火的化学知识
1.关于燃烧的化学知识
燃烧是物体快速氧化,产生光和热的过程。
而燃烧是必需三种东西并存才能发生,分别是可燃物如燃料,助燃物如氧气及温度要达到燃点——热量,称为燃烧三要素——火三角。燃烧的条件 有可燃物燃烧的条件 可燃物达到着火点 与氧气接触(空气) 可燃物跟空气中的氧气发生的一种发光发热的剧烈的氧化反应叫做燃烧。
通常讲的燃烧一般是要有氧气参加的,但在一些特殊情况下的燃烧可以在无氧的条件下进行,如氢气在氯气中燃烧、镁条在二氧化碳中的燃烧等.燃烧的定义 燃烧标准化学定义:燃烧是一种发光发热的剧烈的化学反应。 燃烧的广义定义:燃烧是指任何发光发热的剧烈的化学反应,不一定要有氧气参加,比如金属镁(Mg)和二氧化碳(CO2)反应生成氧化镁(MgO)和碳(C),该反应没有氧气参加,但是是剧烈的发光发热的化学反应,同样属于燃烧范畴。
燃烧的种类 (1)闪燃 闪燃是指易燃或可燃液体挥发出来的蒸气与空气混合后,遇火源发生一闪即灭的燃烧现象。发生闪燃现象的最低温度点称为闪点。
在消防管理分类上,把闪点小于28℃的液体划为甲类液体也叫易燃液体,闪点大于28℃小于60℃的称为乙类液体,闪点大于60℃的称为丙类液体,乙、丙两类液体又统称可燃液体。 (2)着火 着火指可燃物质在空气中受到外界火源直接作用,开始起火持续燃烧的现象。
这个物质开始起火持续燃烧的最低温度点称为燃点。 (3)自燃 自燃指可燃物质在空气中没有外来明火源的作用,靠热量的积聚达到一定的温度时而发生的燃烧现象。
自燃的热能来源: a.外部热能的逐步积累,多是物理性的。 b.物质自身产生热量,多是化学性和生物性的。
(4)爆炸 爆炸指物质在瞬间急剧氧化或分解反应产生大量的热和气体,并以巨大压力急剧向四周扩散和冲击而发生巨大响声的现象。可燃气体、蒸气或粉末与空气组成的混合物遇火源能发生爆炸的浓度称爆炸极限,其最低浓度称为爆炸下限,最高浓度称为爆炸上限。
低于下限的遇明火既不爆炸也不燃烧,高于上限的,虽不爆炸,但可燃烧。 (5)核聚变 在核聚变的时候会产生发光发热的现象,例如太阳表面。
燃烧形式 1.扩散燃烧 可燃气体和空气分子互相扩散、混合,其混合浓度在爆炸范围以外,遇火源即能着火燃烧。 2.蒸发燃烧 可燃性液体,如汽油、酒精等,蒸发产生了蒸气被点燃起火,它放出热量进一步加热液体表面,从而促使液体持续蒸发,使燃烧继续下去。
萘、硫磺等在常温下虽为固体,但在受热后会升华产生蒸气或熔融后产生蒸气,同样是蒸发燃烧。 3.分解燃烧 是指在燃烧过程中可燃物首先遇热分解,分解产物和氧反应产生燃烧,如木材、煤、纸等固体可燃物的燃烧。
4.表面燃烧 燃烧在空气和固体表面接触部位进行。例如,木材燃烧,最后分解不出可燃气体,只剩下固体炭,燃烧在空气和固体炭表面接触部分进行,它能产生红热的表面,不产生火焰。
5.混合燃烧 可燃气体与助燃气体在容器内或空间中充分扩散混合,其浓度在爆炸范围内,此时遇火源即会发生燃烧,这种燃烧在混合气所分布的空间中快速进行,所以称之为混合燃烧。 6.阴燃 一些固体可燃物在空气不流通,加热温度低或可燃物含水多等条件下发生的只冒烟无火焰的燃烧。
燃烧过程 1.不同状态物质的燃烧 自然界里的一切物质,在一定温度和压力下,都以一定状态(固态、液态、气态)存在。固体、液体、气体就是物质的三种状态。
这三种状态的物质燃烧过程是不同的。固体和液体发生燃烧,需要经过分解和蒸发,生成气体,然后由这些气体成分与氧化剂作用发生燃烧。
气体物质不需要经过蒸发,可以直接燃烧 (1)固体物质的燃烧 固体是有一定形状的物质。它的化学结构比较紧凑,所以在常温下都以固态存在。
固体物质的化学组成是不一样的,有的比较简单,如硫、磷、钾等都是由同种元素构成的物质;有的比较复杂,如木材、纸张和煤炭等,是由多种元素构成的化合物。由于固体物质的化学组成不同,燃烧时情况也不一样。
有的固体物质可以直接受热分解蒸发,生成气体,进而燃烧。有的固体物质受热后先熔化为液体,然后气化燃烧,如硫、磷、蜡等。
此外,各种固体物质的熔点和受热分解的温度也不一样,有的低,有的高。熔点和分解温度低的物质,容易发生燃烧。
