경험 3. 유기 화합물의 탄소 및 수소 검출(동영상)

실험 4. 유기물 내 할로겐 검출(FF Beilstein's test)

진행 상황을 경험하십시오

부스러기 형태의 파라핀 (최대 0.3g)과 1-2g의 산화 구리 (II)를 가스 배출구가있는 건조한 시험관에 넣습니다. 시험관의 내용물을 완전히 혼합하고 산화구리(II) 층(1g)으로 덮는다. 시험관 윗부분에 면 덩어리를 놓고 그 위에 약간 b / 인구리(II) 황산염. 튜브는 가스 배출 튜브가있는 마개로 닫히고 튜브쪽으로 약간 기울어 진 랙에 고정됩니다. 가스 출구 튜브의 자유 끝은 튜브가 액체의 표면에 거의 닿도록 석회수가 있는 테스트 튜브로 내려갑니다(나중에 액체에 직접 담글 수 있음).

먼저 시험관 전체를 예열한 다음 반응 혼합물이 있는 부분을 강하게 가열하고 알코올 램프를 구멍으로 서서히 이동시켜 가스를 변위시킵니다.

반응 혼합물에서 멀리 떨어진 시험관의 벽에 액적의 모양이 관찰되고 황산구리(II)에 파란색 영역이 형성됩니다. 방출된 가스로 인해 석회수가 흐려집니다. 워크북에 실험 후 관찰한 내용과 질문에 대한 답변을 기록합니다.

질문 및 작업:

1. 황산구리(II) 조각이 푸른색을 띄는 이유는 무엇입니까?
2. 흐린 석회수의 이유는 무엇이며 서있을 때 침전물이 나타나는 이유는 무엇입니까?
3. 반응식을 사용하여 일어나는 변화를 설명하십시오.

경험 4. 유기물에서 할로겐 검출

경험 4. 유기물의 할로겐 검출(F.F. Beilstein의 테스트, 1872)

F.F. Beilstein은 다음에서 사용됩니다. 유기화학구성에 할로겐 분자의 존재를 증명합니다. 구리선에 물질을 태우면 고온에서 휘발성 구리 할로겐화물(불화물 제외)이 형성되어 스피릿 램프의 불꽃이 녹색으로 변합니다.

장비 및 시약:정신 램프, 성냥; 유기물할로겐 함유(사염화탄소, PVC 조각), 구리선, 한쪽 끝은 감겨 있고 다른 쪽 끝은 코르크(홀더)에 끼워져 있습니다.

진행 상황을 경험하십시오

끝에 고리가 있는 구리선을 스피릿 램프의 불꽃에 넣고 붉게 뜨거워질 때까지 가열합니다. 전선에 불을 붙일 때 스피릿 램프의 불꽃이 타지 않도록 하십시오.

검게 변한 전선을 식힌 후 시험액에 잠시 고리를 내리고 액체에 적신 전선을 불꽃의 하부에 대고 가장 뜨거운 주령등 불꽃의 상부로 옮긴다. 불꽃의 색 변화를 관찰하십시오.

시험물질이 고형이면 열선의 끝부분을 그 안에 잠시 담갔다가 물질이 들어있는 선을 알코올 램프의 불꽃 속에 집어넣는다. 워크북에 실험 후 관찰한 내용과 질문에 대한 답변을 기록합니다.

질문 및 작업:

1. 전선이 공기 중에서 검게 변하는 이유는 무엇입니까?
2. 미량의 브로모에탄, 클로로포름, PVC, 불소수지 등의 구리선을 가했을 때 알코올 램프 불꽃의 색은 어떻게 변하는가?
3. 염화나트륨은 할로겐을 함유한 유기물과 구별할 수 있습니까?

결정질 황산구리(II)는 사용 직전에 소성하는 것이 좋습니다. 황산구리(II)를 도자기 컵에 붓고 알코올 램프의 불꽃으로 점화하면서 내용물을 주기적으로 저어 과열을 방지합니다. 색상이 변하면 하소가 중단됩니다. 소성 전과 후 황산염의 색을 비교한다.

일반 정보굽기에 대해

연소 과정의 본질

인류가 존재의 새벽에 알게 된 최초의 화학 현상 중 하나는 연소였습니다. 처음에는 요리와 난방에 사용되었으며 수천 년 후에야 사람들이 에너지를 변환하는 데 사용하는 법을 배웠습니다. 화학 반응기계, 전기 및 기타 유형의 에너지로 변환합니다.

연소는 많은 양의 열과 빛을 방출하는 화학적 산화 반응입니다. 용광로, 내연 기관, 화재 시 연소 과정이 항상 관찰되며, 이 과정에서 가연성 물질과 공기 중의 산소... 이들 사이에 복합 반응이 일어나 열이 방출되고 반응 생성물이 가열되어 빛납니다. 이것이 석유 제품, 목재, 이탄 및 기타 많은 물질이 타는 방식입니다.

