燃燒是指可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應,通常伴有火焰、發(fā)光和(或)發(fā)煙現象。燃燒過程中,燃燒區(qū)的溫度較高,使其中白熾的固體粒子和某些不穩(wěn)定(或受激發(fā))的中間物質分子內電子發(fā)生能級躍遷,從而發(fā)出各種波長的光。發(fā)光的氣相燃燒區(qū)就是火焰,它是燃燒過程中最明顯的標志。 由于燃燒不完全等原因,會使產物中產生一些小顆粒,這樣就形成了煙。
燃燒可分為有焰燃燒和無焰燃燒。通??吹降拿骰鸲际怯醒嫒紵?;有些固體發(fā)生表面燃燒時,有發(fā)光發(fā)熱的現象,但是沒有火焰產生,這種燃燒方 式則是無焰燃燒。燃燒的發(fā)生和發(fā)展,必須具備三個必要條件,即可燃物、助燃物(氧化劑)和引火源(溫度)。當燃燒發(fā)生時,上述三個條件必須同 時具備,如果有一個條件不具備,那么燃燒就不會發(fā)生,如圖1-1-1所示。
表1-1-1
一、可燃物
凡是能與空氣中的氧或其他氧化劑起化學反應的物質,均稱為可燃物,如木材、氫氣、汽油、煤炭、紙張、硫等,可燃物按其化學組成,分為無機可燃物和有機可燃物兩大 類;按其所處的狀態(tài),又可分為可燃固體、可燃液體和可燃氣體三大類。
二、助燃物(氧化劑)
凡是與可燃物結合能導致和支持燃燒的物質,稱為助燃物,如廣泛存在于空氣中的氧氣。普通意義上,可燃物的燃燒均是指在空氣中進行的燃燒。在一定條件下,各種不同的可燃物發(fā)生燃燒,均有 本身固定的最低氧含量要求,氧含量過低,即使其他必要條件已經具備,燃燒仍不會發(fā)生。
三、引火源(溫度)
凡是能引起物質燃燒的點燃能源,統(tǒng)稱為引火源。在一定條件下,各種不同可燃物只有達到一定 能量才能引起燃燒。常見的引火源有下列幾種:
(1)明火。明火是指生產、生活中的爐火、燭火、焊接火、吸煙火,撞擊、摩擦打火,機動車輛 排氣管火星、飛火等。
(2)電弧、電火花。電弧、電火花是指電氣設備、電氣線路、電氣開關及漏電打火,電話、手機 等通信工具火花,靜電火花(物體靜電放電、人體衣物靜電打火、人體積聚靜電對物體放電打火)等。
(3)雷擊。雷擊瞬間高壓放電能引燃任何可燃物。
(4)髙溫。高溫是指高溫加熱、烘烤、積熱不散、機械設備故障發(fā)熱、摩擦發(fā)熱、聚焦發(fā)熱等。
(5)自燃引火源。自燃引火源是指在既無明火又無外來熱源的情況下,物質本身自行發(fā)熱、燃燒 起火,如白磷、烷基鋁在空氣中會自行起火;鉀、鈉等金厲遇水著火;易燃、可燃物質與氧化劑、過氧化物接觸起火等。
四、鏈式反應自由基
自由基是一種高度活潑的化學基團,能與其他自由基和分子起反應,從而使燃燒按鏈式反應的形 式擴展,也稱游離基?
研究表明,大部分燃燒的發(fā)生和發(fā)展除了具備 上述三個必要條件以外,其燃燒過程中還存在未受 抑制的自由基作中間體。多數燃燒反應不是直接進 行的,而是通過自由基團和原子這些中間產物瞬間 進行的循環(huán)鏈式反應。自由基的鏈式反應是這些燃 燒反應的實質,光和熱是燃燒過程中的物理現象。
因此,完整地論述,大部分燃燒發(fā)生和發(fā)展需要四 個必要條件,即可燃物、助燃物(氧化劑)、引火源(溫度)和鏈式反應自由基,燃燒條件可以進一步 用著火四面體來表示,如圖丨-1-2所示。
表1-1-2