如赛璐珞(硝化纤维素)在80~90℃时就会软化,在100℃时就开始分解,150~180℃时自燃。但是大多数固体物质的分解温度和熔点是比较高的。
如木材先是受热蒸发掉水分,析出二氧化碳等不燃气体,然后外层开始分解出可燃的气态产物,同时放出热量,开始剧烈氧化,直到出现火焰。 另外,固体物质燃烧的速度与其体积和颗粒的大小有关,小则快,大则慢。
如散放的木条要比垛成堆的圆木燃烧的快,其原因就是木条与氧的接触面大,燃烧较充分,因此燃烧速度就快。 (2)液体物质的燃烧 液体是一种流动性物质,没有一定形状。
燃烧时,挥发性强,不少液体在常温下,表面上就漂浮着一定浓度的蒸汽,遇到着火源即可燃烧。 液体的种类繁多,各自的化学成分不同,燃烧的过程也就不同,如汽油、酒精等易燃液体的化学成分就比较简单,沸点较低,在一般情况下就能挥发,。
2.关于火的知识
火是一种发光发热的化学反应,温度很高,是能量释放的一种方式。 火焰分为焰心、内焰和外焰,温度由内到外依次升高,外焰因为供氧充足,燃烧完全,所以温度最高,而焰心温度最低。
火失控时,常常称作失火或火灾,危害非常大,森林火灾尤其如此。
火的可见部分称作焰,可以随着粒子的振动而有着不同的形状,在温度足够高时能以等离子(第四态,类似气体)的形式出现。
火的本质是能量与电子跃迁的表现方式。 火焰大多存在于气体状态或高能离子状态,燃烧化学反应的两个要角——燃料分子和氧化物(通常是氧气)分子,借着质量输送而相互碰撞,假如碰撞的动能够大,超过了化学反应所需的活化能,便可促成燃烧化学反应的进行。
3.关于火的知识
火是一种发光发热的化学反应,温度很高,是能量释放的一种方式。
火焰分为焰心、内焰和外焰,温度由内到外依次升高,外焰因为供氧充足,燃烧完全,所以温度最高,而焰心温度最低。火失控时,常常称作失火或火灾,危害非常大,森林火灾尤其如此。
火的可见部分称作焰,可以随着粒子的振动而有着不同的形状,在温度足够高时能以等离子(第四态,类似气体)的形式出现。火的本质是能量与电子跃迁的表现方式。
火焰大多存在于气体状态或高能离子状态,燃烧化学反应的两个要角——燃料分子和氧化物(通常是氧气)分子,借着质量输送而相互碰撞,假如碰撞的动能够大,超过了化学反应所需的活化能,便可促成燃烧化学反应的进行。
4.关于 火 知识
人类对于火的认识 人类究竟何时开始懂得用火,至今众说纷纭,据考古表明,人类约在300年前就懂得用火,火的力量给人类留下极为深刻的印象,而火的利用给了人类的生活带来很大的变化,例如火能用来照明,烤熟食物,烤暖身体,驱走猛兽,保护安全等等。
化学也是随着火的利用中发展起来。人类对于火的认识,经历了漫长的历史,由神话到传说,发展至燃素说到后来的燃烧理论。
人类用火约经历了以下几步: 第一,使用天然火。火山爆发、雷电轰击、陨石落地、长期干焊、煤和树木的自燃等等,都可以形成天然火。
这种过程反复多次,使人们看到了火的威力和作用,逐步学会了用火,可能是把火种引到洞,内经常放入木柴,形成不易熄灭的火堆供人们使用。 第二,钻木取火。
通过钻木摩擦生火,再引燃易燃物,取得火种,点燃火堆。 第三,用火石、火镰、火绒取火。
传说是原始的人们,打猎时用石块投掷猎物,因石块相碰冒出火星,欠而久之,学会用石头互相撞击,打出火星,再引燃植物的绒毛取火。后来,这方法经多方改良,形成了火石、火镰、火绒的系统取火工具。
人类由于懂得利用火,因而逐步学会了烧制陶瓷、冶炼金属、制造玻璃等。 燃素说 人们很早就探索火的本质,欧洲的燃素说曾在十八世纪的时期占着统治地位,并内流传了100多年。
在文艺复兴时期意大利科学家达芬奇曾指出:物质燃时,若无新鲜空气补充,燃烧就不能进行,这已十分接近得出“空气助燃”的结论。 1630年,法国医生雷伊发现,锡和铅与空气进行燃烧后,都增加了重量。
真正提出燃素说的是德国化贝竭尔和医生施塔尔。他们都认为,燃烧是由于燃素的作用,因为可燃物都含有燃素,燃烧时,燃素于,出所以公式应如下: 燃烧物-燃素=灰烬 但是,试验发现,大部分物质燃烧后,重量变轻,而金属则不然,它们燃烧以后,重量反而增加,所以燃素说又有如下的公式: 金属+火的微粒(燃素)=灰 这两个公式是互相矛盾的,因此造成了燃素学说的悖论。
