Wat is vuur?
Vuur is het zichtbare effect van het proces van verbranding – een speciaal soort chemische reactie. Het vindt plaats tussen zuurstof in de lucht en een soort brandstof. De producten van de chemische reactie zijn totaal verschillend van het uitgangsmateriaal.
De brandstof moet worden verhit tot de ontbrandingstemperatuur om verbranding te laten plaatsvinden. De reactie gaat door zolang er voldoende warmte, brandstof en zuurstof is. Dit staat bekend als de vuurdriehoek.
Verbranding is wanneer brandstof reageert met zuurstof waarbij warmte-energie vrijkomt. De verbranding kan langzaam of snel verlopen, afhankelijk van de hoeveelheid beschikbare zuurstof. Verbranding waarbij een vlam ontstaat is zeer snel en wordt verbranding genoemd. Verbranding kan alleen plaatsvinden tussen gassen.
Chemische reactie in het verbrandingsproces
Brandstoffen kunnen vaste stoffen, vloeistoffen of gassen zijn. Tijdens de chemische reactie die vuur veroorzaakt, wordt brandstof zodanig verhit dat het (als het al geen gas is) gassen loslaat van zijn oppervlak.
Alleen gassen kunnen reageren bij verbranding. Gassen zijn opgebouwd uit moleculen (groepen atomen). Wanneer deze gassen heet genoeg zijn, vallen de moleculen in de gassen uiteen en voegen fragmenten van moleculen zich met zuurstof uit de lucht weer bij elkaar om nieuwe productmoleculen te maken – watermoleculen (H2O) en kooldioxidemoleculen (CO2) – en andere producten als de verbranding niet volledig is.
De warmte die door de reactie wordt opgewekt, is wat het vuur in stand houdt. De hitte van de vlam houdt de resterende brandstof op ontbrandingstemperatuur. De vlam ontsteekt gassen die vrijkomen, en het vuur verspreidt zich. Zolang er voldoende brandstof en zuurstof is, blijft het vuur branden.
Brandstof + zuurstof (uit de lucht) = verbrandingsproducten (vooral CO2 + H2O) + warmte-energie.
Volledige verbranding
Bij een volledige verbranding produceert de brandende brandstof alleen water en kooldioxide (geen rook of andere producten). De vlam is doorgaans blauw. Hiervoor moet er voldoende zuurstof zijn om zich volledig met het brandstofgas te kunnen vermengen.
Velen van ons gebruiken thuis methaangas (CH4), beter bekend als aardgas, om te koken. Als het gas wordt verhit (door een vlam of vonk) en als er voldoende zuurstof in de atmosfeer is, zullen de moleculen uiteenvallen en zich volledig omvormen tot water en kooldioxide.
| CH4(g) | + | 2O2(g) | + | warmte | → | CO2(g) | + | 2H2O(g) | + | warmte |
| methaan | + | zuurstof | + | warmte | → | koolstofdioxide | + | water | + | warmte |
Onvolledige verbranding
Als er tijdens een chemische reactie niet genoeg zuurstof beschikbaar is, ontstaat onvolledige verbranding, waarbij producten als koolstof (C) en koolmonoxide (CO), maar ook water en kooldioxide ontstaan. Bij onvolledige verbranding komt minder warmte-energie vrij dan bij volledige verbranding.
Bij onvolledige verbranding is de brandende vlam doorgaans geel of oranje en is er rook.