그러나 연소 과정은 가연성 물질을 대기 산소와 결합하는 반응뿐만 아니라 상당한 열 방출과 관련된 기타 화학 반응을 동반할 수 있습니다. 수소, 인, 아세틸렌 및 기타 물질은 예를 들어 염소에서 연소됩니다. 구리 - 유황 증기, 마그네슘 - 이산화탄소. 압축된 아세틸렌, 염화질소 및 기타 여러 물질이 폭발할 수 있습니다. 폭발 과정에서 열 방출과 화염 형성으로 물질 분해가 발생합니다. 따라서 연소 과정은 물질을 결합하고 분해하는 반응의 결과입니다.

연소에 유리한 조건

연소가 발생하려면 가연성 매체(가연성 물질 + 산화제)의 존재 및 발화원과 같은 특정 조건이 필요합니다. 공기와 가연성 물질은 연소할 수 있는 시스템을 구성하며 온도 조건은 이 시스템의 점화 및 연소 가능성을 결정합니다.

아시다시피 자연의 주요 가연성 요소는 탄소와 수소입니다. 그들은 거의 모든 고체, 액체 및 기체 물질, 예를 들어 나무, 화석 석탄, 이탄, 면화, 직물, 종이 등에서 발견됩니다.

대부분의 가연성 물질의 점화 및 연소는 기체 또는 증기 상태에서 발생합니다. 고체 및 액체 가연성 물질의 증기 및 가스 형성은 가열의 결과로 발생합니다. 황, 스테아린, 인, 일부 플라스틱과 같은 가연성 고체는 가열되면 녹고 증발합니다. 목재, 이탄, 석탄은 가열되면 증기, 가스 및 고체 잔류물인 석탄의 형성으로 분해됩니다.

나무의 예를 사용하여 이 과정을 더 자세히 살펴보겠습니다. 110 ° C로 가열하면 목재가 마르고 수지가 약간 증발합니다. 약한 분해는 130 ° C에서 시작됩니다. 150 ° C 이상에서 더 눈에 띄는 목재 분해 (색상 변화)가 발생합니다. 150-200 ° C에서 형성되는 분해 생성물은 주로 물과 이산화탄소이므로 타지 않습니다.

200 ° C 이상의 온도에서는 목재의 주성분인 섬유질이 분해되기 시작합니다. 이러한 온도에서 생성된 가스는 상당한 양의 일산화탄소, 수소, 탄화수소 및 기타 유기 물질의 증기를 포함하기 때문에 가연성입니다. 공기 중 이러한 제품의 농도가 충분해지면 특정 조건에서 발화됩니다.

모든 가연성 액체는 증발할 수 있으며 연소는 기체 상태에서 발생합니다. 따라서 액체의 연소 또는 발화에 대해 말할 때 이는 증기의 연소 또는 발화를 의미합니다.

모든 물질의 연소는 점화로 시작됩니다. 대부분의 가연성 물질의 발화 순간은 화염의 출현이 특징이며, 화염과 함께 타지 않는 물질의 경우 글로우(공격)의 출현이 특징입니다.

물질의 자연 발화 온도보다 높은 온도를 갖는 소스의 작용으로 발생하는 연소의 초기 요소를 점화라고 합니다.

일부 물질은 외부 열원의 영향 없이 열을 생성하고 자체 발열할 수 있습니다. 연소로 끝나는 자체 가열 과정을 일반적으로 자연 연소라고 합니다.

자연 연소는 가열되었을 때뿐만 아니라 화학, 미생물 및 물리 화학적 과정의 영향으로 실온에서도 발화하는 물질의 능력입니다.

가연성 물질이 발화원을 가져오지 않고 발화하기 위해 가열되어야 하는 온도를 자연 발화 온도라고 합니다.

물질의 자기발화 과정은 다음과 같다. 가솔린 증기와 공기의 혼합물과 같은 가연성 물질이 가열되면 혼합물에서 느린 산화 반응이 일어나기 시작하는 온도에 도달할 수 있습니다. 산화 반응은 열 방출을 동반하고 혼합물은 가열된 온도 이상으로 가열되기 시작합니다.

그러나 열의 방출 및 혼합물의 온도 증가와 함께 열은 반응 혼합물로부터 다음 온도로 전달됩니다. 환경... 낮은 산화율에서 열 전달량은 항상 열 방출을 초과하므로 혼합물의 온도는 일정 증가 후에 감소하기 시작하고 자기 점화가 발생하지 않습니다. 혼합물이 외부에서 더 높은 온도로 가열되면 반응 속도가 증가함에 따라 단위 시간당 방출되는 열량이 증가합니다.

특정 온도에 도달하면 열 방출이 열 전달을 초과하기 시작하고 반응은 강렬한 가속 조건을 얻습니다. 이 순간 물질의 자기 발화가 발생합니다. 가연성 물질의 자연 발화 온도는 다릅니다.

