Характер свечения пламени

Характер свечения пламени при горении веществ зависит от процентного содержания элементов в веществе, главным образом, углерода, водорода, кислорода и азота.

Свечение пламени связано с наличием несгоревших раскаленных твердых частиц углерода С, а также трехатомных молекул.

Если в горючем веществе при термическом разложении углерод не образуется, то вещество горит бесцветным пламенем как, например, в случае горения водорода Н₂.

При термическом разложении веществ с массовой долей углерода менее 50 % и содержащих в своем составе кислород (более 30 %) несгоревших частиц углерода образуется очень мало, и в момент образования они успевают окислиться до СО.

СН₃ОН СО + 2Н₂

Такие вещества имеют голубоватые пламена (пламя угарного газа СО, метанола СН₃ОН и этанола С₂Н₅ОН).

При горении веществ, содержащих более 75 % углерода (ацетилен С₂Н₂, бензол С₆Н₆), в зоне горения образуется настолько много частиц С, что поступающего путем диффузии воздуха не хватает для полного окисления всего углерода.

С₆Н₆ 6С + 3Н₂

Не окислившийся в пламени углерод выделяется в виде копоти, и пламя при горении таких веществ будет ярким и коптящим.

Если кислород в веществе отсутствует или его содержание не превышает 30 %, но, в свою очередь, и массовая доля углерода не очень велика (менее 75 %), то при термическом разложении будет выделяться значительное количество частиц углерода, но при нормальном доступе воздуха в зону горения они успевают окислиться до СО₂.

Возможная реакция при термическом разложении ацетона:

СН₃СОСН₃ СО + 2С + 3Н₂.

В подобных случаях пламя будет яркое, но не коптящее.

Сопоставляя значения процентного содержания углерода и кислорода в горючих веществах, можно приблизительно судить о характере свечения пламени (таблица 1.).

Таблица 1 Характер свечения пламени

Содержание углерода в горючем веществе, w (С) %	Содержание кислорода в горючем веществе, w (О) %	Характер свечения пламени
< 50	> 30	пламя бесцветное или голубоватое
< 75	отсутствует или < 30	пламя яркое, не коптящее
> 75	отсутствует или < 25	пламя яркое, коптящее

Цвет пламени горючих веществ, в основном, определяется присутствием в нем твердых частиц углерода. Если вместо углерода ввести в пламя другие твердые частицы, то пламя соответственно окрашивается. Так, например, если в бесцветное пламя метилового спирта ввести соли стронция, то пламя окрашивается в красный цвет, при введении солей бария - в зеленый, меди - в синий, натрия - в желтый. Вводимая в пламя соль при высокой температуре диссоциирует и образующиеся продукты диссоциации излучают характерные для них лучи. Так, например, хлористый барий при высокой температуре диссоциирует по уравнению:

2BaCl₂ => 2BaCl + Cl₂

Монохлорид ВаСl излучает в зеленой линии спектра. Это свойство солей некоторых металлов используется при изготовлении самых разнообразных пиротехнических составов.

Пример: Определить характер свечения пламени метаналя НСОН, фенола С₆Н₅ОН и пентанола С₅Н₁₁ОН.

1. Массовые доли углерода и кислорода в молекуле метаналя составляют:

М_r (НСОН) = 30

w (С) = = 40 %; w (О) = = 53 %

Массовая доля углерода < 50 %, а массовая доля кислорода > 30 %, следовательно, при горении метаналя наблюдается голубоватое пламя.

2. Массовые доли углерода и кислорода в молекуле фенола составляют:

М_r (С₆Н₅ОН) = 94

w (С) = = 77 %; w (О) = = 17 %

Массовая доля углерода > 50 %, а массовая доля кислорода < 25 %, следовательно, пламя при горении фенола яркое и коптящее.

3. Массовые доли углерода и кислорода в молекуле пентанола составляют:

М_r (С₅Н₁₁ОН) = 88

w (С) = = 68 %; w (О) = = 18 %

Массовая доля углерода < 75 %, а массовая доля кислорода < 30 %, следовательно, пламя при горении пентанола будет ярким, но не коптящим.