Γιατί κατά τη διάρκεια της καύσης σε θείο άνθρακα αέρα και άλλα μη μέταλλα συνδυάζονται με οξυγόνο όχι αζώτου που είναι περίπου 78 %;

Έχετε δίκιο να σκεφτείτε ότι το άζωτο είναι το πιο άφθονο αέριο στον αέρα! Είναι μια μεγάλη ερώτηση. Εδώ γιατί ο άνθρακας, το θείο και άλλα μη μέταλλα συνδυάζονται κυρίως με οξυγόνο κατά τη διάρκεια της καύσης:

1. Δύναμη δεσμού:

* Το οξυγόνο είναι πιο ηλεκτροαρνητικό από το άζωτο. Αυτό σημαίνει ότι το οξυγόνο έχει μια ισχυρότερη έλξη στα ηλεκτρόνια, καθιστώντας πιο πιθανό να σχηματίσει δεσμούς με άλλα στοιχεία, ειδικά εκείνα λιγότερο ηλεκτροαρνητικά όπως ο άνθρακας και το θείο.

* Το οξυγόνο σχηματίζει ισχυρότερους δεσμούς με άνθρακα και θείο από ό, τι το άζωτο. Αυτοί οι ισχυρότεροι δεσμοί απελευθερώνουν περισσότερη ενέργεια κατά τη διάρκεια της καύσης, καθιστώντας την αντίδραση πιο ευνοϊκή.

2. Ενέργεια ενεργοποίησης:

* Η ενέργεια ενεργοποίησης για αντιδράσεις με οξυγόνο είναι χαμηλότερη από ότι για αντιδράσεις με άζωτο. Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι η ενέργεια που απαιτείται για να ξεκινήσει μια αντίδραση. Οι αντιδράσεις με οξυγόνο απαιτούν λιγότερη ενέργεια για να προχωρήσουν, καθιστώντας τις πιο πιθανό να συμβούν υπό τυπικές συνθήκες καύσης.

3. Θερμοδυναμική σταθερότητα:

* Τα προϊόντα καύσης με οξυγόνο (διοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του θείου κ.λπ.) είναι πιο θερμοδυναμικά σταθερά από τα προϊόντα καύσης με άζωτο. Αυτό σημαίνει ότι τα προϊόντα καύσης με οξυγόνο έχουν χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας και είναι λιγότερο πιθανό να αποσυντεθούν πίσω στα αρχικά τους αντιδραστήρια.

4. Η αδρανή φύση του αζώτου:

* Ενώ το άζωτο είναι άφθονο, είναι επίσης σχετικά μη αντιδραστικό σε τυπικές θερμοκρασίες καύσης. Ο ισχυρός τριπλός δεσμός του αζώτου καθιστά δύσκολη τη διάσπαση και τη δημιουργία νέων δεσμών.

Εξαιρέσεις:

Ενώ η καύση συνήθως περιλαμβάνει οξυγόνο, υπάρχουν εξαιρέσεις:

* καύση υψηλής θερμοκρασίας: Σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες (όπως σε κινητήρες πυραύλων), το άζωτο μπορεί να αντιδράσει για να σχηματίσει οξείδια αζώτου (NOX).

* εξειδικευμένες αντιδράσεις: Σε ελεγχόμενα περιβάλλοντα, το άζωτο μπορεί να αντιδράσει με άλλα στοιχεία, αλλά αυτά δεν είναι τυπικές αντιδράσεις καύσης.

Συνοπτικά:

Η καύση με το οξυγόνο ευνοείται λόγω των ισχυρότερων δεσμών που σχηματίζει, της χαμηλότερης ενέργειας ενεργοποίησης και της μεγαλύτερης θερμοδυναμικής σταθερότητας των προϊόντων. Ενώ το άζωτο είναι άφθονο, η αδρανή του φύση και τα ασθενέστερα πλεονεκτήματα των δεσμών καθιστούν λιγότερο πιθανό να συμμετάσχουν σε τυπικές αντιδράσεις καύσης.