위에서 논의한 자기 발화 과정은 모든 가연성 물질에 고유한 특징적인 현상입니다. 집계 상태그들은 아니었다. 그러나 기술 및 일상 생활에서 물질의 연소는 화염, 스파크 또는 백열 물체에 노출되어 발생합니다.

이러한 발화원의 온도는 항상 가연성 물질의 자가 발화 온도보다 높기 때문에 연소가 매우 빠르게 발생합니다. 자연 발화할 수 있는 물질은 세 그룹으로 나뉩니다. 첫 번째는 공기와 접촉할 때 자연 발화할 수 있는 물질을 포함하고 두 번째는 약하게 가열된 물체를 포함합니다. 세 번째 그룹에는 물과 접촉하면 자발적으로 발화하는 물질이 포함됩니다.

예를 들어, 식물성 제품, 목탄, 황산 제1철, 갈탄, 지방 및 오일은 자연 발화되기 쉽고, 화학 물질및 혼합물.

식물 제품에서 건초, 짚, 클로버, 잎, 맥아, 홉은 자연 연소되기 쉽습니다. 자연 발화에 특히 취약한 것은 식물 세포의 중요한 활동이 계속되는 건조되지 않은 식물 제품입니다.

박테리아 이론에 따르면, 수분의 존재와 식물 세포의 생명 활동으로 인한 온도 상승은 식물 제품에 존재하는 미생물의 증식을 촉진합니다. 식물 제품의 열전도율이 낮기 때문에 방출된 열이 점차 축적되어 온도가 상승합니다.

고온에서는 미생물이 죽어 다공질탄으로 변하는데, 이는 강한 산화에 의해 가열되는 성질을 가지고 있어 미생물 다음으로 열 방출원이다. 식물 제품의 온도는 300 ° C까지 상승하고 자발적으로 발화합니다.

목재, 갈탄 및 역청탄, 이탄도 대기 중 산소와의 강렬한 산화로 인해 자발적으로 발화됩니다.

식물성 및 동물성 지방은 분쇄되거나 섬유질 물질(헝겊, 로프, 토우, 매트, 양모, 톱밥, 그을음 등)에 적용하면 자발적으로 발화할 수 있습니다.

부숴지거나 섬유질의 물질이 기름에 젖으면 표면에 퍼지고 공기와 접촉하여 산화되기 시작합니다. 오일의 산화와 동시에 중합 과정이 발생합니다(여러 분자를 하나로 결합). 첫 번째 및 두 번째 프로세스 모두 상당한 열 방출을 동반합니다. 발생된 열이 발산되지 않으면 유성 물질의 온도가 상승하여 자연 발화 온도에 도달할 수 있습니다.

일부 화학 물질은 공기에 노출되면 자연 발화할 수 있습니다. 여기에는 인(백색, 노란색), 인 수소, 아연 먼지, 알루미늄 분말, 금속: 루비듐, 세슘 등이 포함됩니다. 이러한 모든 물질은 열 방출과 함께 공기 중에서 산화될 수 있으므로 반응이 자발적으로 가속화됩니다. 연소.

칼륨, 나트륨, 루비듐, 세슘, 칼슘 카바이드, 알칼리 및 알칼리 토류 금속의 탄화물은 물과 격렬하게 결합하고, 상호 작용할 때 가연성 가스를 방출하며, 반응열로 인해 가열되면 자발적으로 발화합니다.

압축산소, 염소, 브롬, 불소, 질산, 과산화 나트륨 및 바륨, 과망간산 칼륨, 초석 등을 유기 물질과 함께 사용하면 이러한 혼합물의 자연 연소 과정이 발생합니다.

물질 및 물질의 화재 위험은 발화 능력뿐만 아니라 연소 과정 자체의 강도 및 연소에 수반되는 현상(연기, 독성 증기 형성 등)과 같은 기타 요인에 의해 결정됩니다. , 이 프로세스를 중지할 가능성. 화재 위험의 일반적인 지표는 가연성입니다.

이 지표에 따르면 모든 물질과 재료는 일반적으로 불연성, 난연성, 가연성의 세 그룹으로 나뉩니다.

불연성 물질 및 공기 중에서 연소할 수 없는 물질(약 21% 산소)이 고려됩니다. 여기에는 강철, 벽돌, 화강암 등이 포함됩니다. 그러나 불연성 물질을 화재에 안전한 것으로 분류하는 것은 실수입니다. 강력한 산화제(질소 및 황산, 브롬, 과산화수소, 과망간산염 등); 가열 시 가연성 가스를 방출하는 물질, 물과 반응할 때 물과 반응하여 많은 양의 열을 발생시키는 물질, 예를 들어 생석회.

불연성 - 이들은 점화원에서 공기 중에서 탈 수 있지만 제거 후에는 독립적으로 탈 수 없는 물질 및 물질입니다.

가연성 - 자발적으로 발화하고, 점화원에서 발화하고, 제거 후 화상을 입을 수 있는 물질 및 물질입니다.

