Põlemine

See artikkel räägib üldmõistest; GGG albumi kohta vaata artiklit Põlemine (album)

Põlemine on kiire oksüdatsioonireaktsioon, millega kaasnevad intensiivne soojuse eraldumine, reaktsiooni produktide temperatuuri järsk tõus ja harilikult ka valgusnähtused (leek). Enamasti on põlemisel tegemist sellise oksüdatsioonireaktsiooniga, milles toimub kiire ühinemine atmosfääri õhuhapnikuga.

Tavaliselt mõeldakse põlemise all kas kütuste põletamist või tulekahjusid. See on orgaanilist ainet sisaldava materjali lagunemine kuumuse poolt tekitatud pürolüüsi käigus samaaegse või järgneva oksüdatsiooniga. Tavaliselt õhuhapniku osalusel toimuva eksotermilise reaktsiooni põhiproduktideks on süsihappegaas ja veeaur, vähemal määral muid gaase ning süsi , tahm või tuhk. Protsessi vallandamiseks on enamasti vajalik süütamine. Põlemine ei saa toimuda tahke materjali või vedeliku kogu massis, kuna ei ole hapniku juurdepääsu ja seetõttu toimub põlemisprotsess valdavalt materjali pinnal. Süttimistemperatuurist kõrgemal toimub materjali lagunemine lenduvateks produktideks, millest moodustub leek, see on tsoon, milles lenduvad laguproduktid õhuhapniku osalusel oksüdeeruvad ning eraldub soojust. Põlemine võib toimuda leegiga (leegitsemine) või leegita (kas miilamine või hõõgumine).

Põlemine õhu osalusel ei ole täielik. Peale süsihappegaasi ja veeauru tekivad ka vingugaas, tahm, süsi ja õhu lämmastikust (78% õhust) osaliselt lämmastikoksiidid (NO_x) ning tuhk (mineraalne jääk).

Täieliku põlemise korral (vajalike tingimuste olemasolul) on orgaanilise aine põlemisproduktideks aine koostiselementide oksiidid. Lihtsaim näide on metaani põlemine:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + soojus

Keemiliselt on põlemisprotsess mitut tüüpi vabade radikaalide kaudu toimuv ahelreaktsioon, milles hapnik käitub oksüdeerijana ja redutseerub.

Erineva iseloomuga põlemisreaktsioonide näiteid:

keemias nimetatakse põlemiseks aine kiiret oksüdeerumist erinevates keskkondades, nagu puhas hapnik, fluor, kloor jm
mitmed kergelt oksüdeeruvad ained võivad õhuhapnikuga kokkupuutel iseeneslikult süttida, näiteks tseesium, rubiidium, valge fosfor, värskeltvalmistatud magneesiumi pulber jm. Siin on põlemisprotsessi tulemuseks metallioksiidide moodustumine.
plahvatuslik põlemine võib vallanduda sädemest, kergestisüttiva aine ja sobiva hulga õhuhapniku segus (kogu massis). Näiteks majapidamisgaasi ja õhu segu või (puidu)tolmu ja õhu segu ülikiire põlemine koos gaaside soojuspaisumisega
lõhkeainete plahvatusele on iseloomulik, et hargnevate ahelatega eksotermilises reaktsioonis toimub tahkest ainest ülikiire gaasiliste produktide teke kogu massis (mitmesuguste gaasiliste oksiidide teke sisemolekulaarse hapniku või segusse lisatud tugeva oksüdeerija osalusel), mis põhjustab tugevajõulise plahvatuse.

Lisaks kiirele põlemisele nimetatakse tihti põlemiseks ka aeglaselt kulgevaid orgaanilise aine oksüdatsioonireaktsioone (aeglane põlemine), mille korral eralduv soojus jõuab levida keskkonda, näiteks:

eluslooduses rakkude hingamine, toidu seedimine
orgaanilise materjali aeroobne lagunemine, raua roostetamine. Näiteks ammendatud freesturba väljadel on probleemiks jääkturba aeglane põlemine.
isesüttimine orgaanilist ainet sisaldavates puistangutes ja kuhjatistes, milles on piisavalt, kuid mitte liiga palju, õhku ja niiskust, saab alguse isesoojenemisest eksotermiliste protsesside (käärimine, oksüdatsioon) tagajärjel. Edasi temperatuuri tõus kiireneb kuni süttimiseni. Kuhjatise materjal on isolaatoriks, mis takistab massi jahtumist ja õhuhapniku vaba juurdepääsu.

Vaata ka

Kirjandus

Boriss Konarev 1987. "Keemiahuvilistele anorgaanilisest keemiast" (Tõlkinud E. Järv.) Kirjastus Valgus. Link ESTERis Peatükk 8. Kuidas toimub põlemine (lk 50) ja ajaloolistest arengutest/nägemustest põlemise selgitamisel (eespool)

Õppevideo

[1] Keemiaõpetaja Neeme Katti video süsivesinike põlemisest.