物質が酸素と結びつく反応を酸化といい、その結果生じる生成物を酸化物と呼びます。例えば、炭素が酸素と反応すると二酸化炭素が生じます。 このとき、炭素は酸化されて、酸化物である二酸化炭素へと変化したことになります。
酸化反応の中でも、反応が急激に進み、多量の熱と光(炎)を出すものがあります。 このような酸化反応を燃焼といいます。
たとえば鉄(Fe)が酸化するとさびが生じますが、これは燃焼とはいいません。 著しい発熱や発光を伴わないからです。 また、酸化反応であっても、周囲から熱をうばう吸熱反応として進むものは、燃焼には含めません。
燃焼には、火炎を伴う有炎燃焼と、火炎を伴わない無炎燃焼があります。 無炎燃焼は燻燃(くんねん)とも呼ばれ、一般に煙を多量に発生しやすく、 一酸化炭素(CO)などの有害ガスを生じやすい燃焼です。
無炎燃焼は、タバコや線香のような燃焼のほか、くすぶっている木材や布などにもみられます。 火が出ていないからといって、必ずしも安全とは限らない点に注意が必要です。
アセチレン、エチレン、酸化エチレンなどの気体は、たとえ空気などの支燃性(助燃性)ガスが存在しない場合でも、 単体のままで火花、加熱、衝撃、摩擦などの刺激を受けると分解爆発を起こすことがあります。
このような分解爆発では、分子が自ら分解する過程で大量の熱が発生します。 つまり、酸素がなくても気体そのものが激しく分解してエネルギーを放出する点が、 ふつうの燃焼爆発との大きな違いです。
燃焼の三要素とは、燃焼が発生するために必要な3つの条件を指します。 これらのうち、いずれか1つでも欠けると、燃焼は成立しません。
可燃物とは、点火されるとよく燃焼する性質をもつ物質のことであり、 代表的なものに水素、一酸化炭素、硫黄、木材、石炭、ガソリン、プロパンなどがあります。
酸素供給源には、空気のほか、第1類危険物(酸化性固体)や第6類危険物(酸化性液体)などが含まれます。 これらの酸化性物質は、化学反応の相手に酸素を供給する性質をもつため、 可燃物と混合すると非常に危険です。
また、第5類危険物(自己反応性物質)の多くは、分子内に酸素を含んでおり、さらに自らが可燃性であるため、 可燃物と酸素供給源が一体となった状態になっています。このような性質をもつ物質は、特に注意が必要です。
酸素濃度が高くなると、同じ物質であっても着火温度が低下するため、火がつきやすくなります。 さらに、火炎温度も上昇するため、可燃性ガスに着火しやすくなり、 燃焼速度や火炎の広がる速さも増大します。
点火源(または熱源)には、代表的なものとして火気のほか、 火花(金属の衝撃による火花や静電気の放電)、摩擦熱、過電流、高温体などが挙げられます。
ガス系の問題は細かいけど、ここだけは押さえておきたい!
炎色反応とは、アルカリ金属やアルカリ土類金属、銅などの金属元素を無色の炎の中に入れたときに、 その元素特有の色が炎に現れる現象です。
有機物の燃焼は、その状態(液体か固体か)によって燃え方が異なります。 ガソリンや灯油などの液体有機物は、いったん蒸発して気体となり、この気体に火がつく蒸発燃焼を起こします。一方、木材や石炭などの固体有機物は、加熱によって分解して 可燃性ガスを出し、そのガスが燃える分解燃焼をします。
このため、有機物では「液体=蒸発燃焼」「固体=分解燃焼」として覚えておくと整理しやすくなります。
すすとは、可燃性ガスの中に含まれる炭素粒子が高温でも燃えきらずに残り、ガスから分かれてしまったものを指します。 空気(酸素)の供給が部分的に不足しているときに多く発生し、濃い煙である黒煙として見られます。
不完全燃焼が起こると、すすの発生量が増えるとともに、可燃性ガス中の炭素が十分に酸化されないため、 結果として一酸化炭素(CO)の生成量も多くなります。
次のうち、燃焼の三要素に該当しないものはどれか?