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§ 1. 연소에 관한 일반 정보

연소가연성 물질과 산화제 사이의 상호 작용의 복잡한 물리 화학적 과정으로 열 방출과 빛 방출이 수반됩니다.

연소 과정에서 일반적인 산화제는 공기 중의 산소 가스입니다. 연소의 발생과 과정을 위해서는 가연성 물질, 산소(공기) 및 점화원이 있어야 합니다. 가연성 물질과 산소는 반응성 물질이며, 가연성 시스템.

이 시스템의 발화원 원인 연소 반응.그러나 일부 물질의 연소는 산소 없이 발생할 수 있습니다. 염소, 브롬 및 일부 복합 물질: 질산, 베르톨레염, 과산화나트륨.

가연성 시스템은 화학적으로 균질하거나 이질적일 수 있습니다.

에게 화학적으로 균질한가연성 물질과 공기가 균일하게 혼합된 시스템을 말합니다. 예를 들어, 가연성 가스, 증기 또는 먼지와 공기의 혼합물.

균일한 가연성 시스템의 연소 속도는 화학 반응 속도에 의해 결정됩니다. 고온에서 중요할 수 있습니다. 이와 관련하여 이러한 균일 가연성 시스템의 연소는 폭발 또는 폭발이며 운동 연소.

에게 화학적으로 이질적인가연성 시스템에는 가연성 물질과 공기가 서로 혼합되지 않고 계면이 있는 시스템이 포함됩니다.

화학적으로 불균일한 가연성 시스템이 연소될 때 연소 생성물을 통해 가연성 물질로 지속적으로 확산(침투)하는 공기 산소가 반응을 시작합니다. 이러한 연소를 확산.속도는 주로 가연성 물질로의 산화제의 확산에 의해 결정됩니다.

연소에 필요한 공기량은 계산에 의해 결정할 수 있습니다.

연소 제품가연성 물질과 산소가 결합하여 형성된 기체, 액체 및 고체 물질이라고 합니다. 그들의 구성은 가연성 물질의 구성과 연소 조건에 따라 다릅니다. 기계 제작 기업의 화재에서 목재, 직물, 용제, 페인트 및 바니시, 고무 등 유기 물질이 가장 자주 연소됩니다. 주로 탄소, 수소, 산소 및 질소로 구성됩니다. 연소시 고온에서 기체 상태인 CO 2, CO, H 2 O, N 2와 같은 연소 생성물이 형성됩니다.

유기물의 불완전 연소의 경우 연소 생성물에는 고체 그을음 입자(탄소)가 포함됩니다.

연소 생성물과 공기의 혼합물에 부유하는 가장 작은 고체 입자로 구성된 분산 시스템을 연기.

특정 농도의 완전 연소 및 불완전 연소 제품은 인명에 위험을 초래합니다. 따라서 8-10 %에 해당하는 CO 2 농도는 빠른 의식 상실과 사망을 유발합니다. 0.4% 일산화탄소가 포함된 공기를 흡입하면 치명적일 수도 있습니다. 한편, 가스 교환 비율이 낮은 방(지하실, 건조기, 창고)의 화재에서는 연기의 일산화탄소 농도가 표시된 농도보다 훨씬 높을 수 있습니다.

호흡에 유해한 물질은 플라스틱의 연소 생성물에서 발견됩니다. 따라서 리놀륨이 타면 황화수소와 이산화황이 형성되고 폴리 우레탄 폼이 타면 시안화 수소와 톨루엔 디이소시아네이트, 비닐 플라스틱이 타면 염화수소와 일산화탄소, 나일론이 타면 시안화수소가 형성됩니다.

불완전 연소 제품은 연기 농도가 충분해지면 연소될 수 있습니다. 공기와 섞이면 폭발성 혼합물을 형성합니다. 연기가 나는 폐쇄된 방에서 화재를 진압할 때 이 점을 고려해야 합니다. 그러한 방이 열리면 폭발할 수 있습니다.

연소 과정에서 열은 연소 생성물의 형성과 동시에 방출됩니다. 연소 생성물 및 방출되는 열의 양을 계산할 수 있습니다.

연소 제품 연소 중에 가연성 물질과 산소가 결합하여 형성된 기체, 액체 및 고체 물질이라고 합니다. 그들의 구성은 연소 물질의 구성과 연소 조건에 따라 다릅니다. 화재 조건에서 주로 탄소, 수소, 산소 및 질소로 구성된 유기 물질(목재, 직물, 가솔린, 등유, 고무 등)이 가장 자주 연소됩니다. 충분한 양의 공기와 고온에서 연소하면 CO 2, H 2 O, N 2와 같은 완전 연소 생성물이 형성됩니다. 불충분 한 양의 공기 또는 저온에서 연소하면 완전 연소 생성물 외에도 불완전 연소 생성물이 형성됩니다 : CO, C (그을음).