后来一些理论家们为解决这个悖论,提出了种种说法,其中一种说,燃素有负重量,因此,金属燃烧时,负重量跑了,所以灰的重量增加了。 燃素说虽然有些牵强,但能说明了当时所知道的大多化学现象,并流行了100年。
在这段时间所累积的化学知识,使化学供燃素说从炼金术中解放了出来。燃素说把化学的映像当作原形,使真实的化学关系被颠倒了,造成了许多错误。
燃素说还使“素”和“力”的概念变得空洞无物。物质为甚么会燃烧——因为有“燃素”。
至于生物为甚么活着呢——因为“生命力”。物质之间为甚么会化合——因为“化学亲合力”。
如此等等,看来把问题都回答了,事实上甚么也没有回答。这和神学说“一切都是由上帝安排的”,从本质上没有甚两样,因此实际上还仍是把科学禁锢在神学之中,只不过用臆想出来的东西代替了神的意志。
氧气的发现 十七世纪以后,人类逐步发现了许多气体,懂得了空气的复杂成分,例如:1755年发现了CO2,知道了以下公式: 石灰石-固定空气(CO2)=苛性石灰 苏打-固定空气(CO2)=苛性碱 还有卡文迪许及后来的勒每里等发现了氢;舍勒发现了氮等等。但是给化学带来革命性变化的是氧的发现。
氧的发现应归功于普利斯特列和舍勒。 1733年,普利斯特列出生在英国费尔特赫德附近近的农村,收入微薄,生活清苦。
小时,被寄养在姑妈萨拉家中。12岁入学读书,1755年以优异作绩毕业于神学院,并在萨尔菲克教当当了神父。
1767年着<<电的历史>>,同年被选为伦敦皇家学会会员。 1774年,开始研究用聚光镜加热各种化学物质。
同年8月1日,普利斯特列用聚光镜加热汞 灰(HgO)。他把汞 灰放在玻璃皿中用聚光镜加热,发现放出气体。
起初他为这气体是一般的空气,后来好奇心驱使他对这种气体进行认真的研究。 普斯特列在经研究发现,蜡烛在他制得的气体中燃烧,火焰非常明亮。
后来,他又把老鼠放在这种气体中,发现,一开始老鼠并无异常,但过了一会,这些老鼠都很活跃。他自己试着吸入这种气体,觉得这种气体使身心特别舒畅。
普利斯特列在解释他所发现的气体时,却犯了错误。因为他是一个燃素说的信奉者,所以认为他所获得的空气是所谓“脱燃素的空气”。
是他发现了氧,但他却不承认氧。错误的燃素说,使他从歪曲的、片面的、错误的前提出发,循着一条错误的理论道路前进,使得在真理碰到鼻子尖的时候,还没得到真理。
他的蜡烛试验,本应而易举地得氧气助燃的结论,但他却没有做到这一点,而是设法用新的试验成果.为旧理论做注释,错过了现真理的机会。 同时发现氧的另一位科学家是瑞典的舍勒。
舍勒早年是一个药店的学徒,1773 年以前他利用业余的时间做了许多实验,较系统地研究过燃烧现象,1775年着成<<论火与空气>>,但一直到1777年才出版。他制取氧的方法主要有两种:其一是加热某些含氧的化合物,如硝酸钾、氯化汞、碳酸银等;其二是用黑锰矿(MnO2)与硫酸反应制取。
舍勒发现了氧气,但对他自己发现的解释犯了和普利斯特列同样的错误,因为他也相信燃素说。他认为是空气中火气成分与燃物中燃素结合。
5.火是由什么化学元素组成的
火是由等离子体(plasma)状态的物质组成的,plasma是由英国物理学家Sir William Crookes在1879年确定的物质的第四种状态(其它三种是固态、液态、气态)。
相关知识可参阅:
http://www.plasmas.org/what-are-plasmas.htm
火有重力吗?答案是有的,因为火在无重力太空舱中的形状是球状的,它的形状受到重力的影响。
初中化学中定义火是物质燃烧过程中产生的发热发光的现象,那么又做如何解释呢?那是因为初中化学是从宏观现象来解释火,而现代物理在进入研究微观领域之后更注重从微观粒子角度解释现象。
从宏观定义的物质上来说,火是物质,因为从哲学的宏观定义上来说,物质的状态也是物质,物质和状态并不矛盾。
那我告诉你:从物理角度,火是等离子状态的物质;从化学角度,火是燃烧产生的现象;从哲学角度,火就是物质。