COMBUSTIBILITÉ: POINT D'ÉCLAIR ET CARACTÉRISTIQUES - CHIMIE - 2025

La combustibilité est le degré de réactivité d'un composé à réagir vigoureusement de manière exothermique avec l'oxygène ou un autre agent oxydant (oxydant). Elle s'applique non seulement aux substances chimiques, mais également à un large éventail de matériaux, qui sont classés par codes du bâtiment basés sur eux.

Par conséquent, la combustibilité est extrêmement importante pour établir la facilité avec laquelle la matière brûle. De là, des substances ou des composés inflammables, des carburants et des non-carburants sont libérés.

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La combustibilité du matériau dépend non seulement de ses propriétés chimiques (structure moléculaire ou stabilité des liaisons) mais également de son rapport surface-volume; c'est-à-dire que plus la surface d'un objet est grande (comme la neige fondante), plus sa tendance à brûler est grande.

Visuellement, ses effets incandescents et flamboyants peuvent être impressionnants. Les flammes avec leurs nuances de jaune et de rouge (bleu et autres couleurs), indiquent une transformation latente; Bien que l'on croyait autrefois que les atomes de matière étaient détruits dans le processus.

Les études du feu, ainsi que celle de la combustibilité, impliquent une théorie dense de la dynamique moléculaire. De plus, le concept d'autocatalyse participe, car la chaleur de la flamme «alimente» la réaction de sorte qu'elle ne s'arrête pas tant que tout le carburant n'a pas réagi.

Pour cette raison peut-être que le feu donne parfois l'impression d'être vivant. Cependant, dans un sens rationnel strict, le feu n'est rien de plus que l'énergie qui se manifeste dans la lumière et la chaleur (même avec l'immense complexité moléculaire en arrière-plan).

Point d'éclair ou d'allumage

Connu en anglais sous le nom de Flash Point, c'est la température minimale à laquelle une substance s'enflamme pour démarrer la combustion.

L'ensemble du processus d'incendie commence par une petite étincelle, qui fournit la chaleur nécessaire pour surmonter la barrière énergétique qui empêche la réaction d'être spontanée. Sinon, le contact minimal de l'oxygène avec un matériau le ferait brûler même à des températures glaciales.

Le point d'éclair est le paramètre permettant de définir dans quelle mesure une substance ou un matériau peut ou ne peut pas être combustible. Par conséquent, une substance hautement combustible ou inflammable a un point d'éclair bas; c'est-à-dire qu'il faut des températures comprises entre 38 et 93 ° C pour brûler et déclencher un feu.

La différence entre une substance inflammable et combustible est régie par le droit international. Cela étant, les plages de températures considérées peuvent varier en valeur. De plus, les mots «combustibilité» et «inflammabilité» sont interchangeables; mais ils ne sont ni «inflammables» ni «combustibles».

Une substance inflammable a un point d'éclair inférieur à celui d'une substance combustible. Pour cette raison, les substances inflammables sont potentiellement plus dangereuses que les carburants et leur utilisation est strictement contrôlée.

Différences entre la combustion et l'oxydation

Les deux processus ou réactions chimiques consistent en un transfert d'électrons auquel l'oxygène peut ou non participer. L'oxygène gazeux est un puissant agent oxydant, dont l'électronégativité rend sa double liaison O = O réactive, qui, après avoir accepté des électrons et formé de nouvelles liaisons, libère de l'énergie.

Ainsi, dans une réaction d'oxydation, l'O ₂ gagne des électrons à partir de toute substance suffisamment réductrice (donneur d'électrons). Par exemple, de nombreux métaux en contact avec l'air et l'humidité finissent par rouiller. L'argent s'assombrit, le fer rougit et le cuivre peut même prendre une couleur patinée.

Cependant, ils ne dégagent pas de flammes. Si tel est le cas, tous les métaux auraient une combustibilité dangereuse et les bâtiments brûleraient sous la chaleur du soleil. C'est là que réside la différence entre la combustion et l'oxydation: la quantité d'énergie libérée.

Lors de la combustion, une oxydation se produit lorsque la chaleur dégagée est auto-entretenue, brillante et chaude. De même, la combustion est un processus beaucoup plus accéléré, car toute barrière énergétique entre le matériau et l'oxygène (ou toute substance oxydante, comme les permanganates) est surmontée.

D'autres gaz, tels que Cl ₂ et F _2, peuvent déclencher des réactions de combustion exothermiques vigoureusement. Et parmi les liquides ou solides oxydants, on trouve le peroxyde d'hydrogène, H ₂ O ₂, et le nitrate d'ammonium, NH ₄ NO ₃.

Caractéristiques d'un carburant

Comme il vient d'être expliqué, il ne doit pas avoir un point d'éclair trop bas et doit pouvoir réagir avec l'oxygène ou l'oxydant. De nombreuses substances pénètrent dans ce type de matériaux, notamment les légumes, les plastiques, le bois, les métaux, les graisses, les hydrocarbures, etc.