연소 생성물은 젖은 구성을 계산할 때 수증기 함량을 고려하는 경우 마른 수증기 함량이 계산식에 포함되지 않은 경우.

드물게 화재 중에 황, 인, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 알루미늄, 티타늄, 마그네슘 등과 같은 무기 물질이 연소됩니다. 대부분의 경우 연소 생성물은 고체입니다(예: Р 2 О 5, Na 2 O 2, CaO, MgO. 그들은 분산 된 상태로 형성되어 짙은 연기의 형태로 공중으로 상승합니다. 알루미늄, 티타늄 및 기타 금속의 연소 생성물은 연소 중에 용융 상태입니다.

연기는 연소 생성물과 공기의 혼합물에 부유하는 가장 작은 고체 입자로 구성된 분산 시스템입니다. 연기 입자의 직경은 1~0.01미크론입니다. 단위 질량(kg) 연소 시 발생하는 연기의 양

또는 이론적으로 필요한 공기 부피(L = 1)에서 가연성 물질의 부피(m 3)가 표에 나와 있습니다. 1.2.

표 1.2

가연성 물질을 태울 때의 연기량

이름 가연성 물질	연기량, m 3 / kg	이름 가연성 가스	연기량, m 3 / m 3
		아세틸렌
목재(소나무)( 여 = 20 %)
		천연 가스

유기 물질의 연소 중 화재로 형성되는 연기의 구성에는 완전 연소 및 불완전 연소 생성물 외에도 가연성 물질의 열 산화 분해 생성물이 있습니다. 그들은 공기 또는 산소를 포함하는 연기의 환경에서 불연성 가연성 물질을 가열할 때 형성됩니다. 이것은 일반적으로 화염 앞에서 또는 가열된 연소 생성물이 있는 방의 상부에서 발생합니다.

열 산화 분해 생성물의 구성은 가연성 물질의 특성, 온도 및 산화제와의 접촉 조건에 따라 다릅니다. 따라서 연구에 따르면 분자에 수산기를 포함하는 가연성 물질의 열 산화 분해 중에 물이 항상 형성됩니다. 가연성 물질의 구성에 탄소, 수소 및 산소가 포함된 경우 열 산화 분해 생성물은 대부분 탄화수소, 알코올, 알데히드, 케톤 및 유기산입니다. 가연성 물질의 구성에 나열된 요소 외에도 염소 또는 질소가 있으면 연기에는 염화수소 및 시안화물, 질소 산화물 및 기타 화합물도 포함됩니다. 따라서 나일론을 태울 때 연기에 시안화수소가 포함되어 있고 리놀륨 "Relin"을 태울 때 - 황화수소, 이산화황, 유기 유리를 태울 때 - 질소 산화물. 대부분의 경우 불완전 연소 및 열 산화 분해 생성물은 독성 물질이므로 구내 소화는 산소 절연 가스 마스크에서만 수행됩니다.

이론적으로 필요한 공기량으로 완전 연소 생성물의 부피를 계산하는 공식의 형태는 가연성 물질의 구성에 따라 다릅니다.

가연성 물질은 개별 화합물입니다.이 경우 연소 반응식에 기초하여 계산한다. 정상 조건에서 가연성 물질의 단위 질량(kg)의 습식 연소 생성물의 부피는 다음 식에 의해 계산됩니다.

어디에서 습식 연소 생성물의 부피는 m 3 / kg입니까? ,,, 연소 반응식에서 이산화탄소, 수증기, 질소 및 가연성 물질의 킬로몰 수입니다. 미디엄- 가연성 물질의 질량, 분자량과 수치적으로 동일한 kg.

예 1.2. 정상 조건에서 아세톤 1kg의 건식 연소 생성물의 부피를 결정하십시오. 우리는 공기 중 아세톤의 연소에 대한 반응식을 작성합니다.

건조 아세톤 연소 생성물의 부피 결정

가연성 물질 (가스)의 습식 연소 생성물 1m 3의 부피는 다음 공식으로 계산할 수 있습니다

, (1.10)

가연성 가스의 습식 연소 생성물 1 m 3의 부피, m 3 / m 3; ,,, 이산화탄소, 수증기, 질소 및 가연성 물질(가스)의 몰수입니다.

가연성 물질은 화합물의 복잡한 혼합물입니다.복합 가연성 물질의 원소 조성을 알면 물질 1kg의 조성과 연소 생성물의 양은 개별 원소의 연소 반응 방정식으로 결정할 수 있습니다. 이를 위해 탄소, 수소, 황의 연소 반응에 대한 방정식이 작성되고 가연성 물질 1kg당 연소 생성물의 양이 결정됩니다. 연소 반응 방정식은 다음과 같은 형식을 갖습니다.

C + O 2 + 3.76N 2 = CO 2 + 3.76N 2.

1kg의 탄소를 태울 때 22.4 / 12 = 1.86m 3 CO 2 및 22.4 × 3.76 / 12 = 7.0m 3 N 2가 얻어진다.

