5. Palamisreaktio
Palamisesta muodostuu oksideja
Kun vety ja happi reagoivat keskenään, syntyy vettä. Tätä reaktiota kutsutaan vedyn palamisreaktioksi. Tuotetta (vesi) kutsutaan palaneen aineen (vedyn) oksidiksi. Yleisesti palamisreaktiossa joku aine reagoi kemiallisesti hapen kanssa ja reaktiotuotteiksi muodostuu oksideja. Kun hiili palaa, syntyy hiilen oksidia, hiilidioksidia:
Jos hiili tai hiilipitoinen polttoaine ei saa palaessaan tarpeeksi happea, palamistuotteena voi hiilidioksidin ohella syntyä vaarallista hiilimonoksidia eli häkää. Sen kemiallinen kaava on CO.
Polttoaineista
Palamisreaktioissa vapautuu energiaa, jota ihminen voi hyödyntää muun muassa lämmön ja sähkön tuotannossa. Tähän tarkoitukseen käytettyjä aineita kutsutaan polttoaineiksi. Polttoaineet sisältävät yleensä joko pelkästään hiiltä tai hiiltä ja vetyä. Pelkkää hiiltä poltettaessa ilmakehään syntyy hiilidioksidia. Jos polttoaine sisältää sekä hiiltä että vetyä, palamistuotteina syntyy hiilidioksidia ja vettä. Vesi on luontoystävällinen, mutta hiilidioksidi on ongelmallisempi. Se on kasvihuonekaasu.
Ilmakehän kasvihuonekaasujen, joita on toki muitakin kuin hiilidioksidi, pitoisuuksien kasvaminen aiheuttaa ilmaston lämpenemistä. Nämä kaasut estävät lämmön siirtymisen maapallolta avaruuteen lämpösäteilyn muodossa. Tämä ei tiedä hyvää esimerkiksi napajäätiköille. Tilannetta vaikeuttaa edelleen maapallon metsien hakkuut ja muu kasviston tuhoaminen, sillä kasvit poistavat ilmakehästä hiilidioksidia tehokkaasti tuottaessaan siitä ravintoaineita käyttöönsä.
Mikä neuvoksi?
- On kokeiltu polttolaitoksissa syntyvän hiilidioksidin talteenottoa.
- Energian tuotantoon on olemassa muitakin vaihtoehtoja kuin polttaminen, kuten tuuli-, vesi- ja aurinkovoima.
- Vetyenergian käyttö. Mikä onkaan vedyn palamistuote? Sehän on puhdas vesi. Joten jos voitaisiin siirtyä laajamittaiseen vedyn hyödyntämiseen polttoaineena eli siirtyä niin sanottuun vetytalouteen, hiilidioksidiongelma ratkeaisi.
Uusiutuvaa energiaa saadaan esim. aurinko, tuuli- ja vesivoimasta.
Palamisen edellytykset
Vesi on vedyn ja hiilidioksidin hiilen palamistuote. Kumpikaan niistä ei syty palamaan. Päinvastoin, ne ovat tehokkaita aineita tulipalon sammutukseen. Siis kertaalleen täydellisesti palaneen aineen palamistuote ei enää pala.
Liekki on palossa höyrystyvien kaasujen palamista, mutta palamisreaktio voi myös olla liekitön. Kuparin pinnan tummuminen ajan saatossa on hyvä esimerkki hitaasta, liekittömästä palamisesta. Ilmiön selittävät pinnalla olevien kupariatomien reagoiminen ilman happimolekyylien kanssa, jolloin palamistuotteena muodostuu mustaa kuparioksidia.
Liekki on palossa höyrystyvien kaasujen palamista, mutta palamisreaktio voi myös olla liekitön. Kuparin pinnan tummuminen ajan saatossa on hyvä esimerkki hitaasta, liekittömästä palamisesta. Ilmiön selittävät pinnalla olevien kupariatomien reagoiminen ilman happimolekyylien kanssa, jolloin palamistuotteena muodostuu mustaa kuparioksidia.
Bensiini on sen sijaan herkästi syttyvää ja se palaa kiivaasti liekehtien. Koska puhtaan bensiinin molekyylit sisältävät vain hiiltä ja vetyä, sen palamistuotteet ovat hiilidioksidi ja vesi.
Palaminen edellyttää, että saatavilla on sekä palavaa ainetta että happea. Tämäkään ei vielä riitä, vaan palavan aineen on oltava riittävän korkeassa lämpötilassa, että palamisreaktio käynnistyy. Tätä kutsutaan kyseisen aineen syttymislämpötilaksi eli syttymispisteeksi.
Kun yksikin näistä kolmesta palamiseen vaadittavista seikoista (1. palava aine, 2. hapen saanti ja 3. syttymislämpötilaa korkeampi lämpötila) eliminoidaan, saadaan tulipalo rajattua tai kokonaan sammutettua.
