatto con l'aria e l'umidità finiscono per arrugginirsi. L'argento si scurisce, il ferro si arrossa e il rame può persino assumere un colore patinato.
Tuttavia, non emettono fiamme quando lo fanno. Se così fosse, tutti i metalli avrebbero una pericolosa combustibilità e gli edifici brucerebbero al calore del sole. È qui che sta la differenza tra combustione e ossidazione: la quantità di energia rilasciata.
Nella combustione si verifica un'ossidazione dove il calore rilasciato è autosufficiente, luminoso e caldo. Allo stesso modo, la combustione è un processo molto più accelerato, poiché viene superata qualsiasi barriera energetica tra il materiale e l'ossigeno (o qualsiasi sostanza ossidante, come i permanganati)..
Altri gas, come ClDue e la FDue possono avviare reazioni di combustione vigorosamente esotermiche. E tra i liquidi o solidi ossidanti vi è il perossido di idrogeno, H.DueODue, e nitrato di ammonio, NH4NON3.
Come appena spiegato, non deve avere un punto di infiammabilità troppo basso e deve essere in grado di reagire con l'ossigeno o l'ossidante. Molte sostanze entrano in questo tipo di materiale, in particolare verdure, plastica, legno, metalli, grassi, idrocarburi, ecc..
Alcuni sono solidi, altri liquidi o frizzanti. I gas sono generalmente così reattivi da essere considerati, per definizione, sostanze infiammabili.
I gas sono quelli che bruciano molto più facilmente, come l'idrogeno e l'acetilene, C.DueH4. Questo perché il gas si miscela molto più velocemente con l'ossigeno, il che equivale a un'area di contatto più ampia. Puoi facilmente immaginare un mare di molecole gassose che si scontrano tra loro proprio nel punto di accensione o accensione..
La reazione dei combustibili gassosi è così rapida ed efficace che si generano esplosioni. Per questo motivo, le fughe di gas rappresentano una situazione ad alto rischio..
Tuttavia, non tutti i gas sono infiammabili o combustibili. Ad esempio, i gas nobili, come l'argon, non reagiscono con l'ossigeno.
La stessa situazione si verifica con l'azoto, a causa del suo forte triplo legame N≡N; tuttavia, può rompersi in condizioni di pressione e temperatura estreme, come quelle riscontrate in un temporale..
Com'è la combustibilità dei solidi? Qualsiasi materiale sottoposto ad alte temperature può prendere fuoco; tuttavia, la velocità con cui lo fa dipende dal rapporto superficie-volume (e da altri fattori, come l'uso di pellicole protettive).
Fisicamente, un solido solido impiega più tempo a bruciare e diffonde meno fuoco perché le sue molecole entrano in contatto con l'ossigeno meno di un solido laminare o polverizzato. Ad esempio, una fila di carta brucia molto più velocemente di un blocco di legno delle stesse dimensioni..
Allo stesso modo, un mucchio di polvere di ferro brucia più vigorosamente rispetto a un foglio di ferro..
Chimicamente, la combustibilità di un solido dipende da quali atomi lo compongono, dalla loro disposizione (amorfo, cristallino) e dalla struttura molecolare. Se è composto principalmente da atomi di carbonio, anche con una struttura complessa, durante la combustione si verificherà la seguente reazione:
C + ODue => CODue
Ma i carboni non sono soli, ma accompagnati da idrogeni e altri atomi, che reagiscono anche con l'ossigeno. Quindi, H.DueORSO3, NONDue, e altri composti.
Tuttavia, le molecole prodotte nella combustione dipendono dalla quantità di ossigeno reagente. Se il carbonio, ad esempio, reagisce con un deficit di ossigeno, il prodotto è:
C + 1 / 2ODue => CO
Nota che il CODue e CO, CODue è più ossigenato, perché ha più atomi di ossigeno. Pertanto, le combustioni incomplete generano composti con meno atomi di O, rispetto a quelli ottenuti nella combustione completa..
Oltre al carbonio, possono esserci solidi metallici che resistono a temperature ancora più elevate prima di bruciare e dare origine ai loro ossidi corrispondenti. A differenza dei composti organici, i metalli non rilasciano gas (a meno che non abbiano impurità), poiché i loro atomi sono confinati nella struttura metallica. Bruciano dove sono.
La combustibilità dei liquidi dipende dalla loro natura chimica, così come il loro grado di ossidazione. Liquidi molto ossidati, senza molti elettroni da donare, come acqua o tetrafluorocarburo, CF4, non bruciare in modo significativo.
Ma, ancora più importante di questa caratteristica chimica, è la sua tensione di vapore. Un liquido volatile ha un'elevata pressione di vapore, che lo rende infiammabile e pericoloso. Perché? Perché le molecole gassose che "aggirano" la superficie del liquido sono le prime a bruciare e rappresentano il fulcro del fuoco.
I liquidi volatili si distinguono per gli odori forti ei loro gas occupano rapidamente un grande volume. La benzina è un chiaro esempio di un liquido altamente infiammabile. E per quanto riguarda i carburanti, il diesel e altre miscele di idrocarburi più pesanti sono tra le più comuni..
Alcuni liquidi, come l'acqua, non possono bruciare perché le loro molecole gassose non possono cedere i loro elettroni all'ossigeno. Infatti viene istintivamente utilizzato per spegnere le fiamme ed è una delle sostanze più applicate dai vigili del fuoco. Il calore intenso del fuoco viene ceduto all'acqua, che lo utilizza per passare alla fase gassosa.
Sono stati visti in scene reali e fittizie come il fuoco brucia sulla superficie del mare; tuttavia, il vero carburante è l'olio o qualsiasi olio immiscibile con l'acqua e che galleggia sulla superficie.
Tutti i combustibili che hanno una percentuale di acqua (o umidità) nella loro composizione, hanno come conseguenza una diminuzione della loro combustibilità.
Ciò è dovuto, ancora una volta, al fatto che parte del calore iniziale viene perso riscaldando le particelle d'acqua. Per questo motivo, i solidi umidi non bruciano finché il loro contenuto di acqua non viene eliminato..
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