1kg의 황과 수소의 연소 생성물의 부피(m3)도 비슷한 방식으로 결정됩니다. 얻은 데이터는 다음과 같습니다.

탄소 .... ....
수소 .. . . . . . . . .
유황 ...........

탄소, 수소, 황이 연소되면 공기에서 산소가 나옵니다. 그러나 가연성 물질의 구성에는 연소에 참여하는 산소가 포함될 수 있습니다. 이 경우, 그에 따라 물질의 연소를 위해 더 적은 공기가 소비됩니다.

가연성 물질은 연소 중에 연소 생성물로 전달되는 질소와 수분을 포함할 수 있습니다. 그것들을 설명하려면 정상적인 조건에서 1kg의 질소와 수증기의 양을 알아야합니다.

질소 1kg의 부피는 0.8m3이고 수증기의 부피는 1.24m3입니다. 0 ° C 및 101,325 Pa의 압력에서 공기에는 3.76 × 22.4 / 32 = 2.63m3의 질소가 산소 1kg당 있습니다.

주어진 데이터를 기반으로 가연성 물질 1kg의 연소 생성물의 조성과 부피가 결정됩니다.

예 1.3. 75.8% C, 3.8% H, 2.8% O, 1.1%로 구성된 석탄 1kg의 습식 연소 생성물의 부피와 조성을 결정합니다.N, 2,5 % NS, 여 = 3,8 %, NS=11,0 %.

연소 생성물의 부피는 다음과 같습니다. m 3 (표 1.3).

석탄 연소 생성물의 양

연소 생성물 구성
탄소	1,86 × 0,758 = 1,4

수소		11,2 × 0,038 = 0,425
황
가연성 질소
가연물의 수분		1,24 × 0,03 = 0,037
합집합

테이블의 연속. 1.3

연소 생성물 구성	N 2
탄소	7 × 0,758 = 5,306
수소	21 × 0,038 = 0,798
황	2,63 × 0,025 = 0,658	0,7 × 0,025 = 0,017
가연성 질소	0,8 × 0,011 = 0,0088
가연물의 수분
합집합	6,7708 - 0,0736 = 6,6972

총 질소 부피에서 석탄 조성의 산소에 기인하는 질소 부피를 뺍니다 0.028× 2.63 = 0.0736m3. 테이블의 합계입니다. 1.3은 석탄 연소 생성물의 구성을 나타냅니다. 석탄 1kg의 습식 연소 생성물의 부피는 다음과 같습니다.

= 1.4 + 0.462 + 6.6972 + 0.017 = 8.576m 3 / kg.

가연성 물질은 가스 혼합물입니다.가스 혼합물에 대한 연소 생성물의 양과 조성은 혼합물을 구성하는 성분의 연소 반응 방정식에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 메탄 연소는 다음 방정식에 따라 진행됩니다.

CH 4 + 2O 2 + 2 × 3.76N 2 = CO 2 + 2H 2 O + 7.52N 2.

이 방정식에 따르면 1m3의 메탄을 연소하면 1m3의 이산화탄소, 2m3의 수증기 및 7.52m3의 질소가 생성됩니다. 다양한 가스 1m3의 연소 생성물의 부피(m3)는 비슷한 방식으로 결정됩니다.

수소 ...........................
일산화탄소 ……….
황화수소 ………….
메탄 ...........
아세틸렌 ...........
에틸렌 ...........................

주어진 수치를 기반으로 가스 혼합물의 연소 생성물의 조성과 양이 결정됩니다.

다양한 건물의 화재로 인한 연소 생성물의 분석은 항상 상당한 양의 산소를 함유하고 있음을 보여줍니다. 닫힌 창문과 문이 열린 방에서 화재가 발생하면 연료가 있는 상태에서 화재가 실내의 연소 생성물과 공기 혼합물의 산소 함량이 14-16%(vol.)로 떨어질 때까지 계속될 수 있습니다. 결과적으로 밀폐된 방의 화재 시 연소 생성물의 산소 함량은 21~14%(vol.) 범위에 있을 수 있습니다. 열린 개구부(지하실, 다락방)가 있는 방의 화재 중 연소 생성물의 구성은 그 안의 산소 함량이 14%(vol.) 미만일 수 있음을 보여줍니다.

지하실에서 .......
다락방에서 .....

예 1.4. 분석에서 취한 연기에 19%(vol.) O 2 가 포함된 경우 실내 화재 시 초과 공기 비율을 결정합니다. 초과 공기 계수는 공식 (1.8)을 사용하여 구합니다.

.

연소 생성물 문제를 연구한 후 독립적인 문제를 해결하십시오.

작업 1.3. 10.5% CO 2, 28% CO, 0.3% CH 4, 2.7% H 2 및 58.5% N 2로 구성된 1m 3의 고로 가스의 습식 연소 생성물의 부피를 결정하십시오.

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답변: V n.c= 1.604m 3 / m3.

