燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟的现象。燃烧区的温度较高,使其中白炽的固体粒子和某些不稳定(或受激发)的中间物质分子内电子能级跃迁,从而发出各种波长的光。发光的气相燃烧区就是火焰,它的存在是燃烧过程中最明显的标志。由于燃烧不完全等原因,产物中混有一些微小颗粒,这样就形成了烟。
从本质上讲,燃烧是一种氧化还原反应,但其放热、发光、发烟、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应。当然以上定义是燃烧的一般化学上的定义,其还有更广泛的定义,即燃烧是任何发光发热的剧烈反应,不一定要有氧气参加,也不一定是化学反应。
例如:
式(2-1)和式(2-2)的反应,虽然没有氧气参加,但也是剧烈的发光发热的化学反应,同样属于燃烧范畴。本书中所描述的燃烧是指一般化学上定义的燃烧。
如果燃烧反应速度极快,则因高温条件下产生的气体和周围气体共同膨胀作用,反应能量直接转化为机械功,在压力释放的同时产生强光、热和声响,这就是所谓的爆炸。它与燃烧没有本质差别,而是燃烧的常见表现形式。根据以上描述,爆炸是在极短时间内,释放出大量的热量,产生高温,并放出大量气体,在周围介质中造成高压的化学反应或状态变化。
现在,人们发现很多燃烧反应不是直接进行的,而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。这里,游离基的链式反应是燃烧反应的实质,光和热是燃烧过程中的物理现象。
燃烧是可燃物与氧或其他氧化剂进行的氧化还原反应。但由于氧化速率的不同,或成为燃烧反应,或成为一般的氧化反应。剧烈氧化的结果,放热发光,成为燃烧;而一般氧化,仅是缓慢的化学反应,达不到剧烈的程度,产生的热量较小,并随时散发掉,没有发光现象,因而不是燃烧。所以,氧化与燃烧都是同一种化学反应,只是反应的速率和产生的现象不同而已。氧化包括燃烧,而燃烧则是氧化反应的特例,也就是说,物质燃烧是氧化反应,而氧化反应不一定都是燃烧;能够被氧化的物质不一定都能燃烧,而能燃烧的物质一定能够被氧化。
因此,判断物质是否发生了燃烧反应,可根据“化学反应、放出热量、发出光亮”这三个特征,区别燃烧现象和非燃烧现象。
思考题
1.燃烧的本质是什么?
2.简述燃烧与氧化的关系。