Certains sont solides, d'autres liquides ou pétillants. Les gaz, en général, sont si réactifs qu'ils sont considérés, selon la définition, comme des substances inflammables.

-Gaz

Les gaz sont ceux qui brûlent beaucoup plus facilement, comme l'hydrogène et l'acétylène, C ₂ H ₄. En effet, le gaz se mélange beaucoup plus rapidement avec l'oxygène, ce qui équivaut à une plus grande surface de contact. Vous pouvez facilement imaginer une mer de molécules gazeuses se heurtant les unes aux autres juste au point d'allumage ou d'allumage.

La réaction des combustibles gazeux est si rapide et efficace que des explosions se produisent. Pour cette raison, les fuites de gaz représentent une situation à haut risque.

Cependant, tous les gaz ne sont pas inflammables ou combustibles. Par exemple, les gaz rares, tels que l'argon, ne réagissent pas avec l'oxygène.

La même situation se produit avec l'azote, en raison de sa forte triple liaison N≡N; cependant, il peut se rompre dans des conditions de pression et de température extrêmes, comme celles rencontrées lors d'un orage électrique.

-Solide

Quelle est la combustibilité des solides? Tout matériau soumis à des températures élevées peut prendre feu; cependant, la vitesse à laquelle il le fait dépend du rapport surface / volume (et d'autres facteurs, tels que l'utilisation de films protecteurs).

Physiquement, un solide solide prend plus de temps à brûler et propage moins de feu car ses molécules entrent moins en contact avec l'oxygène qu'un solide laminaire ou pulvérisé. Par exemple, une rangée de papier brûle beaucoup plus vite qu'un bloc de bois de mêmes dimensions.

De plus, un tas de poudre de fer brûle plus vigoureusement qu'une feuille de fer.

Composés organiques et métalliques

Chimiquement, la combustibilité d'un solide dépend des atomes qui le composent, de leur disposition (amorphe, cristalline) et de la structure moléculaire. S'il est composé principalement d'atomes de carbone, même avec une structure complexe, la réaction suivante se produira lors de la combustion:

C + O ₂ => CO ₂

Mais les carbones ne sont pas seuls, mais accompagnés d'hydrogènes et d'autres atomes, qui réagissent également avec l'oxygène. Ainsi, H ₂ O, SO ₃, NO ₂ et d'autres composés sont produits.

Cependant, les molécules produites lors de la combustion dépendent de la quantité d'oxygène qui réagit. Si le carbone, par exemple, réagit avec un déficit en oxygène, le produit est:

C + 1 / 2O ₂ => CO

Notez qu'entre le CO ₂ et le CO, le CO ₂ est plus oxygéné, car il a plus d'atomes d'oxygène. Par conséquent, les combustions incomplètes génèrent des composés avec un nombre plus faible d'atomes d'O, par rapport à ceux obtenus dans une combustion complète.

En plus du carbone, il peut y avoir des solides métalliques qui résistent à des températures encore plus élevées avant de brûler et de donner naissance à leurs oxydes correspondants. Contrairement aux composés organiques, les métaux ne dégagent pas de gaz (sauf s'ils contiennent des impuretés), car leurs atomes sont confinés à la structure métallique. Ils brûlent là où ils sont.

Liquides

La combustibilité des liquides dépend de leur nature chimique, tout comme leur degré d'oxydation. Les liquides hautement oxydés, sans beaucoup d'électrons à donner, comme l'eau ou le tétrafluorocarbone, CF ₄, ne brûlent pas de manière significative.

Mais, encore plus importante que cette caractéristique chimique, c'est sa pression de vapeur. Un liquide volatil a une pression de vapeur élevée, ce qui le rend inflammable et dangereux. Parce que? Parce que les molécules gazeuses "rôdant" la surface du liquide sont les premières à brûler et représentent le foyer du feu.

Les liquides volatils se distinguent par de fortes odeurs et leurs gaz occupent rapidement un grand volume. L'essence est un exemple clair de liquide hautement inflammable. Et quand il s'agit de carburants, le diesel et les autres mélanges d'hydrocarbures plus lourds sont parmi les plus courants.

L'eau

Certains liquides, comme l'eau, ne peuvent pas brûler car leurs molécules gazeuses ne peuvent pas abandonner leurs électrons en oxygène. En fait, il est utilisé instinctivement pour éteindre les flammes et c'est l'une des substances les plus utilisées par les pompiers. La chaleur intense du feu est transférée à l'eau, qui l'utilise pour passer à la phase gazeuse.

Ils ont été vus dans des scènes réelles et fictives comment le feu brûle à la surface de la mer; cependant, le vrai carburant est l'huile ou toute huile non miscible à l'eau et flottant à la surface.

Tous les carburants qui ont un pourcentage d'eau (ou d'humidité) dans leur composition, ont pour conséquence une diminution de leur combustibilité.

C'est encore une fois parce qu'une partie de la chaleur initiale est perdue en chauffant les particules d'eau. Pour cette raison, les solides humides ne brûlent pas tant que leur teneur en eau n'est pas éliminée.

Références

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