목재의 연소는 구성 부분이 이산화탄소 CO 2 와 물 H 2 O로 산화되는 것입니다.

이 과정을 수행하려면 충분한 양의 산화제(산소)가 필요하고 목재를 특정 온도로 가열해야 합니다.

산소가 없는 상태에서 가열하면 목재가 열분해(열분해)되어 석탄, 가스, 물 및 휘발성 유기 물질이 생성됩니다.

G.F. Knorre와 다른 과학자들이 개발한 이론에 따르면 나무의 연소는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

가열이 시작되면 수분이 목재에서 증발합니다. 결과적으로 구성 부품의 열분해가 발생합니다. 목재를 구성하는 부분은 대부분 산화되어 낮은 온도에서 분해됩니다. 휘발성 물질의 형성은 300 °에서 최대 (약 160 ° 및 마른 목재에서 최대 85 중량% 시작)에 도달합니다.

복잡한 산화 및 환원 과정의 결과로 목재의 1차 분해 생성물은 기체 상태로 전달되어 산소 분자와 쉽게 혼합되어 특정 조건(과잉 산소, 충분히 높은 온도)에서 가연성인 가연성 혼합물을 형성할 수 있습니다. ). 품질 상태에 따라 목재는 250-350 °에서 발화합니다.

가스화 제품은 화염의 바깥 쪽 가장자리에서 연소되고 화염 내부에서는 목재 열분해의 휘발성 제품이 가스 상태로 전환됩니다.

불꽃의 빛은 과량의 산소와 함께 외부 가장자리에서 CO 2로 연소되는 백열 탄소 입자에 의해 발생합니다. 반대로 산소가 부족하면 상대적으로 온도가 낮을 ​​때 불꽃이 붉은색을 띠게 되며, 미연탄소 입자로 인해 상당한 양의 그을음이 방출된다.

더 많은 산소가 공급될수록 온도가 높을수록 화염이 더 크고 더 밝아집니다.

화염의 모양은 또한 목재의 구성과 주로 탄화수소와 수지의 함량에 따라 달라집니다. 모든 수지의 대부분은 소나무와 자작나무에서 발견되며, 타면 두껍고 밝은 불꽃을 형성합니다. 아스펜 화염은 일산화탄소가 많고 탄화수소가 적은 휘발성 물질로 작고 투명하며 푸르스름한 색조를 띠고 있습니다. 수지가 적은 불타는 알더는 또한 더 짧고 투명한 불꽃을 생성합니다.

흡연 연기가 형성되는 동안 톱밥의 열분해 순서는 일반적으로 다음 단계로 나타낼 수 있습니다.

첫 번째 단계에서 증기와 가스의 뜨거운 혼합물의 영향으로 톱밥의 또 다른 "신선한"입자 및 열복사인접한 연소 입자는 150-160 °까지 따뜻합니다. 이 기간 동안 수분은 주로 증발하며 입자 부피의 눈에 띄는 감소는 관찰되지 않습니다.

후속 단계에서 입자의 온도도 상승하여 목재 입자의 유기 덩어리가 열분해되고 열 방출과 함께 가스화된 열분해 생성물의 일부가 점화됩니다. 휘발성 물질 중 일부는 연소되지 않은 탄소(그을음)와 함께 대류에 의해 위로 운반되어 연기를 형성합니다. 목재 분해 및 휘발성 화합물 방출이 끝나면 입자 크기가 눈에 띄게 줄어 듭니다.

톱밥의 열분해 중에 형성된 석탄(고체 탄소)은 일부 휘발성 화합물의 산화 중에 방출되는 열에 의해 가열되고 이산화탄소 및 산소와 반응하기 시작합니다.

C + CO 2 → 2CO

2CO + O 2 → 2CO 2

이것은 작고 반투명한 푸르스름한 일산화탄소 불꽃을 생성합니다.

입자 부피는 계속 줄어들고 있습니다. ~에 최종 단계재가 형성됩니다. 방출 된 열의 영향으로 다음 "신선한"톱밥 입자가 예열되기 시작합니다.

장작, 칩 또는 톱밥 더미 형태의 목재 연소 메커니즘과 화학은 동일합니다. 장작이나 톱밥을 사용할 때 유기화합물이 산소로 산화되는 등 실제 연소과정의 양적, 질적 측면에서 차이가 있다.

여기에서 우리는 소위 완전 및 불완전 연소의 개념에 직면해 있습니다. 완전 연소에서는 휘발성, 증기 및 기체 물질이 이산화탄소와 수증기로 완전히 산화(또는 연소)됩니다.

완전 연소의 예는 연기 연기의 구성 요소 중 하나인 메틸 알코올 CH 3 OH의 산화 반응입니다.

CH 3 OH + O 2 → CO 2 + 2H 2 O

목재의 열분해로 인한 반응, 산화 및 기타 유기 화합물도 유사하게 진행될 수 있습니다.

