危険物取扱者に必要な燃焼理論　物質の三態における燃焼

燃焼理論

燃焼と燃焼の仕組み

物質の三態に
　　　　　　　おける燃焼

燃焼しやすい
　　　　　　　物質の条件

燃焼における化学用語

自然発火について

物質の混合による
　　　　　　　　　　危険性

爆発という燃焼形態

物質の三態における燃焼の違い

可燃物は酸素の供給が十分であれば、完全燃焼（CO₂の発生）し、酸素濃度が高くなると激しく燃焼します。逆に酸素が不十分の場合は不完全燃焼（COの発生）となります。

※　物質の形態は3つあり、上記のように完全燃焼と不完全燃焼に区分されます。
　　　基本的に一般的な燃焼のほとんどは不完全燃焼です。

それでは物質の三態それぞれを説明してゆきます。

 

気体

気体の燃焼は気体可燃物である可燃性ガスと空気とがある濃度範囲で混合していることが必要であり、この濃度範囲を燃焼範囲と言います。この燃焼範囲以外ではたとえ可燃性ガスの濃度が濃く（高く）ても燃焼が起こりづらくなります。

燃焼範囲は可燃性ガスの種類によってそれぞれ違いがあります。また、燃焼範囲は空気にどのくらい可燃性ガスが含まれているかということをパーセンテージで表し、その範囲外にある時は燃焼しません。濃度が濃すぎても燃焼しないのです。

 

液体

液体そのものは燃えません。液面から状態変化で気体となった可燃性蒸気が空気と混合し、燃焼します。これを蒸発燃焼と言います。これについては燃焼の仕組みで学びましたね。燃焼範囲もあります。

ガソリンや灯油などはそのものが燃焼しているのではありません。これを知らない人も多いのですが、本当なのです。
｢ガソリンに火をつけたら燃えるじゃないですか｣いえいえ、ガソリンが燃えているんじゃ無いんです。
まず、ガソリンに火を近づけると火の熱によりガソリンが蒸発します。その蒸発した可燃性ガスに火が付いて燃焼が始まります。燃焼が始まれば、その燃焼している熱で次々に可燃性ガスが発生してガソリンの表面で燃焼が継続するのです。

 

固体

表面燃焼

木炭、コークスなどの可燃性固体の表面が、熱分解や蒸発もせずに高温で酸素と反応し続ける燃焼の事を表面燃焼と言います。
炭素である木炭やコークスの燃焼では一酸化炭素が発生しやすいです。つまり不完全燃焼となることが非常の多いのです。例えは悪いですが練炭自殺はこの一酸化炭素によるものです。

一酸化炭素はそれほど危険な物質です。以下に二酸化炭素との比較表を記載するので、よく覚えてください。

	一酸化炭素（ＣＯ）	二酸化炭素（ＣＯ2）
常温の状態	無色、無臭	無色、無臭
比重	0.97	1.5
可燃性	あり	なし
毒性	有毒	無毒（ただし高濃度で窒息）
水溶性	ほぼ溶けない	溶ける
性質	還元性がある	酸化性がある

分解燃焼

可燃物が加熱されて分解し発生する可燃性のガスが燃焼します。木材、石炭、プラスチックなどがあります。
また、ニトロセルロースなどの自体に酸素を含み酸素供給体を必要としない燃焼を自己燃焼、又は内部燃焼と言います。これらも、分解燃焼です。

蒸発燃焼

昇華した蒸気が燃焼します。硫黄やナフタリンなどで、そういった固体は多くはありません。

固体燃焼のまとめ

	燃焼概要	物質例
表面燃焼	熱分解を起こさずに、蒸発もせずに 高温を保ちながら酸素と反応する燃焼	木炭 コークス
分解燃焼	加熱することにより物質が分解し、それにより 発生した可燃性ガスが酸素と反応する燃焼	木材、石炭 プラスチック
	自己燃焼：物質中に酸素を含有し外部からの 　　　　　　酸素供給が無くても反応する燃焼	ニトロセルロース セルロイド
蒸発燃焼	熱分解を起こさず、そのまま物質が消火し、 その可燃性蒸気が酸素と反応する燃焼	硫黄 ナフタリン

※　可燃性の液体は、蒸発燃焼です。（アルコール、ガソリン、灯油など）