การเผาไหม้และเปลวไฟที่มีสีต่างกัน การเผาไหม้และสีของเปลวไฟ

เมื่อเราปรุงอาหารในบ้าน เราใช้การเผาไหม้ก๊าซหุงต้ม สิ่งหนึ่งที่เราสามารถเห็นได้ในเปลวไฟที่เกิดจากการเผาไหม้ของก๊าซนี้คือ ปกติแล้วสีของมันคือสีน้ำเงินอ่อนมาก อย่างไรก็ตาม ในปฏิกิริยาการเผาไหม้ส่วนใหญ่ เช่น การจุดเทียน เปลวไฟจะเป็นสีเหลือง

แล้วเกิดคำถามว่า

"หากไฟทุกดวงเป็นผลจากปฏิกิริยาการเผาไหม้ ทำไมเปลวไฟถึงมีสีต่างกัน"

เพื่อทำความเข้าใจว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร เราต้องเข้าใจว่าปฏิกิริยาการเผาไหม้คืออะไร และมีสารอะไรบ้างในแต่ละปฏิกิริยาที่กล่าวถึง

ปฏิกิริยาการเผาไหม้เกิดขึ้นเมื่อเชื้อเพลิง (วัสดุที่สามารถออกซิไดซ์ได้) ถูกใช้โดยตัวออกซิไดเซอร์ (วัสดุที่เป็นก๊าซที่มีออกซิเจน) เพื่อสร้างพลังงานความร้อน (ความร้อน)

จุดสำคัญอีกประการหนึ่งที่เราจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับปฏิกิริยาการเผาไหม้คือสามารถเกิดขึ้นใน สมบูรณ์หรือไม่สมบูรณ์. หากมีออกซิเจนเพียงพอที่จะบริโภคเชื้อเพลิง ปฏิกิริยาจะสมบูรณ์และทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และน้ำ (H₂อ.) มิฉะนั้น การเผาไหม้จะบางส่วน ไม่สมบูรณ์ ทำให้เกิดคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และน้ำ หรือคาร์บอน (C) และน้ำ

ในทั้งสองกรณี เรากำลังวิเคราะห์ ตัวออกซิไดเซอร์คือออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศ อย่างไรก็ตาม เชื้อเพลิงมีความแตกต่างกัน ก๊าซหุงต้มเป็นก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) ซึ่งเป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอน (อัลเคน) ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงหลักเป็นบิวเทน (C

₄โฮ₁₀). ดังนั้นก๊าซหุงต้มจึงประกอบด้วยโมเลกุลของอัลเคนที่มีเพียง สามหรือสี่อะตอมของคาร์บอน, นั่นคือเหตุผลที่ต้องใช้ออกซิเจนเพียงเล็กน้อยในการเผาไหม้ให้สมบูรณ์. ปฏิกิริยานี้สามารถแสดงได้ดังนี้:

1C₄โฮ_10(ก.) + 13/2 ออน_2(ก.) → 4 CO_2(ก.) + 5 ชั่วโมง₂โอ_(ช), ∆H < 0

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

ในกรณีของเทียนไข พาราฟินเป็นเชื้อเพลิงสำหรับปฏิกิริยา และประกอบด้วยอัลเคนผสมกับอะตอมของคาร์บอน ช่วงจาก 20 ถึง 36. ด้วยเหตุนี้ ปฏิกิริยานี้ต้องใช้ออกซิเจนมากขึ้นจึงจะเกิดขึ้นได้เต็มที่. ดูตัวอย่าง:

1C₂₄โฮ_50(s) + 70/2 โอ_2(ก.) → 25 CO_2(ก.) + 25 ชั่วโมง₂โอ_(ช), ∆H < 0

ในอากาศมีออกซิเจนไม่เพียงพอที่จะทำการเผาไหม้ทั้งหมด ดังนั้นจึงเกิดขึ้นอย่างไม่สมบูรณ์ดังที่แสดงด้านล่าง:

1C₂₄โฮ_50(s) +49/2 โอ_2(ก.) → 24 CO_(ช) + 25 ชั่วโมง₂โอ_(ช), ∆H < 0
1C₂₄โฮ_50(s) +25/2 โอ_2(ก.) → 24C_(ส) + 25 ชั่วโมง₂โอ_(ช), ∆H < 0

ปฏิกิริยาที่ไม่สมบูรณ์จะผลิตพลังงานน้อยกว่าการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ สิ่งนี้อธิบายความแตกต่างระหว่างสีของเปลวไฟ เนื่องจากเปลวไฟสีเหลืองซึ่งเป็นลักษณะของการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์นั้นมีพลังงานต่ำกว่า เปลวไฟสีน้ำเงินเป็นลักษณะของการเผาไหม้ที่สมบูรณ์และมีพลังงานมากกว่า

นอกจากนี้ยังอธิบายการก่อตัวของเขม่าจากเปลวเทียน (ภาพด้านล่าง) ซึ่งเป็นคาร์บอนที่ถือว่าเป็นผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์

แต่ทำไมในเตา Bunsen เป็นไปได้ไหมที่จะได้เปลวไฟสีเหลืองและสีน้ำเงินเมื่อเชื้อเพลิงไม่เปลี่ยน?

ในกรณีของหัวเผา Bunsen ทำได้โดยการควบคุมทางเข้าของก๊าซและอากาศ หากปิดหน้าต่าง ทำให้มีอากาศเข้ามาเล็กน้อย เปลวไฟที่ได้รับจะเป็นสีเหลือง เพราะมันจะมีออกซิเจนเพียงเล็กน้อยในการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ หากการควบคุมส่วนผสมของก๊าซและอากาศเพียงพอ เราจะได้เปลวไฟสีน้ำเงิน

ดูคุณสมบัติของแต่ละรายการในตารางด้านล่าง:

โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

โฟกาซ่า, เจนนิเฟอร์ โรชา วาร์กัส "การเผาไหม้และเปลวไฟที่มีสีต่างกัน"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/combustao-chamas-cores-diferentes.htm. เข้าถึงเมื่อ 28 มิถุนายน 2021.