완전 연소의 결과로 이산화탄소와 수증기로 구성된 증기 - 가스 혼합물이 형성되며 흡연 성분이 포함되어 있지 않으며 흡연에 가치가 없습니다.

훈제 생산에 적합한 연기를 얻으려면 목재의 불완전 연소를 위한 조건을 만들어야 합니다. 이를 위해 예를 들어 축축한 톱밥 층이 목재 위에 놓이므로 연소 영역과 강도가 크게 감소합니다. 불완전 연소의 경우 휘발성 유기 물질은 부분적으로만 산화되고 연기는 흡연 성분으로 포화됩니다.

목재 열분해 제품의 산화 깊이는 산소의 양, 연소 온도 및 연소 구역에서 휘발성 물질 제거 속도에 따라 달라집니다.

산소가 부족하면 메틸 알코올과 같은 휘발성 물질의 산화가 다음 반응에 따라 진행됩니다.

2СН 3 ОН + O 2 → 2C + 4H 2 O

화염 영역을 떠나는 연소되지 않은 탄소 입자는 빠르게 냉각되어 완전히 산화되지 않은 다른 목재 분해 생성물과 함께 연기를 형성합니다. 그들 중 일부는 그을음 (그을음)의 형태로 흡연실의 벽에 정착합니다. 흡연실의 단열이 충분하지 않은 경우 연기의 응축된 증기 휘발성 물질(타르, 타르)도 벽에 침전됩니다.

가연성 물질의 더 깊고 불완전한 산화로 일산화탄소가 형성됩니다.

CH 3 OH + O 2 → CO + 2H 2 O

따라서 산소의 양은 영향을 미치는 가장 중요한 요인 중 하나입니다. 화학적 구성 요소연기, 특히 메틸 알코올, 포름알데히드 및 ​​포름산의 함량을 변경합니다. 따라서 연소 구역에 대한 제한된 공기 접근으로 포름산 알데히드가 메틸 알코올에서 형성됩니다.

CH 3 OH + O 2 → CH 2 O + 4H 2 O

더 많은 양의 공기가 공급되고 결과적으로 산소가 공급되면 생성된 포름알데히드가 다음과 같이 포름산으로 산화됩니다.

2СН 2 О + O 2 → 2CHOOH

과량의 공기로 포름산은 이산화탄소와 물로 완전히 산화됩니다.

2CHOOH + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

다른 열분해 제품을 태울 때 산화 상태에 따라 연기의 구성에 영향을 미치는 유기 물질이 유사하게 형성됩니다.

연소 온도는 또한 연소층에 들어가는 산소의 양에 따라 달라집니다. 정상적인 조건에서 통나무 형태의 나무는 화염 없이는 타지 않으므로 열이 없으면 타지 않습니다. 이 경우 목재의 유기 덩어리에서 형성된 훨씬 많은 양의 물질이 톱밥의 연소(그을림)보다 산화됩니다. 따라서 장작을 태울 때 휘발성 물질의 상당 부분은 훈제에 사용되지 않으며 연기에서 나오는 연기는 톱밥의 느린 연소에서 얻은 연기보다 조성이 열등합니다. 타는 나무에 젖은 톱밥을 채우면 연기의 양이 늘어나지만 이 경우에도 나무는 비경제적으로 소모된다.

톱밥의 자연 연소(그을음)의 온도 체계는 목재 연소에 ​​비해 훨씬 온화합니다. 휘발성 물질이 방출된 후 남은 석탄을 태울 때 작은 불꽃이 형성됩니다. 결과 열은 연소 층의 증기와 가스에 의해 공기가 강제로 배출되기 때문에 산소의 접근 없이 열분해를 겪는 톱밥의 인접한 층을 가열하는 데 주로 소비됩니다.

연소가 느립니다. 열분해 생성물의 상당 부분은 화염에서 산화되지 않으므로 상대적으로 많은 휘발성 물질이 대류 흐름에 의해 제거됩니다.

톱밥의 불완전 연소의 예는 강제되지 않은 낮은 공기 공급으로의 연소입니다. 이 경우에만 최하층톱밥. 뜨거운 가스와 증기는 공기를 대체하고 톱밥의 상층을 가열하여 목재를 건식 증류하여 석탄, 가스, 물 및 유기 화합물을 형성합니다. 위에서 신선한 톱밥이 균일하게 공급되면 상부 층의 건식 증류 결과 형성된 석탄의 하부 층만 연소됩니다. 이것은 휘발성 유기 화합물로 더 포화된 연기를 생성합니다.

훈제 성분이 풍부한 연기를 얻는 가장 좋은 방법은 가스, 귀머거리 증기 또는 전기로 훈제 매체를 가열하여 톱밥에서 작동하는 연기 발생기 및 마찰 연기 발생기에서 연기를 형성하는 것입니다. 이 경우 낮은 연기 형성 온도와 목재의 1차 분해 생성물의 약간의 산화로 인해 휘발성 유기 화합물 함량이 높은 연기가 발생합니다.

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