COMBUSTIBILITÀ: PUNTO DI INFIAMMABILITÀ E CARATTERISTICHE - CHIMICA - 2025

La combustibilità è il grado di reattività di un composto a reagire in modo energicamente esotermico con l'ossigeno o 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.

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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 precedenza si credeva che gli atomi della materia fossero distrutti nel processo.

Gli studi sul fuoco, così come quello sulla combustibilità, implicano una densa teoria della dinamica molecolare. Inoltre, partecipa 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 strettamente razionale, il fuoco non è altro che energia manifestata nella luce e nel calore (anche con l'immensa complessità molecolare dello sfondo).

Punto di infiammabilità o accensione

Conosciuta in inglese come Flash Point, è la temperatura minima alla quale una sostanza si accende per iniziare 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 può essere combustibile o meno una sostanza o un materiale. 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 quello di una sostanza combustibile. Per questo motivo le sostanze infiammabili sono potenzialmente più pericolose dei combustibili e il loro utilizzo è strettamente controllato.

Differenze tra combustione e ossidazione

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, rilascia energia.

Pertanto, in una reazione di ossidazione, l'O ₂ 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 trasformare 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 Cl ₂ e F _2, possono avviare reazioni di combustione energicamente esotermiche. E tra i liquidi o solidi ossidanti ci sono il perossido di idrogeno, H ₂ O ₂ e il nitrato di ammonio, NH ₄ NO ₃ .

Caratteristiche di un carburante

Come appena spiegato, non dovrebbe avere un punto di infiammabilità troppo basso e dovrebbe 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, in generale, sono così reattivi da essere considerati, secondo la definizione, come sostanze infiammabili.

-Gas

I gas sono quelli che bruciano molto più facilmente, come l'idrogeno e l'acetilene, C ₂ H ₄ . Questo perché il gas si miscela molto più velocemente con l'ossigeno, che è uguale 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 una tempesta elettrica.

-Solido

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 meno in contatto con l'ossigeno rispetto a un solido laminare o polverizzato. Ad esempio, una fila di carta brucia molto più velocemente di un blocco di legno delle stesse dimensioni.

Inoltre, un mucchio di polvere di ferro brucia più vigorosamente di un foglio di ferro.

Composti organici e metallici

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 + O ₂ => CO ₂

Ma i carboni non sono soli, ma accompagnati da idrogeni e altri atomi, che reagiscono anche con l'ossigeno. Pertanto, vengono prodotti H ₂ O, SO ₃ , NO ₂ 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 / 2O ₂ => CO

Si noti che tra CO ₂ e CO, la CO ₂ è più ossigenata, perché ha più atomi di ossigeno. Pertanto, le combustioni incomplete generano composti con un numero di atomi di O inferiore, 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.

liquidi

La combustibilità dei liquidi dipende dalla loro natura chimica, così come il loro grado di ossidazione. I liquidi altamente ossidati, senza molti elettroni da donare, come l'acqua o il tetrafluorocarbon, CF ₄ , non bruciano 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 si aggirano" sulla 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 quando si tratta di carburanti, il diesel e altre miscele di idrocarburi più pesanti sono tra le più comuni.

acqua

Alcuni liquidi, come l'acqua, non possono bruciare perché le loro molecole gassose non possono cedere i loro elettroni all'ossigeno. Infatti, viene utilizzato istintivamente per spegnere le fiamme ed è una delle sostanze più utilizzate 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 immaginarie 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.

Anche in questo caso una parte del calore iniziale viene persa riscaldando le particelle d'acqua. Per questo motivo, i solidi umidi non bruciano finché il loro contenuto di acqua non viene rimosso.

Riferimenti

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