Degimo reakcija vyksta, kai reaguoja kuras ir oksidatorius arba oksidantas, išskirdami energiją šilumos, o kartais ir šviesos pavidalu. Labiausiai žinomi šio tipo procesai apima organinių medžiagų, kurių sudėtyje yra anglies ir vandenilio, deginimą, kurie jungiasi su ore esančiu deguonimi ir sudaro anglies dioksidą ir vandenį. Čia kuras yra kažkas panašaus į medieną, benziną ar anglį, o oksidatorius yra deguonis. Tačiau yra daug kitų degimo reakcijų tipų. Tokio tipo reakcijos yra būtinos gyvybei ir yra naudojamos energijai gaminti, šilumai tiekti, motorinėms transporto priemonėms valdyti ir daugeliu kitų būdų.
Oksidacija
Oksidacija yra cheminis procesas, kurio metu iš medžiagos pašalinami elektronai, atpalaiduojant energiją. Terminas kilęs iš to, kad labiausiai žinomi pavyzdžiai apima medžiagas, kurios jungiasi su deguonimi, kuris proceso metu įgyja elektronų. Tačiau kiti elementai taip pat gali veikti kaip oksidatoriai. Pavyzdžiui, elementas fluoras yra stipresnis oksidatorius nei deguonis. Procesas gali vykti itin greitai, o tai gali baigtis sprogimu, kai beveik akimirksniu išsiskiria visa energija, o karštos dujos smarkiai plečiasi, sukurdamos slėgio bangą ir didelį triukšmą. Arba tai gali įvykti vidutiniškai greitai, pavyzdžiui, gaisro atveju, arba daug lėčiau, kaip geležies rūdijimas.
Savaiminis degimas
Paprastai reikia tiekti šiek tiek energijos, kad prasidėtų degimo reakcija. Tai gali būti tiesiog rungtynių sumušimas arba kibirkšties sukūrimas. Po to reakcija vyksta savaime, o tai reiškia, kad energija, išsiskirianti iš pačios reakcijos, ją palaiko.
Tačiau kai kuriais atvejais gali būti pakankamai energijos kambario temperatūroje arba net žemesnėje, kad reakcija vyktų. Viskas priklauso nuo oksidatoriaus ir kuro: jei oksidatorius yra pakankamai galingas ir kuras lengvai užsiliepsnoja, susimaišę jie gali užsidegti ir nereikia tiekti šilumos. Tai žinoma kaip savaiminis užsidegimas. Todėl su stipriais oksidatoriais reikia elgtis labai atsargiai, nes susilietus su degiomis medžiagomis jie gali sukelti gaisrą arba sprogimą.
Degimo produktai
Kadangi degimo metu paprastai kuro elementai susijungia su deguonimi, produktai paprastai yra oksidai. Organinėse medžiagose anglis ir vandenilis paprastai susijungia su deguonimi, kad susidarytų anglies dioksidas (CO2) ir vanduo (H2O). Tačiau kitos medžiagos taip pat gali sudeginti. Pavyzdžiui, siera ir fosforas lengvai dega, todėl susidaro oksidai. Metalai, jei jie yra milteliai, taip pat degs, sudarydami oksidus ir dažnai sukeldami nuostabiai šviečiančią liepsną – magnis, aliuminis ir kiti metalai dažnai naudojami fejerverkams dėl šios priežasties.
Dažnai degimo reakcija, kurioje dalyvauja organinės medžiagos, yra neužbaigta. Pavyzdžiui, medienos atveju dalis nesudegusios anglies išsiskiria mažų dalelių pavidalu dūmų pavidalu, o paprastai dalis lieka anglies pavidalu. Kai nėra pakankamai deguonies, kad visa kai kurių kuro rūšių anglis būtų oksiduota iki anglies dioksido (CO2), gali susidaryti kitos dujos, vadinamos anglies monoksidu (CO). Kai tai įvyksta uždaroje erdvėje, kaip gali būti sugedusio katilo atveju, pasekmės gali būti mirtinos, nes CO yra toksiškas ir bekvapis.
Degumui įtaką darantys veiksniai
Be cheminių veiksnių, tokių kaip kuro ir oksidatoriaus reaktyvumas, yra daug fizinių veiksnių, turinčių įtakos degumui. Vienas iš jų yra kuro paviršiaus plotas, kuris liečiasi su oksidatoriumi. Įprastomis aplinkybėmis neįmanoma sudeginti geležies gabalo, tačiau itin smulkių miltelių pavidalu šis metalas ore užsidegs savaime.
Skystas kuras iš tikrųjų nedega, nors dažnai atrodo, kad taip. Tai yra kuro išskiriami garai, kurie užsidega, todėl skysčio degumas iš dalies priklauso nuo jo gaminamų garų kiekio. Temperatūra, kurioje ore yra pakankamai garų, kad jie užsidegtų, vadinama pliūpsnio temperatūra; tai svarbi informacija apie degių skysčių laikymą ir tvarkymą
Ląstelinis kvėpavimas
Tai procesas, kurio metu gyvų organizmų ląstelės oksiduoja maistines medžiagas, tokias kaip angliavandeniai, į anglies dioksidą ir vandenį. Kadangi galutiniai produktai yra tokie patys kaip tie, kurie būtų gaminami, jei šios žaliavos būtų sudegintos, bendra reakcija gali būti laikoma degimu, tačiau kadangi ji vyksta keliais atskirais etapais, ji yra daug lėtesnė nei įprastai. šiuo terminu. Nepaisant to, jis vis tiek gamina šilumą ir padeda palaikyti kūno temperatūrą. Gerai žinomoje demonstracijoje nedidelis cukraus kiekis sumaišomas su stipriu oksidatoriumi ir uždegamas, todėl jis pakankamai įnirtingai dega, kad ištirptų stiklas, parodydamas, kiek energijos yra užrakinta cukraus molekulėse. Kūne ši energija išsiskiria daug lėčiau, tačiau principas tas pats.
Naudoja
Ankstyvieji žmonės pirmiausia naudojo ugnį, kad sušiltų, o vėliau gamindavo maistą, o tai naikina kenksmingus mikroorganizmus ir parazitus. Pramonės revoliucija priklausė nuo kuro – iš pradžių medienos, o vėliau – iškastinio kuro, pavyzdžiui, anglies ir naftos, deginimo, kad būtų užtikrinta šiluma, reikalinga metalams lydyti. Šiandien degimas naudojamas gaminant elektrą ir gaminant daugybę cheminių medžiagų ir produktų, o vidaus degimo variklis taip pat naudoja greitą iškastinio kuro deginimą, kad suteiktų kinetinę energiją, kuri varo automobilius ir kitas transporto priemones.